Coesit
Coesit ist ein selten vorkommendes Mineral aus der Mineralklasse der Oxide mit dem Stoffmengenverhältnis Metall : Sauerstoff = 1 : 2 und kleinen Kationen. Als Hochdruckmodifikation von Quarz hat Coesit dieselbe chemische Zusammensetzung SiO2 (Siliciumdioxid) und wird damit der Kieselsäure-Familie zugeordnet, zu der neben den weiteren Quarzmodifikationen Seifertit, Tridymit, Cristobalit, Stishovit noch Opal, Mogánit und Melanophlogit sowie die beiden hypothetischen Minerale β-Quarz und Lechatelierit gehören.
| Coesit | |
|---|---|
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| Allgemeines und Klassifikation | |
| Chemische Formel | SiO2 |
| Mineralklasse (und ggf. Abteilung) |
Oxide – Metall:Sauerstoff = 1:2 und vergleichbare – Mit kleinen Kationen: Kieselsäure-Familie |
| System-Nr. nach Strunz und nach Dana |
4.DA.35 (8. Auflage: IV/D.01) 75.01.04.01 |
| Kristallographische Daten | |
| Kristallsystem | monoklin |
| Kristallklasse; Symbol | monoklin-prismatisch; 2/m[1] |
| Raumgruppe (Nr.) | C2/c[2] (Nr. 15) |
| Gitterparameter | a = 7,14 Å; b = 12,37 Å; c = 7,17 Å β = 120,34°[2] |
| Formeleinheiten | Z = 16[2] |
| Physikalische Eigenschaften | |
| Mohshärte | 7,5 bis 8 |
| Dichte (g/cm3) | 3,01[3] |
| Spaltbarkeit | undeutlich |
| Farbe | farblos |
| Strichfarbe | weiß |
| Transparenz | durchsichtig |
| Glanz | Glasglanz |
| Kristalloptik | |
| Brechungsindizes | nα = 1,593 bis 1,599 nγ = 1,597 bis 1,604[4] |
| Doppelbrechung | δ = 0,004 bis 0,005[4] |
| Optischer Charakter | zweiachsig positiv |
| Achsenwinkel | 2V = 54° bis 64° |
Coesit kristallisiert im monoklinen Kristallsystem und entwickelt nur mikrokristalline, körnige Aggregate, überwiegend als Einschlüsse in anderen Mineralen. Seine Dichte von 3,01 g/cm3 ist die zweithöchste der Kieselsäurefamilie (im Vergleich dazu Quarz: 2,65 g/cm3).
Etymologie und Geschichte
Coesit wurde nach Loring Coes Jr. (1915–1978) benannt, einem amerikanischen Chemiker, dem es 1953 erstmals gelang, das Mineral synthetisch herzustellen.[5]
Klassifikation
In der mittlerweile veralteten, aber noch gebräuchlichen 8. Auflage der Mineralsystematik nach Strunz gehörte der Coesit zur Mineralklasse der „Oxide und Hydroxide“ und dort zur Abteilung der „Oxide mit Metall : Sauerstoff = 1 : 2“, wo er zusammen mit Cristobalit, Melanophlogit, Mogánit, Opal, Quarz, Stishovit und Tridymit die „Quarzgruppe“ mit der System-Nr. IV/D.01 bildete.
Die seit 2001 gültige und von der International Mineralogical Association (IMA) verwendete 9. Auflage der Strunz’schen Mineralsystematik ordnet den Coesit ebenfalls in die Klasse der „Oxide und Hydroxide“ und dort in die Abteilung der „Metall : Sauerstoff = 1 : 2 und vergleichbare“ ein. Diese Abteilung ist allerdings weiter unterteilt nach der Größe der beteiligten Kationen und der Kristallstruktur bzw. der Zugehörigkeit zu einer verwandten Mineralfamilie, so dass das Mineral entsprechend seiner Zusammensetzung in der Unterabteilung „Mit kleinen Kationen: Kieselsäure-Familie“ zu finden ist, wo es das einzige Mitglied der unbenannten Gruppe 4.DA.35 ist.
Im Gegensatz zur Strunzschen Mineralsystematik ordnet die vorwiegend im englischen Sprachraum gebräuchliche Systematik der Minerale nach Dana den Coesit in die Klasse der „Silikate und Germanate“ und dort in die Abteilung der „Gerüstsilikatminerale“ ein. Hier ist er als in der unbenannten Gruppe 75.01.04 innerhalb der Unterabteilung „Gerüstsilikate: tetraedrisches Si-Gitter, SiO2 mit [4]-koordiniertem Si“ mit Mogánit zu finden.
Bildung und Fundorte
Das Quarz-Coesit-Gleichgewicht (also diejenigen Druck- und Temperaturbedingungen, bei denen Hochquarz und Coesit nebeneinander bestehen können) wurde experimentell sehr genau bestimmt.[6] Die experimentellen Befunde weisen auf Drücke im Bereich von etwa 2,5 bis 3,8 GPa und Temperaturen von 450 bis 800 °C hin, dies entspricht einer Entstehungstiefe von mindestens 75 km unter der Erdoberfläche. Bei Normaldruck ist Coesit daher metastabil.
Die Anwesenheit von Coesit kann in Gesteinsproben oft nur mehr indirekt festgestellt werden: durch den Übergang der Hochdruckmodifikation (Coesit) in die Tiefdruckmodifikation (Quarz) steigt das Volumen des Minerals: Es entstehen radiale Risse, die unter einem Mikroskop beobachtet werden können. Seltener findet man Quarzkörner mit noch erhaltenem Coesitkern.
Hauptsächlich wird Coesit in Gesteinen der Ultra-Hochdruck-Metamorphose (engl. ultrahigh-pressure metamorphism, UHPM, welche das Mineral zeitgleich auch definiert) gefunden (Alpen, Dabie Shan in Ost-China, Himalaya). Hier kommt Coesit sowohl in basischen, „klassischen“, Eklogiten als auch in Metasedimentiten bzw. Metaplutoniten mit saurer Zusammensetzung (Krustengesteine) vor. Bei der Ultra-Hochdruck-Metamorphose wird kontinentale Kruste meist bei einer Kontinent-Kontinent-Kollision subduziert und Drücken und Temperaturen ausgesetzt, die die Bildung und Stabilität von Coesit ermöglichen. Coesit kann auch durch Einschlag von Meteoriten (Impaktmetamorphose) entstehen. So konnte etwa aufgrund von Coesit-Vorkommen nachgewiesen werden, dass das Nördlinger Ries ein Einschlagkrater ist. Ein weiterer, wichtiger Fundort ist der Meteor Crater in Arizona.
Coesit wird auch in Xenolithen in Diamant führenden Kimberliten gefunden.
Kristallstruktur
Coesit kristallisiert im monoklinen Kristallsystem in der Raumgruppe C2/c (Raumgruppen-Nr. 15) mit den Gitterparametern a = 7,14 Å, b = 12,37 Å, c = 7,17 Å und β = 120,34° sowie 16 Formeleinheiten pro Elementarzelle.[2]
Siehe auch
Literatur
- S. R. Bohlen, D. H. Lindsley: Thermometry and Barometry of Igneous and Metamorphic Rocks. In: Annual Review of Earth and Planetary Sciences. Band 15, Nr. 1, 1987, S. 397–420, doi:10.1146/annurev.ea.15.050187.002145.
- Kunal Bose, Jibamitra Ganguly: Quartz-coesite transition revisited: Reversed experimental determination at 500–1200°C and retrieved thermochemical properties. American Mineralogist, Band 80, 1995, S. 231–238 (PDF-Datei; 754 kB).
Weblinks
Einzelnachweise
- Webmineral – Coesite (engl.)
- Louise Levien, Charles T. Prewitt: High-pressure crystal structure and compressibility of coesite. In: American Mineralogist. Band 66, 1981, S. 324–333 (PDF-Datei; 1,03 MB).
- 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. 110–115.
- Coesite bei mindat.org (engl.)
- Patent US2876072: Coesite Silica. Veröffentlicht am 3. Februar 1959, Erfinder: Loring Coes Jr..
- S. R. Bohlen, D. H. Lindsley: Thermometry and Barometry of Igneous and Metamorphic Rocks. In: Annual Review of Earth and Planetary Sciences. Band 15, Nr. 1, 1987, S. 397–420, doi:10.1146/annurev.ea.15.050187.002145.