Ilmenit

Ilmenit
Ilmenitkristalle aus Poudrette quarry, Mont Saint-Hilaire, Rouville, Montérégie, Québec, Kanada
Allgemeines und Klassifikation
IMA-Symbol	Ilm
Andere Namen	Menaccanit Titaneisen
Chemische Formel	FeTiO3
Mineralklasse (und ggf. Abteilung)	Oxide mit Metall:Sauerstoff=2:3
System-Nummer nach Strunz (8. Aufl.) Lapis-Systematik (nach Strunz und Weiß) Strunz (9. Aufl.) Dana	IV/C.05 IV/C.05-020 4.CB.05 04.03.05.01
Ähnliche Minerale	Magnetit
Kristallographische Daten
Kristallsystem	trigonal
Kristallklasse; Symbol	trigonal-rhomboedrisch; 3
Raumgruppe	R3 (Nr. 148)Vorlage:Raumgruppe/148
Gitterparameter	a = 5,09 Å; c = 14,09 Å
Formeleinheiten	Z = 6
Zwillingsbildung	lamellar nach {0001} oder {1011}
Physikalische Eigenschaften
Mohshärte	5 bis 6
Dichte (g/cm3)	4,5 bis 5
Spaltbarkeit	keine
Bruch; Tenazität	muschelig, uneben
Farbe	schwarz, stahlgrau
Strichfarbe	schwarz
Transparenz	undurchsichtig
Glanz	Metallglanz, matt
Magnetismus	leicht magnetisch
Kristalloptik
Optischer Charakter	einachsig negativ
Pleochroismus	Reflexionspleochroismus: stark – ω = bräunlichrosa, ε = dunkelbraun

Ilmenit, auch als Titaneisen, Titaneisenerz oder unter seinem Synonym Menaccanit bekannt, ist ein häufig vorkommendes Mineral aus der Mineralklasse der „Oxide und Hydroxide“. Es kristallisiert im trigonalen Kristallsystem mit der chemischen Zusammensetzung FeTiO₃ und entwickelt meist dicktafelige Kristalle, aber auch körnige bis massige Aggregate in schwarzer bis stahlgrauer Farbe und schwarzer Strichfarbe.

Ilmenit ist formal ein Gemisch mit einem Anteil von 48 % Eisen(II)-oxid und 52 % Titandioxid und sieht dem Magnetit sehr ähnlich. Es ist oft durch Beimengungen von Hämatit verunreinigt, mit dem sich bei hohen Temperaturen Mischkristalle bilden.

Etymologie und Geschichte

Erstmals entdeckt wurde das Mineral im Tal Menaccan in Cornwall (England) und beschrieben 1791 von William Gregor. Bezeichnet wurde es zunächst nach seinem Fundort als Menaccanit (auch Menachanit, Menakanit oder Menakan).

Den bis heute gültigen Namen Ilmenit erhielt das Mineral erst 1827 von Adolph Theodor Kupffer (1799–1865), der nach der Analyse eines vom Berg Ilmen im Ilmengebirge im südlichen Ural stammenden Minerals feststellte, dass dieses kein Titanit war, wie zuvor angenommen, sondern eine neue Verbindung.

Klassifikation

In der mittlerweile veralteten, aber noch gebräuchlichen 8. Auflage der Mineralsystematik nach Strunz gehörte der Ilmenit zur Mineralklasse der „Oxide und Hydroxide“ und dort zur Abteilung der „Oxide mit dem Stoffmengenverhältnis Metall : Sauerstoff = 2 : 3“, wo er als Namensgeber die „Ilmenitgruppe“ mit der System-Nr. IV/C.05 und den weiteren Mitgliedern Akimotoit, Brizziit, Ecandrewsit, Geikielith, Melanostibit und Pyrophanit bildete.

Die seit 2001 gültige und von der International Mineralogical Association (IMA) verwendete 9. Auflage der Strunz’schen Mineralsystematik ordnet den Ilmenit in die Klasse der „Oxide und Hydroxide“ und dort in die erweiterte Abteilung der „Oxide mit dem Stoffmengenverhältnis Metall : Sauerstoff = 2 : 3, 3 : 5 und vergleichbare“ ein. Diese Abteilung ist allerdings weiter unterteilt nach der Größe der beteiligten Kationen, so dass das Mineral entsprechend seiner Zusammensetzung in der Unterabteilung „Mit mittelgroßen Kationen“ zu finden ist, wo es zusammen mit Auroantimonat, Brizziit, Korund, Ecandrewsit, Eskolait, Geikielit, Hämatit, Karelianit, Melanostibit, Pyrophanit und Romanit die „Korundgruppe“ mit der System-Nr. 4.CB.05 bildet.

Auch die vorwiegend im englischen Sprachraum gebräuchliche Systematik der Minerale nach Dana ordnet den Ilmenit in die Klasse der „Oxide und Hydroxide“ und dort in die Abteilung der „Oxide“ ein. Hier ist er als Namensgeber der „Ilmenitgruppe“ mit der System-Nr. 04.03.05 und den weiteren Mitgliedern Geikielith, Pyrophanit, Ecundrewsit, Melanostibit, Brizziit-III und Akimotoit innerhalb der Unterabteilung der „Einfachen Oxide mit einer Kationenladung von 3+ (A₂O₃)“ zu finden.

Kristallstruktur

Kristallstruktur von Ilmenit

Ilmenit kristallisiert trigonal in der Raumgruppe R3 (Raumgruppen-Nr. 148)Vorlage:Raumgruppe/148 mit den Gitterparametern a = 5,09 Å und c = 14,09 Å sowie 6 Formeleinheiten pro Elementarzelle.

Modifikationen und Varietäten

Iserin ist eine Ilmenit-Varietät, die erstmals in Form von losen, abgerollten Körnern auf der Iserwiese nahe der Gemeinde Jizerka in Tschechien gefunden wurde.

Bildung und Fundorte

Ilmenitrose aus der Grube Buckwheat bei Franklin (New Jersey), USA

Ilmenit, Kassiterit und Rauchquarz vom Erongogebirge in Namibia

Ilmenit tritt als Bestandteil magmatischer Gesteine wie Gabbro und Diorit auf, daneben zuweilen auch in Quarzadern und vereinzelt in metamorphen Gesteinen. Als verwitterungsbeständiges Mineral lagert es sich zusammen mit Magnetit und Rutil als sogenannte Seife in Flusssanden ab.

Ilmenit ist sehr oft die vorherrschende Titan-Phase in den Amphiboliten, denn sein Stabilitätsfeld reicht bis in sehr hohe Temperaturen. Bei höheren Drucken ist das Mineral Rutil anzutreffen.

Als häufige Mineralbildung konnte Ilmenit bereits an vielen Orten nachgewiesen werden, wobei bisher (Stand 2017) über 5000 Fundorte bekannt sind. Neben seiner als Typlokalität geltenden Fundstätte am Berg Ilmen trat das Mineral in Russland noch an vielen weiteren Orten in Sibirien, der Fernöstlichen Republik, im nördlichen Kaukasus, in Nordwestrussland und im Ural auf.

Erwähnenswert aufgrund außergewöhnlicher Ilmenitfunde ist unter anderem Girardville in der kanadischen Provinz Québec, wo Ilmenit-Kristalle von bis zu 15 cm Größe entdeckt wurden. In den norwegischen Gemeinden Arendal und Kragerö traten bis zu 12 cm große Kristalle auf. Das ebenfalls in Norwegen liegende Hauge i Dalane gehört zudem zu den bedeutendsten Lagerstätten Europas.
Aus Miass im Ural wurden Kristallfunde von 10 cm Größe bekannt und das Schweizer Maderanertal ist bekannt für seine Ilmenitkristalle in Rosettenform ähnlich der Hämatitrosen. Ilmenitrosen finden sich allerdings auch an anderen Fundstätten wie z. B. in der Grube Buckwheat bei Franklin (New Jersey) in den Vereinigten Staaten (USA).

In Deutschland wurde das Mineral unter anderem im Schwarzwald, am Kaiserstuhl, in Kraichgau und im Odenwald in Baden-Württemberg; im Fichtelgebirge, in den Schwäbisch-Fränkischen Waldbergen, im Spessart, im Bayerischen Wald und der Oberpfalz in Bayern; im Odenwald und am Vogelsberg in Hessen; bei Cuxhaven, Güntersen und Bad Harzburg in Niedersachsen; im Siebengebirge in Nordrhein-Westfalen; in der Eifel in Rheinland-Pfalz; bei Orscholz und Eisen/Nohfelden im Saarland; im Erzgebirge, der Oberlausitz und im Vogtland in Sachsen; bei Barmstedt und Niendorf/Lübeck-Moisling in Schleswig-Holstein sowie bei Gera und im Thüringer Wald in Thüringen gefunden.

In Österreich fand sich Ilmenit unter anderem am Pauliberg und im Bezirk Oberwart im Burgenland; an vielen Orten in Kärnten und der Steiermark; im Mostviertel, im Waldviertel und bei Spitz in Niederösterreich; an vielen Orten in den Hohen Tauern in Salzburg; in Nord- und Osttirol sowie bei Schärding und Plöcking in Oberösterreich.

In der Schweiz wurde das Mineral außer im Maderanertal noch an mehreren Orten der Kantone Graubünden, Tessin und Wallis sowie im Gadmertal und der Gemeinde Guttannen im Kanton Bern, bei Entlebuch im Kanton Luzern gefunden.

Weitere Fundorte liegen unter anderem noch in Afghanistan, Ägypten, Algerien, Angola, der östlichen Antarktis, in Argentinien, Armenien, Äthiopien, Australien, Bangladesch, Belgien, Bolivien, Botswana, Brasilien, Bulgarien, Burkina Faso, Chile, China, Ecuador, Eswatini, Fidschi, Finnland, Frankreich, Französisch-Guayana, Französisch-Polynesien, die französische Antilleninsel Martinique, Gabun, Ghana, Griechenland, Grönland, Guatemala, Guinea, Honduras, Indien, Indonesien, Iran, Irland, Israel, Italien, Japan, Kambodscha, Kamerun, Kanada, auf der Kanalinsel Jersey, Kasachstan, Kenia, Kolumbien, der Demokratischen Republik Kongo, Korea, Kuba, Lesotho, Libyen, Madagaskar, Malawi, Malaysia, Marokko, Mauretanien, Nordmazedonien, Mexiko, der Mongolei, in Montserrat, Myanmar, Namibia, Nepal, Neuseeland, Nigeria, Oman, Pakistan, Panama, Papua-Neuguinea, Paraguay, Peru, Polen, Portugal, Rumänien, Sambia, Schweden, Simbabwe, der Slowakei, in Slowenien, Spanien, Südafrika, Sri Lanka, Surinam, Taiwan, Tadschikistan, Tansania, Thailand, im Tschad, Tschechien, der Türkei, in Uganda, der Ukraine, in Ungarn, Usbekistan, Venezuela, im Vereinigten Königreich (Großbritannien), den Vereinigten Staaten von Amerika (USA) und in Vietnam.

Auch in Gesteinsproben vom Mittelatlantischen Rücken, vom Südwestindischen Rücken und der südkalifornischen Küste sowie außerhalb der Erde auf dem Mond in der Nähe der Landebasen von Apollo 11, 14 und 17 sowie Luna 16 und 20 konnte Ilmenit nachgewiesen werden.

Verwendung

Ilmenithaltiges Erz, geschliffen und poliert

Ilmenit ist das bedeutendste Titan-Mineral. In der Titandioxid-Herstellung wurden im Jahr 2011 rund 47 % der globalen Nachfrage durch Ilmenit gedeckt, im Jahr 2020 waren es sogar schon 90 % bei einer Gesamtmenge von ca. 8 Millionen Tonnen (TiO₂-Gehalt). Aus China, Südafrika, Mosambik und Kanada stammen zwei Drittel der gesamten Jahresproduktion dieses Minerals. Einen Überblick gibt die folgende Tabelle:

Globaler Ilmenitabbau

Land	2019	2020
	(in Tonnen als TiO2-Gehalt)
Australien Australien	840.000	480.000
Brasilien Brasilien	25.000	34.000
China Volksrepublik Volksrepublik China	2.300.000	2.800.000
Indien Indien	162.000	174.000
Kanada Kanada⁠	680.000	595.000
Kenia Kenia	210.000	201.000
Madagaskar Madagaskar⁠	280.000	254.000
Mosambik Mosambik	590.000	965.000
Norwegen Norwegen	400.000	444.000
Senegal Senegal	310.000	300.000
Sudafrika Südafrika⁠	1.100.000	1.020.000
Ukraine Ukraine	490.000	464.000
Vietnam Vietnam	160.000	138.000
Vereinigte Staaten Vereinigte Staaten⁠	100.000	100.000
Gesamt (gerundet)	7.700.000	8.000.000

 

Minenproduktion wird hauptsächlich genutzt, um titanhaltige Schlacke zu produzieren

 

US-Zahlen inklusive Rutil und auf 100.000 gerundet

Wissenschaftler um den Geologen James B. Garvin vom Goddard Space Flight Center vermuten, dass Ilmenit in signifikanten Mengen auch auf dem Mond vorkommt, und hoffen, es dort zur Herstellung von Sauerstoff für eine eventuelle Mondbasis zu verwenden. Infrarotaufnahmen durch das Hubble-Weltraumteleskop vom Jahr 2005 in der Mondregion um den Aristarchus-Krater zeigen starke Indizien für größere Ilmenitvorkommen.

Ilmenit ist einer der Hauptausgangsstoffe für die Herstellung von Titandioxid sowohl nach dem Chloridverfahren als auch nach dem Sulfatverfahren.

Siehe auch

• Systematik der Minerale
• Liste der Minerale

Literatur

• A. T. Kupffer: Ilmenit, ein neues Fossil (sammt neuen Spielarten des Zirkon und Gadolinit) aus Sibirien. In: Karl Wilhelm Gottlob Kastner (Hrsg.): Archiv für die gesammte Naturlehre. Nürnberg 1827, S. 1–13 (rruff.info [PDF; 451 kB]). 
• 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. 54. 

Weblinks

Commons: Ilmenite – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

• Mineralienatlas: Ilmenit (Wiki)
• Webmineral – Ilmenite (englisch)
• MinDat – Ilmenite (englisch)
• Hubblesite-Imagetour u. a. über Ilmenitvorkommen auf dem Mond