Schäferit
Das Mineral Schäferit ist ein extrem seltenes Vanadat aus der Obergruppe der Granate und hat die idealisierte chemische Zusammensetzung Ca2+2Na+Mg2+2V5+3O12. Es kristallisiert im kubischen Kristallsystem mit der Struktur von Granat.[1]
| Schäferit | |
|---|---|
| Allgemeines und Klassifikation | |
| Andere Namen |
IMA1997-048 |
| Chemische Formel | Ca2+2Na+Mg2+2V5+3O12[1] |
| Mineralklasse (und ggf. Abteilung) |
Phosphate, Arsenate und Vanadate |
| System-Nr. nach Strunz | 8.AC.25 (8. Auflage: 7/A.08-45) |
| Kristallographische Daten | |
| Kristallsystem | kubisch |
| Kristallklasse; Symbol | kubisch-hexakisoktaedrisch; 4/m 3 2/m |
| Raumgruppe | Ia3d (Nr. 230)[1] |
| Gitterparameter | a = 12,437 (synthetisch)[2], 12,427 (natürlicher Mischkristall) Å[1] |
| Formeleinheiten | Z = 8[1] |
| Häufige Kristallflächen | Deltoidalikositetraeder {211}, Rhombendodekaeder {110}, Würfelf {100}[1] |
| Physikalische Eigenschaften | |
| Mohshärte | 5 |
| Dichte (g/cm3) | natürlicher Mischkristall: 3,40 (gemessen), 3,43 (berechnet)[1], 3,431 (synthetisch)[2] |
| Spaltbarkeit | keine[1] |
| Bruch; Tenazität | muschelig[1] |
| Farbe | orange-rot[1] |
| Strichfarbe | gelb[1] |
| Transparenz | Bitte ergänzen |
| Glanz | Bitte ergänzen |
| Kristalloptik | |
| Brechungsindex | n = 1,94 (natürlicher Mischkristall)[1] |
| Doppelbrechung | isotrop[1] |
Schäferit tritt in Form orangeroter, glasglänzender Kristalle von unter einem Millimeter Größe auf. Die Kristallform wird dominiert vom Deltoidalikositetraeder {211} mit kleineren Rhombendodekaederflächen {110} und Würfelflächen {100}.[1]
Gebildet wird Schäferit bei der Kontaktmetamorphose silikatreicher Gesteine durch alkalireiche basaltische Magmen. Die Typlokalität und der bislang (2018) einzige bekannte, natürliche Fundort sind Xenolithe des Bellerberg-Vulkans in der Eifel, Rheinland-Pfalz in (Deutschland).[1][3]
Etymologie und Geschichte
Verschiedene Vanadate mit Granatstruktur wurden seit den 1960er Jahren synthetisiert.[4][5] Tetraedrisch koordiniertes V5+ ist ein effizientes Lumineszenz-Zentrum. Deshalb und wegen ihrer hohen chemischen Stabilität sind Vanadium-Granate bis heute von technischen Interesse als gelb oder weiß leuchtender Phosphor für Leuchtdioden.[6]
Calcium-Natrium-Magnesium-Vanadat natürlichen Ursprungs wurde erst im Jahr 1999 in der Eifel gefunden und von W. Krause, G. Blass und H. Effenberger beschrieben. Sie benannten das neue Mineral der Berzeliit-Gruppe nach dem Sammler Helmut Schäfer, der es in den Xenolithen des Bellerberg-Basaltes entdeckte.[1] In den folgenden Jahren entdeckten diese Sammler Schäferit noch in weiteren Basalten der Eifel.[3]
Im Jahr 2017 wurde ein künstliches Äquivalent von Schäferit in einer alten Schlackenhalde in Griechenland entdeckt.[7]
Klassifikation
Die aktuelle Klassifikation der International Mineralogical Association (IMA) zählt den Schäferit zur Granat-Obergruppe, wo er zusammen mit Berzeliit, Manganberzeliit und Palenzonait die Berzeliitgruppe mit 15 positiven Ladungen auf der tetraedrisch koordinierten Gitterposition bildet.[8]
In der veralteten, aber teilweise noch gebräuchlichen 8. Auflage der Mineralsystematik nach Strunz gehörte der Schäferit zur Mineralklasse der „Phosphate, Arsenate und Vanadate“ und dort zur Abteilung der „Wasserfreien Phosphate [PO4]3−, ohne fremde Anionen“, wo er zusammen mit Berzeliit, Chladniit, Fillowit, Galileiit, Johnsomervilleit, Manganberzeliit, Palenzonait, Storneseit-(Y) und Xenophyllit die unbenannte Gruppe VII/A.08 bildete.
Die seit 2001 gültige und von der International Mineralogical Association (IMA) verwendete 9. Auflage der Strunz’schen Mineralsystematik ordnet den Schäferit ebenfalls in die Abteilung der „Phosphate usw. ohne zusätzliche Anionen; ohne H2O“ ein. Diese ist allerdings weiter unterteilt nach der relativen Größe der beteiligten Kationen, so dass das Mineral entsprechend seiner Zusammensetzung in der Unterabteilung C „Mit mittelgroßen und großen Kationen“ zu finden ist, wo es mit Berzeliit, Manganberzeliit und Palenzonait die Berzeliitgruppe 8.AC.25 bildet.
Auch die vorwiegend im englischen Sprachraum gebräuchliche Systematik der Minerale nach Dana ordnet den Schäferit in die Klasse der „Phosphate, Arsenate und Vanadate“ und dort in die Abteilung der „Wasserfreie Phosphate etc.“ ein. Hier ist er zusammen mit Berzeliit, Manganberzeliit und Palenzonait in der Berzeleiitgruppe Systematik der Minerale nach Dana/Phosphate, Arsenate, Vanadate#38.02.01 Berzeliitgruppe innerhalb der Unterabteilung „38.02 Wasserfreie Phosphate etc., (A+B2+)5(XO4)3“ zu finden.
Chemismus
Schäferit mit der idealisierten Zusammensetzung [X](Na+Ca2+2)[Y]Mg2+2[Z]V5+3O12 ist das Magnesium-Analog von Palenzonait ([X](Na+Ca2+2)[Y]Mn2+2[Z]V5+3O12) bzw. das Vanadium-Analog von Berzeliit ([X](Na+Ca2+2)[Y]Mg2+2[Z]As5+3O12).[1]
Die Zusammensetzung aus der Typlokalität ist - [X](Ca2+2,09Na+0,73□0,10Mg2+0,04Mn2+0,02Fe2+0,01)[Y]Mg2+2[Z](V5+2,96P5+0,02Si4+0,01)O12[1]
Sowohl der natürliche Schäferit[1] wie auch sein synthetisches Äquivalent können Leerstellen auf der X- und Y-Position enthalten, entsprechend einer Austauschreaktion - 2[X]Na = [X](Ca,Mg,Mn) + [X]□[2]
Knapp 10 % des Vanadiums kann durch Phosphor ersetzt werden, entsprechend der Reaktion: - [Z]V5+ = [Z]P5+
In Schäferiten aus Schlacken antiker Metallverhüttung in Griechenland wurde die Austauschreaktion - [X]Ca2+ + [Y](Mg,Ni)2+ = [X]Na+ + [Y]Fe3+
beobachtet.[7]
Schäferit kristallisiert zwar mit der gleichen Struktur wie Silikatgranate, enthält aber wie alle Granate der Berzeleiitgruppe nur geringe Mengen Silizium. Es gibt keine ausgedehnte Mischbarkeit zwischen Silikat- und Vanadatgranaten oder Arsenatgranaten.[9]
Kristallstruktur
Schäferit kristallisiert mit kubischer Symmetrie in der Raumgruppe Ia3d (Raumgruppen-Nr. 230) mit 8 Formeleinheiten pro Elementarzelle. Der natürliche Mischkristall aus der Typlokalität hat dem Gitterparameter a = 12,427 Å.[1] Der Gitterparameter von synthetischem, reinem Schäferit ist etwas größer: a = 12,437 Å.[2]
Die Struktur ist die von Granat. Natrium (Na+) und Calcium (Ca2+) besetzten die dodekaedrisch von 8 Sauerstoffionen umgebene X-Positione, Magnesium (Mg2+) die oktaedrisch von 6 Sauerstoffionen umgebene Y-Position und die tetraedrisch von 4 Sauerstoffionen umgebenen Z-Position ist ausschließlich mit Vanadium (V5+) besetzt.[1][5]
Bildung und Fundorte
Natürlicher Schäferit bildet sich kontaktmetamorph bei der Überprägung von SiO2-reichen Xenolithen durch alkalireiche, basaltische Magmen.
Die Typlokalität ist der Caspar-Basaltsteinbruch am Bellerberg-Vulkan in der Eifel, Rheinland-Pfalz in (Deutschland).[1] Hier findet sich Schäferit in Xenolithen zusammen mit Magnesioferrit, Quarz, Albit und Pseudobroockit.[10] Vergleichbare Vorkommen sind nur aus der Eifel bekannt. Hier wurde Schäferit noch am Nickenicher Sattel (Eicher Sattel) bei Andernach und im Rothenberg-Steinbruch bei Mendig gefunden.[3]
Schäferit-reiche Vanadiumgranate künstlichen Ursprungs wurden in den Liebenbergit-Schlacken bei Agios Konstantinos im Lavrion District in der Region Attika, Griechenland gefunden. Schäferit tritt hier zusammen mit Liebenbergit, Trevorit, Bannermanit und anderen synthetischen Äquivalenten von Nickel-Vanadium-Mineralen sowie Albit, Nosean und Haüyn auf.[7]
Siehe auch
Weblinks
- Mineralienatlas:Schäferit (Wiki)
- Mindat – Schäferit (englisch)
Einzelnachweise
- John L. Jambor, Vladimir A. Kovalenker and Andrew C. Roberts: New Mineral Names: Schäferite. In: American Mineralogist. Band 84, 1999, S. 1685–1688 (minsocam.org [PDF; 33 kB; abgerufen am 17. März 2018]).
- G. Oversluizen and R. Metselaar: ESR and optical absorption spectra of reduced vanadium ions in Ca2NaMg2V3O12 garnet. In: J. Phys. C: Solid State Phys. Band 15, 1982, S. 4869–4880 (semanticscholar.org [PDF; 694 kB; abgerufen am 17. März 2018]).
- Fundortliste für Schäferit beim Mineralienatlas und bei Mindat
- Gerhard Bayer: Vanadates A3B2V3O12 with Garnet Structure. In: Journal of the American Ceramic Society. Band 11, 1965, doi:10.1111/j.1151-2916.1965.tb14681.x.
- Akihiko Nakatsuka, Yasuaki Ikuta, Akira Yoshiasa and Kazuake Iishi: Vanadate garnet, Ca2NaMg2V3O12. In: Acta Crystallographica Section C. C59, 2003, S. i133-i135, doi:10.1107/S0108270103023035.
- Yanlin Huang, Young Moon Yu, Taiju Tsuboi, Hyo Jin Seo: Novel yellow-emitting phosphors of Ca5 M4 (VO4) 6(M=Mg, Zn) with isolated VO4 tetrahedra. In: Optics Express. Band 20, 2012 (osapublishing.org [PDF; 1,2 MB; abgerufen am 22. März 2018]).
- Natalia N. Koshlyakova, Natalia V. Zubkova, Igor V. Pekov, Gerald Giester, Dmitry Yu. Pushcharovsky, Nikita V. Chukanov, Panagiotis Voudouris, Andreas Magganas, Athanassios Katerinopoulos: Crystal chemistry of vanadate garnets from old metallurgical slags of Lavrion, Greece. In: Neues Jahrbuch für Mineralogie - Abhandlungen: Journal of Mineralogy and Geochemistry. Band 194, 2017, S. 19–25, doi:10.1127/njma/2016/0010.
- Edward S. Grew, Andrew J. Locock, Stuart J. Mills, Irina O. Galuskina, Evgeny V. Galuskin and Ulf Hålenius: IMA Report - Nomenclature of the garnet supergroup. In: American Mineralogist. Band 98, 2013, S. 785–811 (main.jp [PDF; 2,3 MB; abgerufen am 8. Juli 2017]).
- Andrew J. Locock: An Excel spreadsheet to recast analyses of garnet into end-member components, and a synopsis of the crystal chemistry of natural silicate garnets. In: Computers & Geoscience. Band 34, 2008, S. 1769–1780 (mcgill.ca [PDF; 294 kB; abgerufen am 7. April 2018]).
- Fotos von Schäferit bei Mindat