Baryt
Baryt, auch unter seinem Synonym Schwerspat und seiner chemischen Bezeichnung Bariumsulfat bekannt, ist ein häufig vorkommendes Mineral aus der Mineralklasse der „Sulfate und Verwandten“ (siehe Klassifikation). Es kristallisiert im orthorhombischen Kristallsystem mit der chemischen Zusammensetzung Ba[SO4][2], wobei Barium auch durch Strontium ersetzt sein kann (Diadochie).
| Baryt | |
|---|---|
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| Allgemeines und Klassifikation | |
| Andere Namen |
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| Chemische Formel | Ba[SO4][2] |
| Mineralklasse (und ggf. Abteilung) |
Sulfate (einschließlich Selenate, Tellurate, Chromate, Molybdate und Wolframate) - Wasserfreie Sulfate ohne fremde Anionen |
| System-Nr. nach Strunz und nach Dana |
7.AD.35 (8. Auflage: VI/A.09) 28.03.01.01 |
| Kristallographische Daten | |
| Kristallsystem | orthorhombisch |
| Kristallklasse; Symbol | orthorhombisch-dipyramidal; 2/m 2/m 2/m |
| Raumgruppe | Pnma (Nr. 62)[2] |
| Gitterparameter | a = 8,88 Å; b = 5,46 Å; c = 7,16 Å[2] |
| Formeleinheiten | Z = 4[2] |
| Physikalische Eigenschaften | |
| Mohshärte | 3 bis 3,5 |
| Dichte (g/cm3) | 4,5 |
| Spaltbarkeit | sehr vollkommen nach {001}, vollkommen nach {210} |
| Bruch; Tenazität | uneben, muschelig |
| Farbe | weiß, grau, rötlich, gelblich, bräunlich bis schwarz |
| Strichfarbe | weiß |
| Transparenz | meist durchscheinend bis undurchsichtig, selten durchsichtig |
| Glanz | Fettglanz, Glasglanz |
| Kristalloptik | |
| Brechungsindizes | nα = 1,634 bis 1,637[3] nβ = 1,636 bis 1,638[3] nγ = 1,646 bis 1,648[3] |
| Doppelbrechung | δ = 0,012[3] |
| Optischer Charakter | zweiachsig positiv |
| Achsenwinkel | 2V = 36° bis 42° (gemessen); 36° bis 40° (berechnet)[3] |
| Pleochroismus | farblos |
| Weitere Eigenschaften | |
| Besondere Merkmale | Fluoreszenz, Phosphoreszenz |
Baryt entwickelt meist tafelige bis prismatische Kristalle, aber auch massige Mineral-Aggregate, die in reiner Form farblos oder von weißer Farbe sind, durch Fremdbeimengungen aber auch viele andere Farben annehmen können.
Etymologie und Geschichte
Baryt wurde nach dem griechischen Wort βαρύς [barýs] für schwer benannt aufgrund seiner für ein Mineral relativ hohen Dichte von 4,5 g/cm3. Auch die bergmännische Bezeichnung Schwerspat weist auf diese Eigenschaft hin.
Erstmals erwähnt wird der Name Baryt von Dietrich Ludwig Gustav Karsten in der von ihm verfassten, ersten Edition der Mineralogischen Tabellen (Berlin, 1800).[3]
Klassifikation
In der mittlerweile veralteten, aber noch gebräuchlichen 8. Auflage der Mineralsystematik nach Strunz gehörte der Baryt zur Mineralklasse der „Sulfate, Selenate, Tellurate, Chromate, Molybdate, Wolframate“ und dort zur Abteilung der „Wasserfreien Sulfate ohne fremde Anionen“, wo er als Namensgeber der „Barytgruppe“ zusammen mit Anglesit, Coelestin und Hashemit eine eigenständige Gruppe bildete.
Die seit 2001 gültige und von der International Mineralogical Association (IMA) verwendete 9. Auflage der Strunz’schen Mineralsystematik ordnet den Baryt ebenfalls 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 ebenfalls die „Barytgruppe“ mit der System-Nr. 7.AD.35 und den weiteren Mitgliedern Anglesit, Coelestin und Olsacherit bildet.
Die vorwiegend im englischen Sprachraum gebräuchliche Systematik der Minerale nach Dana ordnet den Baryt in die Klasse der „Sulfate, Chromate und Molybdate“ und dort in die Abteilung der „Sulfate“ ein. Auch hier ist Baryt Namensgeber der „Barytgruppe“ mit der System-Nr. 28.03.01 und den weiteren Mitgliedern Coelestin und Anglesit innerhalb der Unterabteilung „Wasserfreien Säuren und Sulfate (A2+)XO4“ zu finden.
Kristallstruktur
Baryt kristallisiert orthorhombisch in der Raumgruppe Pnma (Raumgruppen-Nr. 62) mit den Gitterparametern a = 8,88 Å; b = 5,46 Å und c = 7,16 Å sowie 4 Formeleinheiten pro Elementarzelle.[2]
Der Anionenkomplex [SO4]2− bildet dabei einen leicht verzerrten Tetraeder mit Schwefel im Mittelpunkt und Sauerstoff an den vier Ecken. Innerhalb des Anionenkomplexes herrscht kovalente Bindung, zwischen dem Barium2+-Ion und den jeweils 12 umgebenden Sauerstoffionen dagegen Ionenbindung.
Eigenschaften
Baryt ist in Wasser nahezu unlöslich und deshalb im Gegensatz zu anderen Bariumverbindungen nicht giftig. Es ist auch chemisch recht beständig und löst sich selbst in heißer, konzentrierter Schwefelsäure nur langsam. Beim Erhitzen neigt das Mineral zur Rissbildung und erzeugt eine gelbgrüne Flammfärbung.
Unter Anregung mit UV-Licht zeigen einige Baryte eine gelbliche, orange oder rosafarbene Fluoreszenz. Hervorgerufen wird diese Emission durch Verunreinigungen mit Elementen wie Mangan oder Chrom. Gelegentlich kann auch Phosphoreszenz beobachtet werden, was auf Defektstellen im Kristallgitter zurückzuführen ist.
Varietäten und Modifikationen
Radiobaryt enthält geringe Anteile von Radium im Promillebereich, die das Barium in der Struktur teilweise ersetzen. Abhängig vom Radiumgehalt kann es das Mineral mit der stärksten natürlichen Radioaktivität sein: In einer Einzelprobe wurden 31,8 MBq/g nachgewiesen. Baryte mit mehr als 70 Bq/g werden im Allgemeinen bereits als Radiobaryte angesprochen.[4]
In wüstenhaftem Klima entstehen als besondere Wachstumsform, bei der zwischen den tafeligen Kristallen Sandkörner eingeschlossen werden, die sogenannten Barytrosen. Diese ähneln den Sandrosen und werden unter ähnlichen Bedingungen gebildet.
Als Hokutolith wird eine bleihaltige und gelegentlich auch radiumhaltige Baryt-Varietät bezeichnet.
Bildung
Baryt bildet sich aus hydrothermalen Lösungen oder auch sedimentär, teilweise unter Mitwirkung biologischer Prozesse. Vergesellschaftet ist er überwiegend mit Calcit, Dolomit, Fluorit, Galenit, Gips, Rhodochrosit, Sphalerit und Stibnit, kann aber auch mit vielen anderen Mineralen zusammen gefunden werden.
Sedimentär-exhalative Lagerstätten
Die bedeutendsten Lagerstättentypen sind SEDEX-Lagerstätten. Da Bariumsulfat nur sehr schwer löslich ist, findet eine Ausfällung des Minerals häufig an Orten statt, an denen sich barium- und sulfatreiche Lösungen mischen. So bilden sich die submarinen SEDEX-Lagerstätten bei der Mischung aufsteigender bariumreicher Hydrothermallösungen mit sulfathaltigem Meerwasser. Dieser Lagerstättentyp kann einige Millionen bis Milliarden Tonnen Baryt enthalten, die oftmals, aber nicht immer, mit Pb-Zn-Ag-haltigen Massivsulfiden vergesellschaftet sind. Beispiele sind die Lagerstätten in der Brooks Range in Alaska mit etwa zwei Milliarden Tonnen Baryt,[5] der Nevada-Barytgürtel in den USA oder die Lagerstätten Meggen und Rammelsberg in Deutschland (beide stillgelegt).
Ganglagerstätten
Ganglagerstätten bilden sich auf Spalten in verschiedensten Gesteinen. Die Gänge können mehrere Meter mächtig werden und einige Millionen Tonnen Baryt enthalten. Oftmals kommen auf den Gängen neben Baryt auch Fluorit, Quarz, Calcit und verschiedene Sulfide vor.
Fundorte
Aktiv
In Deutschland wird derzeit Baryt in der Grube Clara in Oberwolfach im Schwarzwald abgebaut.
In der Grube Niederschlag bei Bärenstein im Erzgebirge wurde 2013 mit dem Abbau von Fluorit und Baryt begonnen.[6]
Stillgelegt
Die Lagerstätte Gehren bei Ilmenau im Thüringer Wald wurde von 2005 bis 2008[7] erschlossen und liegt derzeit mangels Absatz still.[8]
Bis Juni 2007 wurde noch bei Bad Lauterberg im Harz auf der Grube Wolkenhügel und im Schwerspatbergwerk Dreislar im Sauerland Baryt gewonnen und noch bis 1997 in der Grube Käfersteige auf dem Gebiet der Stadt Pforzheim. Bis 1991 waren im sächsischen Vogtland die Lagerstätte Brunndöbra und im thüringischen Trusetal die Lagerstätten Mommel und Hühn in Betrieb. Weniger bedeutende Reviere lagen im Richelsdorfer Gebirge bei Sontra, im Spessart z. B. bei Rechtenbach, Partenstein, Frammersbach, Hain im Spessart (Grube Elisabeth im Seebachtal) und Heigenbrücken (Grube Bächles) und im Saarland bei Nohfelden-Eisen. Zwischen den Dörfern Aue und Haindorf (Schmalkalden) gab es von 1887 bis 1978 eine Schwerspatmühle, die „Auehütte“. Die Bahnstation trägt heute noch diesen Namen. Sie wurde 1887 in dem Gebäude des Walzwerkes einer vorherigen Eisenverhüttung von der Familie Utendörffer eingerichtet. Als VEB in der DDR schloss sie 1978.
In Hartenrod, heute Bad Endbach im Landkreis Marburg-Biedenkopf (Hessen), wurden in den Gruben „Bismarck“ ab 1884 und „Koppe“ von 1919 bis 1957 ein hochwertiges Schwerspatvorkommen abgebaut und in der angeschlossenen Spatmühle verarbeitet.[9] Im Odenwald wurde zwischen 1800 und 1939 an drei wichtigen Standorten Baryt gefördert: in Schriesheim an der Bergstraße entlang der Klüfte der Schriesheim-Formation, in Klein-Umstadt (heute Stadtteil von Groß-Umstadt) (von 1839 bis 1931 etwa 650.000 Tonnen barythaltiges Gestein) und im zentralen Bereich des Odenwaldes um Reichelsheim zwischen Ober-Kainsbach und Ober-Ostern.
Weitere Fundorte in Deutschland sind unter anderem Freiberg, Ruschberg (Grube Clarashall), Halsbrücke, Pöhla, Uersfeld (Bergwerk Bergkrone)[10], der Harz, das Lahn-Dill-Gebiet, das Christophstal bei Freudenstadt (Grube Christophstollen), der Thüringer Wald und das östliche Kyffhäusergebirge. Außerdem gab es Schwerspatabbau in der „Grube Marie“ (zwischen Oberbach und Wildflecken) im Landkreis Bad Kissingen.[11]
International bedeutende Lagerstätten
Alston Moor, Cumbria, Frizington, Mowbray und Isle of Arran (deren Vorkommen bereits seit 1770 bekannt sind[12]) in Großbritannien, Iglesias auf Sardinien, Baia Sprie und Cavnic in Rumänien, Banská Štiavnica in der Slowakei, Dědova hora und Příbram in Tschechien, sowie Elk Creek/South Dakota in den USA.
Weitere Fundorte
Insgesamt konnte Baryt bisher (Stand: 2011) an rund 8600 Fundorten nachgewiesen werden[3], so auch in Gesteinsproben des Mittelatlantischen Rückens und des Zentralindischen Rückens und an mehreren Orten des Pazifischen Ozeans. Außerhalb der Erde fand sich Baryt noch auf dem Mond, genauer in den Gesteinsproben in der Nähe der Landeplätze von Luna 16 (Mare Fecunditatis), 20 und 24 (Mare Crisium).[13]
Verwendung
Die Hauptverwendung für Baryt ist in der Tiefbohrtechnik als Zusatz für Bohrspülungen. Der Grund hierfür ist die hohe Dichte des Baryts, mit dem ein hoher Schweredruck in der Flüssigkeit erzielt wird, der das Bohrloch stabilisiert und es ermöglicht, das durch den Bohrmeißel zerkleinerte Gestein an die Erdoberfläche zu transportieren.
Des Weiteren wird Baryt zur Herstellung von weißen Pigmenten wie Lithopone[14][15] und von fotografischen Papieren verwendet und ist selbst auch im Colour Index unter C.I. Pigment White 22 und C.I. 77120 gelistet. Es ist ebenso Bestandteil von Schwerbeton wie von Kontrastmitteln bei Röntgenuntersuchungen des Magens. Baryt wird außerdem als Rohstoff zur Gewinnung von Barium abgebaut.
In der Automobilindustrie wird Baryt Kunststoffen und Dämmmatten beigemischt, um die Schalldurchlässigkeit zu vermindern.
Als Schmuckstein wird Baryt nur selten verwendet, da er zu weich (Mohs-Härte 3 bis 3,5) und empfindlich (vollkommene Spaltbarkeit) ist. Er wird von Sammlern bevorzugt in Form eines facettierten Achtecks geschliffen.[16]
Als Zuschlagsstoff wird Schwerspat benutzt, um die Strahlendurchlässigkeit von Beton zu vermindern (Barytbeton). Einsatzgebiet sind beispielsweise Wände in Röntgenräumen im Krankenhaus oder Behandlungsräume in der Strahlentherapie.
Siehe auch
Literatur
- Martin Okrusch, Siegfried Matthes: Mineralogie: Eine Einführung in die spezielle Mineralogie, Petrologie und Lagerstättenkunde. 7. Auflage. Springer Verlag, Berlin, Heidelberg, New York 2005, ISBN 3-540-23812-3, S. 70.
- Petr Korbel, Milan Novák: Mineralien Enzyklopädie. Nebel Verlag GmbH, Eggolsheim 2002, ISBN 3-89555-076-0, S. 138.
- Baryt in: Anthony et al.: Handbook of Mineralogy, 1990, 1, 101 (pdf).
Weblinks
- Mineralienatlas:Baryt und Mineralienatlas:Mineralienportrait/Baryt (Wiki)
- Webmineral – Barite (englisch)
- Baryt bei mindat.org (englisch)
Einzelnachweise
- Johann C. Leuchs: Polytechnisches Wörterbuch, oder Erklärung der in der Chemie, Physik, Mechanik, Technologie, Fabrikwissenschaft, in den Gewerben [et]c. gebräuchlichen Wörter und Ausdrüke. 2. Auflage. Verlag von C. Leuchs & Comp., Nürnberg 1835, S. 22 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
- 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.
- Mindat – Baryte
- Webmineral – Radiobaryt
- C. A. Johnson, K. D. Kelley, D. L. Leach: Sulfur and oxygen isotopes in barite deposits of the western Brooks Range, Alaska, and implications for the origin of the Red Dog massive sulfide deposits. In: Economic Geology V. Band 99, 2004, S. 1435–1448.
- Gabi Thieme: Start für erstes neues Bergwerk. Freie Presse, 4. November 2013, abgerufen am 8. November 2013.
- Privatexkursion Thüringer Wald 2010. Abgerufen am 25. April 2011.
- Gerd Schmidl, Arne Martius: Gericht klärte Aufteilung der Flussspatgrube zwischen Gehren und Langewiesen. In: Thüringer Allgemeine. 29. Dezember 2010, abgerufen am 2. Oktober 2017: „…ruht der Vortrieb in der Flussspatgrube und das möglicherweise bis 2012“
- Thema: 100 Jahre Schwerspatabbau im hessischen Hinterland. (Nicht mehr online verfügbar.) Archiviert vom Original am 29. November 2014; abgerufen am 30. Dezember 2012.
- Eintrag zu Bergwerk Bergkrone in Uersfeld in der Datenbank „KuLaDig“ des Landschaftsverbands Rheinland, abgerufen am 14. Juli 2017.
- Mineralienatlas: Grube Marie
- Industriekultur-Ansichten – Barytminen bei Glen Sannox, Isle of Arran (Memento vom 14. September 2010 im Internet Archive)
- Fundortliste für Baryt beim Mineralienatlas und bei Mindat
- Helmut Schröcke, Karl-Ludwig Weiner: Mineralogie. Ein Lehrbuch auf systematischer Grundlage. de Gruyter, Berlin; New York 1981, ISBN 3-11-006823-0, S. 579.
- Kremer Pigmente – Lithopone (Memento vom 9. November 2018 im Internet Archive)
- Walter Schumann: Edelsteine und Schmucksteine. Alle Arten und Varietäten. 1900 Einzelstücke. 16. überarbeitete Auflage. BLV Verlag, München 2014, ISBN 978-3-8354-1171-5, S. 222.