Gadolinit

Gadolinit ist eine Kurz- und Sammelbezeichnung für die drei von der International Mineralogical Association (IMA) anerkannten Minerale Gadolinit-(Ce), Gadolinit-(Nd) und Gadolinit-(Y) aus der Mineralklasse der „Silikate und Germanate“. Die drei Minerale enthalten mit Cer, Neodym und Yttrium als namensgebenden Bestandteil Elemente der sogenannten Metalle der Seltenen Erden und bilden eine vollkommene Mischreihe, deren Mischkristalle unterschiedlicher Zusammensetzung allgemein als Gadolinit bezeichnet werden.

Gadolinit
Allgemeines und Klassifikation
Andere Namen	Ytterbit IMA 2016-013 (Gadolinit-(Nd))
Chemische Formel	(Y,Ce,Nd)2Fe2+Be2O2(SiO4)2
Mineralklasse (und ggf. Abteilung)	Silikate und Germanate – Inselsilikate
System-Nummer nach Strunz (8. Aufl.) Strunz (9. Aufl.) Dana	VIII/B.29 9.AJ.20 54.02.01b
Kristallographische Daten
Kristallsystem	monoklin
Kristallklasse; Symbol	monoklin-prismatisch; 2/m
Raumgruppe	P21/c (Nr. 14)Vorlage:Raumgruppe/14
Gitterparameter	siehe Kristallstruktur
Formeleinheiten	Z = 2
Physikalische Eigenschaften
Mohshärte	6,5 bis 7
Dichte (g/cm3)	4 bis 4,5
Spaltbarkeit	keine
Bruch; Tenazität	muschelig, splittrig; spröde
Farbe	grünlichschwarz bis schwarz, braun
Strichfarbe	graugrün
Transparenz	undurchsichtig; in dünnen Schichten nahezu durchsichtig
Glanz	Fettglanz, Glasglanz
Radioaktivität	teilweise radioaktiv
Kristalloptik
Brechungsindizes	nα = 1,770 nβ = 1,790 nγ = 1,820 (Gadolinit-(Y))
Doppelbrechung	δ = 0,050 (Gadolinit-(Y))
Optischer Charakter	zweiachsig positiv
Achsenwinkel	2V = 85° (gemessen)

Die jeweils idealisierte chemische Zusammensetzung der theoretischen Endglieder lautet:

• Gadolinit-(Ce) – Ce₂Fe²⁺Be₂O₂(SiO₄)₂
• Gadolinit-(Nd) – Nd₂Fe²⁺Be₂O₂(SiO₄)₂
• Gadolinit-(Y) – Y₂Fe²⁺Be₂O₂(SiO₄)₂

Die Gitterplätze des Cer sind allerdings nicht nur größtenteils durch Yttrium, sondern oft auch durch andere Metalle der Seltenen Erden besetzt. Die chemische Zusammensetzung muss also genauer mit (Ce,SEE)₂Fe²⁺Be₂O₂(SiO₄)₂ bzw. (Y,SEE)₂Fe²⁺Be₂O₂(SiO₄)₂ angegeben werden.

Gadolinit kristallisiert im monoklinen Kristallsystem und findet sich meist eingewachsenen als unvollkommen ausgebildete Kristalle mit matten Oberflächen oder in Form derber, brüchiger Massen. Frische Bruchflächen weisen einen fettartigen Glasglanz auf.

Im Allgemeinen ist Gadolinit undurchsichtig. Kleine Kristalle oder dünne Schichten können aber auch nahezu durchsichtig sein. Seine Farbe variiert von Grünlichschwarz bis Schwarz und Braun. Dünne Schichten sind eher grasgrün bis olivgrün.

Etymologie und Geschichte

Johan Gadolin, etwa 1779

Die ursprüngliche Bezeichnung von Gadolinit war Ytterbit nach der ersten Fundstelle in der Grube Ytterby bei Resarö in der schwedischen Gemeinde Vaxholm.

Erstmals beschrieben wurde Gadolinit (heute Gadolinit-(Y)) 1800 durch Martin Heinrich Klaproth, der das Mineral zu Ehren von Johan Gadolin (1760–1852) benannte, einem finnischen Chemiker und Mineralogen, der unter anderem das Element Yttrium entdeckte.

Gadolinit-(Ce) wurde erstmals 1978 durch Tom Victor Segalstad, Alf Olav Larsen aus der Typlokalität Buer nahe Skien in der norwegischen Provinz Telemark beschrieben.

Gadolinit-(Nd) wurde erstmals 2016 durch Radek Škoda*, Jakub Plášil, Renata Čopjaková, Milan Novák, Erik Jonsson, Michaela Vašinová Galiová und Dan Holtstam beschrieben.

Klassifikation

Bereits in der mittlerweile veralteten, aber noch gebräuchlichen 8. Auflage der Mineralsystematik nach Strunz gehörten die Gadolinite zur Mineralklasse der „Silikate und Germanate“ und dort zur Abteilung der „Inselsilikate mit tetraederfremden Anionen (Neso-Subsilikate)“, wo sie als Namensgeber zusammen mit Datolith die „Datolith-Gadolinit-Gruppe“ mit der System-Nr. VIII/B.29 und den weiteren Mitgliedern Bakerit, Calcybeborosilit-(Y), Hingganit-(Ce), Hingganit-(Y), Hingganit-(Yb), Homilit und Minasgeraisit-(Y) bildeten.

Die seit 2001 gültige und von der International Mineralogical Association (IMA) verwendete 9. Auflage der Strunz’schen Mineralsystematik ordnet die Gadolinite ebenfalls in die Abteilung der „Inselsilikate (Nesosilikate)“ ein. Diese ist allerdings weiter unterteilt nach der Kristallstruktur, so dass das Mineral entsprechend seinem Aufbau in der Unterabteilung „Inselsilikate mit BO₃-Dreiecken und/oder B^[4], Be^[4]-Tetraedern, eckenteilend mit SiO₄“ zu finden ist, wo es zusammen mit Bakerit, Calcybeborosilit-(Y), Datolith, Hingganit-(Ce), Hingganit-(Y), Hingganit-(Yb), Homilit, Melanocerit-(Ce) und Minasgeraisit-(Y) die „Datolithgruppe“ mit der System-Nr. 9.AJ.20 bildet.

Auch die vorwiegend im englischen Sprachraum gebräuchliche Systematik der Minerale nach Dana ordnet die Gadolinite in die Klasse der „Silikate und Germanate“ und dort in die Abteilung der „Inselsilikate: Borosilikate und einige Beryllosilikate mit (BO₃)“ ein. Hier ist er zusammen mit Bakerit, Calciogadolinit, Homilit und Minasgeraisit-(Y) in der „Datolithgruppe (Homilit-Reihe)“ mit der System-Nr. 54.02.01b innerhalb der Unterabteilung „Inselsilkate: Borosilikate und einige Beryllosilikate mit B in [4]-Koordination“ zu finden.

Kristallstruktur

Alle drei Minerale kristallisieren monoklin in der Raumgruppe P2₁/c (Raumgruppen-Nr. 14)Vorlage:Raumgruppe/14, allerdings mit leicht unterschiedlichen Gitterparametern:

• Gadolinite-(Y): a = 4,77 Å; b = 7,56 Å; c = 10,00 Å und β = 90,3° sowie 2 Formeleinheiten pro Elementarzelle.
• Gadolinite-(Ce): a = 4,82 Å; b = 7,58 Å; c = 10,01 Å und β = 90,5° sowie 2 Formeleinheiten pro Elementarzelle.
• Gadolinite-(Nd): a = 4,8216 Å; b = 7,6985 Å; c = 10,1362 Å und β = 90,234° sowie 2 Formeleinheiten pro Elementarzelle.

Als Inselsilikat besteht die Struktur der drei Minerale aus isolierten Silikat-Tetraedern, deren Sauerstoff-Ecken mit je einem Eisen- und einem der Selten-Erd-Element-Ionen verbunden sind. In den Lücken zwischen den Tetraedern sind die Berylliumionen eingebettet.

Zur besseren Darstellung der kristallchemischen Struktur kann die Formel aber auch mit (Ce,SEE)₂Fe²⁺Be₂^[4]O₂[O|SiO₄]₂ bzw. (Y,SEE)₂Fe²⁺Be₂^[4]O₂[O|SiO₄]₂ angegeben werden. Diese besagt, dass die Beryllium-Kationen jeweils von vier Sauerstoff-Ionen umgeben, d. h. vierfach koordiniert sind. Der innerhalb der eckigen Klammern vom SiO₄-Tetraeder abgeteilte Sauerstoff besagt, dass dieser Teil allein an die vor die eckige Klammer gesetzten Kationen gebunden ist, während der Sauerstoff der SiO₄-Tetraeder sowohl an die Kationen als auch an Silicium gebunden ist.

Eigenschaften

Gadolinit enthält oft auch als weitere Beimengung Thorium (Th), ein radioaktives Element aus der Gruppe der Actinoide. Die Einlagerung von Thorium sorgt nicht nur dafür, dass der Gadolinit zu einem radioaktiven α-Strahler wird, sondern zerstört auch im Laufe der Zeit das Kristallgitter. Er „isotropisiert“ und wird zu einem amorphen Metamikt. Aufgrund der radioaktiven Strahlung und der daraus resultierenden Zerstörung des Kristallsystems färbt sich das Mineral schließlich schwarz und wird undurchsichtig.

Beim Erhitzen z. B. vor dem Lötrohr „verglimmt“ isotropisierter Gadolinit unter Wärmeentwicklung und wird anisotrop. Von Salzsäure wird er unter Gallertbildung zersetzt.

Bildung und Fundorte

Gadolinit-(Ce) aus Frigstad, Aust-Agder, Norwegen (Größe: 8,2 × 7,1 × 5,2 cm)

Gadolinit-(Y) aus Tvedestrand, Norwegen (Sichtfeld: 2 cm)

Gadolinite bilden sich durch Kontaktmetamorphose in Syenit-Pegmatit-Adern zwischen Basalt und Monzonit bzw. in alkalischen Granit-Pegmatiten. Als Begleitminerale treten unter anderem Aegirin, Albit, Allanit, Apatit, Apophyllit, Biotit, Calcit, Chevkinit, Fluorit, Fergusonit, Helvin, Loparit, Magnetit, Mikroklin, Molybdänit, Prochlor, Pyrophanit, Quarz, Titanit, Yttrialith-(Y), Zirkon.

In Deutschland fand man Gadolinit-(Ce) bisher nur in einem Gabbro-Steinbruch im Radautal bei Bad Harzburg in Niedersachsen.

Auch in Österreich kennt man Gadolinit-(Ce) bisher nur von einem Fundort, einer Smaragd-Lagerstätte im Leckbachgraben am Nasenkopf im Habachtal in den Salzburger Hohen Tauern. Daneben fand man aber noch Gadolinit-(Y) in zwei Aufschlüssen bei Böckstein im Gasteiner Tal (Salzburg) und in der Oberschrammacherscharte im Tiroler Zillertal.

Gadolinit-(Nd) ist bisher nur von seiner Typlokalität, dem Bergwerk Malmkärra in der Gemeinde Norberg in der schwedischen Provinz Västmanlands län, bekannt.

In der Schweiz kennt man zudem Gadolinit-(Y) von mehreren Fundorten im Val Nalps in der Gemeinde Tujetsch im Kanton Graubünden, aus dem Val Bedretto und nahe dem Kreis Carona im Kanton Tessin sowie von mehreren Fundorten im Binntal im Kanton Wallis.

Weitere Fundorte für Gadolinit-(Ce) und Gadolinit-(Y) liegen unter anderem in Argentinien, Australien, China, Finnland, Frankreich, Italien, Japan, Kanada, Kasachstan, Malawi, der Mongolei, Norwegen, Pakistan, Polen, Portugal, Russland, Schweden, der Schweiz, Spanien, Südafrika, Südkorea, Tadschikistan, Ungarn, im Vereinigten Königreich (Großbritannien) und den Vereinigten Staaten (USA).

Verwendung

Geschliffener Gadolinit-(Y), 2.09 ct, aus USA

Als Erz hat Gadolinit trotz seines hohen Gehaltes an Seltenen Erden zwischen 38 und 50 Gewichts-% aufgrund seiner Seltenheit nur geringe Bedeutung. Er wird allerdings gelegentlich für Sammler in geschliffener Form angeboten.

Siehe auch

• Liste der Minerale

Literatur

• Martin Heinrich Klaproth: Chemische Untersuchung des Gadolinits. In: Beiträge zur Chemischen Kenntniss der Mineralkörper. Band 3, 1802, S. 52–79 (rruff.info [PDF; 523 kB; abgerufen am 27. Oktober 2017]). 
• Tom Victor Segalstad, Alf Olav Larsen: Gadolinite-(Ce) from Skien, southern Oslo region, Norway. In: American Mineralogist. Band 63, 1978, S. 188–195 (rruff.info [PDF; 806 kB; abgerufen am 27. Oktober 2017]). 

• Gadolinite-(Ce). 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; 71 kB]). 
• Gadolinite-(Y). 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; 75 kB]). 

Weblinks

Commons: Gadolinite – Sammlung von Bildern und Audiodateien

• Mineralienatlas: Gadolinit-(Ce), Gadolinit-(Nd) und Gadolinit-(Y) (Wiki)
• mindat.org: Gadolinite-(Ce), Gadolinite-(Nd) und Gadolinite-(Y)
• RRUFF Database-of-Raman-spectroscopy: Gadolinite-(Y) und Gadolinite-(Ce)