Olivingruppe

Olivingruppe
Olivin vom Mount Erebus, Ross Insel, Antarktis
Chemische Formel	(Mg,Mn,Fe)2[SiO4]
Mineralklasse	Inselsilikate (Nesosilikate) siehe Einzelminerale (nach Strunz) 51.03.01.00 (nach Dana)
Kristallsystem	orthorhombisch
Kristallklasse	orthorhombisch-dipyramidal $2/m\ 2/m\ 2/m$ (D2h)
Farbe	goldgrün, gelbbraun bis schwarz
Strichfarbe	weiß
Mohshärte	6,5 bis 7
Dichte (g/cm3)	3,2 bis 4,4
Glanz	Glasglanz bis Fettglanz
Transparenz	durchsichtig bis durchscheinend
Bruch	muschelig, spröd
Spaltbarkeit	gut nach {001}, deutlich nach {010}
Habitus	prismatisch, dicktafelig
Häufige Kristallflächen	{110}, {120} in Kombination mit {021}, {101}, {111} u. {010}
Kristalloptik
Brechungsindex	α=1,630-1,650 β=1,650-1,670 γ=1,670-1,690
Doppelbrechung (optische Orientierung)	Δ=0,040 ; zweiachsig positiv
Weitere Eigenschaften
Ähnliche Minerale	Tephroit, Laihunit, Liebenbergit, Monticellit, Kirschsteinit, Glauchroit

Die Olivingruppe, kurz Olivin (von lateinisch oliva: Olive), ist eine Sammelbezeichnung für Minerale aus der Mineralklasse der Silikate und der Abteilung der Inselsilikate. Sie bilden eine Mischkristallreihe zwischen den Endgliedern Fayalit, Forsterit und Tephroit.

Alle Olivine kristallisieren im orthorhombischen Kristallsystem, haben eine Härte zwischen 6,5 und 7, eine im reinen Zustand gelbgrüne, sonst auch gelbbraune bis schwarze Farbe und weiße Strichfarbe. Die Kristalle sind meist prismatisch oder tafelig.

Etymologie und Geschichte

Die Edelsteinvarietät Peridot wird schon seit dem 15. Jahrhundert v. Chr. auf der Insel Zebirget (Zabargad) im Roten Meer abgebaut. Er wurde in Europa hauptsächlich durch die Kreuzzüge bekannt. Erst im Jahre 1772 wurden normale Olivine als eigenständige Minerale erkannt – ausgerechnet in einem Meteoriten.

Einzelminerale und Varietäten

Die allgemeine chemische Zusammensetzung für Olivine lautet (Mg,Fe)₂[SiO₄]. In natürlichen Olivinen ist zudem noch ein geringer Anteil Magnesium bzw. Eisen (Fe) durch Nickel (Ni) substituiert. Die Klammerung in der allgemeinen Formel bedeutet, dass Eisen und Magnesium in beliebigem Verhältnis zueinander auftreten können, aber jeweils zwei Metall-Ionen auf eine Silikateinheit SiO₄ kommen.

Die so genannten Endglieder der Olivinreihe sind

• der dichtere eisenhaltige Fayalit Fe₂[SiO₄] (Molmasse 203,78; Schmelzpunkt 1490 K)
• der magnesiumhaltige Forsterit Mg₂SiO₄ (Molmasse 140,71; Schmelzpunkt 2163 K)
• der manganhaltige Tephroit Mn₂SiO₄

Benannte Zwischenglieder sind Hyalosiderit und Hortonolith, die aber keine eigenständigen Minerale darstellen. Klare und große Olivinkristalle sind geschätzte Schmucksteine und werden als Peridot oder Chrysolith bezeichnet.

Ebenfalls zur Olivingruppe gezählt werden die Minerale Glaukochroit, Kirschsteinit, Laihunit, Liebenbergit, Monticellit und Tephroit.

Bildung und Fundorte

Olivinbasalt, vergrößert

Grüner Olivinsand auf Hawaii

Olivine sind die häufigsten Silikate und gesteinsbildende Minerale. Sie bilden den Hauptbestandteil des oberen Erdmantels, wo die Magnesium- und Eisenanteile des Olivin etwa im Verhältnis 9:1 stehen, und entstehen in basischen intrusiven magmatischen Gesteinen wie Gabbro und Peridotit, aber auch in extrusiven wie dem Basalt. Dunit ist ein intrusives Gestein, das fast ausschließlich aus Olivin besteht und in dem bis zu 15 cm große Forsteritkristalle gefunden wurden.

Durch Metamorphose entsteht Olivin als Forsterit aus dolomitreichem Kalkstein; umgekehrt bilden sich durch Verwitterungsprozesse und durch Kontakt mit mineralreichen hydrothermalen Lösungen Serpentine aus Olivin. Die Erosion von Basaltlava führt an manchen Stellen zur Entstehung dunkelgrüner Olivinsande. Schließlich kommt Olivin auch in einer Gruppe der Stein-Eisen-Meteorite, den Pallasiten und den meisten Chondriten, sowie einigen Steinmeteoriten, wie den Ureiliten vor. Die Olivinkristalle sind hier in eine Nickel-Eisen-Matrix eingebettet.

Anfang März 2007 wurde berichtet, dass im Bereich der Fifteen-Twenty Fracture Zone (FTFZ) des Mittelatlantischen Rückens, auf halbem Wege zwischen Barbados und Teneriffa, ein ungewöhnliches Loch in der Erdkruste entdeckt wurde, durch das man direkt auf den Fels des Erdmantels aus grün schimmerndem Olivin sehen könne ^{[1] [2]}

Im April 2011 meldete ein US-amerikanisches Forscherteam die Entdeckung von Olivinkristallen (Forsterit) in der protostellaren Wolke des Protosterns HOPS-68 mit Hilfe des Spitzer-Weltraumteleskops. Die Wissenschaftler nehmen an, dass das zunächst amorphe Material nahe des Protosterns getempert wird und dabei kristallisiert, bevor es durch Transportvorgänge in den kühleren äußeren Bereich der Staubhülle befördert wird.^[3]

Kristallstruktur

Kristallstruktur von Olivin
a-Achse = waagerecht
b-Achse = senkrecht
c-Achse = zeigt aus dem Bild heraus

Magmatisches Gestein Gabbro mit einem Detail eines Olivin-Korns. Mikrofotografie

Die Struktur der Olivine ähnelt der einer hexagonal dichtesten Kugelpackung, bei der die Sauerstoffatome die Packungsebenen darstellen. Das Silicium füllt dabei die entstehenden Tetraederlücken, Magnesium und Eisen entsprechend die Oktaederlücken.

Im oberen Mantel durchlaufen Olivine aufgrund des steigenden Drucks und steigender Temperatur zwei Phasenumwandlungen. In etwa 410 km Tiefe (410-km-Diskontinuität) entsteht die Hochdruck-Modifikation Wadsleyit ("modifizierter Spinell", oft mit β bezeichnet) und ab etwa einer Tiefe von 520 km (520-km-Diskontinuität) geht dieser in Ringwoodit ("Spinell", oft mit γ bezeichnet) über ^[4].

Die Bezeichnung "Spinell" bezieht sich hier nur auf die Kristallstruktur und ist nicht mit dem eigentlichen Mineral Spinell zu verwechseln. An der Grenze zwischen oberem und unterem Mantel in 660 km Tiefe zerfällt Ringwoodit schließlich in Perovskit (Mg,Fe)SiO₃ und Magnesiowüstit (Mg,Fe)O. Insbesondere die Phasengrenzen bei 410 und 660 km werden mit markanten seismischen Diskontinuitäten, an denen Erdbebenwellen reflektiert bzw. gebrochen werden, in Verbindung gesetzt und definieren somit die Mantelübergangszone.

Verwendung

Die besonders reine, transparent-grüne Variante des Olivins, der Peridot, und der Chrysolith finden als Schmucksteine Verwendung. Normaler Olivin wird bei der Herstellung hitzeresistenter Gläser genutzt, ferner für die Herstellung von Eisenerzpellets. Außerdem findet es als Katalysator bei Holzvergasungsprozessen Verwendung, etwa in der Pilotanlage in Güssing, Österreich.

Zusätzlich eignet sich Olivin als Wärmespeicher. Im August 2009 wurde olivines Lithium-Ferrophosphat (LiFePO4) erstmalig als Kathodenmaterial für Lithium-Ionen-Akkus verwendet, diese erhalten dadurch ein erhöhtes (theoretisches) Leistungsgewicht und können bei höheren Temperaturen eingesetzt werden als herkömmliche Akkus.^[5]

Einzelnachweise

1. ↑ Spiegel Online - Forscher entdecken riesiges Loch in der Erdkruste.
2. ↑ Drilling the Mid-Atlantic Ridge: RRS James Cook cruise JC007, 5 March 2007 – 17 April 2007.
3. ↑ Charles A. Poteet, S. Thomas Megeath, Dan M. Watson, Nuria Calvet, Ian S. Remming, Melissa K. McClure, Benjamin A. Sargent, William J. Fischer, Elise Furlan, Lori E. Allen, Jon E. Bjorkman, Lee Hartmann, James Muzerolle, John J. Tobin, Babar Ali: A Spitzer-IRS Detection of Crystalline Silicates in a Protostellar Envelope, accepted to Astrophysical Journal Letters, 19 April 2011.
4. ↑ M. Okrusch, S. Matthes: Mineralogie. 7. Auflage. Springer Verlag, Berlin 2005, ISBN 3-540-23812-3, S. 420-421.
5. ↑ Sony präsentiert Lithium-Ferrophosphat-Akku

Siehe auch

• Systematik der Minerale
• Liste der Minerale

Literatur

• Edition Dörfler: Mineralien Enzyklopädie. Nebel, Eggolsheim 2002. ISBN 3-89555-076-0
• Stefan Weiß: Das große Lapis Mineralienverzeichnis. 4. Auflage. Christian Weise, München 2002. ISBN 3-921656-17-6

Weblinks

 Commons: Olivin – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

• Mineralienatlas:Olivin (Wiki)
• Mineralien-Lexikon - Olivin
• MinDat - Olivine (engl.)
• Dichte, Spaltbarkeit und Verwitterung von Olivin bei Geologie-DatenZentrum (mit Abbildung)
• realgems.org - Olivin (Peridot, Forsterit und Dunilit) (mit Bildern geschliffener Olivine bzw. Peridot, Forsterit und Dunilit)