Vivianit

Vivianit
Vivianit aus der Tomokoni Mine, Potosí, Bolivien
Chemische Formel	Fe3[PO4]2 • 8 H2O
Mineralklasse	Phosphate, Arsenate, Vanadate VII/C.13-40 (nach Strunz) 40.03.06.01 (nach Dana)
Kristallsystem	monoklin
Kristallklasse	monoklin-prismatisch, 2 / m
Farbe	im frischen Zustand farblos, schnell blau, grün, violett, schwarzblau anlaufend
Strichfarbe	weiß bis bläulich
Mohshärte	1,5 bis 2
Dichte (g/cm3)	2,6 bis 2,7
Glanz	Glasglanz, Perlglanz
Transparenz	durchsichtig bis undurchsichtig
Bruch	uneben
Spaltbarkeit	vollkommen nach [010]
Habitus	lange, prismatische bis nadelige Kristalle; faserige bis pulvrige Aggregate; massig
Häufige Kristallflächen	tafelig nach (010); (310), (100), (001)
Kristalloptik
Brechungsindex	α=1,580-1,626 β=1,598-1,662 γ=1,627-1,699
Doppelbrechung (optische Orientierung)	Δ=0,047-0,073 ; zweiachsig, positiv
Winkel/Dispersion der optischen Achsen	2vz ~ 63° bis 83,5°
Pleochroismus	Kobaltblau-grüngelb-grüngelb
Weitere Eigenschaften
Chemisches Verhalten	oxidiert an der Luft sehr schnell

Vivianit, auch unter den Synonymen Blaueisenerde, Eisenblau, Eisen-Phyllit, Glaukosiderit, Mullinit, Natürliches Berlinblau, Phosphorsaures Eisen ^[1] und Eisenphosphat^[2] (veraltet: Phosphoreisensinter ^[3]) bekannt, ist ein häufig vorkommendes Eisen(II)-Phosphat-Mineral. Es kristallisiert im monoklinen Kristallsystem mit der chemischen Zusammensetzung Fe₃[PO₄]₂ • 8 H₂O und entwickelt oft lange, prismatische bis nadelige Kristalle, aber auch faserige bis erdig-pulvrige Aggregate. Die größten radialstrahligen Aggregate erreichen einen Durchmesser von etwa 2 Metern, Einzelkristalle immerhin noch eine Länge von bis zu 1,3 Metern ^[4].

Im frischem Zustand ist Vivianit zunächst farblos. An der Luft oxidiert Vivianit allerdings sehr schnell und färbt sich blau, grün, violett oder schwarzblau.

Etymologie und Geschichte

Seinen Namen erhielt Vivianit 1817 durch Abraham Gottlob Werner, der das Mineral zu Ehren des Entdeckers und Erstbeschreibers John Henry Vivian (1785-1855) ^[5], einem englischen Mineralogen benannte.

Klassifikation

In der alten (8. Auflage) und neuen Systematik der Minerale nach Strunz (9. Auflage) gehört der Vivianit zur Abteilung der „Wasserhaltigen Phosphate ohne fremde Anionen“.

Seit der Überarbeitung der Strunz'schen Mineralsystematik in der 9. Auflage ist diese Abteilung allerdings präziser unterteilt nach der Größe der an der Verbindung beteiligten Kationen und dem Stoffmengenverhältnis Phosphat-, Arsenat- bzw. Vanadat-Komplex zu Kristallwasser. Der Vivianit findet sich entsprechend in der neuen Unterabteilung „Mit ausschließlich mittelgroßen Kationen, RO₄ : H₂O = 1 : 2,5“, wo er zusammen mit Annabergit, Arupit, Baricit, Erythrin, Ferrisymplesit, Hörnesit, Köttigit, Pakhomovskyit, Parasymplesit und Santabarbarait die unbenannte Gruppe 8.CE.40 bildet.

Die im englischen Sprachraum gebräuchliche Systematik der Minerale nach Dana ordnet den Vivianit ebenfalls in die Klasse der „Phosphate, Arsenate und Vanadate“, dort allerdings in die Abteilung der „Hydratisierten Phosphate etc., mit der allgemeinen Formel (A²⁺)₃(XO₄)₂ • x(H₂O)“, wo er zusammen mit Annabergit, Arupit, Baricit, Erythrin, Köttigit, Parasymplesit, Hörnesit, und Pakhomovskyit die unbenannte Gruppe 40.3.6 bildet.

Bildung und Fundorte

Vivianit findet sich auf Magnetkies- bzw. Zinnlagerstätten, Brauneisenstein und in tertiären Gesteinsschichten. Es ist außerdem ein sehr verbreitetes Phosphatmineral, dass, wenn auch nicht in größeren Massen, in Ton und Torf entsteht. Unter besonderen Bedingungen kann es zuweilen das Innere von fossilen Muscheln (Kertsch), Knochen und Baumstämmen ausfüllen.

Vivianit bildet sich in Eisenlagerstätten durch Oxidation (Verwitterung), kann dort aber auch hydrothermal entstehen.

Fundorte sind unter anderem Morococala in Bolivien, Bodenmais, Amberg und Wölfersheim/Wetterau in Deutschland, Anloua in Kamerun, Kertsch in der Ukraine und Colorado und Utah in den USA.

Vivianitausfällung (blau) auf Raseneisenstein

In Böden bildet sich Vivianit, wenn zweiwertiges Eisen und hohe Phosphatmengen vorliegen. Eisen(II) entsteht unter anaeroben Bedingungen aus Eisen(III), sobald das Redoxpotential des Bodens unter 150 mV sinkt. Dies ist vor allem in Bereichen mit ständig hohen Wassergehalten der Fall; also in Stauwasser-, Grundwasser- oder Moorböden. In den meisten natürlichen Böden reichen aber die für eine nennenswerte Vivianitbildung benötigten Phosphatgehalte nicht aus. Unter den ursprünglichen Bedingungen erreichen fast nur Niedermoore solche Gehalte. Diese in Niederungen liegenden Biotope sind oft Nährstoffsenken und enthalten viel organisches Material, das beim biologischen Abbau Phosphat freisetzt. Die Mineralisation wird durch eine Entwässerung verstärkt, so dass Vivianit in trockengelegten Moorgebieten weit verbreitet ist.

Da Phosphor ein wichtiger Pflanzennährstoff ist, wird in der modernen Landwirtschaft regelmäßig und großflächig mit Phosphaten gedüngt. Dadurch enthalten heute viele Böden genug Phosphat für die Bildung von Vivianit.

Kommen Eisen(II) und Phosphat im Boden zusammen, so ist die Verbindung dort wegen des Sauerstoffmangels vorerst farblos. Erst unter Luftzufuhr entsteht die typische blaue Färbung. Durch die Verdunstung kann gelöstes Vivianit mit dem Wasser an die Oberfläche transportiert werden und dort ausfallen. Mit der Zeit bilden sich so deutlich sichtbare Beläge. Vivianit ist in Deutschland die einzige natürliche Erklärung für eine intensiv blaue Bodenfärbung.

Eine interessante Entstehung wurde 1984 an einem Fundort im Harz (oberes Selketal) beobachtet. Bei Erneuerungsarbeiten an der Kleinbahnstrecke zwischen den Stationen Stiege (Harz) und Albrechtshaus stießen die Bahnarbeiter in 1,3 m Tiefe auf Rennfeuerschlacke und Knochenfragmente von Rind und Pferd. Die Knochenteile waren vollständig hellblau verfärbt. Sechs in der Nähe liegende Pferdezähne hatten das gleiche Aussehen. In dieser Erdschicht lag Keramik, die eine Datierung in das 10. bis 12. Jahrhundert ermöglichte. Die Markhöhlen der Extremitätenknochen und die Pulpahöhlen der Zähne waren mit lang gestreckt verwachsenen und dunkelblauen Kristallen von einer Länge bis 3 mm gefüllt.

Folgende Bedingungen führten zur Kristallbildung: Carbonatapatit der Knochen, Hydroxylapatit des Dentins und Fluorapatit des Zahnschmelzes in Kontakt mit einer wässrigen Lösung, die zweiwertiges Eisen enthält. Es erfolgte über einen längeren Zeitraum ein Austausch des Calciums gegen Eisen, da Vivianit schwerer löslich ist. Der fluorhaltige, widerstandsfähigere Zahnschmelz veränderte sich dabei nicht. Unter den Bedingungen des verzögerten Ionenaustauschs - höhlenartige Räume in Zahn und Knocheninnern - entstanden besonders große und gleichmäßige Kristalle. Durch die Keramikfunde ist ein Zeitraum für die Kristallbildung nachzuweisen. Vivianitfundstellen im Harz:

• 1852 - erdiges Eisenblau in Ton vom Hartenberg bei Elbingerode (Harz).
• 1984 - gelblichgrüne Vivianitkristalle auf Quarz von der Halde der Grube Glücksrad in Oberschulenberg.

Weitere Knochenfunde mit Vivianitbildung:

• 1933 - in einem Pferdeschädel (aus einem Altbergbau in Příbram, Tschechien).
• 1962 - Pferdeschädel (aus dem Moorboden von Feistritz-Pulst, Glantal, Österreich.

Laut Muus und Dahlstrøm (Meeresfische; 1978) besteht das grüne Pigment in den Knochen der nordostatlantischen Aalmutter (Zoarces viviparus), das beim Kochen auftritt, aus Vivianit ("Grünknochen").

Kristallstruktur

Vivianit kristallisiert monoklin in der Raumgruppe C2/m mit den Gitterparametern a = 10,09 Å; b = 13,47 Å; c = 4,70 Å und β = 104,3 ° sowie zwei Formeleinheiten pro Elementarzelle.^[6]

Verwendung

als Pigment

Vivianit ist ein altertümliches blaues Farbmittel, das wahrscheinlich schon seit der Antike verwendet wurde ^[7] und in der Tafelmalerei des Hochmittelalters eine Rolle spielte ^[2].

Als Pigment ist es unter dem Namen Eisenblau bekannt, aber wenig stabil. Heute spielt es nur noch in der Auseinandersetzung mit historischen Malereien, etwa in der Restaurierung, eine Rolle. Die Verwendung des Namens Eisenblau verleitet allerdings zur Verwechslung mit Berliner Blau, da „Eisenblau“ in der Industrie dessen Synonym ist.

als Schmuckstein

Vivianit ist für die kommerzielle Verwendung als Schmuckstein aufgrund seiner minimalen Härte und seiner vollkommenen Spaltbarkeit ungeeignet. Unter Sammlern und Hobbyschleifern ist er jedoch ein begehrtes Tausch- oder Verkaufsobjekt ^[8].

Siehe auch

• Systematik der Minerale
• Liste der Minerale

Einzelnachweise

1. ↑ MinDat - Vivianite (englisch)
2. ↑ ^{a b} 10400 Vivianit natur. In: Kremer Pigmente GmbH & Co. KG
3. ↑ Meyers Konversationslexikon - Phosphor
4. ↑ Vivianit im "Projekt Riesenkristalle" (englisch)
5. ↑ Mineraldatenblatt Vivianite (PDF, engl.)
6. ↑ 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. 481.
7. ↑ Emrath (9. Mai 2006)
8. ↑ Walter Schumann: Edelsteine und Schmucksteine. 13. Auflage. BLV Verlags GmbH, 1976/1989, ISBN 3-405-16332-3

Literatur

• Stefan Weiß: Das große Lapis Mineralienverzeichnis. 4. Auflage. Christian Weise Verlag, München 2002, ISBN 3-921656-17-6
• Edition Dörfler: Mineralien Enzyklopädie, Nebel Verlag, ISBN 3-89555-076-0
• Mark Richter: Die Verwendung von Vivianit in der farbigen Fassung und Malerei des Barock und Rokoko. In: Michael Kühlenthal (Hrsg.): Historische Polychromie. o.A. 2004. S. 204-212 (weblink: Bibliothekseintrag Malerei / Material - Technik im Zentralinstitut für Kunstgeschichte - OPAC)
• Hartmut Knappe und Jürgen Siemroth:Minerale aus dem Harz - Vivianit. In: Der Harz - eine Landschaft stellt sich vor. Heft 13/14, Harzmuseum Wernigerode, 1985, S.42
• Winfried E. H. Blum: Bodenkunde in Stichworten, 6. Auflage, Gebr. Borntraeger Verlag, 2007, ISBN 978-3-443-03117-6
• Hans-Peter Blume: Scheffer/Schachtschnabel - Lehrbuch der Bodenkunde, 16 Auflage, Spektrum Akademischer Verlag, 2010, ISBN 978-3-8274-1444-1

Weblinks

• Vivianit. In: Meyers Konversations-Lexikon. 4. Auflage. Band 16, Bibliographisches Institut, Leipzig 1885–1892, ‎ S. 236.
•  Commons: Vivianit – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien
• Mineralienatlas:Vivianit (Wiki)
• Webmineral - Vivianite (englisch)
• Volkert Emrath: Einige alte Pigmente und Farbstoffe,deren Herkunft u. Verwendungszeiten in der Tafel-, Buch- und Miniaturmalerei vor ca. 1780 (nur XGA)
• GeoMuseum TU Clausthal - Vivianit
• Institut für Edelsteinprüfung - Kollophan
• Vivianit im "Projekt Riesenkristalle" (englisch)