Smithsonit

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Smithsonit
Harvard Museum of Natural History. Smithsonite. Kelly Mine, Magdalena district, Socorro Co., NM (DerHexer) 2012-07-20.jpg
Bläulicher, traubiger Smithsonit aus der „Kelley Mine“, New Mexico –
ausgestellt im Harvard Museum of Natural History
Allgemeines und Klassifikation
Andere Namen
  • edler Galmei bzw. Edelgalmei
  • Kohlengalmei[1]
  • Zinkspat
Chemische Formel Zn[CO3][2]
Mineralklasse
(und ggf. Abteilung)
Carbonate und Nitrate (ehemals Carbonate, Nitrate und Borate)
System-Nr. nach Strunz
und nach Dana
5.AB.05 (8. Auflage: V/B.02)
14.01.01.06
Kristallographische Daten
Kristallsystem trigonal
Kristallklasse; Symbol ditrigonal-skalenoedrisch; 3 2/m[3]
Raumgruppe R3c (Nr. 167)Vorlage:Raumgruppe/167[2]
Gitterparameter a = 4,65 Å; c = 15,03 Å[2]
Formeleinheiten Z = 6[2]
Physikalische Eigenschaften
Mohshärte 4 bis 4,5[4] bzw. 4,5 bis 5[5]
Dichte (g/cm3) 4,3 bis 4,5 (in reiner Form 4,43)[5]
Spaltbarkeit vollkommen nach {1011}[6]
Bruch; Tenazität muschelig bis uneben; spröde[7]
Farbe farblos bis weiß mit grünlichen, gelblichen und bläulichen Tönen,[5] auch hell- bis dunkelgrau und braun[7]
Strichfarbe weiß[7]
Transparenz durchsichtig bis durchscheinend[7]
Glanz Glasglanz bis Perlmuttglanz[7]
Kristalloptik
Brechungsindizes nω = 1,842 bis 1,850[8]
nε = 1,619 bis 1,623[8]
Doppelbrechung δ = 0,223 bis 0,227[8]
Optischer Charakter einachsig negativ
Weitere Eigenschaften
Chemisches Verhalten leicht löslich in warmer HCl unter Abgabe von CO2[5]
Besondere Merkmale hellgrüne bis hellblaue Fluoreszenz möglich[7]

Smithsonit, veraltet auch als Zinkspat, edler Galmei oder Edelgalmei bezeichnet, ist ein häufig vorkommendes Mineral aus der Mineralklasse der „Carbonate und Nitrate“ mit der chemischen Zusammensetzung Zn[CO3] und damit chemisch gesehen Zinkcarbonat.

Smithsonit kristallisiert im trigonalen Kristallsystem, entwickelt jedoch nur selten gut ausgebildete Kristalle mit rhomboedrischem oder skalenoedrischem Habitus, die dann aber bis zu 12 cm groß[7] werden können und einen glasähnlichen Glanz auf den Oberflächen zeigen. Meist findet er sich allerdings in Form traubiger, stalaktitischer oder körniger bis derber Aggregate mit perlmuttartig schimmernden Oberflächen.

In reiner Form ist Smithsonit farblos und durchsichtig. Durch vielfache Lichtbrechung aufgrund von Gitterbaufehlern oder polykristalliner Ausbildung kann er aber auch durchscheinend weiß sein und durch Fremdbeimengungen eine grünliche, gelbliche oder bläuliche sowie hell- bis dunkelgraue und braune Farbe annehmen.

Etymologie und Geschichte[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Als Galmei (auch Kalamin[9]) wird ein Gemenge aus Smithsonit und Hemimorphit (Kieselzinkerz)[10] oder auch zusätzlich mit Hydrozinkit[4] bezeichnet. Der englische Mineraloge James Smithson (1765–1829) unterschied als erster diese Mineralien, zu seinen Ehren erhielt das Mineral Smithsonit seinen heutigen Namen.

Klassifikation[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

In der veralteten, aber noch gebräuchlichen 8. Auflage der Mineralsystematik nach Strunz gehörte der Smithsonit zur gemeinsamen Mineralklasse der „Carbonate, Nitrate und Borate“ und dort zur Abteilung der „Wasserfreie Carbonate [CO3]2− ohne fremde Anionen“, wo er zusammen mit Calcit, Gaspéit, Magnesit, Otavit, Rhodochrosit, Siderit, Sphärocobaltit und Vaterit die „Calcit-Gruppe“ mit der System-Nr. V/B.02 bildete.

Die seit 2001 gültige und von der International Mineralogical Association (IMA) verwendete 9. Auflage der Strunz’schen Mineralsystematik ordnet den Smithsonit in die neu definierte Klasse der „Carbonate und Nitrate“, dort aber ebenfalls in die Abteilung der „Carbonate ohne weitere Anionen, ohne H2O“ ein. Diese ist allerdings weiter unterteilt nach den Elementgruppen, deren Vertreter in den Mineralen enthalten sind, so dass das Mineral entsprechend seiner Zusammensetzung in der Unterabteilung „Erdalkali- (und andere M2+) Carbonate“ zu finden ist, wo es ebenfalls zusammen mit Calcit, Gaspéit, Magnesit, Otavit, Rhodochrosit, Siderit, Smithsonit, Sphärocobaltit die „Calcitgruppe“ mit der System-Nr. 5.AB.05 bildet.

Die vorwiegend im englischen Sprachraum gebräuchliche Systematik der Minerale nach Dana ordnet den Smithsonit wie die veraltete Strunz’sche Systematik in die gemeinsame Klasse der „Carbonate, Nitrate und Borate“ und dort in die Abteilung der „Wasserfreie Carbonate“ ein. Auch hier ist er in der „Calcitgruppe (Trigonal: R-3c)“ mit der System-Nr. 14.01.01 innerhalb der Unterabteilung „Wasserfreie Carbonate mit einfacher Formel A+CO3“ zu finden.

Chemismus[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Smithsonit besteht in stoffreiner Zusammensatzung aus 52,15 % Zink (Zn), 9,58 % Kohlenstoff (C) und 38,28 % Sauerstoff (O). Er kann aber teilweise hohe Gehalte von Eisen (Fe) und Mangan (MN) enthalten, die man unter der Bezeichnung Ferro-Smithsonit (Synonym Monheimit[11]) bzw. Mangan-Smithsonit kennt. Des Weiteren kann Smithsonit geringe Anteile an Calcium, Blei, Kupfer, Magnesium und Cadmium enthalten, in Spuren auch Germanium und Indium.[5] Häufig ist Smithsonit auch durch Eisenoxid und Aluminiumsilikat verunreinigt.

Der Cadmium-Gehalt mancher Smithsonite ist auf die Mischkristallbildung mit Otavit (Cd[CO3]) zurückzuführen.[6]

Kristallstruktur[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Smithsonit kristallisiert trigonal in der Raumgruppe R3c (Raumgruppen-Nr. 167)Vorlage:Raumgruppe/167 mit den Gitterparametern a = 4,65 Å und c = 15,03 Å sowie sechs Formeleinheiten pro Elementarzelle.[2]

Smithsonit ist isotyp mit Calcit.

Eigenschaften[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Violetter Smithsonit aus den USA

Reiner Smithsonit ist farblos. Durch Einbau zusätzlicher Ionen ins Kristallsystem kann er jedoch unterschiedliche Farben annehmen. So wird die bläuliche Farbe durch Fremdbeimengungen von Kupferionen und die zartrosa bis -violette Farbe durch Cobaltionen verursacht.

Mit einer Mohshärte von 4 bis 5 gehört Smithsonit zu den mittelharten Mineralen, das sich ähnlich wie die Referenzminerale Fluorit (Härte 4) und Apatit (Härte 5) mit einem Taschenmesser ritzen lässt. Seine Dichte beträgt zwischen 4,3 bis 4,5 (in reiner Form 4,43) g/cm³ und ist mit dem Leichtmetall Titan vergleichbar.

Bei starker Erhitzung zerfällt Smithsonit zu Zinkoxid. Dieser Zerfall wurde früher unter anderem zum qualitativen Nachweis verwendet: Auf Kohle vor dem Lötrohr scheidet sich sublimiertes Zinkoxid ab. Dieses ist im heißen Zustand zitronengelb (siehe auch Zinksuboxide) und nimmt erst im abgekühlten Zustand die typisch weiße Farbe des Zinkoxides an.

Verschiedentlich zeigt Smithsonit grüne, blauweiße, rosafarbene oder braune Fluoreszenz.

Modifikationen und Varietäten[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Besonders eisen- und manganreiche Varietäten, welche Mittelspezies zwischen Zinkspat einerseits und Eisenspat oder Manganspat anderseits bilden, sind als Zinkeisenspat, Eisenzinkspat und Manganzinkspat bezeichnet worden.

Bildung und Fundorte[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Seltene kristalline Ausbildung von Smithsonit in farblosen, durchsichtigen Kristallen aus der Tsumeb Mine, Region Otjikoto, Namibia (Größe 3,9 cm × 2,8 cm × 2,3 cm)

Smithsonit bildet sich durch Oxidation in verschieden deszendenten, primären Zinkerz-Adern. Es findet sich dort meist in kleinen Kristallen, häufiger in nierenförmigen, schaligen Aggregaten, in stalaktitischen, auch derb in dichten und erdigen Massen und bildet dabei Nester, Stöcke und Lager, namentlich in kalkigen und dolomitischen Gesteinen verschiedener Formationen im Raum Eschweiler-Stolberg im Rheinland, bei Wiesloch in Baden, als Überzug auf Calcit-Kristallen im Rammelsberg bei Goslar/Harz, bei Tarnowitz in Schlesien, ferner in Kärnten, Steiermark, Belgien (führte hier zum politischen Kuriosum Neutral-Moresnet), England, auf der Insel Thasos in Griechenland. Kleinere Vorkommen wurden in Deutschland im 19. Jahrhundert im Raum Iserlohn, Brilon (bereits im 17. Jahrhundert) und Inzell (Bayern) abgebaut.

Weitere Fundorte sind unter anderem Broken Hill in Australien, Tsumeb in Namibia, Magdalena/New Mexico in den USA. Weltweit sind bisher (Stand: 2009) rund 1600 Fundorte bekannt.[12]

Verwendung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

als Rohstoff[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Smithsonit ist ein wichtiges Zinkerz und war bis Ende des 18. Jahrhunderts unverzichtbar als einzig möglicher Grundstoff zur Herstellung von Messing. Das in dieser Zeit übliche Verfahren zur Messingherstellung war die Zementation, bei dem der „Galmei“ direkt als Zuschlagsstoff dem Stückkupfer beigegeben werden konnte und nicht erst zu reinem Zink aufbereitet werden musste. Dies wurde als "holländische Art" der Messingherstellung bezeichnet. Man erkannte allerdings zunächst lange Zeit nicht, dass Galmei das für den Messing benötigte Zink lieferte, sondern hielt ihn für eine Art Farbstoff, der das rote Kupfer goldgelb färbte.[13]

als Schmuckstein[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Blauer, gebänderter und gewolkter Smithsonit, verschiedene Cabochone

Smithsonit gehört zwar aufgrund seiner relativen Weichheit zu den eher wenig bekannten Schmucksteinen. Dennoch ist er wegen seiner ansprechenden blaugrünen bis violetten Farbe und seines gelegentlich irisierenden Perlglanzes durchaus begehrt und wird entsprechend zu Schmuckstücken oder als Trommelstein zu sogenannten „Handschmeichlern“ verarbeitet. Da Smithsonit überwiegend in durchscheinenden Aggregaten anzutreffen ist, kommt bevorzugt der Cabochon-Schliff zum Einsatz.

Smithsonit ist im Aussehen den Mineralen und Schmucksteinen Türkis, der Quarzvarietät Chrysopras, der Pektolith-Varietät Larimar und Jade, aber auch entsprechend farbigen Calciten, Hemimorphiten und Aragoniten ähnlich und wird teilweise auch durch diese imitiert.[14] Beim Kauf teurer Stücke sollte daher ein Echtheitsnachweis gefordert werden.

Ökologische Bedeutung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Das Galmeiveilchen wächst auf galmeihaltigen Böden, ist heute sehr selten und im Gegensatz zu herkömmlichen Veilchen gelb. Etliche Galmeiveilchenfluren stehen in der Städteregion Aachen unter Naturschutz.

Siehe auch[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Literatur[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  • Paul Ramdohr, Hugo Strunz: Klockmanns Lehrbuch der Mineralogie. 16. Auflage. Ferdinand Enke Verlag, Stuttgart 1978, ISBN 3-432-82986-8, S. 571.
  • Martin Okrusch, Siegfried Matthes: Mineralogie: Eine Einführung in die spezielle Mineralogie, Petrologie und Lagerstättenkunde. 7. Auflage. Springer Verlag, Berlin, Heidelberg, New York 2005, ISBN 3-540-23812-3, S. 64, 283.
  • Petr Korbel, Milan Novák: Mineralien Enzyklopädie. Nebel Verlag GmbH, Eggolsheim 2002, ISBN 3-89555-076-0, S. 113.
  • Walter Schumann: Edelsteine und Schmucksteine. 13. Auflage. BLV, München 2002, ISBN 3-405-16332-3, S. 214.

Weblinks[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

 Commons: Smithsonit – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. Zinkspat, Smithsonit, Galmei, Kohlengalmei, in: F. Klockmann: Lehrbuch Der Mineralogie, Aachen 1903 in der Google-Buchsuche
  2. a b c d 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. 286.
  3. Webmineral - Smithsonite (englisch)
  4. a b Stefan Weiß: Das große Lapis Mineralienverzeichnis. Alle Mineralien von A – Z und ihre Eigenschaften. 5. vollkommen neu bearbeitete und ergänzte Auflage. Weise, München 2008, ISBN 978-3-921656-70-9.
  5. a b c d e Hans Jürgen Rösler: Lehrbuch der Mineralogie. 4. durchgesehene und erweiterte Auflage. Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie (VEB), Leipzig 1987, ISBN 3-342-00288-3, S. 712.
  6. a b Helmut Schröcke, Karl-Ludwig Weiner: Mineralogie. Ein Lehrbuch auf systematischer Grundlage. de Gruyter, Berlin; New York 1981, ISBN 3-11-006823-0, S. 526.
  7. a b c d e f g John W. Anthony, Richard A. Bideaux, Kenneth W. Bladh, Monte C. Nichols: Smithsonite, in: Handbook of Mineralogy, Mineralogical Society of America, 2001 (PDF 63,7 kB)
  8. a b c MinDat - Smithsonite (englisch)
  9. Meyers Konversations-Lexikon, 1888. Hier online einsehbar
  10. Martin Okrusch, Siegfried Matthes: Mineralogie: Eine Einführung in die spezielle Mineralogie, Petrologie und Lagerstättenkunde. 7. Auflage. Springer Verlag, Berlin, Heidelberg, New York 2005, ISBN 3-540-23812-3, S. 64.
  11. Mineralienatlas:Monheimit
  12. Mindat - Localities for Smithsonite
  13. Museum für Industrie-, Wirtschafts- und Sozialgeschichte - Galmei
  14. Institut für Edelsteinprüfung (EPI): Smithsonit- und Hemimorphit-Imitationen