Mansfieldit

Mansfieldit ist ein selten vorkommendes Mineral aus der Mineralklasse der „Phosphate, Arsenate und Vanadate“ mit der chemischen Zusammensetzung Al[AsO₄]·2H₂O und damit chemisch gesehen ein wasserhaltiges Aluminiumarsenat.

Mansfieldit
Cobalthaltiger Mansfieldit aus der Grube Mount Cobalt, Selwyn District, Cloncurry Shire, Queensland, Australien (Sichtfeld: 6 mm)
Allgemeines und Klassifikation
IMA-Symbol	Mfd
Chemische Formel	Al[AsO4]·2H2O Al2O3·As2O5·4H2O
Mineralklasse (und ggf. Abteilung)	Phosphate, Arsenate und Vanadate
System-Nummer nach Strunz (8. Aufl.) Lapis-Systematik (nach Strunz und Weiß) Strunz (9. Aufl.) Dana	VII/C.05b VII/C.09-070 8.CD.10 40.04.01.04
Kristallographische Daten
Kristallsystem	orthorhombisch
Kristallklasse; Symbol	orthorhombisch-dipyramidal; 2/m2/m2/m
Raumgruppe	Pcab (Nr. 61, Stellung 2)Vorlage:Raumgruppe/61.2
Gitterparameter	a = 10,10 Å; b = 9,80 Å; c = 8,79 Å
Formeleinheiten	Z = 8
Physikalische Eigenschaften
Mohshärte	3,5 bis 4
Dichte (g/cm3)	gemessen: 3,03; berechnet: 3,08
Spaltbarkeit	undeutlich
Farbe	weiß, blassgrau bis rötlichgrau, blassgrün bis bläulichgrün
Strichfarbe	weiß
Transparenz	durchsichtig bis durchscheinend
Glanz	Glasglanz
Kristalloptik
Brechungsindizes	nα = 1,622 bis 1,631 nβ = 1,624 bis 1,649 nγ = 1,642 bis 1,663
Doppelbrechung	δ = 0,020 bis 0,032
Optischer Charakter	zweiachsig positiv
Achsenwinkel	2V = 30° bis 68° (gemessen), 38° bis 82° (berechnet)

Mansfieldit kristallisiert im orthorhombischen Kristallsystem, entwickelt aber nur selten mit bloßem Auge sichtbare, pseudo-oktaedrische Kristalle mit einem glasähnlichen Glanz auf den Oberflächen. Meist findet er sich in Form von porösen, zelligen Massen mit sphärolitischer Struktur oder krustigen Überzügen.

In reiner Form ist Mansfieldit farblos und durchsichtig. Durch vielfache Lichtbrechung aufgrund von Gitterfehlern oder polykristalliner Ausbildung ist er jedoch durchscheinend weiß oder nimmt durch Fremdbeimengungen eine blassgraue bis rötlichgraue oder blassgrüne bis bläulichgrüne Farbe an. Auch cobalthaltige, rosafarbene Mansfieldite sind bekannt.

Etymologie und Geschichte

Erstmals entdeckt wurde Mansfieldit am Hobart Butte, einem etwa 745 m hohen Berg sowie Ton-Lagerstätte mit hohem Aluminiumoxidgehalt innerhalb des Bergbaureviers Black Butte und etwa 14 Meilen südlich von Cottage Grove im Lane County des US-Bundesstaates Oregon. Eine erste Kurzbeschreibung des neu entdeckten Minerals erfolgte bereits 1946 durch Victor Thomas Allen (1898–1986) und Joseph John Fahey (1901–1980) während der sechsundzwanzigsten Jahrestagung der Mineralogical Society of America in Pittsburgh (Pennsylvania). Neben den wichtigsten Daten in Bezug auf chemischer Zusammensetzung, Kristallmorphologie, Härte, Dichte, Farbe und Paragenese gaben Allen und Fahey auch an, das Mineral zu Ehren des zu dieser Zeit bereits pensionierten Leiters der Abteilung für Flächen und Nichtmetalle des Geological Survey des US-Innenministeriums George Rogers Mansfield (1875–1947) benannt zu haben. Diese Erstbeschreibung wurde nachfolgend bei der Publikation der New mineral names 1947 zitiert und damit bestätigt.

1948 veröffentlichten Allen und Fahey zusammen mit Joseph M. Axelrod eine diesmal ausführliche Erstbeschreibung. Demnach wurde die erste Mineralprobe, in der sich später der Mansfieldit fand, bereits am 29. Juli 1942 von Allen in Begleitung von Robert L. Nichols gesammelt, der im Rahmen eines gemeinsamen Programms der USA die Tonlagerstätte kartierte.

Da der Mansfieldit bereits lange vor der Gründung der International Mineralogical Association (IMA) bekannt und als eigenständige Mineralart anerkannt war, wurde dies von ihrer Commission on New Minerals, Nomenclature and Classification (CNMNC) übernommen und bezeichnet den Mansfieldit als sogenanntes „grandfathered“ (G) Mineral. Die seit 2021 ebenfalls von der IMA/CNMNC anerkannte Kurzbezeichnung (auch Mineral-Symbol) von Mansfieldit lautet „Mfd“.

Das Typmaterial des Minerals wird im Muséum national d’histoire naturelle (kurz MHN oder Museum, Paris) in Paris (Frankreich) unter der Katalog-Nummer 154268 und im National Museum of Natural History (NMNH) in Washington, D.C. (USA) unter den Katalog-Nummern 106565 und 117722 aufbewahrt.

Klassifikation

Bereits in der veralteten 8. Auflage der Mineralsystematik nach Strunz gehörte der Mansfieldit zur Mineralklasse der „Phosphate, Arsenate und Vanadate“ und dort zur Abteilung „Wasserhaltige Phosphate, Arsenate und Vanadate ohne fremde Anionen“, wo er gemeinsam mit Skorodit, Strengit und Variscit in der „Variscit-Reihe“ mit der Systemnummer VII/C.05b innerhalb der „Klinovariscit-Variscit-Gruppe“ (VII/C.05) steht.

Im zuletzt 2018 überarbeiteten „Lapis-Mineralienverzeichnis“, das sich im Aufbau noch nach der alten Form der Systematik von Karl Hugo Strunz richtet, erhielt das Mineral die System- und Mineralnummer VII/C.09-070. In der „Lapis-Systematik“ entspricht dies ebenfalls der Abteilung „Wasserhaltige Phosphate, ohne fremde Anionen“, wo Mansfieldit zusammen mit Kolbeckit, Koninckit, Malhmoodit, Metavariscit, Paraskorodit, Phosphosiderit, Skorodit, Strengit, Variscit, Yanomamit und Zigrasit die „Variscitgruppe“ mit der Systemnummer VII/C.09 bildet.

Auch die von der International Mineralogical Association (IMA) zuletzt 2009 aktualisierte 9. Auflage der Strunz’schen Mineralsystematik ordnet den Mansfieldit in die Abteilung „Phosphate usw. ohne zusätzliche Anionen; mit H₂O“ ein. Diese ist allerdings weiter unterteilt nach der relativen Größe der beteiligten Kationen und dem Stoffmengenverhältnis vom Phosphat-, Arsenat- beziehungsweise Vanadatkomplex (RO₄) zum Kristallwassergehalt (H₂O), so dass das Mineral entsprechend seiner Zusammensetzung in der Unterabteilung „Mit ausschließlich mittelgroßen Kationen; RO₄ : H₂O = 1 : 2“ zu finden ist, wo es zusammen mit Skorodit, Strengit, Variscit und Yanomamit sowie dem bisher als fraglich geltenden Redondit die „Variscitgruppe“ mit der Systemnummer 8.CD.10 bildet.

In der vorwiegend im englischen Sprachraum gebräuchlichen Systematik der Minerale nach Dana hat Mansfieldit die System- und Mineralnummer 40.04.01.04. Dies entspricht ebenfalls der Klasse der „Phosphate, Arsenate und Vanadate“ und dort der Abteilung „Wasserhaltige Phosphate etc.“. Hier findet sich das Mineral innerhalb der Unterabteilung „Wasserhaltige Phosphate etc., mit A³⁺XO₄ × x(H₂O)“ in der „Variscitgruppe“, in der auch Skorodit, Strengit, Variscit und Yanomamit eingeordnet sind.

Chemismus

In der (theoretisch) idealen Zusammensetzung von Mansfieldit (Al[AsO₄]·2H₂O) besteht das Mineral im Verhältnis aus je einem Teil Aluminium (Al) und einem Teil Arsen (As) sowie sechs Teilen Sauerstoff (O) und vier Teilen Wasserstoff (H). Dies entspricht einem Massenanteil (Gewichtsprozent) von 13,36 Gew.-% Al, 37,10 Gew.-% As, 47,54 Gew.-% O und 2,00 Gew.-% H oder in der Oxidform 25,25 Gew.-% Aluminiumoxid (Al₂O₃), 56,91 Gew.-% Arsen(V)-oxid (As₂O₅) und 17,84 Gew.-% H₂O.

Die Analyse natürlicher Mineralproben am Typmaterial aus Hobart Butte ergab allerdings eine leicht abweichende Zusammensetzung von 23,30 Gew.-% Al₂O₃, 56,43 Gew.-% As₂O₅ und 17,77 Gew.-% H₂O sowie Fremdbeimengungen von 0,91 Gew.-% Titandioxid (TiO₂), 0,88 Gew.-% Eisen(III)-oxid (Fe₂O₃), 0,59 Gew.-% Phosphorpentoxid (P₂O₅) und 0,12 Gew.-% Antimon(V)-oxid (Sb₂O₅).

Mansfieldit bildet eine lückenlose Mischkristallreihe mit Skorodit (Fe³⁺[AsO₄]·2H₂O).

Kristallstruktur

Mansfieldit kristallisiert isotyp mit Skorodit und Strengit in der orthorhombischen Raumgruppe Pcab (Raumgruppen-Nr. 61, Stellung 2)Vorlage:Raumgruppe/61.2 mit den Gitterparametern a = 10,10 Å; b = 9,80 Å und c = 8,79 Å sowie 8 Formeleinheiten pro Elementarzelle.

Die Kristallstruktur von Mansfieldit besteht aus achtfach von Sauerstoff koordinierten Aluminium-Oktaedern, wobei je eine Spitze und eine Basis-Ecke jedes Aluminium-Oktaeders vom Sauerstoffatom eines Wassermoleküls übernommen werden, sowie AsO₄-Tetraedern. Oktaeder und Tetraeder sind die über gemeinsam genutzte „Sauerstoffecken“ und über Wasserstoffbrücken zu einem dreidimensionalen Netzwerk verknüpft.

Synthetisch hergestellter Mansfieldit in der idealisierten Zusammensetzung wurde im Jahr 2000 durch William T. A. Harrison kristallographisch aufgelöst. Die von ihm ermittelten Gitterparameter in der Hauptachsenstellung Pbca (Nr. 61)Vorlage:Raumgruppe/61 sind a = 8,8218 Å; b = 9,8252 Å und c = 10,1163 Å.

Kristallstruktur von Mansfieldit
mit Blickrichtung parallel zur a-Achse mit Blickrichtung parallel zur b-Achse mit Blickrichtung parallel zur c-Achse räumliche Darstellung in der kristallographischen Standardausrichtung größerer Ausschnitt der Kristallstruktur als Polyeder-Modell
Farblegende: 0 _ Al 0 _ As 0 _ O 0 _ H

Bildung und Fundorte

Poröse Massen und Krusten aus glasig-grauem Mansfieldit aus der Typlokalität Hobart Butte, Oregon, USA. Die himmelblauen Kristalle sind ein unbekanntes Mineral.

Mineral-Aggregat mit Smolyaninovit pseudomorph nach Erythrin (gelb), Mansfieldit (blassrosa Kugeln), Erythrin (rote Nadeln) und Heterogenit (schwarz) aus der Mount-Cobalt-Mine

Mansfieldit bildet sich hydrothermal in umgewandelten und mineralisierten andesitischen pyroklastischen Gesteinen. Als Begleitminerale können unter anderem Kaolinit, Quarz, Realgar, Skorodit und Stibnit, aber auch Erythrin, Heterogenit und Smolyaninovit auftreten.

Als seltene Mineralbildung konnte Mansfieldit nur an wenigen Orten nachgewiesen werden, wobei weltweit bisher rund 50 Vorkommen dokumentiert sind. Außer an seiner Typlokalität am Hobart Butte im Lane County von Oregon konnte das Mineral in den Vereinigten Staaten noch in der Rain Mine und der Goldstrike Mine im Elko County sowie der Getchell Mine im Humboldt County von Nevada, im Bergbaurevier Temple Mountain im Emery County von Utah und auf dem Nelson Ridge im Bergbaurevier Bumping Lake im Yakima County von Washington gefunden werden.

In Deutschland trat das Mineral bisher in Mineralproben aus alten Stollen und Bismut-, Kupfer- und Silbererzgängen bei Neubulach in Baden-Württemberg, aus der ehemaligen Grube Reichensteinerberg bei Reichenstein (Puderbach) in Rheinland-Pfalz und aus den Halden der ehemaligen Grube Altväter samt Eschig im Mortelgrund etwa 2,3 km südlich von Sayda im sächsischen Erzgebirge auf.

Der bisher einzige Fundort in der Schweiz sind unbenannte Seifenlagerstätten nahe Medel (Lucmagn) in der Region Surselva des Kantons Graubünden.

Weitere Vorkommen liegen unter anderem in Algerien, Australien, Belgien, Chile, China, Frankreich, Griechenland, Iran, Italien, Kasachstan, Marokko, Mexiko, Nordmazedonien, Polen, Portugal, Russland, der Slowakei, Spanien, Tschechien und im Vereinigten Königreich (England).

Siehe auch

• Liste der Minerale

Literatur

• Victor T. Allen, Joseph J. Fahey: Mansfieldite, a new aluminium arsenate and the mansfieldite-scorodite series. In: American Mineralogist. Band 31, Nr. 3–4, 1946, S. 189 (englisch, minsocam.org [PDF; 2,3 MB; abgerufen am 2. Januar 2024] Haupttitel des Artikels Proceedings of the twenty-sixth annual meeting of the Mineralogical Society of America at Pittsburgh, Pennsylvania S. 182–212). 
• Victor T. Allen, Joseph J. Fahey, Joseph M. Axelrod: Mansfieldite, a new arsenate, the aluminum analogue of scorodite, and the mansfieldite-scorodite series. In: American Mineralogist. Band 33, 1948, S. 122–132 (englisch, rruff.info [PDF; 812 kB; abgerufen am 2. Januar 2024]). 
• William T. A. Harrison: Synthetic mansfieldite, AlAsO₄·2H₂O. In: Acta Crystallographica. C56, 2000, S. e421, doi:10.1107/S0108270100011690 (englisch). 

Weblinks

Commons: Mansfieldite – Sammlung von Bildern

• Mansfieldit. In: Mineralienatlas Lexikon. Geolitho Stiftung; abgerufen am 2. Januar 2024 
• IMA Database of Mineral Properties – Mansfieldite. In: rruff.info. RRUFF Project; abgerufen am 2. Januar 2024 (englisch). 
• Mansfieldite search results. In: rruff.info. Database of Raman spectroscopy, X-ray diffraction and chemistry of minerals (RRUFF); abgerufen am 2. Januar 2024 (englisch). 
• American-Mineralogist-Crystal-Structure-Database – Mansfieldite. In: rruff.geo.arizona.edu. Abgerufen am 2. Januar 2024 (englisch).