Wegscheiderit

Wegscheiderit ist ein sehr selten vorkommendes Mineral aus der Mineralklasse „Carbonate und Nitrate“ (ehemals Carbonate, Nitrate und Borate). Es kristallisiert im triklinen Kristallsystem mit der idealisierten chemischen Zusammensetzung Na₅H₃(CO₃)₄, ist also chemisch gesehen ein Natrium-Wasserstoff-Carbonat, nach anderer Auffassung ein Natrium-Hydrogencarbonat-Carbonat.

Wegscheiderit entwickelt subidiomorphe, nadelige bis blättrige Kristalle bis zu 5 cm Größe sowie faserige und körnige Mineral-Aggregate. Häufig findet er sich in Pseudomorphosen nach Trona.

Die Typlokalität des Wegscheiderits ist die die „Green-River-Formation“ durchteufende Erkundungsbohrung „Perkins Well No. 1“ (Koordinaten der Bohrung Perkins Well No. 141.238888888889-109.65694444444) im Bereich einer lakustrinen Trona-Lagerstätte am Westufer des zum Flaming Gorge Reservoir aufgestauten Green River, ca. 30 km südsüdwestlich von Green River im Sweetwater County, Wyoming, Vereinigte Staaten.

Etymologie und Geschichte

© Hubertl / Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0

Rudolf Wegscheider – Namenspatron für den Wegscheiderit. Die Bronzebüste befindet sich im Arkadenhof der Universität Wien.

Bereits im Jahre 1960 waren Charles Milton und Joseph J. Fahey insgesamt 19 verschiedene Carbonatminerale aus der „Green-River-Formation“ in den US-amerikanischen Bundesstaaten Wyoming, Utah und Colorado bekannt. Für eines davon, welches keinem der damals bekannten Minerale zuzuordnen war, wurde die chemische Zusammensetzung mit Na₂CO₃·3NaHCO₃ ermittelt.^[10] Bereits ein Jahr später, nachdem die wichtigsten physikalischen und optischen Eigenschaften durch ein Team US-amerikanischer Wissenschaftler um Joseph J. Fahey, K. P. Yorks und Daniel E. Appleman bestimmt worden waren, wurde das neue Mineral im 1961 erschienenen Abstracts-Band der Jahreshauptversammlung der Geological Society of America veröffentlicht.^[11] Im Jahre 1963 erfolgte die wissenschaftliche Erstbeschreibung des Minerals durch Joseph J. Fahey und K. P. Yorks im US-amerikanischen Wissenschaftsmagazin „The American Mineralogist“.^[7]

Sie benannten das Mineral nach Rudolf Franz Johann Wegscheider (1859–1935), der im Jahre 1913 im Zuge seiner Untersuchungen der Phasengleichgewichte im System Na₂CO₃-NaHCO₃-H₂O die synthetische Komponente Na₂CO₃·3NaHCO₃ synthetisiert hatte.^[7] Das Mineral wurde von der „Commission on New Minerals and Mineral Names“ der International Mineralogical Association (IMA) in einem 1967 erschienenen, die 129 Erstbeschreibungen der Jahre 1961 bis 1964 zusammenfassenden Report als Mineral anerkannt.^[12] Infolge dessen besitzt Wegscheiderit keine IMA-Nummer, sondern wird unter der Summenanerkennung „IMA 1967 s.p.“ (special procedure) geführt.^[3]

Das Typmaterial für Wegscheiderit wird unter der Katalognummer 117710 (Donation J. J. Fahey, United States Geological Survey, 1965) in der Sammlung des zur Smithsonian Institution gehörenden National Museum of Natural History in Washington, D.C., USA, aufbewahrt.^[13]

Klassifikation

In der veralteten, aber teilweise noch gebräuchlichen 8. Auflage der Mineralsystematik nach Strunz gehörte der Wegscheiderit zur Mineralklasse der „Carbonate, Nitrate und Borate“ und dort zur Abteilung der „Wasserfreien Carbonate [CO₃]²⁻ ohne fremde Anionen“, wo er zusammen mit Kalicinit, Nahcolith, Natrit, Teschemacherit und Zabuyelit die „Nahcolith-Kalicinit-Gruppe“ mit der System-Nr. V/B.01 bildete.

Im zuletzt 2018 überarbeiteten und aktualisierten Lapis-Mineralienverzeichnis, das sich aus Rücksicht auf private Sammler und institutionelle Sammlungen noch nach der veralteten Systematik von Karl Hugo Strunz richtet, erhielt der Wegscheiderit die System- und Mineral-Nr. V/B.01-060. In der „Lapis-Systematik“ entspricht dies der Abteilung „Wasserfreie Carbonate [CO₃]²⁻, ohne fremde Anionen“, wo Wegscheiderit zusammen mit Zabuyelit, Nahcolit, Kalicinit, Teschemacherit und Natrit eine nicht weiter benannte Gruppe (V/B.01) bildet.^[14]

Die seit 2001 gültige und von der International Mineralogical Association (IMA) bis 2009 aktualisierte^[15] 9. Auflage der Strunz’schen Mineralsystematik ordnet den Wegscheiderit in die um die Borate reduzierte Klasse der „Carbonate und Nitrate“ und dort in die Abteilung der „Carbonate ohne zusätzliche Anionen; ohne H₂O“ ein. Diese ist weiter unterteilt nach der Gruppenzugehörigkeit der beteiligten Kationen, so dass das Mineral entsprechend seiner Zusammensetzung in der Unterabteilung „Alkali-Carbonate“ zu finden ist, wo es als einziger Vertreter die unbenannte Gruppe mit der System-Nr. 5.AA.30 bildet.

Auch die vorwiegend im englischen Sprachraum gebräuchliche Systematik der Minerale nach Dana ordnet den Wegscheiderit wie die veraltete Strunz’sche Systematik in die gemeinsame Klasse der „Carbonate, Nitrate und Borate“ und dort in die Abteilung der „Carbonate“ ein. Hier ist er als einziges Mitglied in der unbenannten Gruppe 13.01.06 innerhalb der Unterabteilung „Saure Carbonate mit verschiedenen Formeln“ zu finden.

Chemismus

Eine Analyse, bei der die Gehalte (CO₃)²⁻ and (HCO₃)¹⁻ direkt über Titration bestimmt wurden, lieferte (nach Abzug von 0,06 % Cl, 0,36 % H₂O⁻ und 4,38 % organischen Materials sowie Rekalkulation zu einer konventionellen Oxid-Analyse) 43,30 % Na₂O; 46,60 % CO₂ und 10,00 % H₂O⁺. Die Formel Na₅(HCO₃)₃(CO₃) (oder Na₅H₃(CO₃)₄) fordert Gehalte von 43,28 % Na₂O; 49,17 % CO₂ und 7,55 % H₂O⁺.^[7][6]

Die offizielle Formel der IMA für den Wegscheiderit^[3] wird mit Na₅H₃(CO₃)₄ angegeben. Die Formel nach Strunz, Na₅H₃[CO₃]₄^[5], folgt der IMA-konformen Formel, jedoch ist hier wie üblich der Anionenverband in einer eckigen Klammer angegeben.

Die alleinige Elementkombination Na–H–C–O weisen unter den derzeit bekannten Mineralen (Stand 2019) neben Wegscheiderit nur Nahcolit, NaHCO₃; Soda, Na₂CO₃·10H₂O, Thermonatrit, Na₂CO₃·H₂O; und Trona, Na₃H(CO₃)₂·2H₂O, sowie die unbenannten Phasen UM1959-02-CO:HNa, Na₂CO₃·H₂O; UM1974-04-CO:HNa, Na₄H₂(CO₃)₃·1,5H₂O; UM1990-12-CO:HNa, Na-C-O-H (?); und Unnamed (MSH UK-98), Na(CO₃),(OH); auf.^[16]

Kristallstruktur

Räumliche Darstellung der Struktur von Wegscheiderit in kationenzentrierter polyedrischer Darstellung und kristallographischer Standardaus­richtung. Der blaue Umriss zeigt die Einheitszelle. Farblegende: 0 _ Na _ C _ O _ H

Wegscheiderit kristallisiert im triklinen Kristallsystem in der Raumgruppe P1 (Raumgruppen-Nr. 2)Vorlage:Raumgruppe/2^[5] mit den Gitterparametern a = 3,4762 Å; b = 10,0393 Å; c = 15,5969 Å; α = 107,770°; β = 95,589° und γ = 95,028° sowie zwei Formeleinheiten pro Elementarzelle.^[8]

Die kristallographischen Eigenschaften des Wegscheiderits wurden erstmals von Daniel E. Appleman über Einkristall- und Pulverdiffraktionstechniken an Material aus dem die eozäne „Green River Formation“ in Wyoming durchteufenden „Grierson Well No. 1“ ermittelt.^[17] Eine neuere Arbeit legten Nelson G. Fernandes, Roland Tellgren und Ivar Olovsson vor – die nebenstehende Darstellung der Struktur des Wegscheiderits beruht auf ihrer Arbeit^[8].

In der Kristallstruktur des Wegscheiderits sind planare (CO₃)²⁻-Gruppen durch Wasserstoffbrückenbindungen verbunden und bilden zwei unabhängige [H₃(CO₃)₄]⁵⁻-Fragmente, welche durch Na^[5,6,7] verknüpft sind.^[8][5] In der asymmetrischen Einheit gibt es vier Wasserstoffbrückenbindungen, von denen zwei asymmetrisch und zwei symmetrisch sind. Offensichtlich befinden sich die beiden Wasserstoff-Atome in den symmetrischen Bindungen nicht in Inversionszentren.^[8]

Eigenschaften

Morphologie

Wegscheiderit bildet an seiner Typlokalität in einer knapp 8 cm mächtigen Schicht zahllose winzige, willkürlich angeordnete subidiomorphe, nadelige bis blättrige Kristalle. In der 12,5 Meilen nordwestlich der Typlokalität gelegenen Forschungsbohrung „Grierson Well No. 1“ fand sich Wegscheiderit in blätterigen bis tafeligen Kristallen bis zu 5 cm Größe in massivem Halit.^[7] Ferner kennt man das Mineral in Form von faserigen und grobkörnigen Mineral-Aggregaten bis zu 1 cm Größe.^[6][9]

Physikalische und chemische Eigenschaften

Die Kristalle des Wegscheiderits sind farblos^[7] oder schwach rosa bis bräunlich^[9]. Ihre Strichfarbe ist in der Originalpublikation nicht angegeben, sollte aufgrund der Mineralfarbe aber weiß sein, wie es auch der Mineralienatlas^[18] angibt. Die Oberflächen der durchscheinenden^[4] Kristalle zeigen einen charakteristischen glasartigen Glanz.^[7] Wegscheiderit besitzt entsprechend diesem Glasglanz eine mittelhohe Lichtbrechung (n_α = 1,433; n_β = 1,519; n_γ = 1,528) und – wie viele Carbonate – eine hohe Doppelbrechung (δ = 0,095).^[7] Im durchfallenden Licht ist der zweiachsig negative^[7] Wegscheiderit farblos und zeigt keinen Pleochroismus.

Wegscheiderit besitzt eine deutliche, prismatische Spaltbarkeit.^[7] Er bricht ähnlich wie Amblygonit, wobei die Bruchflächen uneben bis halbmuschelig^[7] ausgebildet sind. In der Originalpublikation^[7] finden sich keine Angaben zur Tenazität. Wegscheiderit weist eine Mohshärte von 2,5 bis 3^[7] auf und gehört damit zu den weichen bis mittelharten Mineralen, die sich wie das Referenzmineral Calcit (Härte 3) mit einer Kupfermünze ritzen lassen würden. Es lässt sich etwas weniger gut als das Referenzmineral Gips (Härte 2) noch mit dem Fingernagel ritzen. Die gemessene Dichte für Wegscheiderit beträgt 2,341 g/cm³^[7], die berechnete Dichte 2,32 g/cm³^[8] bis 2,334 g/cm³^[6].

Wegscheiderit zeigt weder im kurzwelligen noch im langwelligen UV-Licht eine Fluoreszenz. Das Mineral ist gut löslich in warmem H₂O, weniger gut in kaltem H₂O. In allen herkömmlichen Säuren erfolgt eine schnelle Zersetzung unter Entwicklung von CO₂. Kleine Splitter schmelzen bei Erhitzung in der Gasflamme zu einer farblosen Kugel, die sich beim Erkalten weiß färbt.^[7]

Bildung und Fundorte

Wegscheiderit ist ein Mineral, welches an seiner Typlokalität, einer lakustrinen Trona-Lagerstätte, als Verdrängung von Trona auftritt.^[7] Daneben findet es sich auch in Alkaligesteins-Pegmatiten wie am 1051 m hohen Berg Alluaiw (russisch Аллуайв) im Lowosero-Massiv in der Lowosero-Tundra auf der russischen Halbinsel Kola, Oblast Murmansk.^[9] In der „Lower Permian Fengcheng Formation“ in der Mahu-Senke, nordwestliches Junggar-Becken (Dsungarisches Becken) im Norden von Xinjiang, China, findet sich Wegscheiderit zusammen mit Trona und Nacolith auf dem Boden von auf Tuffen entstandenen Seen in Form von nach oben wachsenden kristallinen Aggregaten von strauchartigem Aussehen, die auf dem Tuff- bzw. tuffartigen Substrat sitzen. Die Art dieses Vorkommen beweist, dass der Wegscheiderit und die anderen Na-Carbonate in einem ruhigen übersättigten Solebecken ohne Wasserzuflüsse ausfielen und am Boden des Beckens weiterkristallisierten.^[19]

Begleitminerale des Wegscheiderits an der Typlokalität sind Trona und Halit.^[7] Am Berg Alluaiw im Lowosero-Massiv findet er sich im zentralen Bereich der Pegmatittrümer zusammen mit Kryolith, Villiaumit und Kogarkoit oder mit Nahcolith, Sidorenkoit, Shortit, Katapleit und Lorenzenit.^[9] In der „Lower Permian Fengcheng Formation“ im nordwestlichen China gehört neben Trona und Nacolith auch Northupit zu den Begleitmineralen des Wegscheiderits.^[19]

Als sehr selten vorkommende Mineralbildung ist Wegscheiderit bisher nur von wenigen Lokalitäten bzw. in geringer Stufenzahl bekannt. Das Mineral wurde bisher (Stand 2019) von rund 10 Fundpunkten beschrieben.^[20][21] Die Typlokalität des Wegscheiderits ist die die eozäne „Green-River-Formation“ durchteufende Erkundungsbohrung „Perkins Well No. 1“ im Bereich einer lakustrinen Trona-Lagerstätte am Westufer des zum Flaming Gorge Reservoir aufgestauten Green River, ca. 30 km südsüdwestlich von Green River im Sweetwater County, Wyoming, Vereinigte Staaten.

Die anderen Fundorte für Wegscheiderit sind:^[4][21]

• die Bohrung „Grierson Well No. 1“ und die Bohrung „Perkins Well No. 2“, beide ebenfalls in der „Green River Formation“ im Sweetwater Co., Wyoming, USA
• der „Parachute Creek Member“ in der Green River Formation, Piceance Basin, Rio Blanco County, Colorado, USA
• der „Indian Canyon“ und das Bohrloch „Mapco Shrine Hospital No. 1 Well“, beide im Duchesne County, Utah, USA
• das Bergwerk „Anpeng“ im Biyang-Becken, Kreis Tongbai, bezirksfreie Stadt Nanyang, Provinz Henan, China
• die „Lower Permian Fengcheng Formation“ in der Mahu-Senke, nordwestliches Junggar-Becken (Dsungarisches Becken) im Norden von Xinjiang, China
• der 10 km südlich der Bergbau-Siedlung Rewda liegende Alluaiw im Lowosero-Massiv in der Lowosero-Tundra auf der russischen Halbinsel Kola, Oblast Murmansk

Fundorte aus Deutschland, Österreich und der Schweiz sind damit unbekannt.^[4][21]

Verwendung

Wegscheiderit ist mit einem Gehalt von 74,0 % Na₂CO₃ (Soda) eines der reichsten Natriumcarbonat-haltigen Minerale. Soda wird weltweit u. a. bei der Glasherstellung, in der Papier- und Zellstoffindustrie sowie bei der Herstellung von Waschmitteln und Seifen verwendet.^[22] Darüber hinaus ist Wegscheiderit auch ein bei systematisch sammelnden Mineralsammlern begehrtes Mineral.

Siehe auch

• Liste der Minerale
• Systematik der Minerale

Literatur

• Friedrich Klockmann: Klockmanns Lehrbuch der Mineralogie. Hrsg.: Paul Ramdohr, Hugo Strunz. 16. Auflage. Enke, Stuttgart 1978, ISBN 3-432-82986-8, S. 564 (Erstausgabe: 1891). 
• Joseph J. Fahey, K. P. Yorks: Wegscheiderite (Na₂CO₃·3NaHCO₃), a new saline mineral from the Green River Formation, Wyoming. In: The American Mineralogist. Band 48, Nr. 3–4, 1963, S. 400–403 (englisch, rruff.info [PDF; 268 kB; abgerufen am 14. November 2019]). 
• Hans Jürgen Rösler: Lehrbuch der Mineralogie. 4. durchgesehene und erweiterte Auflage. Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie (VEB), Leipzig 1987, ISBN 3-342-00288-3, S. 719. 
• Wegscheiderite. In: John W. Anthony, Richard A. Bideaux, Kenneth W. Bladh, Monte C. Nichols (Hrsg.): Handbook of Mineralogy, Mineralogical Society of America. 2001 (handbookofmineralogy.org [PDF; 67 kB; abgerufen am 14. November 2019]). 

Weblinks

• Wegscheiderite. In: mindat.org. Hudson Institute of Mineralogy; abgerufen am 14. November 2019 (englisch). 
• Mineralienatlas:Wegscheiderit (Wiki)
• American-Mineralogist-Crystal-Structure-Database – Wegscheiderite. In: rruff.geo.arizona.edu. Abgerufen am 14. November 2019 (englisch). 
• David Barthelmy: Wegscheiderite Mineral Data. In: webmineral.com. Abgerufen am 14. November 2019 (englisch). 

Einzelnachweise

1. ↑ Malcolm Back, Cristian Biagioni, William D. Birch, Michel Blondieau, Hans-Peter Boja und andere: The New IMA List of Minerals – A Work in Progress – Updated: January 2023. (PDF; 3,7 MB) In: cnmnc.main.jp. IMA/CNMNC, Marco Pasero, Januar 2023, abgerufen am 26. Januar 2023 (englisch). 
2. ↑ Laurence N. Warr: IMA–CNMNC approved mineral symbols. In: Mineralogical Magazine. Band 85, 2021, S. 291–320, doi:10.1180/mgm.2021.43 (englisch, cambridge.org [PDF; 320 kB; abgerufen am 5. Januar 2023]). 
3. ↑ ^{a b c d} Malcolm Back, William D. Birch, Michel Blondieau und andere: The New IMA List of Minerals – A Work in Progress – Updated: September 2019. (PDF 2692 kB) In: cnmnc.main.jp. IMA/CNMNC, Marco Pasero, September 2019, abgerufen am 4. Oktober 2019 (englisch). 
4. ↑ ^{a b c d e} Wegscheiderite. In: mindat.org. Hudson Institute of Mineralogy, abgerufen am 14. November 2019 (englisch). 
5. ↑ ^{a b c d} Hugo Strunz, Ernest H. Nickel: Strunz Mineralogical Tables. 9. Auflage. E. Schweizerbart’sche Verlagsbuchhandlung (Nägele u. Obermiller), Stuttgart 2001, ISBN 3-510-65188-X, S. 286. 
6. ↑ ^{a b c d e f} Wegscheiderite. In: John W. Anthony, Richard A. Bideaux, Kenneth W. Bladh, Monte C. Nichols (Hrsg.): Handbook of Mineralogy, Mineralogical Society of America. 2001 (handbookofmineralogy.org [PDF; 67 kB; abgerufen am 14. November 2019]). 
7. ↑ ^{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} Joseph J. Fahey, K. P. Yorks: Wegscheiderite (Na₂CO₃·3NaHCO₃), a new saline mineral from the Green River Formation, Wyoming. In: The American Mineralogist. Band 48, Nr. 3–4, 1963, S. 400–403 (englisch, rruff.info [PDF; 268 kB; abgerufen am 14. November 2019]). 
8. ↑ ^{a b c d e f g h} Nelson G. Fernandes, Roland Tellgren, Ivar Olovsson: Structure and electron density of pentasodium trihydrogentetracarbonate. In: Acta Crystallographica Section B. Band 46, Nr. 4, 1990, S. 466–474, doi:10.1107/S0108768190002579 (englisch). 
9. ↑ ^{a b c d e} Peter Kolesar, Jaromir Tvrdý: Zarenschätze: Mineralien und Fundstellen in Russland, Armenien, Aserbaidschan, Georgie, Kasachstan, Kirgistan, Tadschikistan, Turkmenistan, Usbekistan, Weißrussland und in der Ukraine. Bode, Haltern am See 2006, ISBN 3-925094-87-3, S. 82. 
10. ↑ Charles Milton, Joseph J. Fahey: Green River mineralogy – a historical account. In: Donald P. McGookey, Daniel N. Miller Jr. (Hrsg.): Overthrust Belt of Southwestern Wyoming and Adjacent Areas. 15th Annual Field Conference Guidebook. 1. Auflage. Wyoming Geological Association, Casper, WY 1960, S. 159–162. 
11. ↑ Joseph J. Fahey, K. P. Yorks, Daniel E. Appleman: Wegscheiderite, a new saline mineral from the Green River Formation, Wyoming. In: Geological Society of America, Abstracts Annual Meetings 1961. GSA, Boulder 1961, S. 48A-49A (englisch, rruff.info [PDF; 125 kB; abgerufen am 14. November 2019]). 
12. ↑ International Mineralogical Association : Commission on new minerals and mineral names: Ohne. In: Mineralogical Magazine. Band 36, Nr. 1, 1967, S. 131–136 (englisch, rruff.info [PDF; 210 kB; abgerufen am 19. Dezember 2020]). 
13. ↑ Catalogue of Type Mineral Specimens – W. (PDF 85 kB) In: docs.wixstatic.com. Commission on Museums (IMA), 12. Dezember 2018, abgerufen am 14. November 2019. 
14. ↑ 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. 
15. ↑ 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. September 2019 (englisch). 
16. ↑ Minerals with Na, C, H, O. In: mindat.org. Hudson Institute of Mineralogy, abgerufen am 14. November 2019 (englisch). 
17. ↑ Daniel E. Appleman: X-ray crystallography of wegscheiderite (Na₂CO₃·3NaHCO₃). In: The American Mineralogist. Band 48, Nr. 3–4, 1963, S. 404–406 (englisch, minsocam.org [PDF; 168 kB; abgerufen am 14. November 2019]). 
18. ↑ Stefan Schorn und andere: Olekminskit. In: mineralienatlas.de. Abgerufen am 14. November 2019. 
19. ↑ ^{a b} Kuanhong Yu, Yingchang Cao, Longwei Qiu, Peipei Sun, Xiyu Jia, Min Wan: Geochemical characteristics and origin of sodium carbonates in a closed alkaline basin: The Lower Permian Fengcheng Formation in the Mahu Sag, northwestern Junggar Basin, China. In: Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology. Band 511, 2018, S. 506–531, doi:10.1016/j.palaeo.2018.09.015 (englisch, researchgate.net [PDF; 12,9 MB; abgerufen am 14. November 2019]). 
20. ↑ Localities for Wegscheiderite. In: mindat.org. Hudson Institute of Mineralogy, abgerufen am 14. November 2019 (englisch). 
21. ↑ ^{a b c} Fundortliste für Wegscheiderit beim Mineralienatlas und bei Mindat (abgerufen am 14. November 2019)
22. ↑ Wegscheiderite Market. In: www.marketresearchreports.biz. Market Research Reports, abgerufen am 14. November 2019 (englisch).