Einführung - Die Welt der Rohstoffe - page 47

Atmophile Elemente (»Dampf liebend«) sind leicht flüchtig,
aus dem Hochofen entweichen sie gasförmig, im System Erde
finden sie sich vor allem in der Atmosphäre und in den Ozeanen.
Zum Beispiel Wasserstoff, Stickstoff.
Viele Elemente können nicht eindeutig zugeordnet werden,
weil sie zugleich zu zwei oder gar drei dieser Gruppen passen.
So finden sich zum Beispiel Eisen, Kobalt, Kupfer und Nickel
sowohl in einer Eisenlegierung, in Sulfidmineralen als auch in
Silikaten und können somit zugleich als chalkophil, siderophil
und lithophil bezeichnet werden. Sauerstoff ist wahlweise
atmophil oder lithophil und so weiter. Es wird in der Regel nur
die »Hauptaffinität« angegeben, die in verschiedenen Publika-
tionen durchaus nicht immer dieselbe ist.
Diese Klassifikation geht letztlich auf die Elektronegativität
der jeweiligen Elemente zurück, also auf ihre Fähigkeit, Elektro-
nen anzuziehen und Anionen zu bilden. Die Differenz der Elek-
tronegativität zweier Elemente bestimmt wiederum den Charak-
ter der Bindung, ob es sich eher um eine Ionenbindung oder eher
um eine kovalente Bindung handelt. Bei einer metallischen Bin-
dung ist die Differenz nahezu null, in einer kovalenten Bindung
ist sie klein, in einer reinen Ionenbindung sehr groß. Die Bin-
dung in Sulfiden hat einen stärker kovalenten Charakter, als es in
Silikaten der Fall ist.
Von dieser groben Einteilung aller Elemente abgesehen ist es
hilfreich, bestimmte Elemente mit sehr ähnlichem geochemi-
schen Verhalten in Gruppen zusammenzufassen. Generell ver-
halten sich Ionen mit gleicher Ladung und ähnlichem Radius
auch sehr ähnlich und treten typischerweise zusammen auf. Sie
können sich in einem Kristallgitter gegenseitig ersetzen und

Mischungsreihen zwischen den theoretischen reinen Endglie-
dern verschiedener Minerale bilden. Bei anderen Elementen be-
steht die Gemeinsamkeit darin, dass sie eben nicht in bestimmte
Minerale hineinpassen.
Platingruppenelemente (PGE, auch Platinmetalle, Plati-
noide) sind Platin, Iridium, Osmium, Ruthenium, Rhodium,
Palladium. Sie haben sehr ähnliche Eigenschaften und zählen zu
den seltensten Elementen der Erdkruste.
Seltenerdelemente (SEE, auch Seltenerdmetalle, Seltene
Erden; engl. rare earth elements , REE) sind eine Gruppe von Ele-
menten, die sich sehr ähnlich verhalten. Die Gruppe umfasst die
Lanthanoide (im Periodensystem Lanthan bis Lutetium) sowie
Yttrium und Scandium. Sie spielen bei unterschiedlichsten High-
tech-Anwendungen eine wichtige Rolle. In der Erdkruste sind sie
häufiger, als ihr Name nahelegt.
Large Ion Lithophile (LIL) sind Elemente mit sehr großem
Ionenradius wie insbesondere Kalium, Rubidium, Barium, Cä-
sium und Strontium. Eine genaue Abgrenzung des Begriffs gibt
es nicht. Bei magmatischen Prozessen verhalten sie sich inkom-
patibel ( 7 Kasten 4.4 ) und sie sind vor allem in der Erdkruste
angereichert.
High Field Strength Elements (HFSE), Elemente mit großer
Feldstärke, haben ein hohes Ionenpotenzial, also eine hohe
Ionenladung im Verhältnis zum Ionenradius. Dazu zählen insbe-
sondere Uran, Thorium, Zirkonium, Niob, Tantal und die Selten-
erdelemente. Bei magmatischen Prozessen verhalten sie sich in-
kompatibel ( 7 Abschn. 3.4 ). Sie sind vor allem in der Erdkruste
angereichert.

Kasten 1.15 Eisenmeteorite: Metall aus dem All

Eisenmeteorite machen nur ein paar Prozent aller gefallenen
Meteorite aus. Es handelt sich um Bruchstücke von Himmels-
körpern, die so groß waren, dass sie einen eisenreichen Kern
gebildet haben. Die Mutterkörper sind vermutlich schon in der
Frühzeit des Sonnensystems durch Kollisionen zerstört wor-
den. Anhand ihrer Zusammensetzung können die meisten Ei-
senmeteorite 13 Gruppen zugeteilt werden, die offensichtlich
von 13 verschiedenen Mutterkörpern stammen. Es gibt aber
auch einige ungruppierte Eisenmeteoriten unbekannter Her-
kunft. Schon vor Beginn der Eisenzeit haben Menschen dieses
Metall verwendet.
Eisenmeteoriten bestehen weitgehend aus einer Eisen-Nickel-
Legierung mit 4-30 % Ni. In kleinen Mengen kommen auch
Minerale wie Troilit (FeS), Grafit (C), Cohenit ((Fe,Ni,Co) 3 C) und
Schreibersit ((Fe,Ni,Cr) 3 P) vor, die vor allem in knolligen Aggre-
gaten angereichert sind.
Die Eisen-Nickel-Legierung besteht aus zwei Phasen: Kamazit
(kubisch-innenzentriertes Kristallgitter, maximal 7,5 % Ni) und
Taenit (kubisch-flächenzentriertes Kristallgitter, deutlich
höherer Nickelgehalt möglich). Ein feines perlitisches Gefüge
(

Anhand von Zusammensetzung und Gefüge werden die Eisen-
meteorite in Hexaedrite, Oktaedrite und Ataxite unterteilt. Am
häufigsten sind Oktaedrite (ca. 7-15 % Ni). Bei diesen beginnt
die Entmischung schon bei hoher Temperatur und setzt sich
über ein weites Temperaturintervall fort. Bei hoher Temperatur
erfolgt die Diffusion von Nickel noch relativ schnell und die
langsame Abkühlung (Zeiträume von Millionen von Jahren)
führt dazu, dass die Kamazit-Balken zu beachtlicher Größe
wachsen. Das Gefüge, die sogenannten Widmanstätten'schen
Figuren, kann durch Anätzen einer polierten Schnittfläche
sichtbar gemacht werden.
Ataxite haben einen höheren Nickelgehalt. Bei dieser Zusam-
mensetzung beginnt die Entmischung erst bei einer Tempera-
tur von weniger als 600 °C, was eine sehr langsame Diffusion
bedeutet. Es entsteht ein sehr feinkörniges Gefüge aus Taenit
und Kamazit.
Hexaedrite enthalten weniger als 6 % Nickel. Dabei kommt es
schon bei hoher Temperatur zu einer vollständigen Umwand-
lung des Taenits zu Kamazit. Diese Meteoriten sind sehr homo-
gen. Beim Anätzen können parallel verlaufende Linien sichtbar
werden, sogenannte Neumann'sche Linien; hierbei handelt es
sich um Zwillingslamellen, die durch die Deformation bei ei-
nem Impakt entstanden sind.

Kasten 2.1) aus beiden Phasen wird Plessit genannt, es fin-
det sich zwischen den Zwickeln der größeren Kristallite. Eine
Schmelze erstarrt zu Taenit, aus dem beim Abkühlen balken-
förmiger Kamazit mit geringerem Nickelgehalt entmischt.

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