Fayalit
| Fayalit | |
|---|---|
 | |
| Allgemeines und Klassifikation | |
| Chemische Formel | Fe22+[SiO4] |
| Mineralklasse (und ggf. Abteilung) |
Silicate und Germanate |
| System-Nummer nach Strunz (8. Aufl.) Strunz (9. Aufl.) Dana |
VIII/A.04 9.AC.05 51.03.01.01 |
| Kristallographische Daten | |
| Kristallsystem | orthorhombisch |
| Kristallklasse; Symbol | orthorhombisch-dipyramidal; 2/m 2/m 2/m[1] |
| Raumgruppe (Nr.) | Pbnm[2] (Nr. 62) |
| Gitterparameter | a = 4,82 Å; b = 10,48 Å; c = 6,09 Å[2] |
| Formeleinheiten | Z = 4[2] |
| Physikalische Eigenschaften | |
| Mohshärte | 7[3] |
| Dichte (g/cm3) | 4,39[3] |
| Spaltbarkeit | gut nach {010} nach {100} |
| Bruch; Tenazität | muschelig bis uneben |
| Farbe | grünlichgelb, blassgelb, gelbbraun, rotbraun bis schwarz |
| Strichfarbe | weiß |
| Transparenz | durchsichtig bis undurchsichtig |
| Glanz | Glasglanz, Harzglanz auf Bruchflächen |
| Kristalloptik | |
| Brechungsindizes | nα = 1,731 bis 1,824 nβ = 1,760 bis 1,864 nγ = 1,773 bis 1,875[4] |
| Doppelbrechung | δ = 0,042 bis 0,051[4] |
| Optischer Charakter | zweiachsig negativ |
| Achsenwinkel | 2V = 74 bis 47°[4] |
Fayalit ist ein eher selten vorkommendes Mineral aus der Mineralklasse der „Silicate und Germanate“. Es kristallisiert im orthorhombischen Kristallsystem mit der chemischen Zusammensetzung Fe22+[SiO4] und entwickelt meist tafelige bis prismatische Kristalle, aber auch körnige bis massige Aggregate von blassgelber, grünlichgelber, gelbbrauner und rotbrauner bis schwarzer Farbe.
Fayalit bildet mit Forsterit sowie mit Tephroit eine lückenlose Mischreihe, deren Zwischenglieder als Olivin bezeichnet werden.
Besondere Eigenschaften
In der Natur ist Fayalit nur selten in reiner Form zu finden, sondern fast immer mit schwankenden Gehalten an Forsterit und/oder Tephroit. Farbgebend sind die im Fayalit (braun bis schwarz) überwiegenden Eisen-Ionen bzw. die im Tephroit (grau, rot) überwiegenden Mangan-Ionen. Je nach prozentualem Anteil von Forsterit, der in reinem Zustand farblos ist, werden die Farben des Fayalit entsprechend abgeschwächt.
Etymologie und Geschichte
Erstmals gefunden wurde der Fayalit 1840 auf der Ilha do Faial (alte Schreibweise Fayal), einer zu Portugal gehörenden Azoreninsel, und beschrieben von Christian Gottlob Gmelin, der das Mineral nach seiner Typlokalität benannte.
Klassifikation
In der alten (8. Auflage) und neuen Systematik der Minerale nach Strunz (9. Auflage) gehört der Fayalit zur Abteilung der „Inselsilikate (Nesosilikate)“ und dort zur Olivingruppe, gebildet aus den Mineralen Fayalit, Forsterit, Laihunit, Liebenbergit und Tephroit.
Die überarbeitete 9. Auflage der Strunz'schen Mineralsystematik unterteilt diese Abteilung allerdings präziser nach An- oder Abwesenheit weiterer Anionen und der Koordination der beteiligten Kationen. Der Fayalit steht entsprechend in der Unterabteilung der „Inselsilikate ohne weitere Anionen; mit Kationen in oktaedrischer [6] Koordination“ und ist dort immer noch Mitglied der Olivingruppe, die allerdings um die Minerale Glaukochroit und Kirschsteinit erweitert wurde.
Die im englischen Sprachraum gebräuchliche Systematik der Minerale nach Dana ordnet den Fayalit ähnlich wie die neue Strunz'sche Mineralsystematik in die Abteilung der „Inselsilikate: SiO4-Gruppen mit allen Kationen nur in oktaedrischer [6]-Koordination“. Die dort ebenfalls anzutreffende Olivingruppe besteht wie in der alten Strunz'schen Systematik aus den Mitgliedern Fayalit, Forsterit, Laihunit, Liebenbergit und Tephroit, allerdings erweitert um den Olivin, für den die Anerkennung durch die IMA/CNMNC noch fehlt.
Modifikationen und Varietäten
Bei hohem Druck wandelt sich Fayalit durch Phasentransformation in die Hochdruck-Modifikation Ahrensit um. Diese stellt das eisenhaltige Analogon zu Ringwoodit dar, das heißt anders als beim Forsterit existiert keine zu Wadsleyit analoge Zwischenform. Unter den Bedingungen, die im oberen Erdmantel herrschen, findet der Übergang von Fayalit nach Ahrensit bei etwa 6 bis 7 GPa statt, also bei deutlich niedrigerem Druck als die Phasentransformationen des Forsterits.[5] In Hochdruckexperimenten kann der Phasenübergang aber mit Verzögerung stattfinden, so dass Fayalit bei Raumtemperatur bis zu fast 35 GPa metastabil bleiben kann (siehe Abbildung). Er wird dann jedoch eher amorph, als dass er in eine kristalline Struktur wie Ahrensit übergeht.
Bisher sind zwei manganhaltige Fayalit-Varietät bekannt, die als Hortonolith und Knebelit bezeichnet werden.[6]
Bildung und Fundorte
Fayalit bildet sich in ultramafischen Vulkaniten und Plutoniten. Dort tritt er in Paragenese mit einer ganzen Reihe von Mineralen wie unter anderem mit Almandin, verschiedenen Mineralen der Amphibolgruppe, Apatit, Arfvedsonit, Augit, Grunerit, Hedenbergit, Ilmenit, Magnetit, Mikroklin, Plagioklas, Quarz, Sanidin, Spinell und Tridymit auf.
Als eher seltene Mineralbildung kann Fayalit an verschiedenen Fundorten zum Teil reichlich vorhanden sein, insgesamt ist er aber wenig verbreitet. Bisher (Stand 2014) sind rund 300 Fundorte[7] für Fayalit bekannt. Neben seiner Typlokalität Ilha do Faial wurde Fayalit in Portugal noch auf Pico sowie am Água de Pau auf São Miguel gefunden.
Weitere Fundorte sind Ägypten, Algerien, Antarktis, Äthiopien, Australien, Brasilien, Chile, China, Deutschland, Eritrea, Finnland, Frankreich, Französisch-Polynesien, Grönland, Indien, Indonesien, Irland, Israel, Italien, Japan, Kamerun, Kanada, Madagaskar, Marokko, Mexiko, Mongolei, Myanmar, Namibia, Neuseeland, Niederlande, Nigeria, Norwegen, Oman, Österreich, Rumänien, Russland, Saudi-Arabien, Schweden, Schweiz, Slowakei, Spanien, St. Lucia, Südafrika, Tadschikistan, Tschechien, Ukraine, Ungarn, Vereinigtes Königreich (Großbritannien) und die Vereinigten Staaten (USA).[8]
Auch in Gesteinsproben, die von den Apollo 11- und Apollo 14-Missionen vom Mond mitgebracht wurden, konnte Fayalit nachgewiesen werden.
Kristallstruktur
Fayalit kristallisiert orthorhombisch in der Raumgruppe Pbnm (Raumgruppen-Nr. 62) mit den Gitterparametern a = 4,82 Å; b = 10,48 Å und c = 6,09 Å sowie vier Formeleinheiten pro Elementarzelle.[2]
Verwendung
als Schmuckstein
Die Minerale der Olivingruppe werden bei guter Qualität überwiegend zu Schmucksteinen verarbeitet. Klare Varietäten erhalten dabei meist einen Facettenschliff in unterschiedlicher Form, trübe Varietäten eher einen Cabochon-Schliff. Im Handel sind sie unter der Bezeichnung „Peridot“ oder „Chrysolith“ erhältlich.[9]
Verwechslungsgefahr besteht aufgrund der Farbe vor allem mit Beryll, Chrysoberyll, Demantoid, Diopsid, Prasiolith, Prehnit, Sinhalit, Smaragd, Turmalin und Vesuvianit.[9]
Um farbschwache Steine aufzuwerten, wird ihnen in Ring- oder Anhängerfassungen gelegentlich eine grüne Folie untergelegt. Auch Imitationen aus gefärbtem Glas oder synthetischem Korund bzw. Spinell werden von unseriösen Händlern als Peridot ausgegeben. Im Gegensatz zu diesen ist der Fayalit bzw. seine Mischkristalle an der starken Doppelbrechung zu erkennen, die bei der Sicht durch dickere, facettierte Steine an der Verdopplung der unteren Facettenkanten auch ohne Lupe zu erkennen ist.[9]
in Hochtemperaturexperimenten
Fayalit hat die Eigenschaft, bei hohen Temperaturen mit Sauerstoff reversibel zu reagieren[10]:
![{\displaystyle 3Fe_{2}[SiO_{4}]+O_{2}\rightleftharpoons 2Fe_{3}O_{4}+3SiO_{2}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/9e1687d426ca20d779e0753799646c960b7b93e0)
Diese Reaktion kann ausgenutzt werden, um bei Hochtemperaturexperimenten einen definierten Partialdruck bzw. eine definierte Fugazität von Sauerstoff einzustellen. Das System wird auch als FMQ-Puffer (Fayalit-Magnetit/Quarz-Puffer) bezeichnet.
Siehe auch
Literatur
- Petr Korbel, Milan Novák: Mineralien Enzyklopädie. Nebel Verlag GmbH, Eggolsheim 2002, ISBN 3-89555-076-0, S. 194.
Weblinks
- Mineralienatlas:Fayalit (Wiki)
- realgems.org - Peridot (mit Bildbeispielen geschliffener Steine)
Einzelnachweise
- ↑ Webmineral - Fayalite (englisch)
- ↑ a b c Hugo Strunz, Ernest H. Nickel: Strunz Mineralogical Tables. 9. Auflage. E. Schweizerbart'sche Verlagsbuchhandlung (Nägele u. Obermiller), Stuttgart 2001, ISBN 3-510-65188-X, S. 538.
- ↑ a b Fayalite, In: John W. Anthony, Richard A. Bideaux, Kenneth W. Bladh, Monte C. Nichols (Hrsg.): Handbook of Mineralogy, Mineralogical Society of America, 2001 (PDF 74,7 kB)
- ↑ a b c Mindat - Fayalite (englisch)
- ↑ D. C. Presnall (1995): Phase diagrams of Earth-forming minerals. In: T. J. Ahrens (Hrsg.): Mineral Physics & Crystallography – A Handbook of Physical Constants. AGU Reference Shelf Band 2, American Geophysical Union, Washington, D.C., S. 248–268
- ↑ Stefan Weiß: Das große Lapis Mineralienverzeichnis. 5. Auflage. Christian Weise Verlag, München 2008, ISBN 3-921656-17-6, S. 115, 138.
- ↑ Mindat - Anzahl der Fundorte für Fayalit
- ↑ Fundorteliste für Fayalit beim Mineralienatlas und bei Mindat
- ↑ a b c Walter Schumann: Edelsteine und Schmucksteine. 13. Auflage. BLV-Verlags-GmbH, 1976/1989, ISBN 3-405-16332-3, S. 174.
- ↑ Martin Okrusch, Siegfried Matthes: Mineralogie. Eine Einführung in die spezielle Mineralogie, Petrologie und Lagerstättenkunde. 7. vollständige überarbeitete und aktualisierte Auflage. Springer Verlag, Berlin u. a. 2005, ISBN 3-540-23812-3, S. 372.