Lukrahnit

Lukrahnit
(c) Christian Rewitzer, CC BY-SA 3.0 Lukrahnit (gelb) aus der Typlokalität Tsumeb Mine bei Tsumeb, Namibia (Bildbreite 0,5 mm)
Allgemeines und Klassifikation
Andere Namen	IMA 1999-033
Chemische Formel	CaCuFe3+(AsO4)[(H2O)(OH)][1]
Mineralklasse (und ggf. Abteilung)	Phosphate, Arsenate, Vanadate
System-Nr. nach Strunz und nach Dana	8.CG.20 (8. Auflage: VII/C.31) 43.02.02.03
Ähnliche Minerale	Tsumcorit, Gartrellit, Zincgartrellit[1]
Kristallographische Daten
Kristallsystem	triklin
Kristallklasse; Symbol	triklin-pinakoidal; 1
Raumgruppe	P1 (Nr. 2)Vorlage:Raumgruppe/2[1]
Gitterparameter	a = 5,457 Å; b = 5,539 Å; c = 7,399 Å α = 68,43°; β = 68,90°; γ = 69,44°[1]
Formeleinheiten	Z = 1[1]
Physikalische Eigenschaften
Mohshärte	5, VHN25 = 630 kg/mm2[1]
Dichte (g/cm3)	4,18 (berechnet)[1]
Spaltbarkeit	keine[1]
Bruch; Tenazität	keine Angaben; spröde[1]
Farbe	gelb[1]
Strichfarbe	blassgelb[1]
Transparenz	durchsichtig[1]
Glanz	matt auf Kristallflächen, Halbdiamantglanz auf Bruchflächen[1]
Kristalloptik
Brechungsindizes	nα = 1,83[1] nβ = 1,834[1] nγ = 1,89[1]
Doppelbrechung	δ = 0,060[1]
Optischer Charakter	zweiachsig positiv[1]
Achsenwinkel	2V = 30°[1]
Pleochroismus	moderat mit X = gelb nach Y = Z = blassgelb[1]
Weitere Eigenschaften
Chemisches Verhalten	in warmer verdünnter Salzsäure nur sehr langsam löslich[1]

Lukrahnit ist ein sehr selten vorkommendes Mineral aus der Mineralklasse der „Phosphate, Arsenate und Vanadate“. Er kristallisiert im triklinen Kristallsystem mit der chemischen Zusammensetzung CaCuFe³⁺(AsO₄)[(H₂O)(OH)]^[1] und ist damit chemisch gesehen ein wasserhaltiges Calcium-Kupfer-Eisen-Zink-Arsenat mit einem zusätzlichen Hydroxidion.

Lukrahnit entwickelt an seiner Typlokalität kugelige Aggregate von maximal 0,5 mm Durchmesser, die von Beudantit, Cuproadamin, Konichalcit, Wulfenit, Quarz und Chalkosin begleitet werden. Die Typlokalität des Minerals ist die Tsumeb Mine bei Tsumeb, Region Otjikoto, Namibia.^[1]

Etymologie und Geschichte

Im Verlauf einer umfassenden Untersuchung von Mineralen der Tsumcoritgruppe wurde auch eine große Anzahl von „gelben Überzügen“ aus der „Tsumeb Mine“ überprüft. Der größte Teil davon erwies sich als Tsumcorit, Gartrellit oder Zinkgartrellit – jedoch fielen die Diffraktogramme von zwei Proben auf. Obwohl sie den Diffraktogrammen von Zinkgartrellit bzw. zinkhaltigem Gartrellit ähnelten, indizierten die d-Werte eine kleinere Einheitszelle. Weitere Analysen zeigten, dass es sich bei diesen Proben um das Calcium-Analogon des Gartrellits und damit um eine neue Mineralphase handelte. Nachdem an diesem Material ergänzende Untersuchungen stattfanden, wurde die neue Phase der International Mineralogical Association (IMA) vorgelegt, die sie 1999 anerkannte. Im Jahre 2001 wurde das Mineral von einem deutsch-österreichischen Wissenschaftlerteam um Werner Krause, Günter Blass, Heinz-Jürgen Bernhardt und Herta Effenberger im deutschen Wissenschaftsmagazin „Neues Jahrbuch für Mineralogie, Monatshefte“ als Lukrahnit beschrieben.^[1] Die Autoren benannten das Mineral nach dem deutschen Geologen und Mineralsammler Ludger Krahn (* 1957) aus Krefeld, der die erste Stufe dieses neuen Minerals zur Untersuchung übergeben hatte.^[1][2]

Das Typmaterial für Lukrahnit wird in der Sammlung des Institut für Mineralogie, Geologie und Geophysik der Ruhr-Universität Bochum in Bochum, Nordrhein-Westfalen, aufbewahrt.^[3][4]

Klassifikation

Die aktuelle Klassifikation der International Mineralogical Association (IMA) zählt den Lukrahnit zur Tsumcoritgruppe mit der allgemeinen Formel Me(1)Me(2)₂(XO₄)₂(OH,H₂O)₂,^[5] in der Me(1), Me(2) und X unterschiedliche Positionen in der Struktur der Minerale der Tsumcoritgruppe mit Me(1) = Pb²⁺, Ca²⁺, Na⁺, K⁺ und Bi³⁺; Me(2) = Fe³⁺, Mn³⁺, Cu²⁺, Zn²⁺, Co²⁺, Ni²⁺, Mg²⁺ und Al³⁺ und X = As⁵⁺, P⁵⁺, V⁵⁺ und S⁶⁺ repräsentieren. Zur Tsumcoritgruppe gehören neben Lukrahnit noch Cabalzarit, Cobaltlotharmeyerit, Cobalttsumcorit, Ferrilotharmeyerit, Gartrellit, Helmutwinklerit, Kaliochalcit, Krettnichit, Lotharmeyerit, Manganlotharmeyerit, Mawbyit, Mounanait, Natrochalcit, Nickellotharmeyerit, Nickelschneebergit, Nickeltsumcorit, Phosphogartrellit, Rappoldit, Schneebergit, Thometzekit, Tsumcorit, Yancowinnait und Zinkgartrellit. Innerhalb der Tsumcoritgruppe bildet Lukrahnit zusammen mit Gartrellit, Zinkgartrellit und Phosphogartrellit die nach Gartrellit benannte „Gartrellit-Untergruppe“.

In der mittlerweile veralteten, aber noch gebräuchlichen 8. Auflage der Mineralsystematik nach Strunz gehörte der Lukrahnit zur Mineralklasse der „Phosphate, Arsenate und Vanadate“ und dort zur Abteilung der „Wasserhaltigen Phosphate ohne fremde Anionen“, wo er zusammen mit Cabalzarit, Cobaltlotharmeyerit, Cobalttsumcorit, Ferrilotharmeyerit, Gartrellit, Helmutwinklerit, Krettnichit, Lotharmeyerit, Manganlotharmeyerit, Mawbyit, Mounanait, Nickellotharmeyerit, Nickelschneebergit, Phosphogartrellit, Rappoldit, Schneebergit, Thometzekit, Tsumcorit und Zinkgartrellit die „Tsumcorit-Gartrellit-Gruppe“ mit der System-Nr. VII/C.31 bildete.

Die seit 2001 gültige und von der International Mineralogical Association (IMA) verwendete 9. Auflage der Strunz’schen Mineralsystematik ordnet den Lukrahnit ebenfalls 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 von Phosphat-, Arsenat- bzw. Vanadat-Komplex zum Kristallwassergehalt, so dass das Mineral entsprechend seiner Zusammensetzung in der Unterabteilung „Mit großen und mittelgroßen Kationen; RO₄ : H₂O = 1 : 1“ zu finden ist, wo es zusammen mit den weiteren Mitgliedern Gartrellit, Helmutwinklerit, Phosphogartrellit, Zinkgartrellit und Rappoldit die „Helmutwinkleritgruppe“ mit der System-Nr. 8.CG.20 bildet.

Auch die vorwiegend im englischen Sprachraum gebräuchliche Systematik der Minerale nach Dana ordnet den Lukrahnit in die Klasse der „Phosphate, Arsenate und Vanadate“ und dort in die Abteilung der „Zusammengesetzten Phosphate etc.“ ein. Hier ist er zusammen mit Gartrellit und Zinkgartrellit in der „Gartrellitgruppe“ mit der System-Nr. 43.02.02 innerhalb der Unterabteilung „Zusammengesetzte Phosphate etc., (Wasserfreie normal zusammengesetzte Anionen)“ zu finden.

Chemismus

Neun Mikrosondenanalysen an Lukrahnit aus der Tsumeb Mine ergaben Mittelwerte von 11,42 % CaO; 10,00 % CuO; 8,19 % ZnO; 0,69 % PbO; 0,05 NiO; 0,15 CoO; 13,75 % Fe₂O₃; 0,37 % Al₂O₃; 47,72 % As₂O₃, 0,16 % P₂O₅, 0,09 % SO₃ und 5,98 % H₂O (berechnet) sowie geringere (< 0,05 %) Gehalte an Bi₂O₃ und V₂O₅. Auf der Basis von zehn Sauerstoffatomen errechnete sich aus ihnen die empirische Formel (Ca_0,98Pb_0,02)_Σ=1,00(Cu_0,60Fe_0,83Zn_0,48Co_0,01Al_0,04)_Σ=1,96[(AsO₄)_1,99(PO₄)_0,01(SO₄)_0,01]_Σ=2,01[(H₂O)_1,22(OH)_0,74]_Σ=1,96. Die daraus abgeleitete vereinfachte Formel ist Ca(Cu,Zn)(Fe,Zn)(AsO₄)₂(H₂O,OH)₂, die zinkfreie Idealformel CaCuFe³⁺(AsO₄)₂[(H₂O)(OH)].^[1]

Wie beim Gartrellit und Zinkgartrellit nehmen Cu und Fe³⁺ unterschiedliche kristallographische Positionen Me(2a) und Me(2b) ein. Eventuell vorhandenes Zn tritt zu gleichen Teilen auf beiden Positionen ein, was zu einem variablen Hydroxidionenanteil gemäß [(H₂O,OH)₂] führt. Im zinkfreien Lukrahnit-Endglied sind hingegen jeweils genau ein Wassermolekül und ein Hydroxidion gemäß [(OH)(H₂O)] vorhanden. Teile des Lukrahnits aus der „Tsumeb Mine“ sind von einer bleihaltigen Lukrahnit-Varietät überwachsen, die Pb-Gehalte bis zu 7 Gew.-% aufweist, was einem Ca-Pb-Verhältnis von 0,85:0,15 entspricht.^[1]

Lukrahnit stellt das Ca-dominante Analogon zum Pb-dominierten Gartrellit dar.^[1] Hinsichtlich der chemischen Zusammensetzung ähnelt Lukrahnit außerordentlich dem Ferrilotharmeyerit – abgesehen von einer teilweisen Substitution von Cu für Fe und Zn, welche einen Wechsel in der Kristallsymmetrie verursacht, da sich in einem Mineral der Tsumcoritgruppe beim Vorhandensein signifikanter Mengen von sowohl Cu als auch Fe³⁺ die Me(2)-Position in zwei kristallographisch unterschiedliche Positionen Me(2a) und Me(2b), aufspaltet, was durch die geordnete Arrangement alternierender CuO₆- und Fe³⁺O₆-Polyeder bedingt ist.^[5][6][1]

Kristallstruktur

Lukrahnit kristallisiert im triklinen Kristallsystem in der Raumgruppe P1 (Raumgruppen-Nr. 2)Vorlage:Raumgruppe/2 mit den Gitterparametern a = 5,457 Å; b = 5,539 Å; c = 7,399 Å; αβ = 68,43; β = 68,90° und γβ = 69,44° sowie einer Formeleinheit pro Elementarzelle.^[1]

Das Mineral ist isotyp (isostrukturell) zu den triklinen Vertretern der Tsumcoritgruppe wie Gartrellit und Zinkgartrellit.^[1]

Eigenschaften

Morphologie

Lukrahnit entwickelt in der „Tsumeb Mine“ kugelige Aggregate von maximal 0,5 mm Durchmesser, wobei Einzelkristalle nicht beobachtet werden konnten. Beim Zerdrücken zwischen zwei Glasscherben entstehen jedoch nahezu einzelkristallartige Fragmente < 30 µm Größe.^[1] Winzige Überzüge von < 10 µm Dicke auf einem bismuthaltigen Nickellotharmeyerit^[7] vom „Pucherschacht“ in Schneeberg, Sachsen, erwiesen sich als nach Mikrosondenanalysen als Calcium-Eisen-Kupfer-Arsenat, von dem angenommen wird, dass es sich dabei ebenfalls um Lukrahnit handelt.^[1] Lukrahnit aus der „Grube Clara“ im Schwarzwald besteht aus 0,2 mm großen, halbkugeligen Aggregaten mit schaligem Aufbau, wobei die Räume zwischen den Schalen teilweise hohl sind.^[8]

Physikalische und chemische Eigenschaften

Die Aggregate des Lukrahnits sind gelb, ihre Strichfarbe ist dagegen blass- bzw. hellgelb.^[1] Die Oberflächen der durchsichtigen Aggregate sind matt, während Bruchflächen einen diamantartigen Glanz (Halbdiamantglanz) aufweisen.^[1] Dieser diamantartige Glanz stimmt gut mit den sehr hohen Werten für die Lichtbrechung (n_α = 1,830; n_β = 1,834; n_γ = 1,890) und dem hohen Wert für die Doppelbrechung (δ = 0,060)^[2] des Lukrahnits überein.^[1] Unter dem Mikroskop zeigt das Mineral im durchfallenden Licht einen moderaten Pleochroismus von X = gelb nach Y = Z = blassgelb.^[1]

Lukrahnit weist keine Spaltbarkeit auf, für das spröde Mineral wird auch kein Bruch angegeben.^[1] Mit einer Mohshärte von 5 gehört das Mineral zu den mittelharten Mineralen und lässt sich damit wie das Referenzmineral Apatit noch mit einem Taschenmesser ritzen.^[1] Die Vickershärte VHN₂₅ wurde mit 630 kg/mm² bestimmt.^[1] Die berechnete Dichte für Lukrahnit beträgt 4,18 g/cm^3[1]. Das Mineral zeigt weder im lang- noch im kurzwelligen UV-Licht eine Fluoreszenz.^[1]

Lukrahnit ist nur langsam in warmer, verdünnter Salzsäure, HCl, ohne Aufbrausen löslich.^[1]

Bildung und Fundorte

Lukrahnit ist ein typisches Sekundärmineral, welches sich in der Oxidationszone von arsenreichen polymetallischen Buntmetall-Lagerstätten bildet.

Parageneseminerale in der „Tsumeb Mine“ sind Beudantit, Cuproadamin, Konichalcit, Wulfenit, Quarz und Chalkosin.^[1] Am „Pucherschacht“ wird Lukrahnit von Nickellotharmeyerit begleitet^[7][1], während er auf der „Grube Clara“ mit Konichalcit auf Quarz sowie Cuprit und gediegen Kupfer auftritt.^[8]

Als sehr seltene Mineralbildung konnte Lukrahnit bisher (Stand 2018) erst von vier Fundstellen beschrieben werden.^[9][10] Als Typlokalität gilt die „Tsumeb Mine“ bei Tsumeb, Region Otjikoto, Namibia.^[1] Der genaue Fundort für das Mineral innerhalb des Bergwerks ist unbekannt.^[11] Der weltweit zweite Fundort war Schneeberg im Erzgebirge, Sachsen, Deutschland. Lukrahnit wurde hier im Haldenmaterial des „Pucherschacht“ im Grubenfeld „Wolfgang Maaßen“^[1] geborgen. In Deutschland ist Lukrahnit ferner aus der Grube Clara im Rankach-Tal bei Oberwolfach, Schwarzwald, Baden-Württemberg, bekannt.^[8] Schließlich kennt man Lukrahnit aus dem Bergbaudistrikt Lavrion, Region Attika, Griechenland.^[12] Weitere Angaben dazu fehlen aber.

Vorkommen von Lukrahnit in Österreich oder in der Schweiz sind damit nicht bekannt.^[10]

Verwendung

Aufgrund seiner Seltenheit ist Lukrahnit nur für den Mineralsammler von Interesse.

Siehe auch

• Systematik der Minerale
• Liste der Minerale

Literatur

• Werner Krause, Günter Blaß, Heinz-Jürgen Bernhardt, Herta Effenberger: Lukrahnite, CaCuFe³⁺(AsO₄)₂[(H₂O)(OH)], the calcium analogue of gartrellite. In: Neues Jahrbuch für Mineralogie, Monatshefte. Band 2001, Nr. 11, 2001, S. 481–492. 

Weblinks

Commons: Lukrahnite – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

• Mineralienatlas: Lukrahnit (Wiki)
• David Barthelmy: Lukrahnite Mineral Data. In: webmineral.com. Abgerufen am 20. September 2019 (englisch). 

Einzelnachweise

1. ↑ ^{a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z aa ab ac ad ae af ag ah ai aj ak al am an ao ap aq ar as at} Werner Krause, Günter Blaß, Heinz-Jürgen Bernhardt, Herta Effenberger: Lukrahnite, CaCuFe³⁺(AsO₄)₂[(H₂O)(OH)], the calcium analogue of gartrellite. In: Neues Jahrbuch fuhr Mineralogie, Monatshefte. Band 2001, Nr. 11, 2001, S. 481–492. 
2. ↑ ^{a b} Lukrahnite. In: mindat.org. Hudson Institute of Mineralogy, abgerufen am 20. September 2019 (englisch). 
3. ↑ Aufbewahrung der Typstufe Lukrahnit. In: typmineral.uni-hamburg.de. Universität Hamburg, abgerufen am 20. September 2019. 
4. ↑ Catalogue of Type Mineral Specimens – L. (PDF 70 kB) In: docs.wixstatic.com. Commission on Museums (IMA), 12. Dezember 2018, abgerufen am 20. September 2019. 
5. ↑ ^{a b} Werner Krause, Klaus Belendorff, Heinz-Jürgen Bernhardt, Catherine McCammon, Herta Effenberger, Werner Mikenda: Crystal chemistry of the tsumcorite-group minerals. New data on ferrilotharmeyerite, tsumcorite, thometzekite, mounanaite, helmutwinklerite, and a redefinition of gartrellite. In: European Journal of Mineralogy. Band 10, Nr. 2, 1998, S. 179–206, doi:10.1127/ejm/10/2/0179 (englisch). 
6. ↑ Herta Effenberger, Werner Krause, Heinz-Jürgen Bernhardt, Mirko Martin: On the symmetry of tsumcorite group minerals based on the new species rappoldite and zincgartrellite. In: Mineralogical Magazine. Band 64, Nr. 6, 2000, S. 1109–1126, doi:10.1180/002646100549922 (http://rruff.info/doclib/mm/vol64/MM64_1109.pdf rruff.info [PDF; 1,1 MB; abgerufen am 22. Mai 2018]). 
7. ↑ ^{a b} Werner Krause, Herta Effenberger, Heinz-Jürgen Bernhardt, Mirko Martin: Cobalttsumcorite und nickellotharmeyerite, two new minerals from Schneeberg, Germany : description and crysral structure. In: Neues Jahrbuch fuhr Mineralogie, Monatshefte. Band 2001, Nr. 12, 2001, S. 558–576. 
8. ↑ ^{a b c} Uwe Kolitsch, Joachim Gröbner, Franz Brandstätter, Richard Bayerl: Neufunde aus der Grube Clara im mittleren Schwarzwald (IV). In: Lapis. Band 35, Nr. 9, 2010, S. 22–27. 
9. ↑ Localities for Lukrahnite. In: mindat.org. Hudson Institute of Mineralogy, abgerufen am 20. September 2019 (englisch). 
10. ↑ ^{a b} Fundortliste für Lukrahnit beim Mineralienatlas und bei Mindat (abgerufen am 20. September 2019)
11. ↑ Datenblatt Lukrahnit. In: tsumeb.com. Abgerufen am 20. September 2019. 
12. ↑ Uwe Kolitsch, Branko Rieck, Franz Brandstätter, Fritz Schreiber, Karl Heinz Fabritz, Günter Blaß, Joachim Gröbner: Neufunde aus dem alten Bergbau und den Schlacken von Lavrion (I). In: Mineralien-Welt. Band 25, Nr. 1, 2014, S. 60–75.