Allophan
Allophan (auch Elhuyarit, Ilbait oder Riemannit) ist ein Mineral aus der Mineralklasse der „Silikate und Germanate“, genauer ein Schichtsilikat. Es ist neben dem bekannten Opal eines der wenigen Minerale, die keinem Kristallsystem angehören, sondern amorph erstarren.
| Allophan | |
|---|---|
 | |
| Allgemeines und Klassifikation | |
| Chemische Formel | x Al2O3 · y SiO2 · z H2O x:y = 1:1 |
| Mineralklasse (und ggf. Abteilung) |
Schichtsilicate (Phyllosilicate) |
| System-Nr. nach Strunz und nach Dana |
9.ED.20 (8. Auflage: VIII/H.26) 71.01.04.01 |
| Kristallographische Daten | |
| Kristallsystem | amorph |
| Physikalische Eigenschaften | |
| Mohshärte | 3 |
| Dichte (g/cm3) | gemessen: 2,75[1] |
| Spaltbarkeit | keine |
| Bruch; Tenazität | muschelig bis erdig |
| Farbe | weiß, grau, bläulich, grünlich, braun |
| Strichfarbe | weiß |
| Transparenz | durchsichtig undurchsichtig |
| Glanz | Glasglanz, Fettglanz, erdig |
| Kristalloptik | |
| Brechungsindex | n = 1,468 bis 1,512 (in getrocknetem Zustand)[1] |
| Optischer Charakter | isotrop |
Seine chemische Zusammensetzung ist x Al2O3 · y SiO2 · z H2O, wobei die Variablen x und y im Verhältnis 1:1 stehen. Die Molekülgruppen Aluminiumoxid und Siliciumdioxid sowie das enthaltene Kristallwasser kommen in unterschiedlichen Gehalten vor.
Allophan bildet traubige, stalaktitische oder erdige Mineral-Aggregate von weißer, grauer, bläulicher, grünlicher und brauner Farbe bei weißer Strichfarbe.
Etymologie und Geschichte
Der Name Allophan ist eine Ableitung aus den griechischen Wörtern ἄλλος allos für „anderer“ und φαίνεσθαι phainesthai für „erscheinen“, bedeutet etwa „das als ein anderes Erscheinende“ und bezieht sich auf die oft vorhandene Ähnlichkeit mit anderen Kupfermineralen.
Erstmals entdeckt wurde Allophan bei Gräfenthal im Landkreis Saalfeld-Rudolstadt in Thüringen und beschrieben 1816 durch J. F. L. Hausmann und F. Stromeyer: Über Silberkupferglanz und Allophan, Göttingische Gelehrte Anzeigen 2, S. 1251–1253.
Klassifikation
In der mittlerweile veralteten, aber noch gebräuchlichen 8. Auflage der Mineralsystematik nach Strunz gehörte der Allophan zur Mineralklasse der „Silikate und Germanate“ und dort zur Abteilung der „Schichtsilikate (Phyllosilikate)“, wo er zusammen mit Hisingerit, Imogolith, Neotokit und Odinit eine eigenständige Gruppe bildete.
Die seit 2001 gültige und von der International Mineralogical Association (IMA) verwendete 9. Auflage der Strunz'schen Mineralsystematik ordnet den Allophan ebenfalls in die Klasse der „Silikate und Germanate“ und dort in die Abteilung der „Schichtsilikate (Phyllosilikate)“ ein. Diese Abteilung ist allerdings weiter unterteilt nach der Kristallstruktur, so dass das Mineral entsprechend seinem Aufbau in der Unterabteilung der „Schichtsilikate (Phyllosilikate) mit Kaolinitschichten, zusammengesetzt aus tetraedrischen oder oktaedrischen Netzen“ zu finden ist, wo es zusammen mit Bismutoferrit, Chapmanit, Chrysokoll, Imogolith und Neotokit die „Chapmanit-Gruppe“ mit der System-Nr. 9.ED.20 bildet.
Auch die vorwiegend im englischen Sprachraum gebräuchliche Systematik der Minerale nach Dana ordnet den Allophan in die Klasse der „Silikate und Germanate“ und dort in die Abteilung der „Schichtsilikatminerale“ ein. Hier ist er als Namensgeber der „Allophangruppe“ mit der System-Nr. 71.01.04 und den weiteren Mitgliedern Hisingerit, Imogolith, Neotocit und Zinalsit innerhalb der Unterabteilung „Schichtsilikate: Schichten von sechsgliedrigen Ringen mit 1:1-Lagen“ zu finden.
Kristallstruktur
Allophan erstarrt amorph oder semi-kristallin mit Aluminium [6]-, [5]- und [4]-Koordination.[2]
Eigenschaften
Aufgrund seines lockeren Aufbaus mit vielen Hohlräume und dem hohen Wassergehalt hat Allophan eine sehr geringe Dichte (Trockenrohdichte allophanhaltiger Böden < 0,9 g/cm³). Außerdem weist es eine sehr hohe reaktive Oberfläche (~ 800 m²/g) auf, die hauptsächlich durch "Poren" in den Hohlkugeln (eigentlich defekte Stellen, welche die Hohlkugeln unterbrechen) gebildet wird. Austrocknung und Wasserverlust führen zur irreversiblen Strukturzerstörung.
Vor dem Lötrohr ist Allophan unschmelzbar.[3]
Die zwei Hauptarten aluminiumreiches Allophan (Al:Si, 2:1) und siliziumreiches Allophan (Al:Si, 1:1) entstehen je nach der Verfügbarkeit der Stoffe in der Bodenlösung.
Bildung und Fundorte
Allophan entsteht vor allem hydrothermal in Spalten von Sedimentgesteinen. Bei der Bodenbildung entsteht es insbesondere durch die chemische Verwitterung von vulkanischen Gläsern und bildet dann sogenannte Lockerbraunerden. Ebenfalls zu finden ist Allophan in Kohle- und Erzlagerstätten. Begleitminerale sind unter anderem Chrysokoll, Cristobalit, Gibbsit, Imogolith, Limonit, Quarz und Vermiculit.
Insgesamt konnte Allophan bisher (Stand: 2011) an rund 370 Fundorten nachgewiesen werden.[4] Neben seiner Typlokalität Gräfenthal wurde das Mineral in Deutschland noch an mehreren Orten im Schwarzwald in Baden-Württemberg; bei Pechbrunn und Kropfmühl in Bayern; Goldhausen und Kirschhausen in Hessen; an mehreren Orten im Harz von Niedersachsen bis Sachsen-Anhalt; bei Untermaubach, Wülfrath und an mehreren Orten des Sauerlands und des Siegerlandes in Nordrhein-Westfalen; bei Antweiler in Rheinland-Pfalz; bei Chemnitz-Markersdorf und Mechelgrün sowie an mehreren Orten im Erzgebirge in Sachsen und bei Gera, Garnsdorf (Saalfeld/Saale), am Bergmannskopf bei Gräfenroda, bei Brotterode-Trusetal und Weckersdorf in Thüringen gefunden werden.
In Österreich trat Allophan unter anderem am Pauliberg im Burgenland; bei Leoben in der Steiermark, und bei Freistadt in Oberösterreich sowie an mehreren Orten der Regionen Kärnten, Salzburg und Tirol.
In der Schweiz fand sich das Mineral am Cavloc-See im Fornotal (Tal des Fornogletschers) im Kanton Graubünden sowie bei Ayer (Val d’Anniviers), Saint-Luc VS und Siders (Granges) im Kanton Wallis.
Weitere Fundorte sind Argentinien, Australien, Moldau, Belgien, Bolivien, China, Ecuador, Frankreich, Griechenland, Irland, Israel, Italien, Japan, Kasachstan, Kirgisistan, Kanada, Kolumbien, die Demokratische Republik Kongo, Mexiko, Neuseeland, die Niederlande, Norwegen, Polen, Rumänien, Russland, Sambia, Serbien, Simbabwe, die Slowakei, Spanien, Südafrika, Taiwan, Tschechien, Turkmenistan, Ukraine, Ungarn, im Vereinigten Königreich (Großbritannien) und in den Vereinigten Staaten von Amerika (USA).[5]
Auch in Gesteinsproben vom Ostpazifischen Rücken konnte Allophan nachgewiesen werden.[5]
Siehe auch
Literatur
- J. F. L. Hausmann, F. Stromeyer: Report at the Royal Academy of Sciences Göttingen meeting 13 July, 1816 on silberkupferglanz and allophan. In: Göttingische Gelehrte Anzeigen. Band 2, 1816, S. 1249–1253 (rruff.info [PDF; 346 kB; abgerufen am 7. August 2017]).
- F. Stromeyer: Analyse des sels de strontiane et de quelques mineraux. In: Annales de Chimie et de Physique. Band 3, 1816, S. 395–403 (rruff.info [PDF; 379 kB; abgerufen am 7. August 2017]).
- Roger L. Parfitt, R. J. Furkert, T. Henmi: Identification and structure of two types of allophane from volcanic ash soils and tephra. In: Clays and Clay Minerals. Band 28, 1980, S. 328–334.
- Roger L. Parfitt: Allophane in New Zealand - a review. In: Australian Journal of Soil Research. Band 28, 1990, S. 343–360, doi:10.1071/SR9900343.
- Fritz Scheffer: Lehrbuch der Bodenkunde. 15. Auflage. Spektrum, Akademischer Verlag, Heidelberg, Berlin 2002, ISBN 978-3-8274-1324-6.
- Petr Korbel, Milan Novák: Mineralien-Enzyklopädie (= Dörfler Natur). Nebel Verlag, Eggolsheim 2002, ISBN 978-3-89555-076-8, S. 259.
Weblinks
- Mineralienatlas: Allophan (Wiki)
- Webmineral – Allophane (englisch)
- RRUFF Database-of-Raman-spectroscopy – Allophane (englisch)
- Thomas Witzke: Entdeckung von Allophan
Einzelnachweise
- Allophane. In: John W. Anthony, Richard A. Bideaux, Kenneth W. Bladh, Monte C. Nichols (Hrsg.): Handbook of Mineralogy, Mineralogical Society of America. 2001 (handbookofmineralogy.org [PDF; 72 kB]).
- Hugo Strunz, Ernest H. Nickel: Strunz Mineralogical Tables. Chemical-structural Mineral Classification System. 9. Auflage. E. Schweizerbart’sche Verlagsbuchhandlung (Nägele u. Obermiller), Stuttgart 2001, ISBN 3-510-65188-X, S. 676.
- Friedrich Klockmann: Klockmanns Lehrbuch der Mineralogie. Hrsg.: Paul Ramdohr, Hugo Strunz. 16. Auflage. Enke, Stuttgart 1978, ISBN 3-432-82986-8, S. 760–761 (Erstausgabe: 1891).
- Mindat – Anzahl der Fundorte für Allophan (englisch)
- Fundortliste für Allophan beim Mineralienatlas und bei Mindat