Schichtsilikate
Als Schichtsilikate (auch Blattsilikate, Phyllosilikate) bezeichnet man Silikate, deren Silikatanionen aus Schichten eckenverknüpfter SiO4-Tetraeder bestehen. Diese Schichten oder Doppelschichten sind untereinander nicht über weitere Si-O-Bindungen zu Gerüsten verknüpft.[1]
Zu dieser Abteilung der Silikate zählen bedeutende Gruppen gesteinsbildender Minerale wie z. B. die Glimmergruppe, Chloritgruppe, Kaolin und Serpentingruppe.[2][3][4] Die in bindigen Böden allgegenwärtigen sowie in Sedimentgesteinen verbreiteten Tonminerale sind ebenfalls Schichtsilikate, die auch technisch wichtig sind.
Der schichtartige Aufbau dieser Minerale bestimmt Form und Eigenschaften der Kristalle. Sie sind meist tafelig bis blättrig mit guter bis perfekter Spaltbarkeit parallel zu den Schichten. Die Zähligkeit der Ringe, aus denen sich die Silikatschichten zusammensetzen, bestimmt oft die Symmetrie und Form der Kristalle:
- so ist Apophyllit (Schichten aus Viererringen) tetragonal und bildet vierseitige tafelige bis prismatische Kristalle
- dagegen zeigen die Minerale der Glimmergruppe (Schichten aus Sechserringen) eine pseudohexagonale Symmetrie und bilden tafelige bis blättrige Kristalle.
Die gute Translationsfähigkeit entlang der Schichten bedingt die starke Verformbarkeit der Schichtsilikate.[5] Zwischen den Schichten können H2O-Moleküle und große Kationen eingelagert werden. Schichtsilikate sind oft quellfähig und mit ihrer Kationenaustauschkapazität wichtig für die Fruchtbarkeit von Böden. Synthetische Schichtsilicate, wie SKS-6 (Na2Si2O5) werden in Waschmitteln verwendet.[6] SKS-6 Schichtsilicate zeigen Eigenschaften wie Natrium-Zeolithe. Die schichtverknüpfenden, hydratisierten Natriumionen sind in Suspensionen selektiv austauschbar, beispielsweise gegen Calciumionen, und eignen sich somit zur Wasserenthärtung als Ionentauscher und zeigen gute Eigenschaften als Waschalkalie.
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Klassifikation
Silikatklassifikation nach Liebau
Liebau betrachtet die Schichtsilikate als eine Verknüpfung von Silikatketten zu Schichten, die in zwei Dimensionen unbegrenzt sind, und unterteilt die Schichtsilikate anhand der Periodizität und Verzweigung der Silikatketten, die die Schichten aufbauen, sowie der Multiplizität der Silikatschichten:[1]
Periodizität
Sie gibt an, nach wie vielen Silikatkettengliedern (SiO4-Tetraeder) sich der Aufbau einer Kette wiederholt. Die Periodizität von natürlichen Schichtsilikaten ist meist klein und liegt bei 2 (Glimmergruppe), 3 (z. B. Dalyit), 4 (z. B. Apophyllit) oder 6 (z. B. Pyrosmalit).[1]
- Unverzweigte Zweier-Einfachschicht im Muskovit
- Unverzweigte Zweier-Einfachschicht im Sepiolith
- Unverzweigte Dreier-Einfachschicht im Dalyit
- Unverzweigte Vierer-Einfachschicht im Apophyllit
- Unverzweigte Sechser-Einfachschicht im Pyrosmalit
Verzweigung
Sie gibt an, ob von einer Silikatkette weitere SiO4-Tetraeder abzweigen. Man unterscheidet
- offen verzweigte Schichtsilikate (z. B. Zeophyllit)
- zyklisch verzweigte Schichtsilikate (z. B. Delhayelith), bei denen die von der Kette abzweigenden SiO4-Tetraeder geschlossene Ringe formen.[1]
- Offen verzweigte Zweier-Einfachschicht des Prehnit
- Offen verzweigte Vierer-Einfachschicht des Zeophyllit
- Zyklisch verzweigte Dreier-Einfachschicht des Mountainit
Multiplizität
Sie gibt an, wie viele Silikatschichten miteinander zu Mehrfachschichten verknüpft sind.[1] Fast alle Schichtsilikate haben eine Multiplizität von 1 oder 2. Das erste Schichtsilikat mit einer höheren Multiplizität (3) ist Günterblassit.[7]
- Unverzweigte Zweier-Doppelschicht des Hexacelsian
- Zyklisch verzweigte Dreier-Doppelschicht des Rhodesit
- Zyklisch verzweigte Dreier-Dreifachschicht des Günterblassit
- Zyklisch verzweigte Sechser-Doppelschicht des Carletonit
Strunz
Anders als bei den Ringsilikaten und Kettensilikaten übernimmt die Strunz’sche Klassifikation der Schichtsilikate nicht die Nomenklatur und Kriterien von Liebau. Die Strunz’sche Systematik betrachtet die Silikatringe, aus denen sich die Schichten zusammensetzen, und unterteilt die Abteilung der Schichtsilikate (9.E) nach der Zähligkeit dieser Ringe, der Multiplizität der Schichten sowie der Verknüpfung der Schichten durch die oktaedrisch koordinierten Kationen.[2][3][4]
9.EA Einfache Tetraederschichten mit 4-, 5-, (6-), und 8-zähligen Ringen:[2][3][4]
- 9.EA.05 Gillespit-Gruppe
- 9.EA.10 Ekanit-Gruppe
- 9.EA.15 Apophyllitgruppe
- 9.EA.20 Magadiit-Gruppe
- 9.EA.25 Dalyit-Gruppe
- 9.EA.30 Sazhinit-Gruppe
- 9.EA.35 Armstrongit-Gruppe
- 9.EA.40 Okenit-Gruppe
- 9.EA.45 Nekoit-Gruppe
- 9.EA.50 Cavansit-Gruppe
- 9.EA.55 Pentagonit-Gruppe
- 9.EA.60 Penkvilksit-Gruppe
- 9.EA.65 Nabesit-Gruppe
- 9.EA.70 Ajoit-Gruppe
- 9.EA.75 Zeravshanit-Gruppe
- 9.EA.80 Bussyite-(Ce)
- 9.EA.85 Plumbophyllit-Gruppe
9.EB Doppelschichten mit 4- und 6-zähligen Ringen[2][3][4]
- 9.EB.05 Rhodesit-Gruppe
- 9.EB.10 Delhayelith-Gruppe
- 9.EB.15 Monteregianit-Gruppe
- 9.EB.20 Carletonit-Gruppe
9.EC Schichtsilikate mit Glimmertafeln (Dreischichtsilikate), zusammengesetzt aus Tetraeder- und Oktaederschichten[2][3][4]
- 9.EC.05 Talk-Gruppe
- 9.EC.10 Pyrophyllit-Gruppe
- 9.EC.15 Muskovit-Gruppe
- 9.EC.20 Phlogopit-Gruppe
- 9.EC.25 Illit-Gruppe
- 9.EC.30 Margarit-Gruppe
- 9.EC.35 Clintonit-Gruppe
- 9.EC.40 Montmorillonit-Gruppe
- 9.EC.45 Saponit-Gruppe
- 9.EC.50 Vermiculit-Gruppe
- 9.EC.55 Chlorit-Gruppe
- 9.EC.60 Corrensit-Gruppe
- 9.EC.65 Macaulayit-Gruppe
- 9.EC.70 Burckhardtit-Gruppe
- 9.EC.75 Surit-Gruppe
- 9.EC.80 Kegelit-Gruppe
9.ED Schichtsilikate mit Kaolinit-Schichten (Zweischichtsilikate), zusammengesetzt aus Tetraeder- und Oktaederschichten[2][3][4]
9.EE Einfache tetrahedrale Netze aus sechsfach-Ringen, verbunden über octahedrale Netze oder Bänder[2][3][4]
- 9.EE.05 Bementit-Gruppe
- 9.EE.10
- 9.EE.15 Schallerit-Gruppe
- 9.EE.20 Palygorskit-Gruppe
- 9.EE.25 Sepiolith-Gruppe
- 9.EE.30 Gyrolith-Gruppe
- 9.EE.35 Reyerit-Gruppe
- 9.EE.40 Natrosilit-Gruppe
- 9.EE.45 Makatit-Gruppe
- 9.EE.50 Varennesit-Gruppe
- 9.EE.55 Rait-Gruppe
- 9.EE.60 Intersilit-Gruppe
- 9.EE.65 Shafranovskit-Gruppe
- 9.EE.70 Zeophyllit-Gruppe
- 9.EE.75 Minehillite
- 9.EE.80
- 9.EE.85 Lalondeite
9.EF Einfache Netze aus sechsfach-Ringen, verbunden über M[4], M[8], etc.[2][3][4]
- 9.EF.05 Petalit-Gruppe
- 9.EF.10 Sanbornit-Gruppe
- 9.EF.15 Searlesit-Gruppe
- 9.EF.20 Silinait-Gruppe
- 9.EF.25 Kanemit-Gruppe
- 9.EF.30 Yakovenchukite-(Y)
9.EG Doppelnetze mit sechsfach und größeren Ringen[2][3][4]
- 9.EG.05 Cymrit-Gruppe
- 9.EG.10 Naujakasit-Gruppe
- 9.EG.15 Dmisteinbergit-Gruppe
- 9.EG.20 Kampfit-Gruppe
- 9.EG.25 Strätlingit-Gruppe
- 9.EG.30 Ganophyllit-Gruppe
- 9.EG.35 Zussmanit-Gruppe
- 9.EG.40 Stilpnomelan-Gruppe
- 9.EG.45 Latiumit-Gruppe
- 9.EG.50 Jagoit-Gruppe
- 9.EG.55 Wickenburgit-Gruppe
- 9.EG.60 HyttsjöIt-Gruppe
- 9.EG.65 Armbrusterit-Gruppe
- 9.EG.70 Britvinite
- 9.EG.75 Bannisterite
9.EH Übergangsstrukturen zwischen Schichtsilikaten und anderen Silikaten[2][3][4]
- 9.EH.05 Neptunit-Gruppe
- 9.EH.10 Grumantit-Gruppe
- 9.EH.20 Ussingit-Gruppe
- 9.EH.25 Leifit-Gruppe
- 9.EH.30 Nafertisit-Gruppe
9.EJ Unklassifizierte Schichtsilikate
- 9.EJ.05 Lourenswalsit
- 9.EJ.10 Middendorfit-Gruppe
Einzelnachweise
- ↑ a b c d e Liebau 1982
- ↑ a b c d e f g h i j Mineralklasse-9.E nach Strunz 9. Auflage
- ↑ a b c d e f g h i j Nickel-Strunz Silicates Classification (Version 10)
- ↑ a b c d e f g h i j Nickel-Strunz Classification – Phyllosilicates 10th edition
- ↑ Universität Tübingen: Systematik der Mineralien – Phyllosilikate (Schichtsilikate)
- ↑ WeylClean® SKS-6 - The WeylChem Group. Abgerufen am 9. August 2019 (englisch).
- ↑ N. V. Chukanov, R. K. Rastsvetaeva, S. M. Aksenov, I. V. Pekov, N. V. Zubkova, S. N. Britvin, D. I. Belakovskiy, W. Schüller and B. Ternes (2012) Günterblassite, (K,Ca)3–xFe[(Si,Al)13O25(OH,O)4] ⋅ 7H2O, a New Mineral: the First Phyllosilicate with Triple Tetrahedral Layer, In: Geology of Ore Deposits, 54, S. 656–662 (Zusammenfassung, abgelegt unter falschen Titel)
Weblinks
- mindat.org: Nickel-Strunz Classification – Phyllosilicates 10th edition
- webmineral: Nickel-Strunz Silicates Classification (Version 10)
- Universität Tübingen: Systematik der Minerale
- mineralienatlas: Mineralklasse-9.E nach Strunz 9. Auflage – Schichtsilikate (Phyllosilikate)
Literatur
- F. Liebau (1982): Classification of Silicates in: Reviews in Mineralogy Volume 5: Orthosilicates; Mineralogical Society of America
- Karl Jasmund, Gerhard Lagaly: Tonminerale und Tone. Struktur, Eigenschaften, Anwendungen und Einsatz in Industrie und Umwelt. Steinkopf Verlag, Darmstadt 1993, 490 S., ISBN 3-7985-0923-9.
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Apophyllite Schicht
Daten aus:
Colville A. A., Anderson C. P., Black P. M. (1971): Refinement of the crystal structure of apophyllite I. X-ray diffraction and physical properties, American Mineralogist 56, pp. 1222-1233 http://rruff.geo.arizona.edu/AMS/download.php?id=00266.cif&down=cif
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Larry W. Finger, Martin Kroeker, and Brian H. Toby, DRAWxtl, an open-source computer program to produce crystal-structure drawings, J. Applied Crystallography V40, pp. 188-192, 2007 http://www.lwfinger.net/drawxtl/
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Carletonit
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- Größe: 0.7 x 0.7 x 0.6 cm.
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Carletonit Silikatschicht
Daten aus:
Chao G. Y. (1972): The crystal structure of carletonite, KNa4Ca4Si8O18(CO3)4(F,OH).H2O, a double-sheet silicate, American Mineralogist 57, pp. 765-778 http://rruff.geo.arizona.edu/AMS/download.php?id=00298.cif&down=cif
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Muskovit, Albit (Var.: Cleavelandit)
- Fundort: Divino das Laranjeiras, Doce valley, Minas Gerais, Southeast Region, Brasilien (Fundort bei mindat.org)
- Größe: 6 x 5.3 x 3.9 cm.
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Talk
- Fundort: Vermont Verde Antique International quarry, Rochester, Windsor County, Vermont, Vereinigte Staaten (Fundort bei mindat.org)
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Prehnit Silikatschischt
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Papike J. J., Zoltai T. (1967): Ordering of tetrahedral aluminium in prehnite, Ca2(Al,Fe)[Si3AlO10](OH)2, American Mineralogist 52, pp. 974-984 http://rruff.geo.arizona.edu/AMS/download.php?id=00168.cif&down=cif
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Daten von:
Zubkova N V, Pekov I V, Pushcharovsky D Y, Chukanov N V. (2009): The crystal structure and refined formula of mountainite, KNa2Ca2[Si8O19(OH)]*6H2O, Zeitschrift fur Kristallographie 224, pp. 389-396 http://rruff.geo.arizona.edu/AMS/download.php?id=13044.cif&down=cif
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Sepiolit Silikatschicht
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Brauner K., Preisinger A. (1956): Struktur und Entstehung des Sepioliths, Tschermaks Mineralogische und Petrographische Mitteilungen 6, pp. 120-140 http://rruff.geo.arizona.edu/AMS/download.php?id=18731.cif&down=cif
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Calcit, Phlogopit
- Fundort: Franklin, Franklin Mining District, Sussex County, New Jersey, Vereinigte Staaten (Fundort bei mindat.org)
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Muskovit Silikatschicht
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Birle J., Tettenhorst R. (1968): Refined Muscovite structure, Mineralogical Magazine 36, pp. 883-886 http://rruff.geo.arizona.edu/AMS/download.php?id=16899.cif&down=cif
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Dreischicht-Silikat-Anion des Günterblassite
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R. K. Rastsvetaeva, S. M. Aksenov, and N. V. Chukanov (2012): Crystal Structure of Günterblassite, a New Mineral with a Triple Tetrahedral Layer, Doklady Chemistry 442, pp. 57-62 https://www.researchgate.net/publication/257833011_Crystal_structure_of_Gunterblassite_a_new_mineral_with_a_triple_tetrahedral_layer
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Muskovit Silikatschicht
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Dalyit Silikatschicht
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Pyrosmalit Silikatschicht
Daten von:
Takeuchi Y., Kawada I., Irimaziri S., Sadanaga R. (1969): The crystal structure and polytypism of manganpyrosmalite, Mineralogical Journal 5, pp. 450-467 http://rruff.geo.arizona.edu/AMS/download.php?id=16853.cif&down=cif
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Hexacelsian Silikatschicht
Daten aus:
Kremenovic A., Colomban P., Piriou B., Massiot D., Florian P. (2003): Structural and spectroscopic characterization of the quenched hexacelsian, Journal of Physics and Chemistry of Solids 64, pp. 2253-2268 http://rruff.geo.arizona.edu/AMS/download.php?id=15200.cif&down=cif
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Apophyllit-(KF)
- Fundort: Rahuri, Ahmadnagar District (Ahmednagar District; Ahmed Nagar District), Maharashtra, Indien (Fundort bei mindat.org)
- Größe: 6.8 x 5.9 x 4.5 cm.
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Zyklisch verzweigte 3er Doppelschicht von Rhodesit
Daten von:
Hesse K F, Liebau F, Merlino S. (1992): Crystal structure of rhodesite, HK1-xNax+2yCa2-y{lB,3,2}[Si8O19]*(6-z)H2O from three localities and its relation to other silicates with dreier double layers, Zeitschrift fur Kristallographie 199, pp. 25-48 http://rruff.geo.arizona.edu/AMS/download.php?id=12898.cif&down=cif
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Zeophyllit Silikatschicht
Daten von:
Merlino S. (1972): The crystal structure of zeophyllite, Acta Crystallographica, Section B 28, pp. 2726-2732 http://rruff.geo.arizona.edu/AMS/download.php?id=10033.cif&down=cif
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