Kristiansenit

Kristiansenit ist ein sehr selten vorkommendes Mineral aus der Mineralklasse der „Silicate und Germanate“ mit der idealisierten chemischen Zusammensetzung Ca₂ScSn(Si₂O₇)(Si₂O₆OH) und ist damit chemisch gesehen ein Calcium-Skandium-Zinn-Gruppensilikat. Es kristallisiert im triklinen Kristallsystem und entwickelt farblose oder weiße, sich verjüngende bzw. zugespitzte Kriställchen bis zu 2 mm Größe.

Kristiansenit
Weiße Kristiansenitkristalle in einer 1 mm breiten Gruppe aus dem Pegmatit Heftetjern bei Tørdal im Drangedal, Telemark, Norwegen
Allgemeines und Klassifikation
IMA-Nummer	2000-051
IMA-Symbol	Kse
Chemische Formel	Ca2ScSn(Si2O7)(Si2O6OH)
Mineralklasse (und ggf. Abteilung)	Silicate und Germanate – Gruppensilikate
System-Nummer nach Strunz (8. Aufl.) Lapis-Systematik (nach Strunz und Weiß) Strunz (9. Aufl.) Dana	VIII/C.01 VIII/C.01-018 9.BC.30 56.02.04.16
Kristallographische Daten
Kristallsystem	triklin
Kristallklasse; Symbol	triklin-pedial; 1
Raumgruppe	P1 (Nr. 1)Vorlage:Raumgruppe/1
Gitterparameter	a = 10,028 Å; b = 8,408 Å; c = 13,339 Å α = 90,01°; β = 109,10°; γ = 90,00°
Formeleinheiten	Z = 4
Häufige Kristallflächen	{010}
Zwillingsbildung	polysynthetisch nach {010} mit Zwillingsstreifung
Physikalische Eigenschaften
Mohshärte	5,5 bis 6
Dichte (g/cm3)	3,64 (berechnet); > 3,3 (gemessen)
Spaltbarkeit	sehr vollkommen nach {001}
Bruch; Tenazität	uneben; spröde
Farbe	farblos, weiß oder leicht gelblich
Strichfarbe	weiß
Transparenz	durchscheinend bis durchsichtig
Glanz	Glasglanz
Kristalloptik
Brechungsindex	n = 1,74
Optischer Charakter	zweiachsig, Orientierung unbekannt

Die Typlokalität des Minerals ist der 4,3 km nordwestlich von Tørdal zwischen Høydalen und Skarsfjell liegende Cleavelandit-Amazonit-Pegmatit „Heftetjern“ im Drangedal, Telemark, Norwegen, in dem bereits seit Beginn der 1970er Jahre qualitativ hochwertiger Amazonit abgebaut worden ist. Dieser an Sc-haltigen oder Sc-führenden Mineralen reiche Pegmatit stellt auch die Typlokalität für Agakhanovit-(Y), Heftetjernit und Oftedalit sowie das noch unbenannte (OH)-dominante Analogon von Gadolinit-(Y) dar.

Etymologie und Geschichte

Am 6. Mai 1998 fand Roy Kristiansen bei seinem ersten Besuch des Heftetjern-Pegmatits eine Handstufe mit Feldspat, Quarz and Biotit, die in Hohlräumen zusammen mit Cer-haltigem Epidot und Calcium-haltigem Hingganit-(Y) gelblichgraue prismatische Kristalle enthielt, die sich bei vorläufigen röntgendiffraktometrischen Untersuchungen als unbekanntes Mineral erwiesen. Nach umfangreichen weiterführenden Analysen konnten die Ergebnisse bei der International Mineralogical Association (IMA) eingereicht werden, die es im Februar 2001 ohne Gegenstimme als neues Mineral anerkannte. Nachdem Giovanni Ferraris, Angela Gula, Gabriella Ivaldi und Massimo Nespolo Mitte August 2001 die Kristallstruktur des neuen Minerals im deutschen Wissenschaftsmagazin Zeitschrift für Kristallographie – Crystalline Materials beschrieben hatten, veröffentlichte ein internationales Forscherteam um den norwegischen Geologen Gunnar Raade im Jahre 2002 die wissenschaftliche Erstbeschreibung des neuen Minerals im österreichischen Wissenschaftsmagazin Mineralogy and Petrology. Sie benannten das Mineral nach seinem Finder, dem norwegischen Amateurmineralogen Roy Kristiansen (* 1943), als Kristiansenit.

Typmaterial des Minerals wird in der Sammlung des Geologischen Museums an der Universität Oslo in Oslo, Norwegen, aufbewahrt.

Klassifikation

In der mittlerweile veralteten, aber noch gebräuchlichen 8. Auflage der Mineralsystematik nach Strunz gehörte der Kristiansenit zur Mineralklasse der „Silikate und Germanate“ und dort zur Abteilung der „Gruppensilikate (Sorosilikate)“, wo er zusammen mit Gittinsit, Keiviit-(Y), Keiviit-(Yb), Percleveit-(Ce), Rowlandit-(Y), Thortveitit und Yttrialith-(Y) die „Thortveitit-Reihe“ mit der System-Nr. VIII/C.01 bildete.

Die seit 2001 gültige und von der International Mineralogical Association (IMA) verwendete 9. Auflage der Strunz’schen Mineralsystematik ordnet den Kristiansenit ebenfalls in die Abteilung der „Gruppensilikate“ ein. Diese ist allerdings jetzt weiter unterteilt nach der Art der Silikatbaugruppen, der möglichen Anwesenheit weiterer Anionen und der Koordination der Kationen, so dass das Mineral entsprechend seiner Zusammensetzung und seinem Aufbau in der Unterabteilung „Si₂O₇-Gruppen ohne nicht-tetraedrische Anionen; Kationen in oktaedrischer [6]er- und/oder anderer Koordination“ zu finden ist, wo es als einziges Mitglied die unbenannte Gruppe 9.BC.30 bildet.

Auch die vorwiegend im englischen Sprachraum gebräuchliche Systematik der Minerale nach Dana ordnet den Kristiansenit in die Klasse der „Silikate und Germanate“ und dort in die Abteilung der „Gruppensilikate: Si₂O₇-Gruppen und O, OH, F und H2O“ ein. Hier ist er zusammen mit Baghdadit, Burpalit, Cuspidin, Låvenit, Wöhlerit, Niocalit, Hiortdahlit, Rosenbuschit, Hainit, Janhaugit, Jennit, Komarovit, Natrokomarovit, Suolunit, Mongolit, Kochit und Marianoit in der „Cuspidin-Wohlerit-Gruppe“ mit der System-Nr. 56.02.04 innerhalb der Unterabteilung „Gruppensilikate: Si2O7-Gruppen und O, OH, F und H₂O mit Kationen in [4] und/oder >[4]-Koordination“ zu finden.

Chemismus

Die Analyse des Kristiansenits von Heftetjern ergab Mittelwerte von 0,41 % Na₂O, 0,06 % K₂O, 18,45 % CaO, 0,35 % Al₂O₃, 8,11 % Sc₂O₃, 1,98 % Fe₂O₃, 40,76 % SiO₂, 0,08 % TiO₂, 0,43 % ZrO₂, 27,33 % SnO₂ und (2,04) % H₂O (durch Differenz ermittelt). Auf der Basis von sieben (O+OH) errechnete sich daraus die empirische Formel (Ca_0,96Na_0,04)_Σ=1,00(Sn_0,53Sc_0,34Fe_0,07Al_0,02Zr_0,01)_Σ=0,97Si_1,98[O_6,34(OH)_0,66]_Σ=7,00. Die Idealformel für das Mineral ist dagegen Ca₂ScSn(Si₂O₇)(Si₂O₆OH), welche Gehalte von 19,30 % CaO, 11,86 % Sc₂O₃, 41,36 % SiO₂, 25,93 % SnO₂ und 1,55 % H₂O erfordert.

Kristiansenit ähnelt chemisch Thortveitit, Sc₂(Si₂O₇), enthält aber auf der Kationenseite zusätzlich Calcium und Zinn und auf der Anionenseite neben der normalen Si₂O₇-Disilicatgruppe eine protonierte Disilicatgruppe mit einem zusätzlichen Wasserstoffatom (Si₂O₆OH). Kristiansenit bildet ferner das Sc-dominante Analogon zum Fe³⁺-dominierten Silesiait, Ca₂Fe³⁺Sn(Si₂O₇)(Si₂O₆OH). Unter den 19 heute von der IMA anerkannten Scandiummineralen war Kristiansenit die chronologisch neunte beschriebene Scandiumphase.

Kristallstruktur

Kristiansenit kristallisiert triklin in der Raumgruppe P1 (Raumgruppen-Nr. 1)Vorlage:Raumgruppe/1 mit den Gitterparametern a = 10,028 Å, b = 8,408 Å, c = 13,339 Å, α = 90,01°, β = 109,10° und γ = 90,00° sowie vier Formeleinheiten pro Elementarzelle.

Die Kristallstruktur des Kristiansenits enthält Si₂O₇-Doppeltetraeder und isolierte Polyeder aus 6er-koordinierten Sn-, Sc- und Fe- sowie (7+2)er-koordinierten Ca-Kationen. Die Hälfte der Disilicatgruppen enthält ein Wasserstoffatom, weswegen Kristiansenit das erste Mineral ist, welches gleichzeitig eine normale Si₂O₇-Disilicatgruppe und eine protonierte Disilicatgruppe Si₂O₆OH enthält. Die oktaedrischen M-Positionen sind wie folgt besetzt: M1 = 0,99Sn + 0,1Fe, M2 = 0,61Sn + 0,39Sc, M3 = 0,30Sn + 0,50Sc + 0,20Fe, M4 = 0,17Sn + 0,63Sc + 0,20Fe. Die Oktaeder M sind voneinander isoliert und alternieren mit den Disilicatgruppen entlang der (101)-Flächen. Zwei voneinander unabhängige und relativ kurze O…O Wasserstoffbrückenbindungen verbinden die Reihen der Sorosilicatgruppen. Kristiansenit war das erste Mineral mit dieser Kristallstruktur. Er ist isotyp zu seinem Fe³⁺-Analogon Silesiait, kristallisiert also mit der gleichen Struktur wie dieser.

Eigenschaften

Morphologie

Kristiansenit tritt in einem Amazonitpegmatit innerhalb von Hohlräumen in Feldspat auf und bildet zugespitzte, sich verjüngende Kristalle von bis zu 2 mm Länge sowie massive Aggregate von ca. 2 mm Durchmesser. Die Kristalle zeigen fast ausnahmslos eine polysynthetische Zwillingsbildung nach {010} mit Zwillingsstreifung. Aufgrund dieser Zwillingsstreifung und der matten Kristallflächen konnten Kristallformen nicht vermessen werden, jedoch ist das Pedion {010} vorhanden.

Physikalische und chemische Eigenschaften

Kristiansenitkristalle sind farblos, weiß oder leicht gelblich sowie blass lohfarben, ihre Strichfarbe ist dagegen immer weiß. Die Oberflächen der durchscheinenden bis durchsichtigen Kristalle weisen aufgrund der mittelhohen Lichtbrechung von n = 1,74 einen glasartigen Glanz auf, erscheinen aber aufgrund der starken Zwillingsstreifung matt.

An Kristiansenit wurde weder eine Spaltbarkeit noch eine Teilbarkeit beobachtet, jedoch kann aus der bevorzugten Orientierung im Röntgendiffraktogramm eine Spaltbarkeit nach {001} gefolgert werden. Das Mineral bricht aufgrund seiner Sprödigkeit ähnlich wie Amblygonit, wobei die Bruchflächen uneben ausgebildet sind. Die Kristalle besitzen eine Mohshärte zwischen 5,5 und 6. Damit gehört Kristiansenit zu den harten Mineralen, steht zwischen den Referenzmineralen Apatit (Härte 5) und Orthoklas (Härte 6) und lässt sich wie diese mit einem Taschenmesser noch (Apatit) oder mit einer Stahlfeile schon (Orthoklas) ritzen. Da Kristiansenitkörner in der Schwerflüssigkeit Diiodmethan sinken, muss ihre Dichte größer als 3,3 g/cm³ sein. Die berechnete Dichte für Kristiansenit beträgt 3,64 g/cm³. Kristiansenit zeigt weder im lang- noch im kurzwelligen UV-Licht eine Fluoreszenz.

Bildung und Fundorte

Kristiansenit ist ein späthydrothermal gebildetes Mineral und kristallisierte in Hohlräumen im Feldspat nach Albit und vor einer letzten Generation winziger Quarzkristalle. Weitere Begleitminerale sind Scandiobabingtonit, scandiumhaltiger Ixiolith, Hingganit-(Y), cerhaltiger Epidot, Titanit, „Plumbomikrolith“ und weitere Vertreter der Mikrolithgruppe, Bazzit, Milarit, Kassiterit und zwei nicht identifizierte Tantalminerale (Rynersonit und Tantit?). Das Mineral fand sich ferner in Form von farblosen Körnern in alteriertem Spessartin.

Als sehr seltene Mineralbildung konnte Kristiansenit bisher (Stand 2018) nur von seiner Typlokalität sowie fünf weiteren Fundstellen beschrieben werden. Als Typlokalität gilt der scandiumreiche Heftetjern-Pegmatit (Koordinaten des Pegmatits Heftetjern59.1433333333338.7566666666667), ein Cleavelandit-Amazonit-Pegmatit des gemischten LCT-NYF-Typs (LCT = Lithium, Cäsium, Tantal – NYF = Niob, Yttrium, Fluor), der sich unweit der Stadt Tørdal zwischen Høydalen und Skarsfjell in der Provinz (Fylke) Telemark, Norwegen, befindet.

Weitere Fundorte sind der Pegmatit „Kožichovice II“ bei Kožichovice unweit Třebíč, Kraj Vysočina, Mähren, Tschechien, der Granitsteinbruch „Cava Scala dei Ratti“ bei Feriolo sowie der ehemalige Steinbruch „Locatelli“ und die „Miniera Seula“ (ex Cava Montecatini), beide am Monte Camoscio unweit Oltrefiume, alle bei Baveno, Provinz Verbano-Cusio-Ossola, Region Piemont, Italien, und schließlich die Granitsteinbrüche „Cadalso de los Vidrios“ bei Madrid in Spanien. Fundorte für Kristiansenit in Deutschland, Österreich und der Schweiz sind nicht bekannt.

Verwendung

Kristiansenit wäre aufgrund seiner hohen Scandiumgehalte zwar ein wichtiges Scandiumerz, ist aber aufgrund seiner extremen Seltenheit lediglich für Mineralsammler von Interesse.

Siehe auch

• Systematik der Minerale
• Liste der Minerale

Literatur

• Gunnar Raade, Giovanni Ferraris, Angela Gula, Gabriella Ivaldi, Franz Bernhard: Kristiansenite, a new calcium–scandium–tin sorosilicate from granite pegmatite in Tørdal, Telemark, Norway. In: Mineralogy and Petrology. Band 75, Nr. 1–2, 2002, S. 89–99, doi:10.1007/s007100200017 (univ-lorraine.fr [PDF; 125 kB; abgerufen am 6. Januar 2018]). 
• Roy Kristiansen: A unique assemblage of Scandium-bearing minerals from the Heftetjern-pegmatite, Tørdal, south Norway (Kongsberg Mineralsymposium 2009). In: Norsk Bergverksmuseum Skrift. Band 41, 2009, S. 75–104 (Online [PDF; 17,3 MB; abgerufen am 3. Januar 2018]). 

Weblinks

Commons: Kristiansenite – Sammlung von Bildern

• Mineralienatlas:Kristiansenit (Wiki)
• Mindat – Kristiansenit (englisch)
• Webmineral – Kristiansenit (englisch)
• Database-of-Raman-spectroscopy – Kristiansenit (englisch)
• American-Mineralogist-Crystal-Structure-Database – Kristiansenit (englisch)