Glimmergruppe

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AlsGlimmergruppe(kurzGlimmer;englischMica) bezeichnet man eineGruppe von Mineralenaus der Abteilung derSchichtsilikatemit dem gleichenatomaren Aufbau.

Hervortretendes Merkmal der Glimmer ist ihre Schichtstruktur und die sehr schwacheBindungzwischen diesen Schichten. Daraus folgt die für dieseMineralecharakteristische perfekte Spaltbarkeit parallel zu diesen Schichtpaketen. Sie haben eine geringeMohshärtevon 2 (parallel zu den Schichtebenen) bis 4 (alle anderen Richtungen). Ihre Farbe variiert von Weiß bis Braunschwarz; seltener sind Grün oder Rosa. DieStrichfarbeist weiß. Für viele technische Anwendungen ist die sehr geringeelektrische Leitfähigkeitder Glimmer ausschlaggebend.

Glimmer gehören zu den häufigstengesteinsbildenden Mineralienund sind wichtige Bestandteile vielermagmatischer(beispielsweiseGranite,Diorite,Pegmatite) undmetamorpher(Glimmerschiefer,Gneise) Gesteine.

Auch andere blättrig oder schuppig brechende Mineralien, die nicht zurGlimmergruppegehören, werden alsGlimmerbezeichnet, so etwaEisenglimmer.

Biotit (Eifel,Deutschland)

Etymologie und Geschichte

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Glimmer

Glimmern (oderglimmen) heißt schwach glühen oder glänzen. Aber von alters her meinte man mit dem Namen einenBlender,der nicht hält, was er verspricht. Daher werden auch manche Glimmerarten abwertend als „Katzensilber“bezeichnet. ImEnglischenheißt das Mineralmica,vonlateinischmica‚Krümelchen‘(häufiges Vorkommen in kleinen Blättchen) beziehungsweisemicare„funkeln “, „schimmern “, „strahlen “.

Glimmer wurden bereits 1546 von dem MineralogenGeorgius Agricolaerwähnt. Im 20. Jahrhundert wurden Glimmer erstmals durchCharles-Victor MauguinmitRöntgenstrahlenuntersucht.

Klassifizierung und Nomenklatur

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Nach derKlassifikation von Danagehören die Glimmer zu denSchichtsilikaten(Klasse 71) mit Silikatschichten aus Sechserringen und einem Verhältnis von Silikat- zuOktaederschichtenvon 2:1 (Dana71.1). Darin sind die Glimmer durch die Untergruppen 71.2.2.a(Muskovituntergruppe),71.2.2.b(Biotituntergruppe),71.2.2.c(Margarituntergruppe)und 71.2.2.d(Hydroglimmer)vertreten.

Strunzordnet die Glimmer zu denSchichtsilikaten(Klasse VIII/H) und unterteilt sie in die Gruppen VIII/H.10(Glimmergruppe Muskovitreihe),VIII/H.11(Glimmergruppe Biotitreihe),VIII/H.12(Glimmergruppe Lepidolithreihe)und VIII/H.13(Glimmergruppe Glaukonitreihe).

Die aktuelle Klassifikation der Glimmer wurde von einer Arbeitsgruppe derIMAKommission für neue Minerale, Klassifikation und Nomenklatur vorgelegt. Sie unterteilt die Glimmergruppe anhand der Besetzung der D-Position, das ist die Kationenposition zwischen den Tetraeder-Oktaeder-Tetraeder-Stapeln (T-O-T), in drei Untergruppen:[1]

  • Echte Glimmer:Glimmer mit mehr als 50 % einwertigen Kationen auf der D-Position
  • Sprödglimmer:Glimmer mit mehr als 50 % zweiwertigen Kationen auf der D-Position
  • Zwischenschicht-defizitäre Glimmer:Glimmer mit weniger als 0,85 positiven Ladungen pro Formeleinheit auf der D-Position

Diese Untergruppen werden wiederum unterteilt nach der Besetzung der oktaedrisch koordinierten G-Position:[1]

  • Dioktaedrische Glimmer:Glimmer mit weniger als 2,5 Kationen auf der G-Position
  • Trioktaedrische Glimmer:Glimmer mit mehr als 2,5 Kationen auf der G-Position

Später wurde diese Einteilung um weitere Untergruppen ergänzt. Die Einteilung erfolgt anhand der Kationen auf der D-Position (Na, Rb, Cs, NH4statt K) sowie der vorrangigen Besetzung der G- T- und X-Positionen mit für Glimmer ungewöhnlichen Ionen (z. B. Mn, Cr, V statt Fe oder Mg auf den M-Positionen, O oder F statt OH).

Im Folgenden sind die verschiedenen Glimmer der einzelnen Untergruppen mit ihren idealisierten Zusammensetzungen aufgeführt. Strunz, Dana und die IMA nehmen in Einzelfällen eine unterschiedliche Zuordnung der Glimmerminerale zu den Gruppen vor. Hier ist die Klassifikation der IMA wiedergegeben.[1]

Echte Glimmer

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Muskovit (mit Quarz)
Phlogopit
Paragonitmit eingebettetenKyanit- (blau) undStaurolithkristallen(rotbraun)

Gewöhnliche Kaliumglimmer

Muskovit-Seladonit-Reihe (dioktaedrisch)

Phlogopit-Annit-Reihe (trioktaedrisch)

Siderophyllit-Polylithionit-Reihe (trioktaedrisch),auchZinnwaldit

Tainiolith-Gruppe

Ungewöhnliche Kaliumglimmer

Dioktaedrisch

Trioktaedrisch

Nicht-Kaliumglimmer

Na-Glimmer

Cs-Glimmer

NH4-Glimmer

Sprödglimmer

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Nach Dana stellen diese die Margarituntergruppe, nach Strunz die Lepidolithreihe dar.

ClintonitinorthoklasreicherMatrix
Margarit

Gewöhnliche Sprödglimmer

Trioktaedrisch

Dioktaedrisch

Ungewöhnliche Sprödglimmer

Trioktaedrisch

  • Bityit:Ca LiAl2[BeAlSi2O10(OH)2]
  • Anandit:Ba Fe2+3[Fe3+Si3O10(OH)2]

Dioktaedrisch

Zwischenschicht-defizitäre Glimmer

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Nach Dana stellen diese die Hydroglimmer, nach Strunz die Glaukonitreihe dar.

Glaukonit

Dioktaedrisch

  • Illit(Serie): K0,65Al2[Al0,65Si3,35O10(OH)2]
  • Glaukonit(Serie): K0,8R3+1.33R2+0,67[Al0,13Si3,87O10(OH)2]
  • Brammallit(Serie): Na0,65Al2[Al0,65Si3,35O10(OH)2]

Trioktaedrisch

  • Wonesit:Na0,5Mg2,5Al0,5[Al Si3O10(OH)2]

Seriennamen

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Lepidolith aus Brasilien

Einige althergebrachte Namen sind als Bezeichnungen für Mischkristallzusammensetzungen zulässig, wenn eine genauere Charakterisierung nicht möglich ist.

  • Biotit:Dunkle lithiumfreie Glimmer mit Zusammensetzungen zwischen Annit, Phlogopit, Siderophyllit und Eastonit.
  • Glaukonit:Dioktaedrische Zwischenschicht-defizitäre Glimmer mit mehr als 15 % zweiwertiger Kationen auf der M-Position und vorwiegend Fe3+als dreiwertigem Kation auf der M-Position
  • Illit:Dioktaedrische Zwischenschicht-defizitäre Glimmer mit weniger als 25 % zweiwertiger Kationen auf der M-Position und vorwiegend Al als dreiwertigem Kation auf der M-Position
  • Lepidolith:Lithiumreiche trioktaedrische Glimmer mit Zusammensetzungen zwischen Trilithionit und Polylithionit
  • Zinnwaldit:Dunkle lithiumhaltige Glimmer mit Zusammensetzungen zwischen Siderophyllit und Polylithionit.

Chemismus

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Glimmer haben die chemische Zusammensetzung:

D G2-3[T4O10] X2.[2]

In dieser Formel bedeuten:

DieKoordinationeines Kations bezeichnet in diesem Zusammenhang Anzahl und Art dessen nächster Nachbarn. Beispielsweise ist ein 12-fach koordiniertes Kation von 12Sauerstoffatomenumgeben.

Fett hervorgehoben sind die jeweils dominierendenIonen.Die in Klammern stehenden Ionen können in beliebiger Mischung vertreten sein, stehen jedoch immer im selben Verhältnis zu den anderen Atomgruppen (Substitution).

Kristallstruktur

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Strukturell zeichnen sich die Glimmer durch Schichten von TO4-Tetraedern und GO6-Oktaedern aus. EineOktaederschichtwird hierbei von 2Tetraederschichteneingeschlossen. Untereinander sind diese „TOT-Sandwiches “nur sehr schwach über große niedrig geladene Zwischenschichtkationen verbunden.[1] Durch Schnitteffekte sind in Dünnschliffen oft ausgeprägte Farbspiele zu beobachten. Dieses Szintillieren (engl. birds-eye structure) ist ein wichtiges Bestimmungsmerkmal.

Silikat-Anionenkomplex

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Glimmerstruktur 1:SiO4-Tetraederschicht

Glimmer gehören zu der Gruppe der Schichtsilikate. Die Si4+-Ionen bilden vier sehr feste, kovalente Bindungen zu vier O2−-Ionen, die die Si-Ionen tetraedrisch umgeben. Die Sauerstoffionen sitzen auf den Ecken der Koordinationstetraeder und das Silizium befindet sich in deren Zentrum. Auf den Strukturabbildungen sind der Übersichtlichkeit halber nur diese Koordinationspolyeder abgebildet und nicht die Atome selbst.

Diese SiO4-Tetraeder sind über Ecken (gemeinsame Sauerstoffe) zu theoretisch unbegrenzten Schichten verbunden. Die Schichtstruktur der Glimmer zeichnet sich dadurch aus, dass jeder SiO4-Tetraeder über drei gemeinsame Ecken (Sauerstoffe) mit drei weiteren SiO4-Tetraedern verbunden ist und die freien vierten Spitzen aller Tetraeder einer Schicht in die gleiche Richtung zeigen (siehe Abb. 1). Der daraus resultierende Silikatanionenkomplex hat die Summenformel [Si4O10]4−.

Oktaederschicht

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Glimmerstruktur 2:GO6-Oktaederschicht

Die zwei- und dreiwertigen Kationen der G-Position sind oktaedrisch von 6 Sauerstoffen umgeben. Diese GO6-Oktaeder sind über Kanten (jeweils zwei gemeinsame Sauerstoffe zweier Oktaeder pro Kantenverknüpfung) miteinander verbunden und bilden ebenfalls theoretisch unbegrenzte Schichten. Bei den dioktaedrischen Glimmern sind nur die M2-Oktaeder mitKationenbesetzt (Abb. 2a), wohingegen bei den trioktaedrische Glimmern alle Oktaeder dieser Schichten mit Kationen besetzt sind (Abb. 2b).

Verknüpfung der Schichten

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Glimmerstruktur 3:Schichtabfolge undPolytypie

Charakteristisch für die Glimmerstruktur ist, dass diese Silikat- und Oktaederschichten miteinander so verbunden sind, dass jede Oktaederschicht von zwei Silikatschichten eingeschlossen wird. Hierbei sind die Silikattetraeder mit ihrer freien Spitze (Sauerstoff) mit der Oktaederschicht verbunden. Diese Baueinheit ist vergleichbar mit den I-Beams derPyroxene,Amphiboleund andererBiopyribole.Die Ladungen sind innerhalb dieser Baugruppe weitgehend ausgeglichen. Die abschließenden Sauerstoffe an den nach außen weisenden Basisflächen der SiO4-Tetraeder sind alle an zwei Si-Ionen gebunden und weisen nahezu keine freien Bindungsvalenzen mehr auf. Untereinander sind diese Glimmerstruktureinheiten daher nur noch über schwache ionische Bindungen mit den Zwischenschichtkationen der D-Position verbunden. Dies ist die strukturelle Erklärung für die exzellente blättrige Spaltbarkeit der Glimmer.

Diese Glimmerstruktureinheiten, auch als T-O-T- oder 2:1-Schichten bezeichnet, sind in Richtung der kristallographischen c-Achse aufeinandergestapelt (Abb. 3) und können dabei um die c-Achse mit n * 60° gegeneinander verdreht sein (0 ≤ n ≤ 5). Unterschiedliche Stapelfolgen verschieden orientierter Glimmerstruktureinheiten ergeben diverseGlimmerpolytypemit unterschiedlicher Symmetrie (monoklin, orthorhombisch, trigonal). Durch eine geordnete Verteilung unterschiedlicher Kationen auf den oktaedrisch koordinierten G-Positionen wird die Symmetrie der Polytype mitunter herabgesetzt, z. B. von C2/m (monoklin) auf C-1 (triklin).

Die Glimmerpolytype können in drei Unterfamilien aufgeteilt werden:

  • A-Polytype:Rotation der TOT-Schichten nur um 2n*60° (0°, 120°, 240°). In diese Unterfamilie gehören die häufigsten Glimmerpolytypen 1M, 2M1und 3T
  • B-Polytype:Rotation der TOT-Schichten nur um (2n+1)*60° (60°, 180°, 300°). Aus dieser Gruppe sind bislang nur die seltenen Polytype 2M2und 2O in der Natur gefunden worden.
  • Gemischte Polytype:Sowohl 2n*60° wie auch (2n+1)*60° – Rotationen der Glimmerschichten (1Md)

Die Bezeichnungen derPolytypesetzen sich im Wesentlichen zusammen aus der Anzahl unterschiedlich orientierter Baueinheiten (Zahlen, d für 'disordered – ungeordnet') und der Kristallklasse (Großbuchstaben M für monoklin, T für trigonal, O für orthorhombisch, H für hexagonal).

Vorkommen

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Glimmer (möglicherweiseBiotit) aus denRössingbergeninNamibia

Glimmer sind häufige Bestandteile vonmagmatischen,metamorphenundSedimentgesteinen.Die Varietät Muskovit findet sich beispielsweise besonders oft inquarzreichenGranitenoderPegmatiten,daneben auch in metamorphen Gesteinen wiePhyllit.Als sehr verwitterungsbeständige Varietät tritt sie auch in Sedimentgesteinen wieSandsteinauf. Biotit verwittert wesentlich leichter und findet sich daher eher in Granit oderDiorit.

Hauptproduzenten sind dieUSA,Indien(BundesstaatenJharkhand,BiharundRajasthan) und dieVolksrepublik China.

Unregulierter Abbau und Kinderarbeit in Indien

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Die Bedingungen, unter denen Glimmer (englischMica) in Nordindien abgebaut werden, stehen seit den 2010er Jahren unter wiederholter Kritik. Viele Minen wurden in den 1990er Jahren geschlossen, aber unreguliert weiter betrieben, vielfach unter Einsatz vonKinderarbeit.Mehr als die Hälfte der weltweiten Exporte stammen aus Indien.[3][4][5]

Verwendung

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Schon in prähistorischer Zeit wurde Glimmerschiefer abgebaut und der daraus gewonnene Glimmer vermutlich für kosmetische Zwecke verwendet.[6] Auch heute noch finden Glimmer – unter derINCI-Bezeichnung Mica (CI 77019) – Anwendung in der dekorativenKosmetik,z. B. inPuder,um einen schimmernden Effekt zu erzielen.

ImAyurvedawird Glimmer beiLungenkrankheitenund bei Darmkrankheiten gegeben.

Celadonit und Glaukonit (grüne Erden) wurden als grünes Farbpigmentz. B. bei römischen, byzantinischen und auch japanischen Wandmalereien verwendet.[7]

Mit anorganischenInterferenzschichten,beispielsweiseSiliciumdioxidundTitandioxid,beschichteter Glimmer wird seit Mitte der 1980er Jahre alsPerlglanz-oderInterferenzpigmentunter anderem inAutolackund Kosmetika eingesetzt.

Muskovit-Fenster im staatlichen historischen Museum, Moskau
Mikanit (Kunstglimmer, oben und rechts) und Glimmerscheiben (links) zur isolierten Montage vonTransistoren

Aufgrund der leichten Spaltbarkeit entlang der Schichtebenen lassen sich Glimmer in dünne transparente Scheiben aufspalten. Wo Glimmer leicht und zu günstigen Preisen erhältlich,Glasdagegen zu teuer war, wurde das Mineral insbesondere in ländlichen Gegenden fürFensterscheibenverwendet.

Aufgrund des hohenSchmelzpunktsdes Minerals fand es vor Verbreitung desfeuerfestenGlases unter anderem Anwendung als Sichtfenster in Zimmeröfen, als Glasersatz für Inspektionsfenster in industriellen Schmelzöfen oder als Schutzglas vonLaternen.

Glimmer undKunstglimmerwerden alselektrische Isolatorenund als Trägermaterial für Heizdrähte verwendet (Lötkolben,Toaster,Elektroherd). Glimmer hält Temperaturen von über 600 °C aus, Kunstglimmer von 400–500 °C.

Glimmerscheibenwerden alsIsolierscheibezwischen Leistungs-Halbleiterbauelementenund derenKühlkörpernverwendet. Beschichtete Glimmerscheiben mit Stanzlöchern werden inElektronenröhrenzum Aufbau des Elektrodensystems verwendet.

Weiterhin wird Glimmer alsDielektrikumfür verlustarmeGlimmerkondensatorenfür hohe Frequenzen undLeistungen,als Fenstermaterial vonZählrohreninGeigerzählernund – in Form von Kunstglimmer – als Abdeckung inMikrowellenöfeneingesetzt.

Bis in die 1940er Jahre war Glimmer alsSchwingungsmembranderSchalldosebeiGrammophonenverwendet worden, bevor er durchMetallewieAluminiumoderKupferersetzt wurde.

Als Plattenwerkstoff wird das Material imSchiffbau,imHochbauund in der Fertigung von Kaminen eingesetzt.

Da Glimmer nach der Spaltung eine sehr glatte Oberfläche aufweist, wird es auch als Substrat fürselbstorganisierende Monoschichtenund als Matrix bei derRasterkraftmikroskopieverwendet. Da Glimmeroptisch doppelbrechendist, werden durch Spaltung erzeugte Plättchen in der optischen Industrie alsVerzögerungsplattenverwendet.

Siehe auch

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Literatur

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Commons:Mica– Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien
Wiktionary: Glimmer– Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

Einzelnachweise

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  1. ↑abcdRieder u. a.:Nomenclature of the Micas.1998.
  2. ↑Smith u. a.:A systematic approach to general and structure-type formulas for minerals and other inorganic phases1998.
  3. ↑Indien: Wie Kinder in den Glimmer-Minen von Jharkhand ausgebeutet werden.Spiegel Online,28. Mai 2017,abgerufen am 31. März 2024.
  4. ↑Mica-Minen in Indien: Kinderarbeit für Glanz und Glitzer.tagesschau.de,2. Januar 2022,abgerufen am 31. März 2024.
  5. ↑Die Schatten des Glitzers: Wie Kinder nach dem Mineral Mica schürfen.14. April 2022,abgerufen am 31. März 2024.
  6. ↑M. L. Murphy u. a. 1994: Prehistoric mining of mica schist at the Tsodilo Hills, Botswana.
  7. ↑D. Hradil u. a.: Clay and iron oxide pigments in the history of painting.
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