Franklinit
Franklinit, veraltet auch als Zinkoferrit bekannt, ist ein selten vorkommendes Mineral aus der Mineralklasse der „Oxide und Hydroxide“ mit der idealisierten chemischen Zusammensetzung ZnFe3+2O4[3] und ist damit chemisch gesehen ein Zink-Eisen-Oxid. Strukturell gehört Franklinit zu den Spinellen.
| Franklinit | |
|---|---|
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| Allgemeines und Klassifikation | |
| Andere Namen | |
| Chemische Formel | |
| Mineralklasse (und ggf. Abteilung) |
Oxide und Hydroxide |
| System-Nr. nach Strunz und nach Dana |
4.BB.05 (8. Auflage: IV/B.01b) 07.02.02.04 |
| Kristallographische Daten | |
| Kristallsystem | kubisch |
| Kristallklasse; Symbol | kubisch-hexakisoktaedrisch; 4/m 3 2/m |
| Raumgruppe | Fd3m (Nr. 227) |
| Gitterparameter | a = 8,47 Å[3] |
| Formeleinheiten | Z = 8[3] |
| Häufige Kristallflächen | {111}, {100}[7] |
| Zwillingsbildung | auf {111} |
| Physikalische Eigenschaften | |
| Mohshärte | 6 bis 6,5[5], VHN100 = 852–882[6] |
| Dichte (g/cm3) | gemessen: 5,05 bis 5,22; berechnet; 5,163[6] |
| Spaltbarkeit | fehlt; Absonderung nach {111} möglich[6] |
| Bruch; Tenazität | uneben bis schwach muschelig[6] |
| Farbe | eisenschwarz, braun, rot[6] |
| Strichfarbe | rötlichbraun bis schwarz[6] |
| Transparenz | undurchsichtig, durchscheinend in dünnen Schichten |
| Glanz | Metallglanz |
| Magnetismus | stark bis schwach[6] |
| Kristalloptik | |
| Brechungsindex | n = 2,36(2)[8] |
| Doppelbrechung | keine, da optisch isotrop |
| Weitere Eigenschaften | |
| Chemisches Verhalten | löslich in HCl |
Franklinit kristallisiert im kubischen Kristallsystem in der Struktur von Spinell und entwickelt typischerweise oktaedrische Kristalle von bis zu 22 cm Größe,[6] deren Ecken meist abgerundet sind. Auch grobe oder feinkörnige Einschlüsse in anderen Mineralen werden gefunden. Das Mineral ist im Allgemeinen undurchsichtig und nur in dünnen Schichten tiefrot durchscheinend.[7] Die Kristalle können von eisenschwarzer, brauner oder roter Farbe sein. Frische Proben zeigen auf den Oberflächen einen metallischen Glanz.
Etymologie und Geschichte
Erstmals entdeckt wurde Franklinit in mehreren Gruben in der Umgebung der Stadt Franklin im US-Bundesstaat New Jersey. Die Erstbeschreibung erfolgte 1819 durch Pierre Berthier, der das Mineral nach seiner Typlokalität Franklin und nach dessen Namensgeber Benjamin Franklin benannte.[8]
Typmaterial für dieses Mineral ist nicht definiert.[6]
Klassifikation
Die aktuelle Klassifikation der International Mineralogical Association (IMA) zählt den Franklinit zur Spinell-Supergruppe, wo er zusammen mit Chromit, Cochromit, Coulsonit, Cuprospinell, Dellagiustait, Deltalumit, Gahnit, Galaxit, Guit, Hausmannit, Hercynit, Hetaerolith, Jakobsit, Maghemit, Magnesiochromit, Magnesiocoulsonit, Magnesioferrit, Magnetit, Manganochromit, Spinell, Thermaerogenit, Titanomaghemit, Trevorit, Vuorelainenit und Zincochromit die Spinell-Untergruppe innerhalb der Oxispinelle bildet.[9]
Bereits in der veralteten, aber noch gebräuchlichen 8. Auflage der Mineralsystematik nach Strunz gehörte der Franklinit zur Mineralklasse der „Oxide und Hydroxide“ und dort zur Abteilung der „Verbindungen mit M344- und verwandte Verbindungen“, wo er zusammen mit Jakobsit, Magnesioferrit, Magnetit und Trevorit die Gruppe der „Eisen(III)-Spinelle“ mit der System-Nr. IV/B.01b bildete.
Im zuletzt 2018 überarbeiteten und aktualisierten Lapis-Mineralienverzeichnis nach Stefan Weiß, das sich aus Rücksicht auf private Sammler und institutionelle Sammlungen noch nach dieser klassischen Systematik von Karl Hugo Strunz richtet, erhielt das Mineral die System- und Mineral-Nr. IV/B.02-60. In der „Lapis-Systematik“ entspricht dies der Abteilung „Oxide mit Verhältnis Metall : Sauerstoff = 3 : 4 (Spinelltyp M3O4 und verwandte Verbindungen)“, wo Franklinit zusammen mit Cuprospinell, Jakobsit, Magnesioferrit, Magnetit und Trevorit die Gruppe der „Ferrit-Spinelle“ bildet.[5]
Die seit 2001 gültige und bis 2009 von der IMA bis 2009 aktualisierte[10] 9. Auflage der Strunz’schen Mineralsystematik ordnet den Franklinit ebenfalls in die Abteilung der „Oxide mit dem Stoffmengenverhältnis Metall : Sauerstoff = 3 : 4 und vergleichbare“ ein. Diese ist allerdings weiter unterteilt nach der relativen Größe der beteiligten Kationen, so dass das Mineral entsprechend seiner Zusammensetzung in der Unterabteilung „Mit ausschließlich mittelgroßen Kationen“ zu finden ist, wo es zusammen mit Brunogeierit, Chromit, Cochromit, Coulsonit, Cuprospinell, Filipstadit, Gahnit, Galaxit, Hercynit, Jakobsit, Magnesiochromit, Magnesiocoulsonit, Magnesioferrit, Magnetit, Manganochromit, Nichromit (N), Qandilit, Spinell, Trevorit, Ulvöspinell, Vuorelainenit und Zincochromit die „Spinellgruppe“ mit der System-Nr. 4.BB.05 bildet.
Auch die vorwiegend im englischen Sprachraum gebräuchliche Systematik der Minerale nach Dana ordnet den Franklinit in die Klasse der „Oxide und Hydroxide“ und dort in die Abteilung der „Mehrfache Oxide“ ein. Hier ist er zusammen mit Magnesioferrit, Jakobsit, Magnetit, Trevorit, Cuprospinell und Brunogeierit in der „Eisen-Untergruppe“ mit der System-Nr. 07.02.02 innerhalb der Unterabteilung „Mehrfache Oxide (A+B2+)2X4, Spinellgruppe“ zu finden.
Chemismus
In chemisch reiner Form, die allerdings bei natürlichen Frankliniten noch nicht beobachten werden konnte und daher bisher nur bei Synthesen verwirklicht ist, besteht die Zusammensetzung ZnFe3+2O4 aus 27,12 Gew.-% Zink (Zn), 46,33 Gew.-% Eisen (Fe) und 26,55 Gew.-% Sauerstoff (O).
Bei hoher Temperatur sind Franklinit, Jakobsit (Mn2+Fe3+2O4), Trevorit (NiFe3+2O4), Magnesioferrit (MgFe3+2O4), Magnetit (Fe2+(Fe3+)2O4) und Ulvöspinell Fe2+2TiO4 in der Lage, unbeschränkt Mischkristalle zu bilden.[11]
Aufgrund der Mischkristallbildung ist daher meist ein Teil des Zink durch zweiwertiges Mangan und/oder Eisen sowie ein Teil des dreiwertigen Eisens durch gleichwertiges Mangan diadoch ersetzt (substituiert) sein. Die Mischformel wird entsprechend in verschiedenen Quellen mit (Zn,Mn2+,Fe2+)(Fe3+,Mn3+)2O4[5][6] angegeben. Vor allem zwischen Franklinit und Magnetit sowie zwischen Franklinit und Jakobsit kommen bei hohen Temperaturen alle Zwischenglieder vor. Die Mischbarkeit sinkt allerdings bei der Abkühlung, wodurch es zu Entmischungen der einzelnen Phasen kommt.
Diese Entmischungsvorgänge sind unter anderem auch die Ursache für scheinbar „magnetische Franklinite“, bei denen lamellenförmige Magnetitentmischungen vorliegen.[12]
Kristallstruktur
Franklinit kristallisiert kubisch in der Struktur von Spinell mit der Raumgruppe Fd3m (Raumgruppen-Nr. 227) und dem Gitterparameter a = 8,47 Å sowie acht Formeleinheiten pro Elementarzelle.[3]
Eigenschaften
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Vor dem Lötrohr ist Franklinit unschmelzbar, wird aber magnetisch.[13] Er ist nicht sehr beständig gegenüber Säuren und kann bereits in heißer Salszäure (HCl) gelöst werden, wobei sich Chlorgas entwickelt.[13]
Unter dem Auflichtmikroskop reflektiert Franklinit das Licht fast vollständig, das heißt, er erscheint ziemlich rein weiß. An der Luft erscheint er im Vergleich zu Sphalerit etwas und gegenüber Zinkit sehr viel heller. Das Reflexionsvermögen von Franklinit ist in Öl allerdings stark herabgesetzt und er zeigt zudem einen Farbumschlag ins Graugrünliche, wodurch er sich vom eher rötlich erscheinenden Magnetit unterscheiden lässt.[14]
Mit einer Mohshärte von 6 bis 6,5 gehört Franklinit zu den mittelharten bis harten Mineralen, das sich ähnlich wie das Referenzmineral Orthoklas (Härte 6) gerade noch mit einer Stahlfeile ritzen lässt. Franklinit zeigt keine Spaltneigung, jedoch sind Absonderungen nach den Oktaederflächen {111} möglich. Er bricht mit unebenen bis schwach muschelig aussehenden Bruchflächen.
Bildung und Fundorte
Franklinit bildet sich in eisen-, zink- und manganreichen Adern, die in marinen Carbonat-Sedimenten durch Metamorphose unter hohen Temperaturen verändert wurden. Als Begleitminerale treten unter anderem Andradit, Berzeliit, Braunit, Calcit, Gahnit, Hämatit, Hausmannit, Hetaerolith, Jakobsit, Magnetit, Manganosit, Rhodochrosit, Rhodonit, Sarkinit, Willemit und Zinkit auf.
Als seltene Mineralbildung konnte Franklinit nur an wenigen Fundorten nachgewiesen werden, wobei bisher rund 60 Fundorte (Stand 2018)[15] als bekannt gelten. Neben seiner Typlokalität Franklin, wo das Mineral in mehreren Gruben und Schächten dieses größten Bergbaugebietes von New Jersey gefunden werden konnte, trat Franklinit in den Vereinigten Staaten unter anderem noch am Moffet Point im Bezirk Aleutians East Borough in Alaska, in der Desert View Mine in den kalifornischen San Bernardino Mountains und in der Rio Dolores Mine bei Central City im Gilpin County von Colorado zutage. Zwei weitere Fundorte, der Webber-Schacht in der Fairview-Silbermine im Churchill County von Nevada sowie das „Devine zinc property“ im Hidalgo County von New Mexico gelten bisher als fraglich, da die Funde noch nicht bestätigt wurden.[16]
Der bisher einzige bekannte Fundort in Deutschland ist eine Schlackenhalde der Zinkhütte Genna im Stadtbezirk Letmathe im Sauerland (NRW). Auch in Österreich ist mit dem Stradner Kogel bei Wilhelmsdorf (Gemeinde Bad Gleichenberg) in der Steiermark bisher nur ein Fundort für Franklinit bekannt.
Weitere Fundorte liegen unter anderem bei Iron Knob und Zeehan sowie im Mukinbudin Shire in Australien, bei Vazante im brasilianischen Bundesstaat Minas Gerais, in den Präfekturen Meizhou (Guangdong) und Yichun (Jiangxi) in China, auf Ross Island in Irland, bei Nežilovo (Opština Veles) und im Kratovo-Zletovo-Bezirk in Mazedonien, bei East Camp (Santa Eulalia, Chihuahua) und La Blanca (Municipio Ojocaliente, Zacatecas) in Mexiko, bei Trzebinia in Polen, bei Ocna de Fier, Răzoare (Maramureș) und Iacobeni (Suceava) in Rumänien, im Marmor-Steinbruch Pereval bei Sljudjanka (Ostsibirien) und an drei Fundpunkten in den Chibinen und der Lowosero-Tundra in Russland, der Provinz Lusaka in Sambia, bei Garpenberg (Dalarna), Långban und Hasselhojden (Västmanland) in Schweden, bei Barberton (Mpumalanga) und in der Bleigrube Edendale bei Pretoria (Gauteng) in Südafrika sowie am Vulkan Kerimasi in der Region Arusha von Tansania.[16]
Literatur
- P. Berthier: Analyse de deux minéraux zincifères des États-Unis d´Amérique. In: Annales des Mines. Band 4, 1819, S. 483–494 (französisch, rruff.info [PDF; 625 kB; abgerufen am 28. Juni 2019]).
- Paul Ramdohr: Die Erzmineralien und ihre Verwachsungen. 4., bearbeitete und erweiterte Auflage. Akademie-Verlag, Berlin 1975, S. 969, 995–997.
- Hans Jürgen Rösler: Lehrbuch der Mineralogie. 4. durchgesehene und erweiterte Auflage. Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie (VEB), Leipzig 1987, ISBN 3-342-00288-3, S. 388.
- Richard V. Gaines, H. Catherine W. Skinner, Eugene E. Foord, Brian Mason, Abraham Rosenzweig: Dana’s New Mineralogy. 8. Auflage. John Wiley & Sons, New York (u. a.) 1997, ISBN 0-471-19310-0, S. 300.
Weblinks
- Mineralienatlas: Franklinit
- David Barthelmy: Franklinite Mineral Data. In: webmineral.com. Abgerufen am 28. Juni 2019 (englisch).
- Franklinite search results. In: rruff.info. Database of Raman spectroscopy, X-ray diffraction and chemistry of minerals (RRUFF), abgerufen am 28. Juni 2019 (englisch).
- American-Mineralogist-Crystal-Structure-Database – Franklinite. In: rruff.geo.arizona.edu. Abgerufen am 28. Juni 2019 (englisch).
Einzelnachweise
- Carl Hintze: Handbuch der Mineralogie. Band 1. Vereinigung wissenschaftlicher Verleger Walter de Gruyter, Berlin und Leipzig 1921, S. 66 (Inhaltsangabe verfügbar bei De Gruyter [PDF; 241 kB; abgerufen am 28. Juni 2019]).
- Zinkoferrit. In: mindat.org. Hudson Institute of Mineralogy, abgerufen am 28. Juni 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. 188 (englisch).
- Malcolm Back, William D. Birch, Michel Blondieau und andere: The New IMA List of Minerals – A Work in Progress – Updated: March 2019. (PDF 1703 kB) In: cnmnc.main.jp. IMA/CNMNC, Marco Pasero, März 2019, abgerufen am 28. Juni 2019 (englisch).
- 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.
- Franklinite. 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; 71 kB; abgerufen am 20. August 2018]).
- Helmut Schröcke, Karl-Ludwig Weiner: Mineralogie. Ein Lehrbuch auf systematischer Grundlage. de Gruyter, Berlin; New York 1981, ISBN 3-11-006823-0, S. 374.
- Franklinite. In: mindat.org. Hudson Institute of Mineralogy, abgerufen am 28. Juni 2019 (englisch).
- Ferdinando Bosi, Cristian Biagioni, Marco Pasero: Nomenclature and classification of the spinel supergroup. In: European Journal of Mineralogy. Band 31, Nr. 1, 12. September 2018, S. 183–192, doi:10.1127/ejm/2019/0031-2788 (englisch).
- 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 28. Juni 2019 (englisch).
- Paul Ramdohr: Die Erzmineralien und ihre Verwachsungen. 4., bearbeitete und erweiterte Auflage. Akademie-Verlag, Berlin 1975, S. 969.
- Paul Ramdohr: Die Erzmineralien und ihre Verwachsungen. 4., bearbeitete und erweiterte Auflage. Akademie-Verlag, Berlin 1975, S. 997.
- Friedrich Klockmann: Klockmanns Lehrbuch der Mineralogie. Hrsg.: Paul Ramdohr, Hugo Strunz. 16. Auflage. Enke, Stuttgart 1978, ISBN 3-432-82986-8, S. 506 (Erstausgabe: 1891).
- Paul Ramdohr: Die Erzmineralien und ihre Verwachsungen. 4., bearbeitete und erweiterte Auflage. Akademie-Verlag, Berlin 1975, S. 995.
- Localities for Franklinite. In: mindat.org. Hudson Institute of Mineralogy, abgerufen am 28. Juni 2019 (englisch).
- Fundortliste für Franklinit beim Mineralienatlas und bei Mindat