Granatgruppe

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Granat
Almandine-163762.jpg
Almandin (Garnet Ledge, Wrangell, Wrangell Island, Wrangell-Petersburg Borough, Alaska, Vereinigte Staaten) mit Rhombendodekaeder- und Trapezoederflächen (Größe: 2,3 cm × 2,3 cm × 2,2 cm)
Allgemeines und Klassifikation
Chemische Formel allgemeine Strukturformel: [8]X3[6]Y2([4]ZO4)3[1][2]
Mineralklasse
(und ggf. Abteilung)
Silikate und Germanate – Inselsilikate (Nesosilikate)
System-Nr. nach Strunz
und nach Dana
9.AD.25 (8. Auflage: VIII/A.08)
51.04.03a bis 51.04.03d und 51.04.04
Kristallographische Daten
Kristallsystem kubisch
Kristallklasse; Symbol kubisch-hexakisoktaedrisch; 4/m 3 2/m
Häufige Kristallflächen {110}, {211}
Physikalische Eigenschaften
Mohshärte 6,5 bis 7,5
Dichte (g/cm3) 3,5 bis 4,3
Spaltbarkeit unvollkommen
Bruch; Tenazität muschelig, splitterig, spröde
Farbe variabel, häufig rotbraun, gelbgrün, schwarz
Strichfarbe weiß
Transparenz durchsichtig bis undurchsichtig
Glanz Glas-, Fett-, Harzglanz
Magnetismus ferrimagnetisch

Die Granatgruppe (kurz Granate) ist eine wichtige Gruppe gesteinsbildender Minerale aus der Abteilung der Inselsilikate (Nesosilikate).

Die allgemeine Granatformel lautet: [8]X3[6]Y2[[4]ZO4]3[1][2] oder auch A32+B23+[RO4]3,[3][4] wobei 'X', 'Y' und 'Z' bzw. 'A', 'B' und 'R' allerdings keine chemischen Elemente vertreten, sondern definierte Plätze im Kristallgitter darstellen. Die jeweiligen Gitterplätze können dabei von verschiedenen Ionen besetzt werden:

  • X bzw. A: vorwiegend zweiwertige Kationen, dodekaedrisch umgeben von acht Sauerstoffanionen, meist Mg2+, Fe2+, Mn2+ und Ca2+ aber auch Y3+ oder Na+
  • Y bzw. B: vorwiegend dreiwertige Kationen, oktaedrisch umgeben von sechs Sauerstoffanionen, meist Al3+, Fe3+, Cr3+ und V3+, aber auch Ti4+, Zr4+, Sn4+, Sb5+ oder Mg2+, Mn2+
  • Z bzw. R: vorwiegend vierwertige Kationen umgeben von vier Sauerstoffanionen, meist Si4+, aber auch Al3+, Fe3+, Ti4+, P5+, As5+, V5+
  • Anion: meist O2-, selten auch (OH)- oder F-

Innerhalb der Granatobergruppe, zu der alle Minerale gezählt werden, die mit der Granatstruktur kristallisieren, auch solche aus anderen Mineralklassen (z.B. Halogenide, Hydroxide), fasst die Granatgruppe alle Minerale mit 12 positiven Ladungen pro Formeleinheit auf der Z-Position zusammen. Aktuell (2013) sind das nur Silikate.[2]

Die Granat-Minerale kristallisieren meist im kubischen Kristallsystem und bilden überwiegend isometrische Kristalle mit den charakteristischen Formen des Rhombendodekaeders (veraltet auch Granatoeder), Ikositetraeders sowie deren Kombinationen.

Granate sind im Allgemeinen durchsichtig bis durchscheinend, bei vielen Fremdbeimengungen und in derben Mineral-Aggregaten auch undurchsichtig. Unverletzte bzw. unverwitterte Kristallflächen weisen einen glas- bis fettähnlichen Glanz auf. Die Farbe der Granate ist sehr variabel, auch wenn rötliche Farbvarietäten überwiegen. Die Palette reicht von einem hellen Grün über Gelbgrün bis Dunkelgrün, Hellgelb über Gelborange und Orangerot sowie von einem hellen Rosa bis zu einem fast schwarz wirkenden Dunkelrot. Seltener finden sich farblose und braune Varietäten und sehr selten auch farbwechselnde (Changierende) und blaue Granate.[5] Die Strichfarbe ist allerdings immer weiß.

Ihre relativ hohe Dichte (3,5 bis 4,5 g/cm3), Mohshärte (6,5 bis 7,5) und Lichtbrechung (n = 1,61 (Katoit) bis n = 1,96 (Calderit)[6]) machen sie sowohl als Schmuckstein als auch für industrielle Anwendungen interessant.

Etymologie und Geschichte[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Geöffnete Frucht des Granatapfels
im Vergleich zu einer Granatmineralstufe

Die Bezeichnung Granat wurde erst im Mittelalter geprägt, hat aber ihren Ursprung im lateinischen Wort granum für Korn oder Kern bzw. granatus für körnig oder kernreich und bezieht sich einerseits auf das Vorkommen des Minerals in Körnern, welche Ähnlichkeit mit den Kernen des Granatapfels (Punica granatum) haben, andererseits aber auch auf die orangerote bis rotviolette Farbe von Blüte, Frucht und Kernen des Granatapfels.

Schon in der Antike wurden Granate als Schmucksteine genutzt. Im Mittelalter waren sie zusammen mit Rubinen und Spinellen unter der Bezeichnung Karfunkel (auch Karfunkelstein) bekannt – die meisten stammten damals aus Indien. Besonders populär waren sie aber im 19. Jahrhundert, als böhmische Pyrope so begehrt waren, dass sie bis nach Amerika verschifft wurden.

Klassifikation[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Strunz[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

In der mittlerweile veralteten, aber noch gebräuchlichen 8. Auflage der Mineralsystematik nach Strunz gehörte die Granatgruppe zur allgemeinen Abteilung der „Inselsilikate (Nesosilikate)“, trägt die System-Nr. VIII/A.08 und bestand aus den Mitgliedern Almandin, Andradit, Calderit, Goldmanit, Grossular, Henritermierit, Hibschit, Holtstamit, Hydrougrandit (diskreditiert 1967 als unnötiger Gruppenname), Katoit, Kimzeyit, Knorringit, Majorit, Morimotoit, Pyrop, Schorlomit, Spessartin, Uwarowit, Wadalit und Yamatoit (diskreditiert, da identisch mit Momoiit).

Die seit 2001 gültige 9. Auflage der Strunz’schen Mineralsystematik ordnet die Granatgruppe ebenfalls in die Abteilung der „Inselsilikate“ ein. Diese ist allerdings weiter unterteilt nach der möglichen Anwesenheit weiterer Anionen und der Koordination der beteiligten Kationen, so dass die Granatgruppe mit der System-Nr. 9.AD.25 entsprechend der Zusammensetzung der Mitglieder Almandin, Andradit, Blythit, Calderit, Goldmanit, Grossular, Henritermierit, Hibschit, Holtstamit, Hydroandradit, Katoit, Kimzeyit, Knorringit, Majorit, Momoiit (IMA 2009-026), Morimotoit, Pyrop, Schorlomit, Spessartin, Skiagit, Uwarowit und Wadalit in der Unterabteilung „Inselsilikate ohne weitere Anionen; Kationen in oktahedraler [6] und gewöhnlich größerer Koordination“ zu finden ist.

Dana[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Auch die vorwiegend im englischen Sprachraum gebräuchliche Systematik der Minerale nach Dana ordnet die Granatgruppe in die Abteilung der „Inselsilikatminerale“ ein. Hier ist sie allerdings unterteilt in die Untergruppen „Pyralspit-Reihe“ (System-Nr. 51.04.03a), „Ugrandit-Reihe“ (System-Nr. 51.04.03b), „Schorlomit-Kimzeyit-Reihe“ (System-Nr. 51.04.03c), „Hydrogranate“ (System-Nr. 51.04.03d) und „Tetragonale Hydrogranate“ (System-Nr. 51.04.04) innerhalb der Unterabteilung „Inselsilikate: SiO4-Gruppen nur mit Kationen in [6] und >[6]-Koordination“ zu finden.

IMA/CNMNC[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die zuvor aufgeführten, klassischen Klassifikationen, legen die die Obergruppen (Klassen) anhand der Zusammensetzung fest und unterteilen diese nach strukturellen Kriterien.

Die aktuelle Klassifikation der Granate, die von der International Mineralogical Association (IMA) 2013 erarbeitet wurde, geht umgekehrt vor. Sie definiert die Granatobergruppe anhand des Strukturtyps und unterteilt diese nach chemischen Gesichtspunkten, der Kationenladung auf der tetraedrisch koordinierten Z-Position, in 5 Gruppen und 3 Einzelminerale.[2]

Granatobergruppe: Minerale mit Granatstruktur
Ladung auf Z Name Klasse [8]X3 [6]Y2 [4]Z3 Anion12
0 Katoit Hydroxide Ca3 Al2 3 (OH)12
3 Kryolithionit Halogenide Na3 Al2 Li3 F12
6 Yafsoanit Oxide Ca3 Te6+2 Zn3 O12
Henritermierit-Gruppe: Silikate mit 8 Ladungen auf Z
8 Holtstamit Silikate Ca3 Al2 Si2 O8(OH)4
8 Henritermierit Silikate Ca3 Mn3+2 Si2 O8(OH)4
Bitikleit-Gruppe: Oxide mit 9 Ladungen auf Z
9 Bitikleit Oxide Ca3 Sb5+ Sn4+ Al3 O12
9 Dzhuluit Oxide Ca3 Sb5+ Sn4+ Fe3+3 O12
9 Usturit Oxide Ca3 Sb5+ Zr4+ Fe3+3 O12
9 Elbrusit Oxide Ca3 U6+0,5 Zr4+1,5 Fe3+3 O12
Schorlomit-Gruppe: Silikate mit 10 Ladungen auf Z
10 Kimzeyit Silikate Ca3 Zr2 SiAl2 O12
10 Irinarassit Silikate Ca3 Sn4+2 SiAl2 O12
10 Hutcheonit Silikate Ca3 Ti2 SiAl2 O12
10 Schorlomit Silikate Ca3 Ti2 SiFe3+2 O12
10 Kerimasit Silikate Ca3 Zr2 SiFe3+2 O12
10 Toturit Silikate Ca3 Sn4+2 SiFe3+2 O12
Granat-Gruppe: Silikate mit 12 Ladungen auf Z
12 Menzerit-(Y) Silikate Y2Ca Mg2 Si3 O12
12 Pyrop Silikate Mg3 Al2 Si3 O12
12 Grossular Silikate Ca3 Al2 Si3 O12
12 Spessartin Silikate Mn2+3 Al2 Si3 O12
12 Almandin Silikate Fe2+3 Al2 Si3 O12
12 Eringait Silikate Ca3 Sc2 Si3 O12
12 Goldmanit Silikate Ca3 V3+2 Si3 O12
12 Momoiit Silikate Mn2+3 V3+2 Si3 O12
12 Knorringit Silikate Mg3 Cr3+2 Si3 O12
12 Uwarowit Silikate Ca3 Cr3+2 Si3 O12
12 Andradit Silikate Ca3 Fe3+2 Si3 O12
12 Calderit Silikate Mn2+3 Fe3+2 Si3 O12
12 Majorit Silikate Mg3 SiMg Si3 O12
12 Morimotoit Silikate Ca3 TiFe2+ Si3 O12
Berzeliit-Gruppe: Vanadate/Arsenate mit 15 Ladungen auf Z
15 Schäferit Vanadate Ca2Na Mg2 V5+3 O12
15 Palenzonait Vanadate Ca2Na Mn2+2 V5+3 O12
15 Berzeliit Arsenate Ca2Na Mg2 As5+3 O12
15 Manganberzeliit Arsenate Ca2Na Mn2+2 As5+3 O12

Untergruppen, veraltete Namen und hypothetische Endglieder[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die Klassifikation der IMA nimmt keine weitere Aufgliederung der Granate in Untergruppen vor. In älterer Literatur findet sich eine Unterteilung anhand von verbreiteten Mischkristallreihen in zwei wesentliche Gruppen/Reihen:

Pyralspit-Gruppe
  • Pyrop (Magnesium-Aluminium-Granat): Mg3Al2[SiO4]3[1]
  • Almandin (Eisen-Aluminium-Granat): Fe3Al2[SiO4]3[1]
  • Spessartin (Mangan-Aluminium-Granat): Mn3Al2[SiO4]3[1]
Ugrandit-Gruppe
  • Uwarowit (Calcium-Chrom-Granat): Ca3Cr2[SiO4]3[1]
  • Grossular (Calcium-Aluminium-Granat): Ca3Al2[SiO4]3[1]
    • Grandit: Intermediäres Glied der Mischreihe Grossular-Andradit
    • Plazolith: Intermediäres Glied der Mischreihe Grossular-Katoit
  • Andradit (Calcium-Eisen-Granat) Ca3Fe3+2[SiO4]3[1]
Weitere Namen von Mischkristallzusammensetzungen, hypothetischen Zusammensetzungen oder synthetischen Verbindungen
  • Blythit (Mangan-Granat): Mn2+3Mn3+2[SiO4]3,[7] nicht anerkanntes Mineral, da rein hypothetisches Endglied der Granat-Gruppe als Mn3+-Analogon zu Spessartin.
  • Khoharit (Magnesium-Eisen-Granat): Fe3+-Analogon zu Pyrop und rein hypothetisches Endglied, daher kein anerkanntes Mineral.[8]
  • Skiagit: Fe2+-Analogon zu Andradit bzw. Fe3+-Analogon zu Almandin und rein hypothetisches Endglied, das erst bei Drücken von über 100 kbar kristallisiert,[9] daher kein anerkanntes Mineral.
  • YAG (synthetischer Yttrium-Aluminium-Granat): Y3Al2[AlO4]3, synthetisch und daher kein Mineral[1]
  • Hibschit: Ca3Al2[(SiO4)>1,5((OH)4)<1,5],[1] zählt nicht als eigenständiges Mineral, sondern als intermediärer Mischkristall der Reihe Grossular–Katoit.
  • Hydroandradit: Ca3Fe3+2[(SiO4)>1,5((OH)4)<1,5],[1] zählt nicht als eigenständiges Mineral, sondern als Varietät von Andradit.
  • Wadalit wird ebenso wie Mayenit nicht mehr zur Granatobergruppe gezählt. Die Abweichungen von der Granatstruktur sind zu groß.[2]

Modifikationen und Varietäten[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Achtaragdit vom „Akhtaragda River mouth“, Wiljui-Becken, Russland (Größe: 2,5 × 2,4 × 1,5 cm)
  • Achtaragdit (auch Achtarandit, engl. Akhtaragdit): Pseudomorphose von Grossular-Katoit-Mischkristallen (Hydrogrossular) nach Mayenit,[10] möglicherweise auch von Hibschit nach Wadalit[11] vom Wiljui in Russland. Achtaragdit findet sich meist in Form tetraedrischer oder triakistetraedischer Kristalle von weißgrauer bis graubrauner Farbe.
  • Bredbergit (nach James Dwight Dana, um 1900): Veralteter und nicht mehr gebräuchlicher Name für eine magnesiumreiche Andradit-Varietät
  • Demantoid (nach Nils von Nordenskiöld, um 1870): Durch Fremdbeimengungen gelbgrün gefärbte Andradit-Varietät
  • Melanit (nach Abraham Gottlob Werner, 1799[12]): Wird als titanreiche Varietät von Andradit angesehen und wurde nach dem griechischen Wort μέλας für schwarz benannt, da er überwiegend in grauschwarzen bis pechschwarzen Kristallen oder derben Aggregaten vorkommt.
  • Topazolith (nach P. C. Bonvoisin, 1806[13]): Hellgelbe, „topasähnliche“ Andradit-Varietät, die erstmals im Valle di Lanza in der italienischen Region Piemont entdeckt wurde[14]
  • Xalostocit: Bezeichnung für eine dichte Verwachsung von durchscheinend rosafarbenen Grossularen mit weißem Marmor, die nach dem Fundort Xalostoc im mexikanischen Bundesstaat Morelos benannt wurde.[15]

Bildung und Fundorte[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Granate kommen in massiver Form oder körnig, häufig aber auch als makroskopische Kristalle vor, die bis zu 700 kg schwer werden können.

Besonders häufig findet man Granate in metamorphen Gesteinen wie Gneis, Glimmerschiefer oder Eklogit; daneben treten sie auch in magmatischen Gesteinen und sedimentär in Schwermineralseifen (Strandsedimente, Flusssedimenten) auf. Die meisten natürlich gefundenen Schmuckstein-Granate stammen heute aus den USA, aus Südafrika und Sri Lanka.

Die genaue chemische Zusammensetzung steht immer mit jener des umgebenden Gesteins im Zusammenhang: So kommt beispielsweise der magnesiumreiche Pyrop häufig in Peridotiten und Serpentiniten vor, während grüner Uwarowit vor allem in chromhaltigem Serpentinitgestein auftritt.

Metapelite (Glimmerschiefer, Gneis)[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Bei der Metamorphose von silikatischen Peliten bilden sich almandinreiche Granate ab ca. 450 °C bei der Reaktion von Chloritoid + Biotit + H2O zu Granat + Chlorit. Bei niedrigen Temperaturen sind die Granatmischkristalle reich an Spessartin und werden bei steigenden Temperaturen zunehmend almandinhaltiger. Ab ca. 600 °C bildet sich Granat beim Abbau von Staurolith. Bei weiter steigenden Temperaturen werden die Granate zunehmend reicher an Pyrop und selbst bei beginnender Gesteinsschmelze können Granate noch neu gebildet werden z. B. bei der Reaktion von Biotit + Sillimanit + Plagioklas + Quarz zu Granat + Kalifeldspat + Schmelze. Erst ab Temperaturen von 900 °C baut sich Granat ab zu Spinell + Quarz oder bei hohen Drucken zu Orthopyroxen + Sillimanit.[16]

Metabasite (Granulit, Eklogit)[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

In der Suite der Metabasite (z. B. metamorphe Basalte) tritt Granat gesteinsbildend in Eklogiten auf und die Granatmischkristalle sind reich an Pyrop und Grossular.

Mit steigenden Druck bildet sich Granat beim Übergang von der Granulit-Fazies zur Eklogit-Fazies ab ca. 10kBar, 900 °C bei der Reaktion von Orthopyroxen und Plagioklas zu Granat, Klinopyroxen und Quarz. In Blauschiefern bilden sich zunächst Fe-reiche Granate, die auf dem Weg zur Eklogit-Fazies zunehmend Pyrop- und Grossular-reicher werden.

Zersetzung von Granat (Retrograde Umwandlungen)[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

schalige Kelyphitbildungen um bereits zersetzte Granatkristalle (schwarz) in einem Serpentinitgestein

Granate erleiden unter bestimmten lithofaziellen Umständen innerhalb von metamorphen Gesteinen eine Umwandlung bzw. Zersetzung. Das Ergebnis dieser Prozesse nennt man Kelyphit. Dabei entstehen zahlreiche neue Mineralien.

Kristallstruktur[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Granate kristallisieren im Allgemeinen mit kubischer Symmetrie in der Raumgruppe Ia3d (Raumgruppen-Nr. 230)Vorlage:Raumgruppe/230. Die Elementarzelle enthält 8 Formeleinheiten und hat je nach Zusammensetzung eine Kantenlänge von 1.146 nm (Pyrop) bis 1.256 nm (Katoit).[6][17]

Aufbau der Granatstruktur[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

O2−-Anion

Die Sauerstoffanionen besetzen die allgemeine Gitterposition 96h mit der Punktsymmetrie 1[18]. Jedes O2−-Anion ist dort von 4 Kationen umgeben:

  • ein Z-Kation, verbunden durch eine starke, vorwiegend kovalente Bindung mit ca. 1 Bindungsvalenz
  • ein Y-Kation, zu dem eine vorwiegend ionische Bindung mit ca. 0,5 vu (Valenzeinheiten) besteht
  • zwei X-Kationen, zu denen nur schwache, ionische Bindungen mit jeweils ca. 0,25 vu bestehen.

Die Sauerstoffionen bilden nicht, wie bei anderen Oxidstrukturen mit hoher Dichte, eine dichteste Kugelpackung. Große 8-fach koordinierte Ionen würden in einer kubisch oder hexagonal dichtesten Sauerstoff-Kugelpackung keinen Platz finden. Aufgrund der komplexen Verknüpfung aller Koordinationspolyeder über gemeinsame Ecken und vor allem viele gemeinsame Kanten erreicht die Granatstruktur dennoch eine hohe Dichte.

Die Kationen besetzten je nach Größe und Ladung drei verschiedene, spezielle Gitterpositionen, wo sie von 4, 6 oder 8 Sauerstoffionen umgeben sind.

ZO4-Tetraeder

Granatstruktur 1: ZO4-Tetraeder

Die Z-Kationen (Si4+) sitzen auf der Gitterposition 24d mit der Punktsymmetrie 4, wo sie von 4 Sauerstoffionen umgeben sind, die an den Ecken eines Tetraeders liegen.[18]

Die ermittelten Z-O-Bindungslängen liegen zwischen 0,163 nm (Pyrop, Almandin) und 0,165 nm (Goldmanit). Die ZO4- Koordinationstetraeder haben zwei Paare unterschiedlich langer Kanten:[19]

  • zwei einander gegenüberliegende Kanten, die an keine besetzte Gitterposition angrenzen mit Längen zwischen 0,274 nm (Almandin, Andradit) und 0,276 nm (Goldmanit)
  • zwei ebenfalls gegenüberliegende Kannten, die an XO8-Dodekaeder grenzen mit Längen zwischen 0,250 nm (Pyrop, Almandin) und 0,258 nm (Uwarowit, Goldmanit).

YO6-Oktaeder

Granatstruktur 2: YO6-Oktaeder

Die Y-Kationen sitzen auf der Gitterposition 16a mit der Punktsymmetrie 3, wo sie von 6 Sauerstoffionen umgeben sind, die an den Ecken eines Oktaeders liegen.[18] Die ermittelten Y-O- Bindungslängen liegen zwischen 0,19 nm (Pyrop) und 0,20 nm (Andradit). Der GO6-Koordinationspolyeder hat zwei verschiedene Kanten:[19]

  • 6 Kanten, die an keine besetzte Gitterposition grenzen mit Längen zwischen 0,262 nm (Pyrop) und 0,289 nm (Andratit)
  • 6 Kanten, die an die X-Position grenzen mit Längen zwischen 0,269 nm (Grossular) und 0,283 nm (Andradit)

XO8-Dodekaeder

Granatstruktur 3: XO8-Dodekaeder

Die X-Kationen sitzen auf der Gitterposition 24c mit der Punktsymmetrie 222, wo sie von 8 Sauerstoffionen umgeben sind, die an den Ecken eines Dodekaeders (Trigondodekaeder) liegen.[18] Die ermittelten X-O- Bindungslängen liegen zwischen 0,22 nm (Pyrop) und 0,25 nm (Andradit, Glodmanit). Der XO8-Koordinationspolyeder hat 4 verschiedene Kanten:[19]

  • 2 Kanten, die an benachbarte ZO4-Tetraeder grenzen mit Längen zwischen 0,250 nm (Pyrop, Almandin) und 0,258 nm (Uwarowit, Goldmanit).
  • 4 Kanten, die an benachbarte YO6-Oktaeder grenzen mit Längen zwischen 0,269 nm (Grossular) und 0,283 nm (Andradit)
  • 4 Kanten, die an benachbarte XO8-Dodekaeder grenzen mit Längen zwischen 0,27 nm (Pyrop) und 0,297 nm (Grossular)
  • 8 Kanten, die an keine besetzte Gitterposition grenzen mit Längen zwischen 0,278 nm (Pyrop) und 0,287 nm (Grossular, Goldamnit)

Verknüpfung der Koordinationspolyeder

Granatstruktur 4: Verknüpfung der Koordinationspolyeder
Granatstruktur 5: Gesamtansicht

Die ZO4-Tetraeder und YO6-Oktaeder sind über gemeinsame Sauerstoffatome an ihren Ecken zu einem Gerüst aus alternierenden Tetraedern und Oktaedern verbunden. Granate sind Inselsilikate und ihre ZO4-Tetraeder sind untereinander nicht direkt verbunden.

Die XO8-Dodekaeder sind über gemeinsame Kanten zu 3er-Ringen verknüpft, deren Ebene senkrecht zur Raumdiagonale der Elementarzelle liegt. Diese XO8-Dodekaederringe sind untereinander so zu einem Gerüst verknüpft, dass jeder Dodekaeder zu zwei solchen Ringen gehört. Über weitere Kannten sind die Dodekaeder mit den Tetraedern und Oktaedern des ZO4-YO6-Gerüstes verbunden, dessen Zwischenräume es ausfüllt.

Symmetrieerniedrigung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Insbesondere Grossular-Andradit-Mischkristalle sind schwach doppelbrechend und optisch zweiachsig.[20] Auch bei Almandin wurde optische Anisotropie beobachtet.[21] Die optischen Eigenschaften sind sehr sensible Indikatoren für Abweichungen von der idealen, kubischen Struktur. Bei Röntgenstrukturuntersuchungen von Granaten konnten sie hingegen nur selten nachgewiesen werden. Einige Arbeiten ergeben für solche Granate trikline (Raumgruppe I1 (Nr. 2, Stellung 4)[22]Vorlage:Raumgruppe/2.4)[23][24] oder ortorhombische (Raumgruppe Fddd (Nr. 70)Vorlage:Raumgruppe/70),[25] aber auch tetragonale (Raumgruppe I41/acd (Nr. 142)Vorlage:Raumgruppe/142)[26][27] oder monokline (Raumgruppe C2/m (Nr. 12)Vorlage:Raumgruppe/12)[25] Symmetrie. Als Ursachen dieser Symmetrieerniedrigung werden zahlreiche Ursachen angeführt:[28]

  • Plastische Deformation
  • Symmetrieerniedrigung durch Gitterspannungen
  • Magnetooptische Effekte durch Einbau von Seltenerdelementen
  • Unterschiedliche Verteilung (Ordnung) von Kationen auf dann verschiedene Oktaederpositionen
  • Symmetrieerniedrigung durch geordneten Einbau von OH-Gruppen

Verwendung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Als Schleifmittel[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Granat wird wegen seiner Härte auch als Schleifmittel beim Sandstrahlen und Wasserstrahlschneiden eingesetzt.

In der Technik[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Insbesondere künstlich erzeugte Kristalle mit Granatstruktur werden in feinmechanischen und optischen Instrumenten eingesetzt. Im Gegensatz zu den natürlichen Mineralien werden hier auf dem Tetraeder-Platz statt Silicium oftmals andere Elemente eingebaut. Yttrium-Aluminium-Granat (YAG, Y3Al2[Al O4]3), bei dem etwa ein Prozent der Yttrium3+-Ionen durch Neodym3+-Ionen ersetzt wird, ist ein häufig eingesetzter Laserkristall (Nd:YAG-Laser). Der gelbe Lumineszenzkonverter der weißen LEDs ist zu Beginn der Entwicklung ein Cer-dotierter YAG gewesen. Yttrium-Eisen-Granat (YIG) und Verwandte werden als Mikrowellenferrit, Resonator oder als YIG-Filter in der Hochfrequenztechnik eingesetzt.

Als Schmuckstein[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Granate finden in verschiedenen Varianten als Schmucksteine Verwendung. Man unterscheidet unter anderem den dunkelroten Pyrop, der auch Kaprubin genannt wird, den rotschwarzen Almandin, den smaragdgrünen Uwarowit, den gelbgrünen Andradit, den schwarzen Schorlomit und Melanit, den transparent-grünlichen Demantoid und den orangeroten Spessartin. Daneben gibt es noch Grossular. Außerdem gibt es seit einigen Jahren eine neue Variante, den orangefarbenen Mandaringranat. Granate werden auch als Edelsteine des kleinen Mannes bezeichnet.

Siehe auch[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Literatur[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Monographien

  • Thomas Fehr, Maximilian Glas, Joachim Zang: Granat. Die Mineralien der Granat-Gruppe: Edelsteine, Schmuck und Laser (= extraLapis. Nr. 9). Weise, München 1995, ISBN 3-921656-35-4.

In Kompendien

Wissenschaftliche Fachartikel

  • S. Geller: Crystal chemistry of the garnets. In: Zeitschrift für Kristallographie. Band 125, 1967, S. 1–47. (PDF-Datei; 2,1 MB)
  • G. A. Novak, G. V. Gibbs: The Crystal Chemistry of the Silicate Garnets. In: American Mineralogist. Vol. 56, 1971, S. 791–825. (PDF-Datei; 2,2 MB)
  • H. Hirai, H. Nakazawa: Visualizing low symmetry of a grandite garnet on precession photograph. In: American Mineralogist. Vol. 71, 1986, S. 1210–1213. (PDF-Datei; 2,2 MB)
  • D. Brown, R. A. Mason: An Occurrence of Sectored Birefringence in Almandine from the Gagnon Terrane, Labrador. In: Canadien Mineralogist. Vol. 32, 1994, S. 105–110. (PDF-Datei; 835 kB)
  • F. M. Allen, P. R. Buseck: XRD, FTIR, and TEM studies of optically anisotropic grossular garnets. In: American Mineralogist. Vol. 73, 1988, S. 568–584. (PDF-Datei; 1,6 MB)
  • D. K. Teertstra: INDEX-OF-REFRACTION AND UNIT-CELL CONSTRAINTS ON CATION VALENCE AND PATTERN OF ORDER IN GARNET-GROUP MINERALS. In: Canadian Mineralogist. Vol. 44, 2006, S. 341–346. (PDF-Datei; 192 kB)
  • K. J. Kingma, J. W. Downs: Crystal-structure analysis of a birefringent andradite. In: American Mineralogist . Vol. 74, 1989, S. 1307–1316. (PDF-Datei; 1,0 MB)
  • D. T. Griffen, D. M. Hatch, W. R. Phillips, S. Kulaksis: Crystal chemistry and symmetry of a birefringent tetragonal pyralspite75-grandite25-garnet. In: American Mineralogist . Vol. 71, 1992, S. 399–406. (PDF-Datei; 1,1 MB)

Weblinks[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

 Commons: Granate (Garnet) – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. a b c d e f g h i j k 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. 540–542.
  2. a b c d e 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. Vol. 98, 2013, S. 785–811. (PDF-Datei; 2,3 MB)
  3. Hans Jürgen Rösler: Lehrbuch der Mineralogie. 4., durchgesehene und erweiterte Auflage. Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie (VEB), Leipzig 1987, ISBN 3-342-00288-3, S. 460–466.
  4. Friedrich Klockmann: Klockmanns Lehrbuch der Mineralogie. Hrsg.: Paul Ramdohr, Hugo Strunz. 16. Auflage. Enke, Stuttgart 1978, ISBN 3-432-82986-8 (Erstausgabe: 1891).
  5. Mineralienatlas:Mineralienportrait Granat - Farbwechselnde und blaue Granate
  6. a b D. K. Teertstra: INDEX-OF-REFRACTION AND UNIT-CELL CONSTRAINTS ON CATION VALENCE AND PATTERN OF ORDER IN GARNET-GROUP MINERALS. In: Canadian Mineralogist. Vol. 44, 2006, S. 342 (PDF-Datei; 192 kB)
  7. Thomas Fehr, Maximilian Glas, Joachim Zang: Granat. Die Mineralien der Granat-Gruppe: Edelsteine, Schmuck und Laser (= ExtraLapis. Nr. 9). Weise, München 1995, ISBN 3-921656-35-4, S. 19.
  8. Thomas Fehr, Maximilian Glas, Joachim Zang: Granat. Die Mineralien der Granat-Gruppe: Edelsteine, Schmuck und Laser (= ExtraLapis. Nr. 9). Weise, München 1995, ISBN 3-921656-35-4, S. 9.
  9. Thomas Fehr, Maximilian Glas, Joachim Zang: Granat. Die Mineralien der Granat-Gruppe: Edelsteine, Schmuck und Laser (= ExtraLapis. Nr. 9). Weise, München 1995, ISBN 3-921656-35-4, S. 13.
  10. Thomas Fehr, Maximilian Glas, Joachim Zang: Granat. Die Mineralien der Granat-Gruppe: Edelsteine, Schmuck und Laser (= ExtraLapis. Nr. 9). Weise, München 1995, ISBN 3-921656-35-4, S. 3.
  11. Eugeny Galuskin, Irina Galuskina: Achtarandite – sponge hibschite pseudomorph after wadalite-like phase: internal morphology and mechanism of formation. In: Neues Jahrbuch für Mineralogie – Abhandlungen. Band 178, Heft 1 2003, S. 63–74. (PDF 32 kB; Kurzbeschreibung)
  12. Hans Lüschen: Die Namen der Steine. Das Mineralreich im Spiegel der Sprache. 2. Auflage. Ott Verlag, Thun 1979, ISBN 3-7225-6265-1, S. 272.
  13. Elements of mineralogy: adapted to the use of seminaries and private students, von John Lee Comstock in der Google-Buchsuche
  14. Giambattista Brocchi, Carl August von Bloedau: J. Brocchi's mineralogische Abhandlung über das Thal von Fassa in Tirol: mit Zusätzen, einem Kärtchen des Thales von Fassa und einem Blatt Gebirgs-Durchschnitten versehen. in der Google-Buchsuche
  15. Thomas Fehr, Maximilian Glas, Joachim Zang: Granat. Die Mineralien der Granat-Gruppe: Edelsteine, Schmuck und Laser (= ExtraLapis. Nr. 9). Weise, München 1995, ISBN 3-921656-35-4, S. 17.
  16. Metamorphism of pelites in F. S. Spear 1993: Metamorphic Phase Equilibria and Pressure-Temperature-Time Paths. S. 337–391.
  17. Gibbs 1971, S. 791.
  18. a b c d S. Geller: Crystal chemistry of the garnets. In: Zeitschrift für Kristallographie. Band 125, 1967, S. 4. (PDF-Datei; 2,1 MB)
  19. a b c Novac & Gibbs 1971 – Tabellen 1, 9
  20. F. M. Allen, P. R. Buseck: XRD, FTIR, and TEM studies of optically anisotropic grossular garnets. In: American Mineralogist. Vol. 73, 1988, Abb. 3, S. 571. (PDF-Datei; 1,6 MB)
  21. D. Brown, R. A. Mason: An Occurrence of Sectored Birefringence in Almandine from the Gagnon Terrane, Labrador. In: Canadien Mineralogist. Vol. 32, 1994, S. 105–110. (PDF-Datei; 835 kB)
  22. Die Nummerierung dieser Achsenstellung entspricht nicht der Reihenfolge der International Tables for Crystallography, da diese dort nicht aufgeführt wird.
  23. F. M. Allen, P. R. Buseck: XRD, FTIR, and TEM studies of optically anisotropic grossular garnets. In: American Mineralogist. Vol. 73, 1988, S. 580. (PDF-Datei; 1,6 MB)
  24. Kingma & Downs 1989, S. 1307.
  25. a b Hirai & Nakazawa 1986
  26. Griffen u. a. 1992
  27. Andre Aubry, Yves Dusausoy, Alain Laffaille, Jean. Protas: Determination et etude de la structure cristalline de l'henritermierite, hydrogrenat de symetrie quadratique. In: Bulletin de la Societe frangaise de Mineralogie et de Cristallographie. Vol. 92, 1969, S. 126–133.
  28. F. M. Allen, P. R. Buseck: XRD, FTIR, and TEM studies of optically anisotropic grossular garnets. In: American Mineralogist. Vol. 73, 1988, Abb. 3, S. 568–569. (PDF-Datei; 1,6 MB)