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Kasten 2.7
Spinelle (sensu latu)
A
B
komplette Formel
Name
Fe
2+
Al
FeAl
2
O
4
Hercynit
Fe
3+
Fe
3+
+Fe
2+
Fe
3
O
4
Magnetit
Fe
2+
Cr
3+
FeCr
2
O
4
Chromit
Mg
Al
MgAl
2
O
4
Spinell (sensu strictu)
Zn
Al
ZnAl
2
O
4
Gahnit
Mn
2+
Al
MnAl
2
O
4
Galaxit
Fe
2+
Ti + Fe
2+
Fe
2
TiO
4
Ulvöspinell
niert sein können. Die Spinell-Struktur ist of-
fenbar äußerst flexibel, was den Einbau ver-
schieden großer Ionen anbelangt. Dies führt
dazu, dass man weit über 100 Phasen mit Spi-
nellstruktur kennt, die allerdings nicht alle in
derNaturvorkommen.Diewichtigsteninder
Natur vorkommenden Spinelle sind in Kasten
2.7 aufgeführt.
Dies geschieht zum Beispiel beim so genannten
Tschermakaustausch
,beidemeinMagnesium-
und ein Siliziumatom durch zwei Aluminiuma-
tome ersetzt werden. Schematisch kann man
diesen Austausch ähnlich einer chemischen Re-
aktion folgendermaßen formulieren:
CaMgSi
2
O
6
+Mg
-1
Si
-1
Al
2
=CaAl
2
SiO
6
Diopsid + Tschermakaustausch =
Ca-Tschermakit
Pyroxene
Kalium kann in Pyroxenen nur unter sehr ho-
hen Drucken und nur in relativ geringen Men-
gen eingebaut werden, da es für die Struktur
eigentlich zu groß ist. In Pyroxenen der Erd-
kruste fehlt K vollständig.
DiezweiM-Plätze(Oktaederplätze)sind-wie
im Olivin - energetisch leicht verschieden, d. h.
es gibt M1- und M2-Plätze. Große Ionen wie
z. B. Na oder Ca werden wiederum bevorzugt
auf den größeren M2-Plätzen eingebaut, wäh-
rend oktaedrisches Al, Ti und Cr auf M1 einge-
baut wird. Es ist bemerkenswert, dass die Pyro-
xene, die identisch besetzte M-Plätze haben
(also reine Fe- oder Mg-Pyroxene), mit einer
höheren Symmetrie kristallisieren, nämlich als
Orthopyroxene. Hier zeigt sich, dass erst die
unterschiedliche Ionengröße die Verzerrung
der Oktaeder auslöst und dass diese winzigen
Veränderungen im Endeffekt makroskopische
Eigenschaftsänderungen hervorrufen können.
Es besteht also ein Zusammenhang zwischen
chemischer Zusammensetzung, submikrosko-
pischer Struktur und mikro- bis makroskopi-
schen Eigenschaften. Die wichtigsten Pyroxene
sind in Kasten 2.8 zusammengestellt.
Pyroxene sind sehr wichtige Minerale in meta-
morphen und magmatischen Gesteinen. Die
Struktur der Pyroxene besteht aus kontinuier-
lich miteinander über Ecken verbundenen
SiO
4
-Tetraedern. Es sind also Einfachkettensili-
kate, wobei die Ketten mit den Tetraederspit-
zen abwechselnd nach oben und nach unten
ausgerichtet sind. Diese Ketten wechseln sich
mit Oktaederketten ab (die M-Plätze), und sie
sind in Richtung der c-Achse angeordnet (Abb.
2.25). Der prismatische Habitus vieler Pyro-
xene hängt damit zusammen.
Prinzipiell gibt es zwei Arten von Pyroxenen:
orthorhombisch kristallisierende
Orthopyro-
xene
und monoklin kristallisierende
Klinopy-
roxene
.DiegenerelleFormellautetM
2
Si
2
O
6
,
wobei die zwei M-Plätze entweder von zwei
zweiwertigen Metallionen wie Mg, Ca, Fe
2+
oder Zn eingenommen werden können oder
von einem ein- und einem dreiwertigen Kation
wie etwa Na, Li, Al, Cr
3+
,Fe
3+
. Man beachte,
dass Al in Pyroxenen sowohl oktaedrisch als
auch tetraedrisch koordiniert sein kann, sodass
es auch Si auf den T-Plätzen ersetzen kann.
