Anhydrit
Anhydrit, auch als Anhydritspat bekannt, ist ein häufig vorkommendes Mineral aus der Mineralklasse der „Sulfate (und Verwandte)“ mit der chemischen Zusammensetzung Ca[SO4] und damit chemisch gesehen Calciumsulfat.
| Anhydrit | |
|---|---|
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| Allgemeines und Klassifikation | |
| Andere Namen | |
| Chemische Formel | Ca[SO4] |
| Mineralklasse (und ggf. Abteilung) |
Sulfate (und Verwandte) |
| System-Nr. nach Strunz und nach Dana |
7.AD.30 (8. Auflage: VI/A.07) 28.03.02.01 |
| Kristallographische Daten | |
| Kristallsystem | orthorhombisch |
| Kristallklasse; Symbol | orthorhombisch-dipyramidal; 2/m 2/m 2/m[2] |
| Raumgruppe | Amma (Nr. 63, Stellung 3)[3] |
| Gitterparameter | a = 6,99 Å; b = 7,00 Å; c = 6,24 Å[3] |
| Formeleinheiten | Z = 4[3] |
| Physikalische Eigenschaften | |
| Mohshärte | 3 bis 3,5[4] |
| Dichte (g/cm3) | gemessen: 2,98; berechnet: 2,95[4] |
| Spaltbarkeit | vollkommen nach {010}, fast vollkommen nach {100}, gut nach {001}[4] |
| Bruch; Tenazität | uneben bis splitterig; spröde[4] |
| Farbe | farblos bis weiß; seltener hellblau, hellviolett bis rosa, rötlich, hellbraun, grau[4][5] |
| Strichfarbe | weiß |
| Transparenz | durchsichtig bis durchscheinend |
| Glanz | Glasglanz, Perlmuttglanz, Fettglanz |
| Kristalloptik | |
| Brechungsindizes | nα = 1,567 bis 1,574[6] nβ = 1,574 bis 1,579[6] nγ = 1,609 bis 1,618[6] |
| Doppelbrechung | δ = 0,042 bis 0,044[6] |
| Optischer Charakter | zweiachsig positiv |
| Achsenwinkel | 2V = gemessen: 36° bis 45°; berechnet: 44°[6] |
| Pleochroismus | Sichtbar: Bei violett gefärbtem Material[6] X = farblos bis sehr hellgelb oder rosa; Y = light violet or rose; Z = violet |
| Weitere Eigenschaften | |
| Chemisches Verhalten | schwer wasserlöslich (2 g/l bei 25 °C) |
Anhydrit kristallisiert im orthorhombischen Kristallsystem und entwickelt meist grobkörnige, massige Aggregate, aber auch würfelige und prismatische Kristalle bis etwa 20 cm Größe.[7] In reiner Form ist Anhydrit durchsichtig und farblos. Durch vielfache Lichtbrechung aufgrund von Gitterbaufehlern oder polykristalliner Ausbildung kann er aber auch durchscheinend weiß sein und durch Fremdbeimengungen eine bläuliche, rötliche, violette oder braune Farbe annehmen. Die Strichfarbe von Anhydrit ist allerdings immer weiß. Sichtbare Kristallflächen zeigen einen glasartigen Glanz, lamellare oder körnige Aggregate dagegen eher Perlmutt- bis Fettglanz.
Mit einer Mohshärte von 3 bis 3,5 gehört Anhydrit zu den mittelharten Mineralen, die sich mit einer Kupfermünze ritzen lassen. Seine Dichte von rund 3 g/cm3 entspricht der von Zement.
Ganz überwiegend aus dem Mineral Anhydrit bestehende, also monomineralische Gesteine mit nur geringen Beimengungen anderer Minerale wie Quarz oder Tonmineralen werden ebenfalls als Anhydrit oder Anhydritstein bezeichnet. An oder nahe der Erdoberfläche sind diese jedoch oft durch den Kontakt mit Wasser zu Gips aufgequollen.[8]
Etymologie und Geschichte
Erstmals entdeckt wurde das Mineral 1794 durch Nicolaus Poda von Neuhaus, der es als Muriacit bezeichnete, in der irrtümlichen Ansicht, es wäre salzsaurer Kalk und würde Salzsäure (acidum muriaticum) enthalten:
„Eben dieser Herr Abbé Poda hat unlängst eine neue Kalkart entdeckt, die er nach ihren Bestandtheilen salzsauren Kalk, oder nach der heutigen Methode, neue Foßilien zu taufen, Muriacit nennt, weil sie aus Kalkerde, Kochsalzsäure, und Waßer bestehet.“
Durch spätere Analysen konnte jedoch nachgewiesen werden, dass es sich um schwefelsauren Kalk handelte, also um wasserfreies Calciumsulfat.[10] Der französische Mineraloge René-Just Haüy benannte das Mineral 1801 daher nach dieser Eigenschaft als chaux sulfatée anhydre (deutsch: wasserfreier Sulfatkalk).[11] Martin Heinrich Klaproth bestätigte 1803 ebenfalls, dass das irrtümlich als Muriacit bezeichnete Mineral keinerlei Salzsäure enthielt, da es durch Silbernitrat (salpetersaure Silbersolution) keine Trübung erfuhr. Klaproth überließ es allerdings den stimmberechtigten Mineralogen, entweder den Namen Muriacit beizubehalten oder die von B. R. Werner geprägte Bezeichnung Anhydrit anzunehmen.[12]
Den bis heute gültigen Namen Anhydrit prägte ein Jahr später schließlich Abraham Gottlob Werner in seinem Handbuch der Mineralogie.[13]
Als Typlokalitäten gelten das Salzbergwerk bei Hall in Tirol in Österreich und das Kaliwerk bei Leopoldshall in Deutschland.
Das Typmaterial des Minerals wird an der Technischen Universität Bergakademie Freiberg in Deutschland unter der Katalog-Nr. 16538 aufbewahrt.[14]
Klassifikation
Bereits in der veralteten, aber noch gebräuchlichen 8. Auflage der Mineralsystematik nach Strunz gehörte der Anhydrit zur Mineralklasse der „Sulfate, Selenate, Tellurate, Chromate, Molybdate, Wolframate“ und dort zur Abteilung der „Wasserfreien Sulfate ohne fremde Anionen“, wo er zusammen mit Aphthitalit (Glaserit) die „Glaserit-Anhydrit-Gruppe“ mit der System-Nr. VI/A.07 und den weiteren Mitgliedern Glauberit, Kalistrontit und Palmierit bildete.
Im zuletzt 2018 aktualisierten „Lapis-Mineralienverzeichnis“, das sich aus Rücksicht auf private Sammler und institutionelle Sammlungen noch nach dieser klassischen Systematik von Karl Hugo Strunz richtet, erhielt Anhydrit die System- und Mineral-Nr. VI/A.08-50. In der „Lapis-Systematik“ entspricht dies der Abteilung „Wasserfreie Sulfate [SO4]2-, ohne fremde Anionen“, wo das Mineral zusammen mit Aphthitalit, Bubnovait, Glauberit, Ivsit, Kalistrontit, Möhnit und Palmierit eine eigenständige, aber unbenannte Gruppe bildet.[5]
Die seit 2001 gültige und von der International Mineralogical Association (IMA) bis 2009 aktualisierte[15] 9. Auflage der Strunz’schen Mineralsystematik ordnet den Anhydrit in die Klasse der „Sulfate (Selenate, Tellurate, Chromate, Molybdate und Wolframate)“ und dort in die Abteilung der „Sulfate (Selenate usw.) ohne zusätzliche Anionen, ohne H2O“ ein. Diese Abteilung ist allerdings weiter unterteilt nach der Größe der beteiligten Kationen, so dass das Mineral entsprechend seiner Zusammensetzung in der Unterabteilung „Mit ausschließlich großen Kationen“ zu finden ist, wo es als einziges Mitglied die unbenannte Gruppe 7.AD.30 bildet.
Auch die Systematik der Minerale nach Dana ordnet den Anhydrit in die Klasse der „Sulfate, Chromate und Molybdate“ und dort in die Abteilung der „Sulfate“. Hier ist er einziges Mitglied in der unbenannten Gruppe 28.03.02 innerhalb der Unterabteilung der „Wasserfreien Säuren und Sulfate (A2+)XO4“ zu finden.
Kristallstruktur
__ Ca __ S __ O
Anhydrit kristallisiert orthorhombisch in der Raumgruppe Amma (Raumgruppen-Nr. 63, Stellung 3) mit den Gitterparametern a = 6,99 Å; b = 7,00 Å und c = 6,24 Å sowie 4 Formeleinheiten pro Elementarzelle.[3]
In der Kristallstruktur von Anhydrit sind die Calcium-Atome von jeweils insgesamt 8 Sauerstoff-Atomen umgeben, die ein Trigondodekaeder bilden. Parallel der z-Achse [001] bilden sich in der Reihenfolge abwechselnde, kantenverknüpfte Dodekaeder und [SO4]-Tetraeder stabile Ketten. Die kantenverknüpften Dodekaeder bilden in parallel der a-Achse [100] ebenfalls Ketten sowie über gemeinsame Ecken Ketten parallel der b-Achse [010].[3]
Eigenschaften
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Anhydrit-Kristalle haben eine gute Spaltbarkeit und weisen daher oft drei im rechten Winkel zueinander stehende Spaltflächen auf. Sie lassen sich dadurch von den ansonsten äußerlich sehr ähnlichen Gips-Kristallen unterscheiden.
Steht Anhydrit unter permanenter Feuchtigkeitseinwirkung, so nimmt er Wasser auf, und wandelt sich in Gips um. Durch diese Einlagerung von Kristallwasser kann das Volumen um mehr als 50 % zunehmen. Diese auch als Aufquellung bezeichnete Volumenzunahme eines Anhydritkörpers im Untergrund kann sich bis an die Erdoberfläche durchpausen und dort unter Umständen Schäden an Gebäuden hervorrufen, wie im Fall der Hebungsrisse in Staufen im Breisgau.[16]
Im Bergbau können aufquellende Anhydritschichten die Stollen verengen (Zwergenlöcher, Quellungshöhlen) und das Nebengestein sprengen. Gleiches gilt für den Tunnelbau, wie zum Beispiel beim Adlertunnel (CH),[17] Engelbergtunnel,[18] Weinsberger Tunnel oder auch bei den Tunneln von Stuttgart 21, welche zum Teil durch Anhydritschichten verlaufen.[19]
Anhydrit in Reinform ist daher als Baustoff nicht geeignet.
Modifikationen und Varietäten
Bildung und Fundorte
Anhydrit ist ein gesteinsbildendes Mineral. Als solches findet es sich in sedimentären Abfolgen von Evaporiten, in denen es zumeist aus der diagenetischen Dehydratation von Gips hervorgegangen ist, der wiederum aus salzübersättigtem Meerwasser ausgefallen ist. Nur bei Wassertemperaturen von mehr als 35 °C kann Anhydrit direkt ausgefällt werden, was in der Regel nur im Gezeitenbereich möglich ist. In Evaporiten kommt Anhydrit primär zumeist entweder mit Calcit, Dolomit und Gips oder mit Gips und Halit vor. Seltenere Begleitminerale sind unter anderem Coelestin, Magnesit, Polyhalit, Sylvin und Schwefel.
Als häufige Mineralbildung ist Anhydrit an vielen Fundorten anzutreffen, wobei bisher (Stand: 2015) rund 1400 Fundorte als bekannt gelten.[22] Erwähnenswert aufgrund von außergewöhnlichen Kristallfunden ist unter anderem Naica in Chihuahua (Mexiko), in der Drusen mit bis zu 20 cm langen Anhydritkristallen gefunden wurden sowie Wieliczka in Polen, wo bis zu 2 cm große Kristalle zutage traten.[7]
In Deutschland tritt Anhydrit unter anderem im Schwarzwald, bei Heilbronn, Müllheim und der Schwäbischen Alb in Baden-Württemberg; im Frankenland und Oberbayern; bei vielen Orten in Hessen und Niedersachsen; bei Aachen, Rheinberg und im Sauerland in Nordrhein-Westfalen; in der rheinland-pfälzischen Eifel; bei Saarbrücken und Saarlouis im Saarland; im Harz von Niedersachsen bis Thüringen (z. B. Kohnstein); im Erzgebirge und bei Zwickau in Sachsen; bei Bad Segeberg in Schleswig-Holstein sowie bei Gera, im Kyffhäuser und im Thüringer Wald auf.
In Österreich findet sich das Mineral unter anderem bei Pöttsching im Burgenland, in den Gailtaler Alpen und den Karnischen Alpen in Kärnten, am Semmering in Niederösterreich, an mehreren Orten von Salzburg und der Steiermark, in Nordtirol sowie in Oberösterreich.
In der Schweiz wurde Anhydrit an mehreren Orten im Kanton Wallis, bei Felsenau/Leuggern und Schafisheim im Kanton Aargau, bei Leissigen im Kanton Bern, in den Graubündner Tälern Val Cristallina und Val Milà, bei Airolo und Lavorgo im Tessin, in den Salz- und Schwefelbergwerken nahe Bex und Sublin im Kanton Waadt sowie an mehreren Stellen während des Baus des Gotthardtunnels nachgewiesen.
Weitere Fundorte liegen unter anderem in Afghanistan, Ägypten, Algerien, Argentinien, Armenien, Australien, Bolivien, Brasilien, Bulgarien, Chile, der Volksrepublik China, Dänemark, Ecuador, Frankreich, Griechenland, Guatemala, Indonesien, Iran, Irland, Island, Israel, Italien, Japan, Kanada, Kasachstan, Katar, Kolumbien, Demokratische Republik Kongo, Kuba, Litauen, Madagaskar, Malta, Marokko, Mexiko, Mongolei, Namibia, Neuseeland, Niederlande, Norwegen, Pakistan, Panama, Papua-Neuguinea, Peru, die Philippinen, Rumänien, Russland, Saudi-Arabien, Schweden, Serbien, Simbabwe, Slowakei, Slowenien, Spanien, Südafrika, Taiwan, Thailand, Tschechien, Tunesien, Türkei, Ukraine, Ungarn, Usbekistan, das Vereinigte Königreich, die Vereinigten Staaten von Amerika.[23]
Auch in Gesteinsproben des Mittelatlantischen Rückens, des Zentralindischen Rückens, der Bismarcksee, des Chinesischen Meeres und des Ostpazifischen Rückens sowie außerhalb der Erde auf dem Mond (Mare Crisium) konnte Anhydrit gefunden werden.[23]
Anhydrit kann zudem durch Brennen von Gips entstehen. Bei Temperaturen um 100 °C verbleibt im Gipsstein etwas Kristallwasser, wodurch Halbhydrat entsteht; bei höheren Temperaturen wird das gesamte Kristallwasser entzogen und es entsteht Anhydrit.
Verwendung
Mit Zuschlägen (Gesteinskörnung) vermischt wird Anhydrit als Estrich verwendet. Unter Zugabe von Sägespänen erhält man Holzbeton.
Anhydrit wird in Pulverform zu Klebstoff für Fliesen verarbeitet, allerdings muss ein „Anreger“, meist Kaliumsulfat (K2SO4) oder auch Calciumoxid (CaO), beigesetzt werden. Der Anreger, dessen Anteil 3–15 % beträgt, beschleunigt die Wassereinlagerung, wodurch sich Anhydrit zu Gips umwandelt. Die Umwandlung von Anhydrit zu Gips erfolgt aber nur zu etwa 65 %, wobei der Gips für die schnelle Trocknung sorgt und das Anhydrit als Gerüst für die hohe Festigkeit. Derartige Anhydritbinder sind lufthärtende, nicht hydraulische Bindemittel aus natürlichem oder synthetischem Anhydrit. Sie sind in ihren physikalischen und chemischen Eigenschaften mit Gips vergleichbar. Calciumsulfatbinder wird zum Beispiel im Wohnungsbau zur Herstellung von Calciumsulfatestrich oder Calciumsulfat-Fließestrich verwendet.
Pulverisiertes Anhydrit ist Bestandteil von Zement und wird auch bei der Produktion von Schwefelsäure und Porenbeton eingesetzt.
Die unter dem Handelsnamen Angelit bekannte, graublauviolettfarbige Varietät wird als Schmuckstein verwendet und meist in Form von Handschmeichlern sowie verschliffen zu Cabochonen und Kugelperlen zu verschiedenen Schmuckstücken verarbeitet. Da der Stein nur eine geringe Härte besitzt (Mohshärte 3 bis 3,5) und zudem eine hohe Spaltneigung zeigt, wird er zum Schutz vor Beschädigung mit Kunstharz stabilisiert.[24]
Siehe auch
Literatur
- Friedrich Klockmann: Klockmanns Lehrbuch der Mineralogie. Hrsg.: Paul Ramdohr, Hugo Strunz. 16. Auflage. Enke, Stuttgart 1978, ISBN 3-432-82986-8, S. 596, 597 (Erstausgabe: 1891).
Weblinks
- Literatur von und über Anhydrit im Katalog der Deutschen Nationalbibliothek
- Mineralienatlas: Anhydrit (Wiki)
- Jürgen Kühnle: Mineralien-Lexikon – Anhydrit. In: wissen-im-netz.info. Archiviert vom Original am 17. April 2017; abgerufen am 29. April 2019.
- Anhydrite search results. In: rruff.info. Database of Raman spectroscopy, X-ray diffraction and chemistry of minerals (RRUFF), abgerufen am 29. April 2019 (englisch).
- American-Mineralogist-Crystal-Structure-Database – Anhydrite. In: rruff.geo.arizona.edu. Abgerufen am 29. April 2019 (englisch).
- Gerald Dehne: Verfahren zur Hydratisierung von Anhydrit. In: karstwanderweg.de. Karstwanderweg Südharz, 22. Mai 2018, abgerufen am 29. April 2019.
Einzelnachweise
- Eintrag zu E 516: Calcium sulphate in der Europäischen Datenbank für Lebensmittelzusatzstoffe, abgerufen am 29. Dezember 2020.
- David Barthelmy: Anhydrite Mineral Data. In: webmineral.com. Abgerufen am 29. April 2019 (englisch).
- 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. 369.
- Anhydrite. 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; 68 kB; abgerufen am 29. April 2019]).
- Stefan Weiß: Das große Lapis Mineralienverzeichnis. Alle Mineralien von A – Z und ihre Eigenschaften. Stand 03/2018. 7., vollkommen neu bearbeitete und ergänzte Auflage. Weise, München 2018, ISBN 978-3-921656-83-9.
- Anhydrite. In: mindat.org. Hudson Institute of Mineralogy, abgerufen am 29. April 2019 (englisch).
- Petr Korbel, Milan Novák: Mineralien-Enzyklopädie (= Dörfler Natur). Nebel Verlag, Eggolsheim 2002, ISBN 978-3-89555-076-8, S. 137.
- Sedimentgesteine – Anhydrit- / Gipsstein. Staatliche Geologische Dienste Deutschlands/Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe: Bodenschätze der Bundesrepublik Deutschland, archiviert vom Original am 19. Februar 2015; abgerufen am 29. April 2019.
- A. N. Poda: Vom Lilalith. In: Johann Ehrenreich von Fichtel (Hrsg.): Mineralogische Aufsätze. Mathias Andreas Schmidt, kaiserlich königlicher Hofbuchdrucker, Wien 1794, S. 228, Fußnote *) (online verfügbar bei rruff.info [PDF; 277 kB; abgerufen am 6. Mai 2019]).
- Hans Lüschen: Die Namen der Steine. Das Mineralreich im Spiegel der Sprache. 2. Auflage. Ott Verlag, Thun 1979, ISBN 3-7225-6265-1, S. 171.
- René-Just Haüy: IV. Chaux sulfatée anhydre, c'est-à-dire, privée d'eau. In: Traité de Minéralogie. Band 4, 1801, S. 348–353 (französisch, online verfügbar bei rruff.info [PDF; 703 kB; abgerufen am 6. Mai 2019]).
- Martin Heinrich Klaproth: Chemische Untersuchung des Muriacit. In: Neues Allgemeines Journal der Chemie. Band 2, Nr. 4, 1803, S. 355–362 (online verfügbar bei rruff.info [PDF; 254 kB; abgerufen am 6. Mai 2019]).
- Christian Friedrich Ludwig: VI: Kalk-Geschlecht. D. Vitriolsaure Kalkgattungen. 126. Anhydrit. In: Handbuch der Mineralogie nach A. G. Werner. Band 2. Siegfried Lebrecht Crusius, Leipzig 1804, S. 209–212.
- Catalogue of Type Mineral Specimens – Anhydrite. (PDF 84 kB) In: docs.wixstatic.com. Commission on Museums (IMA), 12. Dezember 2018, abgerufen am 7. Mai 2019.
- Ernest H. Nickel, Monte C. Nichols: IMA/CNMNC List of Minerals 2009. (PDF 1703 kB) In: cnmnc.main.jp. IMA/CNMNC, Januar 2009, abgerufen am 25. April 2019 (englisch).
- Christof Wagner: Risse in Staufen: Pumpen, reparieren und hoffen. badische-zeitung.de, 15. Oktober 2010, abgerufen am 29. April 2019.
- Regine Ounas-Kräusel: Im Inneren des Berges wird gearbeitet. badische-zeitung.de, 14. Oktober 2010, abgerufen am 29. April 2019.
- Michael Schmidt: Millionensanierung als Gruß an Stuttgart 21. (Nicht mehr online verfügbar.) Stuttgarter Nachrichten, 21. August 2010, archiviert vom Original am 20. September 2017; abgerufen am 30. März 2018.
- Claus Hecking, Gerald Traufetter: Teures Bahnprojekt: Woche der Wahrheit für Stuttgart 21. Spiegel Online, 12. Dezember 2017, abgerufen am 29. April 2019.
- Namensuche – Handelsnamen und was sie bedeuten. In: EPI Institut für Edelsteinprüfung. epigem.de, abgerufen am 29. April 2019 (Eingabe Angelit nötig).
- Angelite. In: mindat.org. Hudson Institute of Mineralogy, abgerufen am 29. April 2019 (englisch).
- Localities for Anhydrite. In: mindat.org. Hudson Institute of Mineralogy, abgerufen am 29. April 2019 (englisch).
- Fundortliste für Anhydrit beim Mineralienatlas und bei Mindat
- Angelit Mineralien-Steckbrief. In: steine-und-minerale.de. Steine und Minerale, 4. Dezember 2018, abgerufen am 29. April 2019.