Feldspat

Feldspat-Blöcke in Monzogranit imJoshua-Tree-Nationalpark

Einkristall eines monoklinen Feldspats aus dem Jequitinhonha-Tal, Minas Gerais, Brasilien
(Größe: 18 cm × 21 cm × 8,5 cm)

DieMineralederFeldspatgruppe(kurzFeldspate) sind eine große Gruppe sehr häufig vorkommenderSilikatemit der allgemeinenchemischen Zusammensetzung(Ba,Ca,Na,K,NH₄,Sr)(Al,Fe³⁺,B,Si)₄O₈.Die in Klammern angegebenen Elemente können sich jeweils gegenseitig vertreten (Substitution,Diadochie), stehen jedoch immer im selben Mengenverhältnis zu den anderen Bestandteilen des Minerals (Substitution).

Strukturell gehören die Feldspate zu denGerüstsilikaten(Tektosilikaten) und kristallisieren entweder immonoklinenoder imtriklinen Kristallsystem.DieKristalleunterscheiden sichmorphologischwenig voneinander und finden sich meist in Form prismatischer bis tafeliger Kristalle und Kristallgruppen oder körnigerMineral-Aggregateund spaltbarer Massen. Häufig treten auchZwillingenach dem Karlsbader- oderAlbit­gesetz auf.

Auch bei den physikalischen Eigenschaften weisen die Minerale der Feldspatgruppe viele Gemeinsamkeiten auf. So liegt ihre mittlereMohshärtezwischen 6 und 6½ und ihreDichtezwischen 2,5 bis 2,7 g/cm³.Charakteristisch ist auch ihre vollkommeneSpaltbarkeitnach zwei Richtungen. Die meisten Feldspate sind zudem sehr hellfarbig, das heißt entweder farblos durchsichtig oder weiß bis hellgrau durchscheinend bis durchsichtig. Durch Fremdbeimengungen können verschiedene Feldspate aber auch eine hellrosa oder fleischrote, grünliche bis gelbliche sowie bläuliche bis braune Farbe annehmen. DieStrichfarbeist allerdings immer weiß.

Feldspate gelten als die wichtigstengesteinsbildendenMineralederErdkrustemit einem Anteil von fast 60 %.Zudem bestehen große Teile derMond-Hochländer oder Ebenen ausAnorthositund damit zu großen Teilen aus Feldspat.

Feldspäte bilden sich inbasischenbissauren Gesteinenund kristallisieren in einemSchmelztemperaturbereichzwischen 1200 und 1300 °C.

Etymologie und Geschichte

Natrium-Feldspat Albit mit deutlich sichtbaren Spaltrissen

Feldspatist aus den WörternFeldundSpatzusammengesetzt. Als Pluralform ist sowohlFeldspäteals auchFeldspatein der Fachliteratur zu finden.

Jahrhundertelang sprachen die Bergleute Minerale und Gesteine allgemein alsSpatan, wenn sie die Eigenschaft besaßen, sich besonders gut (vollkommen)spaltenzu lassen. Die Vollkommenheit der Spaltbarkeit zeigte sich oft schon an den vorhandenen, sichtbaren Spaltrissen und daran, dass sich vom Mineral- bzw. Gesteinskörper beim Anschlagen mit einem Hammer feine Blättchen („Spaten “) ablösten.

Etwa Mitte des18. Jahrhundertskam der Begriff Feldspat auf, als man in der Mineralogie lernte, die verschiedenen Mineralarten genauer zu unterscheiden. Zur genauen Herkunft dieses Namens gibt es allerdings verschiedene Theorien. So stellte sich beispielsweiseUrban Brückmann1783 die Frage, ob der Feldspat seinen Namen in Anlehnung an seine charakteristische Art des Vorkommens in Form von Feldern oder Flecken in Granit und anderen Gesteinsarten (nie als ganze Gänge, Felsen oder Gebirge) erhalten haben könnte.René-Just Haüyvermutete dagegen 1804 in seinem WerkTraité de minéralogie,der Name könnte in Anlehnung an die Tatsache gewählt worden sein, dass oft Feldspat-Bruchstücke auf den Feldern gefunden wurden.Der Feldspat wäre daher als „Spat von den Feldern “zu verstehen und ein Hinweis darauf, dass Feldspat durch Verwitterung allmählich in Ackererde überging.

Klassifikation

Mischbarkeit im ternären Feldspatsystem bei 900 °C (blau) und 600 °C (rot) sowie Änderung der Nomenklatur

Ausgehend von den (chemischen) EndgliedernOr(KAlSi₃O₈,Sanidin,Orthoklas,Mikroklin),Ab(NaAlSi₃O₈Albit/Analbit) undAn(CaAl₂Si₂O₈Anorthit) lassen sich die Feldspate in drei verschiedene Gruppen einteilen:

Alkalifeldspate

AlkalifeldspatesindMischkristalleder Ab-Or-Mischkristallreihemit den EndgliedernAlbit/Analbit (NaAlSi₃O₈) und Kalifeldspat bzw.Sanidin/Orthoklas/Mikroklin(KAlSi₃O₈). Sie bilden die Mischkristalle Anorthoklas,Na-Sanidinund Sanidin und haben einen hohen Anteil anKaliumundNatrium.Allerdings sind sie nur bei hohen Temperaturen stabil mischbar. Bei langsamer Abkühlung kommt es zur Ordnung der Aluminium- und Siliciumatome auf bestimmteGitterplätze(Al,Si-Ordnung oder Ordnungsgrad). Beim monoklinen Sanidin (hohe Temperatur) liegen die Aluminium- und Siiliziumatome nahezu zufällig verteilt auf den vier möglichen Tetraederplätzen (2×T₁,2×T₂) vor, wobei der T₁-Platz leicht bevorzugt wird. Durch den Ordnungsprozess reichert sich das Aluminium auf dem T₁-Platz an und es bildet sich Orthoklas. Dieser ist optisch monoklin, besteht aber submikroskopisch bereits aus triklinen Domänen. Orthoklas gilt als thermodynamisch gestrandete Struktur.Bei weiterer Abkühlung zwischen etwa 480 °C und 450 °C und in Anwesenheit eines Fluids spalten sich die Tetradederplätze auf in T₁0, T₁m, T₂0 und T₂m, wobei das Aluminium auf dem T₁0-Platz angereichert wird und Mikroklin auf der Or-Seite gebildet wird. Auf der Ab-Seite der Alkalifeldspäte bildet sich bei hoher Temperatur zunächst Monalbit, dieser ist jedoch nicht stabil und geht ab etwa 980 °C in Analbit oder Hoch-Albit durch einen displaziven Phasenübergang über. Bei weiterer langsamer Abkühlung reichert sich das Aluminium auf den T₁0-Plätzen an, und der Hoch-Albit oder Analbit geht in den Tief-Albit bzw. Albit über.

Der genaue Grad der Aluminium-Silicium-Ordnung kann mithilfe vonPolarisationsmikroskopie,RöntgenographischenuntersuchungenundInfrarotspektroskopiebestimmt werden.

Bei der Abkühlung kommt es zusätzlich zu Entmischungen, die sich in natriumreichen Lamellen inKalifeldspat(Perthit), bzw. in kaliumreichen Lamellen in Albit (Antiperthit) äußern. Den Vorgang selbst bezeichnet man als perthitische Entmischung.

Plagioklase

Dünnschliff eines albit-reichen Plagioklases (Pla) von den Lofoten. Die polysynthetischen Zwillinge sind gut unter gekreuzten Polarisatoren zu sehen. Weiter befinden sich Muskovit (Hg) und Quarz (Qz) im Bild. Bildbreite 3,3 mm.

Plagioklase(auch Kalknatronfeldspate) sind Mischkristalle der Ab-An-Mischkristallreihe mit den EndgliedernAlbit/Analbit (NaAlSi₃O₈) undAnorthit(CaAl₂Si₂O₈). Sie zeichnen sich durch einen hohen Gehalt anCalciumundNatriumaus. Da man makroskopisch keine Unterschiede erkennt, werden die Mischkristalle nach dem Anteil des Anorthits unterteilt: Albit (0–10 %),Oligoklas(10–30 %),Andesin(30–50 %),Labradorit(50–70 %),Bytownit(70–90 %) und Anorthit (90–100 %). Diese Mischkristallreihe der Plagioklase besitzt ebenfalls temperaturabhängige Entmischungen, die allerdings weniger ausgeprägt sind als bei den Alkalifeldspaten und sich nur in mikroskopisch dünnen Lamellen im Kristall zeigen. Man kennt dreiMischungslücken,die wieder nach dem Anteil des Anorthits unterschieden und alsPeristerit-Entmischung(2–16 %),Bøggild-Entmischung(47–58 %) undHuttenlocher-Entmischung(67–90 %) bezeichnet werden.

Weiterhin können die Plagioklase anhand ihrer Aluminium-Silicium-Ordnung klassifiziert werden. Aluminium und Silicium teilen sich die vier unterscheidbaren Tetraederplätze im Kristallgitter. Man unterscheidet zwischen tief Plagioklas (hoher Ordnungsgrad) und hoch Plagioklas (niedriger Ordnungsgrad). Während auf der Ab-Seite im Prinzip alle möglichen Ordnungsgrade möglich sind, ist auf der An-Seite nur eine alternierende Al,Si-Ordnung (Al-Si-Al-Si und so weiter) möglich, da aufgrund des Calcium-zu-Natrium-Verhältnisses nur so die Ladungsbilanz ausgeglichen ist (Löwenstein-Regel). Zwischen den beiden Endgliedern Ab und An nimmt daher das Feld der möglichen Ordnungsgrade ab, jedoch nicht linear.

Ternäre Feldspate

Ternäre Feldspateliegen im inneren des Dreiecks aus Kalifeldspat-Albit-Anorthit mit einer jedoch bei sinkenden Temperaturen zunehmend großen Mischungslücke.

Einzelminerale, Varietäten und Modifikationen

Mikroklin-Kristallgruppe aus Papachacra, Catamarca, Argentinien
(Größe: 9,9 cm × 9,0 cm × 5,3 cm)

Die Bezeichnung eines Einzelminerals kann auch mittels Prozentangaben erfolgen: Zum Beispiel stellt man einen An-Ab-Mischkristall aus 60 % Albit und 40 % Anorthit mit Ab₆₀An₄₀oder auch nur kurz Ab₆₀bzw. An₄₀dar und bezeichnet ihn aufgrund dieser Zusammensetzung als Andesin.

Anerkannte Mineraleund ihre Varietäten

• AlbitNaAlSi₃O₈– triklin
  • Periklin, Cleavelandit
  • Analbit (triklin) und Monalbit (monoklin) sind instabile Hochtemperaturmodifikationen von Albit
• AnorthitCa(Al₂Si₂O₈) – triklin
• Buddingtonit(NH₄)(AlSi₃)O₈– monoklin
• CelsianBa(Al₂Si₂O₈) – monoklin
• FerrisanidinK(Fe³⁺Si₃O₈) – monoklin
• FilatovitK(Al,Zn)₂(As,Si)₂O₈– monoklin
• MikroklinK(AlSi₃O₈) – triklin, Tieftemperatur-Modifikation von Orthoklas
  • Amazonit
• OrthoklasK(AlSi₃O₈) – monoklin
  • Adular,Mondstein
• Paracelsian,Ba(Al₂Si₂O₈) – monoklin
• Reedmergnerit,NaBSi₃O₈– triklin
• RubiklinRb(AlSi₃O₈) – triklin
• SanidinK(AlSi₃O₈) – monoklin, Hochtemperatur-Modifikation von Orthoklas
• SlawsonitSr(Al₂Si₂O₈) – monoklin

Nicht anerkannte Zwischenglieder einer Mischreihe

Reihe Albit–Anorthit

• OligoklasAn_10–30
  • Peristerit,Aventurin-Feldspat(Sonnenstein)
• AndesinAn_30–50
• LabradoritAn_50-70
• BytownitAn_70-90
  • Maskelynit

Reihe Albit–Orthoklas

• AnorthoklasOr₂₀Ab₈₀–Or₃₀Ab₇₀

Reihe Orthoklas–Celsian

• Hyalophan(K,Ba)(Al,Si)₄O₈

Systematik

In allenMineral-Systematikengehört die Feldspatgruppe zur Mineralklasse der „Silikate und Germanate “und dort zur Abteilung der „Gerüstsilikate “(Tektosilikate).

Die veraltete8. Auflage der Mineralsystematik nach Strunzunterteilt die hier als „Feldspat-Familie “bezeichnete Gruppe mit der System-NummerVIII/F.03in drei Untergruppen, namentlichKalifeldspate(VIII/F.03a),Bariumfeldspate(VIII/F.03b) undPlagioklase(VIII/F.03c).

Im zuletzt 2018 überarbeiteten und aktualisiertenLapis-Mineralienverzeichnisnach Stefan Weiß (auchLapis-Systematik), das sich aus Rücksicht auf private Sammler und institutionelle Sammlungen noch nach dieser alten Form der Systematik vonKarl Hugo Strunzrichtet, reicht die Feldspat-Familie von denGruppenVIII/J.06(Buddingtonit, Celsian, Hexacelsian, Hyalophan, Kokchetavit, Mikroklin, Orthoklas, Paracelsian, Rubiklin, Sanidin, Slawsonit) bisVIII/J.07(Albit, Andesin, Anorthit, Anorthoklas, Banalsit, Bytownit, Dmisteinbergit, Filatovit, Kumdykolit, Labradorit, Liebermannit, Lingunit, Oligoklas, Stöfflerit, Stronalsit, Svyatoslavit).

Die von derInternational Mineralogical Association(IMA) zuletzt 2009 aktualisierte9. Auflage der Strunz’schen Mineralsystematikordnet die Feldspate in die bereits feiner unterteilte Abteilung der „Gerüstsilikate (Tektosilikate) ohne zeolithisches H₂O “ein. Diese ist zudem weiter unterteilt nach der möglichen Anwesenheit zusätzlicherAnionen,so dass die Feldspate entsprechend ihrer Zusammensetzung in der Unterabteilung „Gerüstsilikate (Tektosilikate) ohne zusätzliche Anionen“zu finden sind. Die Minerale sind hier in die beiden Gruppen der „Alkalifeldspate “mit der System-Nr.9.FA.30(Adular, Anorthoklas, Buddingtonit, Celsian, Hyalophan, Mikroklin, Monalbit, Orthoklas, Rubiklin, Sanidin) und der „Plagioklase “mit der System-Nr.9.FA.35(Albit, Andesin, Anorthit, Bytownit, Labradorit, Oligoklas, Reedmergnerit) aufgeteilt.

In der vorwiegend im englischen Sprachraum gebräuchlichenSystematik der Minerale nach Danasind die Minerale der Felspatgruppe bevorzugt nach der Kristallstruktur klassifiziert und daher über mehrere Abteilungen und Unterabteilungen verteilt. Hauptmerkmal ist hier das Al-Si-Gitter in der Unterabteilung76.01mit den K(Na,Ba)-Feldspaten, der Plagioklas-Reihe, der Paracelsian- und Banalsitgruppe sowie den Hexagonalen Feldspate (Hochdruckminerale) und den weiteren Feldspatvertretern und verwandte Arten in der Unterabteilung76.02.

Bildung und Fundorte

Feldspate treten meist in Form tafeliger oder säuliger, oftverzwillingterKristalleauf und finden sich sowohl inmagmatischenals auch inmetamorphenundSedimentgesteinen.

Welcher Feldspattyp sich in einem gegebenen magmatischen Gestein findet, hängt von der chemischen Zusammensetzung und der Temperatur der ursprünglichen Schmelze ab: Kalifeldspate bilden sich bei vergleichsweise niedrigen Temperaturen in siliciumdioxidreichenMagmen,die beim Abkühlen dieGesteineGranitundRhyolithbilden. Ist die Schmelze dagegen eher arm an Siliciumdioxid und kristallisiert bei vergleichsweise hoher Temperatur, so entstehen Plagioklase, die sich dann in Gesteinen wieGabbrooderBasaltfinden.

In Gestalt von erosionsbedingt entstandenem Feldspatstaub spielt die Substanz eine wichtige Rolle beim Wettergeschehen in der Atmosphäre. Als Staubpartikel sind Feldspate extrem aktive Aerosole, die alsKondensationskernefür Wassertropfen dienen.

Feldspat verwittert in der Natur zu Tonmineralen wie z. B. Kaolinit$\mathrm {Al_{2}Si_{2}O_{5}(OH)_{4}}$plus Quarz ($\mathrm {SiO_{2}}$):

$\mathrm {2KAlSi_{3}O_{8}+2H_{2}CO_{3}+H_{2}O\longrightarrow \ Al_{2}Si_{2}O_{5}(OH)_{4}+4SiO_{2}+\ 2K^{+}\ +\ 2HCO_{3}^{-}}$

Die größten Abbauländer von Feldspat waren im Jahr 2020 die Türkei, Italien, Indien, der Iran und China.Einen Überblick über die globalen Abbaumengen gibt folgende Tabelle:

Land	2019	2020	2021
	(inTonnen)
AgyptenÄgypten	400.000	400.000
BrasilienBrasilien	300.000	300.000	300.000
China VolksrepublikVolksrepublik China	2.000.000	2.500.000	2.600.000
DeutschlandDeutschland	260.000	260.000
IndienIndien	4.000.000	6.000.000	6.200.000
IranIran	750.000	2.400.000	2.400.000
ItalienItalien	4.000.000	2.200.000	2.200.000
MalaysiaMalaysia	202.000	200.000
MexikoMexiko	210.000	300.000	500.000
PolenPolen		405.000	350.000
RusslandRussland	290.000	300.000	350.000
Saudi-ArabienSaudi-Arabien	210.000	210.000
SpanienSpanien(inklusivePegmatit)	800.000	650.000	800.000
Korea SudSüdkorea	620.000	415.000	420.000
ThailandThailand	1.200.000	1.200.000	1.300.000
TschechienTschechien	441.000	419.000	420.000
TurkeiTürkei	5.500.000	5.000.000	7.800.000
Vereinigte StaatenVereinigte Staaten	450.000	430.000	400.000
Andere Länder	1.320.000	1.920.000	1.900.000
Gesamt (gerundet)	23.000.000	24.400.000	28.000.000

Verwendung

Labradorit,angeschliffen

Einige Varietäten des Feldspat wieLabradoritoderOrthoklasfinden bei geeigneter Qualität alsSchmucksteinVerwendung.

Feldspat ist nebenKaolinundQuarzein wichtiger Bestandteil bei derPorzellanherstellung.

Besonders reiner Feldspat wird als Ausgangsmaterial für Zahnersatz (Inlays,Veneers) verwendet. Das Mineralgestein wird gemahlen, gereinigt und gebrannt. Chemische Prozesse spielen dabei keine Rolle. Die daraus industriell gefertigteKeramikist in ihren physikalischen Eigenschaften der natürlichen Zahnsubstanz sehr ähnlich, wodurch sie sich optimal in denZahneinfügt.

Bei der Herstellung vonSteinzeugfliesenund Platten dient Feldspat dazu, die Glasur in einem Arbeitsgang aufzusintern.Bereits vor dem Brennen desScherbenwird die Glasur aufgetragen und im Ofen auf etwa 1350 °C erhitzt. Der im Scherben enthaltene Feldspat schmilzt und sorgt neben Festigkeit und Zusammenhalt des Werkstücks auch für die Anbindung der Glasur auf der fertigen Fliese.

Siehe auch

• Systematik der Minerale
• Liste der Minerale

Literatur

• Helmut Schröcke,Karl-Ludwig Weiner:Mineralogie. Ein Lehrbuch auf systematischer Grundlage.de Gruyter, Berlin; New York 1981,ISBN 3-11-006823-0,8.6.3 Feldspatgruppe,S.861–897.
• Martin Okrusch,Siegfried Matthes:Mineralogie. Eine Einführung in die spezielle Mineralogie, Petrologie und Lagerstättenkunde.7., vollständig überarbeitete und aktualisierte Auflage. Springer, Berlin [u. a.] 2005,ISBN 3-540-23812-3,9.6.2 Feldspat-Familie,S.116–123.

Weblinks

Commons:Feldspat (Feldspar)– Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Wiktionary: Feldspat– Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

• FeldspatundMineralienportrait Feldspat.In:MineralienatlasLexikon.Geolitho Stiftung,abgerufen am 4. Januar 2023.
• Lexikon der Geowissenschaften – Feldspate.Spektrum.de,abgerufen am 5. März 2024.
• B. Bruder:Feldspat – Wie Sonne und Mond (Schmucksteinvarietäten und Darstellung der Mischungslücken).Institut für Edelsteinprüfung (EPI),abgerufen am 5. März 2024.