Vivianit

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Vivianit
Vivianite-191721 (cropped).jpg
Blaugrüner Vivianit aus der „Morococala Mine“, Distrikt Santa Fé Mining, Provinz Pantaleón Dalence, Bolivien (Gesamtgröße: 5,9 cm × 3,4 cm × 2,6 cm)
Allgemeines und Klassifikation
Andere Namen
  • Anglarit[1]
  • Blaueisenerde (nach Werner)[2] oder Blaueisenerz[1]
  • Eisenblau (nach Hausmann)[2]
  • Eisen-Phyllit
  • Glaukosiderit[1]
  • Mullicit[1]
  • Natürliches Berlinerblau[2]
  • Phosphorsaures Eisen (nach Klaproth)[2]
  • Phosphoreisensinter[3]
  • Eisenphosphat[2]
Chemische Formel Fe2+3[PO4]2·8H2O[4]
Mineralklasse
(und ggf. Abteilung)
Phosphate, Arsenate, Vanadate
System-Nr. nach Strunz
und nach Dana
8.CE.40 (8. Auflage: VII/C.10a)
40.03.06.01
Kristallographische Daten
Kristallsystem monoklin
Kristallklasse; Symbol monoklin-prismatisch; 2/m
Raumgruppe C2/m (Nr. 12)Vorlage:Raumgruppe/12[4]
Gitterparameter a = 10,09 Å; b = 13,47 Å; c = 4,70 Å
β = 104,3°[4]
Formeleinheiten Z = 2[4]
Häufige Kristallflächen tafelig nach (010); (310), (100), (001)
Physikalische Eigenschaften
Mohshärte 1,5 bis 2[5]
Dichte (g/cm3) gemessen: 2,68(1); berechnet: 2,69[5]
Spaltbarkeit vollkommen nach {010}[5]
Bruch; Tenazität faserig; flexibel, schneidbar[5]
Farbe im frischen Zustand farblos; schnell blau, grün, violett, schwarzblau anlaufend
Strichfarbe weiß; bläulich oder bräunlich werdend
Transparenz durchsichtig bis durchscheinend
Glanz Glasglanz, Perlglanz
Kristalloptik
Brechungsindizes nα = 1,579 bis 1,616[6]
nβ = 1,602 bis 1,656[6]
nγ = 1,629 bis 1,675[6]
Doppelbrechung δ = 0,050 bis 0,059[6]
Optischer Charakter zweiachsig positiv
Achsenwinkel 2V = 63° bis 83,5° (gemessen); 78° bis 88° (berechnet)[6]
Pleochroismus Sichtbar:[6]
X= blau, dunkelblau bis indigoblau
Y= hellgelblichgrün, hellbläulichgrün, grüngelb
Z=hellgelblichgrün, hellgelblichgrün, olivgelb
Weitere Eigenschaften
Chemisches Verhalten oxidiert an der Luft sehr schnell

Vivianit, auch unter verschiedenen Synonymen wie unter anderem Blaueisenerde und Eisenblau bekannt, ist ein häufig vorkommendes Mineral aus der Mineralklasse der „Phosphate, Arsenate und Vanadate“ mit der chemischen Zusammensetzung Fe2+3[PO4]2·8H2O[4] und damit chemisch gesehen ein wasserhaltiges Eisenphosphat (veraltet auch Phosphorsaures Eisen oder Phosphoreisensinter), genauer ein Eisen(II)-phosphat.

Vivianit kristallisiert im monoklinen Kristallsystem und entwickelt oft lange, prismatische bis nadelige Kristalle, kommt aber auch in Form faseriger bis pulvrig-erdiger sowie radialstrahliger Aggregate vor. Letztere können dabei einen Durchmesser von etwa 2 Metern erreichen, Einzelkristalle immerhin eine Länge von bis zu 1,3 Metern.[7] Sichtbare und unverletzte Kristallflächen weisen einen glasähnlichen Glanz auf, Spaltflächen schimmern dagegen eher perlmuttartig.

Etymologie und Geschichte[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Seinen Namen erhielt Vivianit 1817 durch Abraham Gottlob Werner, der das Mineral zu Ehren des Entdeckers und Erstbeschreibers John Henry Vivian (1785–1855),[5] eines britischen Mineralogen, benannte.

Klassifikation[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Bereits in der veralteten 8. Auflage der Mineralsystematik nach Strunz gehörte der Vivianit zur Mineralklasse der „Phosphate, Arsenate und Vanadate“ und dort zur Abteilung „Wasserhaltige Phosphate, Arsenate und Vanadate ohne fremde Anionen“, wo er als Namensgeber die „Vivianit-Reihe“ mit der System-Nr. VII/C.10a und den weiteren Mitgliedern Annabergit, Erythrin, Hörnesit, Köttigit und Parasymplesit innerhalb der „Bobierrit-Vivianit-Gruppe“ bildete.

Im zuletzt 2018 überarbeiteten und aktualisierten Lapis-Mineralienverzeichnis nach Stefan Weiß, das sich aus Rücksicht auf private Sammler und institutionelle Sammlungen noch nach dieser klassischen Systematik von Karl Hugo Strunz richtet, erhielt das Mineral die System- und Mineral-Nr. VII/C.13-40. In der „Lapis-Systematik“ entspricht dies ebenfalls der Abteilung „Wasserhaltige Phosphate, Arsenate und Vanadate ohne fremde Anionen“, wo Vivianit zusammen mit Arupit, Barićit, Bobierrit, Cattiit, Hörnesit, Manganohörnesit, Pakhomovskyit und Parasymplesit die „Vivianit-Gruppe“ bildet.[8]

Auch die seit 2001 gültige und von der International Mineralogical Association (IMA) bis 2009 aktualisierte[9] 9. Auflage der Strunz’schen Mineralsystematik ordnet den Vivianit in die Abteilung der „Phosphate usw. ohne zusätzliche Anionen; mit H2O“ ein. Diese ist allerdings weiter unterteilt nach der relativen Größe der beteiligten Kationen und dem Stoffmengenverhältnis des Phosphat-, Arsenat- beziehungsweise Vanadatkomplexes (RO4) zum Kristallwassergehalt, so dass das Mineral entsprechend seiner Zusammensetzung in der Unterabteilung „Mit ausschließlich mittelgroßen Kationen; RO4 : H2O ≤ 1 : 2,5“ zu finden ist, wo es zusammen mit Annabergit, Arupit, Barićit, Erythrin, Ferrisymplesit, Hörnesit, Köttigit, Manganohörnesit, Pakhomovskyit und Parasymplesit die „Vivianitgruppe“ mit der System-Nr. 8.CE.40 bildet.

Die vorwiegend im englischen Sprachraum gebräuchliche Systematik der Minerale nach Dana ordnet den Vivianit ebenfalls in die Klasse der „Phosphate, Arsenate und Vanadate“ und dort in die Abteilung der „Wasserhaltige Phosphate etc.“ ein. Auch hier ist er in der „Vivianitgruppe“ mit der System-Nr. 40.03.06 innerhalb der Unterabteilung „Wasserhaltige Phosphate etc., mit (A2+)3(XO4)2 × x(H2O)“ zu finden.

Chemismus[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Zartblauer bis fast farbloser Vivianitkristall aus Hagendorf (Waidhaus), Oberpfalz, Bayern (Bildbreite 2 mm)

Die idealisierte, theoretische Zusammensetzung von Vivianit Fe2+3[PO4]2·8H2O besteht aus 33,40 % Eisen (Fe), 12,35 % Phosphor (P), 3,22 % Wasserstoff (H) und 51,03 % Sauerstoff (O). In der Oxidformelschreibweise entspricht dies 42,97 % FeO, 28,30 % P2O5 und 28,73 % H2O.

An der Luft oxidiert das Eisenion im Vivianit teilweise von Fe2+ nach Fe3+ und wandelt sich in das als Metavivianit bekannte Mineral mit der chemischen Zusammensetzung Fe2+Fe3+2(PO4)2(OH)2·6H2O[10] um. Dies geschieht meist sehr schnell, meist schon innerhalb von wenigen Minuten oder Stunden,[11] wobei der Vorgang durch Lichteinwirkung beschleunigt wird.[12][13]

Kristallstruktur[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Vivianit kristallisiert monoklin in der Raumgruppe C2/m (Raumgruppen-Nr. 12)Vorlage:Raumgruppe/12 mit den Gitterparametern a = 10,09 Å; b = 13,47 Å; c = 4,70 Å und β = 104,3 ° sowie zwei Formeleinheiten pro Elementarzelle.[4]

Eigenschaften[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Durch die Oxidation des Eisens färbt sich das zunächst farblose Mineral meist hell- bis schwarzblau oder grün, gelegentlich auch violett oder braun. Auch die Strichfarbe ist zunächst farblos bis bläulichweiß und färbt sich anschließend indigoblau.

Vor dem Lötrohr schmilzt Vivianit leicht, färbt die Flamme blaugrün und wird magnetisch.[14] In Salzsäure (HCl) und Salpetersäure (HNO3) ist das Mineral leicht löslich.[11]

Bildung und Fundorte[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Grüner Vivianit aus der Tomokoni Mine, Potosí, Bolivien (Größe: 4,6 × 4,5 × 3,1 cm)
Vivianitpseudomorphose nach Muschel aus Kertsch, Halbinsel Krim, Ukraine (Größe: 5,6 × 4,6 × 2,7 cm)
Dunkelvioletter Vivianit aus der „Blackbird Mine“, Lemhi County, Idaho, USA (Größe: 5,0 × 2,3 × 1,8 cm)

Vivianit findet sich auf Magnetkies- bzw. Zinnlagerstätten, Brauneisenstein und in tertiären Gesteinsschichten. Es ist außerdem ein sehr verbreitetes Phosphatmineral, das, wenn auch nicht in größeren Massen, in Ton und Torf entsteht. Unter besonderen Bedingungen kann es zuweilen das Innere von fossilen Muscheln (Kertsch), Knochen und Baumstämmen ausfüllen.

Vivianit bildet sich in Eisenlagerstätten durch Oxidation (Verwitterung), kann dort aber auch hydrothermal entstehen.

Fundorte sind unter anderem Morococala in Bolivien, Bodenmais, Amberg und Wölfersheim/Wetterau in Deutschland, Anloua in Kamerun, Kertsch in der Ukraine und Colorado und Utah in den USA.

Vivianitausfällung (blau) auf Raseneisenstein

In Böden bildet sich Vivianit, wenn zweiwertiges Eisen und hohe Phosphatmengen vorliegen. Eisen(II) entsteht unter anaeroben Bedingungen aus Eisen(III), sobald das Redoxpotential des Bodens unter 150 mV sinkt. Dies ist vor allem in Bereichen mit ständig hohen Wassergehalten der Fall; also in Stauwasser-, Grundwasser- oder Moorböden. In den meisten natürlichen Böden reichen aber die für eine nennenswerte Vivianitbildung benötigten Phosphatgehalte nicht aus. Unter den ursprünglichen Bedingungen erreichen fast nur Niedermoore solche Gehalte. Diese in Niederungen liegenden Biotope sind oft Nährstoffsenken und enthalten viel organisches Material, das beim biologischen Abbau Phosphat freisetzt. Die Mineralisation wird durch eine Entwässerung verstärkt, so dass Vivianit in trockengelegten Moorgebieten weit verbreitet ist.

Da Phosphor ein wichtiger Pflanzennährstoff ist, wird in der modernen Landwirtschaft regelmäßig und großflächig mit Phosphaten gedüngt. Dadurch enthalten heute viele Böden genug Phosphat für die Bildung von Vivianit.

Kommen Eisen(II) und Phosphat im Boden zusammen, so ist die Chemische Verbindung dort wegen des Sauerstoffmangels vorerst farblos. Erst unter Luftzufuhr entsteht die typische blaue Färbung. Durch die Verdunstung kann gelöstes Vivianit mit dem Wasser an die Oberfläche transportiert werden und dort ausfallen. Mit der Zeit bilden sich so deutlich sichtbare Beläge. Vivianit ist in Deutschland die einzige natürliche Erklärung für eine intensiv blaue Bodenfärbung.

Eine interessante Entstehung wurde 1984 an einem Fundort im Harz (oberes Selketal) beobachtet. Bei Erneuerungsarbeiten an der Kleinbahnstrecke zwischen den Stationen Stiege (Harz) und Albrechtshaus stießen die Bahnarbeiter in 1,3 m Tiefe auf Rennfeuerschlacke und Knochenfragmente von Rind und Pferd. Die Knochenteile waren vollständig hellblau verfärbt. Sechs in der Nähe liegende Pferdezähne hatten das gleiche Aussehen. In dieser Erdschicht lag Keramik, die eine Datierung in das 10. bis 12. Jahrhundert ermöglichte. Die Markhöhlen der Extremitätenknochen und die Pulpahöhlen der Zähne waren mit lang gestreckt verwachsenen und dunkelblauen Kristallen von einer Länge bis 3 mm gefüllt.

Folgende Bedingungen führten zur Kristallbildung: Carbonatapatit der Knochen, Hydroxylapatit des Dentins und Fluorapatit des Zahnschmelzes in Kontakt mit einer wässrigen Lösung, die zweiwertiges Eisen enthält. Es erfolgte über einen längeren Zeitraum ein Austausch des Calciums gegen Eisen, da Vivianit schwerer löslich ist. Der fluorhaltige, widerstandsfähigere Zahnschmelz veränderte sich dabei nicht. Unter den Bedingungen des verzögerten Ionenaustauschs – höhlenartige Räume in Zahn und Knocheninnern – entstanden besonders große und gleichmäßige Kristalle. Durch die Keramikfunde ist ein Zeitraum für die Kristallbildung nachzuweisen. Vivianitfundstellen im Harz:

Weitere Knochenfunde mit Vivianitbildung:

  • 1933 – in einem Pferdeschädel (aus einem Altbergbau in Příbram, Tschechien).
  • 1962 – Pferdeschädel (aus dem Moorboden von Feistritz-Pulst, Glantal, Österreich).

Die Annahme (vgl. Muus und Dahlstrøm: Meeresfische; 1978), das grüne Pigment in den Knochen der nordostatlantischen Aalmutter (Zoarces viviparus) und des Gewöhnlichen Hornhechtes (Belone belone) bestehe aus Vivianit („Grünknochen“), ist durch neuere Forschungen widerlegt. Der Gehalt an Eisenphosphat ist nicht hoch genug. Verantwortlich für die Grünfärbung ist Biliverdin.[15]

Verwendung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Als Pigment[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Vivianit ist ein altertümliches blaues Farbmittel, das wahrscheinlich schon seit der Antike verwendet wurde[16] und in der Tafelmalerei des Hochmittelalters eine Rolle spielte.[17]

Als Pigment ist es unter dem Namen Eisenblau bekannt, aber wenig stabil. Heute spielt es nur noch in der Auseinandersetzung mit historischen Malereien, etwa in der Restaurierung, eine Rolle. Die Verwendung des Namens Eisenblau verleitet allerdings zur Verwechslung mit Berliner Blau, da „Eisenblau“ in der Industrie dessen Synonym ist.

Als Schmuckstein[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Vivianit ist für die kommerzielle Verwendung als Schmuckstein aufgrund seiner minimalen Härte und seiner vollkommenen Spaltbarkeit ungeeignet. Unter Sammlern und Hobbyschleifern ist er jedoch ein begehrtes Tausch- oder Verkaufsobjekt.[18]

Siehe auch[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Literatur[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Monographien
  • Mark Richter: Die Verwendung von Vivianit in der farbigen Fassung und Malerei des Barock und Rokoko. In: Michael Kühlenthal (Hrsg.): Historische Polychromie. Hirmer, München 2004, ISBN 3-7774-9900-5, S. 204–212.
  • Hartmut Knappe, Jürgen Siemroth: Minerale aus dem Harz – Vivianit. In: Der Harz – eine Landschaft stellt sich vor. Band 13/14. Harzmuseum, Wernigerode 1985, S. 42.
In Kompendien
  • Petr Korbel, Milan Novák: Mineralien-Enzyklopädie (= Dörfler Natur). Edition Dörfler im Nebel-Verlag, Eggolsheim 2002, ISBN 978-3-89555-076-8, S. 176.

Weblinks[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

 Commons: Vivianite – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. a b c d Vivianit. In: Meyers Konversations-Lexikon. 4. Auflage. Band 16, Verlag des Bibliographischen Instituts, Leipzig/Wien 1885–1892, S. 236.
  2. a b c d e Hans Lüschen: Die Namen der Steine. Das Mineralreich im Spiegel der Sprache. 2. Auflage. Ott Verlag, Thun 1979, ISBN 3-7225-6265-1, S. 340–341.
  3. Phosphor. In: Meyers Konversations-Lexikon. 4. Auflage. Band 13, Verlag des Bibliographischen Instituts, Leipzig/Wien 1885–1892, S. 8.
  4. a b c d e 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. 481.
  5. a b c d e Vivianite. In: John W. Anthony, Richard A. Bideaux, Kenneth W. Bladh, Monte C. Nichols (Hrsg.): Handbook of Mineralogy, Mineralogical Society of America. 2001 (englisch, handbookofmineralogy.org [PDF; 66 kB; abgerufen am 27. Juli 2019]).
  6. a b c d e f Vivianite. In: mindat.org. Hudson Institute of Mineralogy, abgerufen am 27. Juli 2019 (englisch).
  7. Vivianite – Vivianit – Vivianite – Vivianita. In: giantcrystals.strahlen.org. The Giant Crystal Project Site, archiviert vom Original am 21. Januar 2017; abgerufen am 27. Juli 2019 (englisch).
  8. Stefan Weiß: Das große Lapis Mineralienverzeichnis. Alle Mineralien von A – Z und ihre Eigenschaften. Stand 03/2018. 7., vollkommen neu bearbeitete und ergänzte Auflage. Weise, München 2018, ISBN 978-3-921656-83-9.
  9. Ernest H. Nickel, Monte C. Nichols: IMA/CNMNC List of Minerals 2009. (PDF 1703 kB) In: cnmnc.main.jp. IMA/CNMNC, Januar 2009, abgerufen am 25. April 2019 (englisch).
  10. Malcolm Back, William D. Birch, Michel Blondieau und andere: The New IMA List of Minerals – A Work in Progress – Updated: May 2019. (PDF 1703 kB) In: cnmnc.main.jp. IMA/CNMNC, Marco Pasero, März 2019, abgerufen am 20. Mai 2019 (englisch).
  11. a b Hans Jürgen Rösler: Lehrbuch der Mineralogie. 4. durchgesehene und erweiterte Auflage. Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie (VEB), Leipzig 1987, ISBN 3-342-00288-3.
  12. Vergleichsbild von Vivianit im frischen, farblosen Zustand und zwei Stunden später nach Luft- und Lichteinwirkung umgewandelt in hellblauen Metavivianit. In: mindat.org. Hudson Institute of Mineralogy, abgerufen am 27. Juli 2019 (englisch).
  13. Vergleichsbild von Vivianit im frischen, farblosen Zustand und vier Tage später durch Lufteinwirkung umgewandelt in hellblauen Metavivianit. In: mindat.org. Hudson Institute of Mineralogy, abgerufen am 27. Juli 2019 (englisch).
  14. Friedrich Klockmann: Klockmanns Lehrbuch der Mineralogie. Hrsg.: Paul Ramdohr, Hugo Strunz. 16. Auflage. Enke, Stuttgart 1978, ISBN 3-432-82986-8, S. 642–643 (Erstausgabe: 1891).
  15. Frank Jüttner, Maike Stiesch, Waldemar Ternes: Biliverdin: the blue-green pigment in the bones of the garfish (Belone belone) and eelpout (Zoarces viviparus). In: European Food Research and Technology. März 2013, doi:10.1007/s00217-013-1932-y (englisch, [ ]).
  16. Volkert Emrath: Einige alte Pigmente und Farbstoffe,deren Herkunft u. Verwendungszeiten in der Tafel-, Buch- und Miniaturmalerei vor ca. 1780. 9. Mai 2006.
  17. 10400: Vivianit natur, Eisenblau, Blaueisenerz. In: kremer-pigmente.de. Kremer Pigmente, archiviert vom Original am 13. März 2016; abgerufen am 27. Juli 2019.
  18. Walter Schumann: Edelsteine und Schmucksteine. Alle Arten und Varietäten. 1900 Einzelstücke. 16., überarbeitete Auflage. BLV Verlag, München 2014, ISBN 978-3-8354-1171-5, S. 224.