Cobalttsumcorit

Cobalttsumcorit ist ein sehr selten vorkommendes Mineral aus der Mineralklasse der „Phosphate, Arsenate und Vanadate“. Er kristallisiert im monoklinen Kristallsystem mit der chemischen Zusammensetzung Pb(Co,Fe)2(AsO4)2(H2O,OH)2[3] und ist damit chemisch gesehen ein wasserhaltiges Blei-Cobalt-Eisen-Arsenat mit einem variablen Anteil an zusätzlichen Hydroxidionen.

Cobalttsumcorit
Allgemeines und Klassifikation
IMA-Nummer

1999-029[1]

IMA-Symbol

Ctsm[2]

Chemische Formel
  • Pb(Co,Fe)2(AsO4)2(H2O,OH)2[3]
  • Pb(Co,Fe3+,Ni)2(AsO4)2·2(H2O,OH)[4]
  • PbCo2(AsO4)2·2H2O[5]
Mineralklasse
(und ggf. Abteilung)		 Phosphate, Arsenate, Vanadate
System-Nummer nach
Strunz (8. Aufl.)
Lapis-Systematik
(nach Strunz und Weiß)
Strunz (9. Aufl.)
Dana
VII/C.31
VII/C.31-036

8.CG.15
40.02.09.08
Kristallographische Daten
Kristallsystem monoklin
Kristallklasse; Symbol monoklin-prismatisch; 2/m
Raumgruppe C2/m (Nr. 12)Vorlage:Raumgruppe/12
Gitterparameter a = 9,097 Å; b = 6,313 Å; c = 7,555 Å
β = 115,08°[3]
Formeleinheiten Z = 2[3]
Häufige Kristallflächen {201}, {001}, {111}[3]
Physikalische Eigenschaften
Mohshärte 4,5, VHN25 = 500±50 kg/mm2[3]
Dichte (g/cm3) 5,31 (berechnet)[3]
Spaltbarkeit gut nach {001}[3]
Bruch; Tenazität muschelig[3]; spröde[3]
Farbe braun bis rotbraun[3]
Strichfarbe hellbraun[3]
Transparenz durchsichtig[3]
Glanz Diamantglanz[3]
Kristalloptik
Brechungsindizes nα = 1,920[3]
nβ = 1,940[3]
nγ = 1,980[3]
Doppelbrechung δ = 0,060[3]
Optischer Charakter zweiachsig positiv[3]
Achsenwinkel 2V = 70° (gemessen)[3]
Pleochroismus stark von X = hellbraun über Y = rotbraun nach Z = gelb[3]
Weitere Eigenschaften
Chemisches Verhalten löslich in warmer, verdünnter Salzsäure[3]

Cobalttsumcorit entwickelt an seiner Typlokalität auf Quarz sitzende rosettenförmige Aggregate von maximal 2 mm Durchmesser, die aus tafeligen Kristallen von bis zu 0,3 mm Größe bestehen. Die Typlokalität des Minerals sind Bergbauhalden im 4,8 km südwestlich des Stadtzentrums von Schneeberg im sächsischen Erzgebirgskreis liegenden Bergbaubezirk „Am Roten Berg“, wo in früheren Zeiten Hämatiterze abgebaut worden sind.[3]

Etymologie und Geschichte
Cobalttsumcorit wurde wie Tsumcorit nach der Tsumeb Corporation in Tsumeb, Namibia, benannt, deren Wahrzeichen der „De-Wet-Schacht“ ist

Bereits 1996 wurden auf und in Bergbauhalden im ehemaligen Lagerstättenrevier „Am Roten Berg“ in Schneeberg linsenförmige, rotbraune Kristalle gefunden, die zu rosettenförmigen Aggregaten zusammentreten. Ursprünglich für Hämatit gehalten, veranlasste die braune Strichfarbe eine Untersuchung, bei der sich das Material als neuer, cobaltdominanter Vertreter der Tsumcoritgruppe mit Fe:Co:Ni = 1:2:1 herausstellte.[6] Ein nahezu identisches Mineral war schon 1993 von der benachbarten Grube Rappold in Schneeberg-Neustädtel identifiziert worden.[6] Nach den erforderlichen umfangreichen Untersuchungen wurde die neue Phase der International Mineralogical Association (IMA) vorgelegt, die sie im Jahre 1999 als neues Mineral anerkannte. Im Jahre 2001 wurde das Mineral von einem internationalen Wissenschaftlerteam um den deutschen Wissenschaftler Werner Krause sowie Herta Effenberger, Heinz-Jürgen Bernhardt und Mirko Martin im deutschen Wissenschaftsmagazin „Neues Jahrbuch für Mineralogie, Monatshefte“ als Cobalttsumcorit beschrieben. Die Autoren benannten das Mineral aufgrund seiner Verwandtschaft mit Tsumcorit und der Dominanz von Cobalt auf der Me(2)-Position. Tsumcorit hatte seinen Namen von der Tsumeb Corporation Limited in Anerkennung ihrer jahrelangen, intensiven Bemühungen um die spezielle Erforschung der Mineralogie der Erzlagerstätte von Tsumeb erhalten.[7]

Das Typmaterial für Cobalttsumcorit (Holotyp) wird unter der Katalog-Nr. 80100 (Standort d 1,1) in den Geowissenschaftlichen Sammlungen der Technischen Universität Bergakademie Freiberg in Freiberg, Deutschland, aufbewahrt.[3][8][9]

Klassifikation

Die aktuelle Klassifikation der International Mineralogical Association (IMA) zählt den Cobalttsumcorit zur Tsumcoritgruppe mit der allgemeinen Formel Me(1)Me(2)2(XO4)2(OH,H2O)2,[10] in der Me(1), Me(2) und X unterschiedliche Positionen in der Struktur der Minerale der Tsumcoritgruppe mit Me(1) = Pb2+, Ca2+, Na+, K+ und Bi3+; Me(2) = Fe3+, Mn3+, Cu2+, Zn2+, Co2+, Ni2+, Mg2+ und Al3+ und X = As5+, P5+, V5+ und S6+ repräsentieren. Zur Tsumcoritgruppe gehören neben Cobalttsumcorit noch Cabalzarit, Cobaltlotharmeyerit, Ferrilotharmeyerit, Gartrellit, Helmutwinklerit, Kaliochalcit, Krettnichit, Lotharmeyerit, Lukrahnit, Manganlotharmeyerit, Mawbyit, Mounanait, Natrochalcit, Nickellotharmeyerit, Nickelschneebergit, Nickeltsumcorit, Phosphogartrellit, Rappoldit, Schneebergit, Thometzekit, Tsumcorit, Yancowinnait und Zinkgartrellit. Cobalttsumcorit bildet zusammen mit Tsumcorit (Me(2) = Zn), Mawbyit (Fe3+) und Nickeltsumcorit (Ni) die „Tsumcorit-Untergruppe“.

In der mittlerweile veralteten, aber noch gebräuchlichen 8. Auflage der Mineralsystematik nach Strunz gehörte der Cobalttsumcorit zur Mineralklasse der „Phosphate, Arsenate und Vanadate“ und dort zur Abteilung der „Wasserhaltigen Phosphate ohne fremde Anionen“, wo er zusammen mit Cabalzarit, Cobaltlotharmeyerit, Ferrilotharmeyerit, Gartrellit, Helmutwinklerit, Krettnichit, Lotharmeyerit, Lukrahnit, Manganlotharmeyerit, Mawbyit, Mounanait, Nickellotharmeyerit, Nickelschneebergit, Phosphogartrellit, Rappoldit, Schneebergit, Thometzekit, Tsumcorit und Zinkgartrellit die „Tsumcorit-Gartrellit-Gruppe“ mit der System-Nr. VII/C.31 bildete.

Die seit 2001 gültige und von der International Mineralogical Association (IMA) verwendete 9. Auflage der Strunz’schen Mineralsystematik ordnet den Cobalttsumcorit ebenfalls in die Abteilung der „Phosphate usw. ohne zusätzliche Anionen; mit H2O“ ein. Diese ist allerdings weiter unterteilt nach der relativen Größe der beteiligten Kationen und dem Stoffmengenverhältnis von Phosphat-, Arsenat- bzw. Vanadat-Komplex zum Kristallwassergehalt, so dass das Mineral entsprechend seiner Zusammensetzung in der Unterabteilung „Mit großen und mittelgroßen Kationen; RO4 : H2O = 1 : 1“ zu finden ist, wo es zusammen mit Cabalzarit, Cobaltlotharmeyerit, Ferrilotharmeyerit, Krettnichit, Lotharmeyerit, Manganlotharmeyerit, Mawbyit, Mounanait, Nickellotharmeyerit, Nickelschneebergit, Schneebergit, Thometzekit und Tsumcorit die „Tsumcoritgruppe“ mit der System-Nr. 8.CG.15 bildet.

Auch die vorwiegend im englischen Sprachraum gebräuchliche Systematik der Minerale nach Dana ordnet den Cobalttsumcorit in die Klasse der „Phosphate, Arsenate und Vanadate“ und dort in die Abteilung der „Wasserhaltige Phosphate etc.“ ein. Hier ist er zusammen mit Helmutwinklerit, Mawbyit, Nickelschneebergit, Rappoldit, Schneebergit, Thometzekit und Tsumcorit in der „Helmutwinklerit-Untergruppe“ mit der System-Nr. 40.02.09 innerhalb der Unterabteilung „Wasserhaltige Phosphate etc., mit A2+(B2+)2(XO4) × x(H2O)“ zu finden.

Chemismus

Sieben Mikrosondenanalysen an Cobalttsumcorit ergaben Mittelwerte von 34,23 % PbO; 9,10 % CoO; 5,20 % NiO; 0,52 % ZnO; 8,42 % Fe2O3; 0,29 % Al2O3; 36,49 % As2O5; 0,06 % P2O5; 0,09 % SO3 und 4,65 % H2O (berechnet) sowie kleinere Mengen (< 0,05 Gew.-%) CaO, CuO, Bi2O3 und V2O5. Auf der Basis von zehn Sauerstoffatomen errechnete sich aus ihnen die empirische Formel Pb0,97(Co0,77Fe3+0,67Ni0,44Zn0,04Al0,04)Σ=1,96(AsO4)2,01[(H2O)1,32(OH)0,64]Σ=1,96, welche zu Pb(Co,Fe3+)2(AsO4)2[(H2O,OH)]2 idealisiert wurde.[3]

In den Kristallen ist eine Mischkristallbildung auf der Me(2)-Position unter Einbeziehung von Co, Fe3+ und Ni sowie eine Substitution von Ca für Pb auf der Me(1)-Position weit verbreitet. Für Schneeberg typisch ist das gemeinsame Vorkommen von Cobalt und Nickel in den entsprechenden Mischkristallen – reine Cobalt- oder Nickelglieder sind dagegen unbekannt.[3] Ferner ist durch die gekoppelten Substitution [Me(1)2+Me(2)3+] ↔ [Me(1)3+Me(2)2+] ein (OH):H2O)-Verhältnis von nahezu 1:1 möglich.[3] Die Ladungsbilanz erfordert im Cobalttsumcorit ungefähr 3,3 Wasserstoffatome pro Formeleinheit, damit sind formal pro Formeleinheit (OH)0,7 und (H2O)1,3 nötig.[3]

Cobalttsumcorit stellt das Co-dominante Analogon zum Zn-dominierten Tsumcorit[7], zum Ni-dominierten Nickeltsumcorit[11] und zum Fe3+-dominierten Mawbyit[12] dar. Cobalttsumcorit bildet schließlich auch eine Mischkristallreihe mit Cobaltlotharmeyerit[13], dem Cobalt-dominanten Analogon des Zn-dominierten Lotharmeyerits.

Kristallstruktur

Cobalttsumcorit kristallisiert im monoklinen Kristallsystem in der Raumgruppe C2/m (Raumgruppen-Nr. 12)Vorlage:Raumgruppe/12 mit den Gitterparametern a = 9,097 Å; b = 6,313 Å; c = 7,555 Å und β = 115,08° sowie zwei Formeleinheiten pro Elementarzelle.[3]

Die Kristallstruktur des Cobalttsumcorits ist identisch mit der Struktur der anderen Vertreter der Tsumcoritgruppe. Die Me(2)Φ6-Oktaeder (Φ: O2−, OH−, H2O) besitzen gemeinsame Kanten und sind zu in Richtung der b-Achse [010] gestreckten Ketten angeordnet. Diese Ketten sind durch gemeinsame Ecken mit AsO4-Tetraedern miteinander verknüpft und bilden dadurch Schichten mit der Zusammensetzung Me(2)(AsO4)(OH,H2O), die parallel (001) angeordnet sind. Die Topologie dieser Schicht ist identisch mit der im Natrochalcit, NaCu2(SO4)2(H3O2). Die Pb2+-Kationen befinden sich zwischen den Schichten und sorgen für die Verbindung zwischen den Schichten in Richtung der a-Achse [100].[14] Die Me(1)-Position wird ausschließlich durch Pb-Atome besetzt. Die Me(2)-Position wird von Co und Fe sowie in untergeordnetem Maß auch Ni eingenommen. Sie sind durch die Sauerstoffatome O(1), O(2) und O(3) in einem leicht verzerrten Oktaeder koordiniert.[3]

Cobalttsumcorit ist isotyp (isostrukturell) zu den monoklinen Vertretern der Tsumcoritgruppe wie Tsumcorit und Natrochalcit.

Eigenschaften

Morphologie

Cobalttsumcorit entwickelt auf der 1996 „Am Roten Berg“ gefundenen, 5 cm großen Typstufe rosettenförmige Aggregate bis zu 2 mm Durchmesser, die aus nach {201} tafeligen und parallel der b-Achse [010] gestreckten Kristallen bis zu 0,3 mm Größe bestehen. Neben der tragenden Form {201} wurden an den Kristallen noch das Basispinakoid {001} sowie {111} identifiziert.[3] Beschrieben werden ferner rosettenförmige Aggregate bis zu 4 mm Durchmesser, die aus blättrigen bis linsenförmigen Kristallen bis knapp 1 mm Länge bestehen.[6] In Material aus der Grube „Prinz Friedrich“ bei Obersdorf im Siegerland bildet Cobalttsumcorit leistenförmige Kristalle bis zu 0,5 mm Länge, die sich zu kleinen büscheligen Gruppen oder gitterartigen Verwachsungen aggregieren.[15]

Physikalische und chemische Eigenschaften

Die Kristalle des Cobalttsumcorits sind braun bis rotbraun, die Strichfarbe der Cobalttsumcoritkristalle ist dagegen immer hellbraun.[3] Die Oberflächen der durchsichtigen Kristalle weisen einen diamantartigen Glanz[3] auf, was gut mit den Werten für die Lichtbrechung übereinstimmt. An den Kristallen des Cobalttsumcorits wurden sehr hohe Werte für die Lichtbrechung (nα = 1,920; nβ = 1,940; nγ = 1,980) und ein hoher Wert für die Doppelbrechung (δ = 0,060) identifiziert.[3] Unter dem Mikroskop zeigt das Mineral im durchfallenden Licht einen starken Pleochroismus von X = hellbraun über Y = rotbraun nach Z = gelb.[3]

Cobalttsumcorit besitzt eine gute Spaltbarkeit nach {001}. Aufgrund seiner Sprödigkeit bricht er aber ähnlich wie Quarz, wobei die Bruchflächen muschelig ausgebildet sind.[3] Mit einer Mohshärte von 4,5[3] gehört das Mineral zu den mittelharten Mineralen, steht damit zwischen den Referenzmineralen Fluorit (Härte 4) und Apatit (Härte 5) und lässt sich wie diese mehr (Fluorit) oder weniger (Apatit) leicht mit dem Taschenmesser ritzen. Die Vickershärte VHN25 wurde mit 500 ± 50 kg/mm2 bestimmt.[3] Die berechnete Dichte für Cobalttsumcorit beträgt 5,31 g/cm³.[3] Das Mineral fluoresziert weder im lang- oder im kurzwelligen UV-Licht.[3]

Cobalttsumcorit löst sich in warmer, verdünnter Salzsäure, HCl, ohne Aufbrausen. Wie alle Pb-haltigen Vertreter der Tsumcoritgruppe löst sich Cobalttsumcorit besser in verdünnter Salzsäure als entsprechenden Ca-haltigen Spezies, in diesem Falle Cobaltlotharmeyerit.[13]

Bildung und Fundorte

Cobalttsumcorit ist ein typisches Sekundärmineral, welches sich wie die meisten Vertreter der Tsumcoritgruppe in der Oxidationszone von arsenreichen polymetallischen Buntmetall-Lagerstätten bildet. Zersetzter Galenit lieferte das zur Mineralbildung nötige Blei, Co und Fe3+ wurden wahrscheinlich bei der Auflösung von Mineralen der Skutterudit-Nickelskutterudit-Mischkristallreihe bereitgestellt, das Arsen stammt ebenfalls aus der Zersetzung der Arsenide (Skutterudit-Nickelskutterudit). Im Material aus der Grube „Prinz Friedrich“ stammt der Cobaltgehalt des Cobalttsumcorits aus der Zersetzung des Alloklas, Co1-xFexAsS.[15]

Die Typlokalität des Cobalttsumcorits ist das Grubenrevier „Am Roten Berg“ bei Schneeberg, westliches Erzgebirge, Sachsen, Deutschland.[3] Parageneseminerale sind Quarz, Galenit, Co- und Ni-haltiger Mawbyit, Cobaltlotharmeyerit, Arseniosiderit und Plumbogummit.[3] Weiterhin werden als Begleitminerale Bismutit und Preisingerit[16] sowie Skorodit[15] angegeben.

Als sehr seltene Mineralbildung konnte Cobalttsumcorit bisher (Stand 2018) erst von drei Fundstellen beschrieben werden.[17][18] Neben der Typlokalität des Grubenreviers „Am Roten Berg“ ist dies in Schneeberg noch die „Fundgrube Rappold“ am Rande des Schneeberg-Neustädteler Cobaltfeldes sowie die Grube „Prinz Friedrich“ bei Obersdorf zwischen Wilnsdorf und Siegen im Siegerland, Nordrhein-Westfalen.[18]

Vorkommen von Cobalttsumcorit in Österreich oder in der Schweiz sind damit nicht bekannt.[18]

Verwendung

Aufgrund seiner Seltenheit ist Cobalttsumcorit eine nur für den Mineralsammler interessante Mineralspezies.

Siehe auch

Literatur
  • Werner Krause, Herta Effenberger, Heinz-Jürgen Bernhardt, Mirko Martin: Cobalttsumcorite und nickellotharmeyerite, two new minerals from Schneeberg, Germany : description and crystal structure. In: Neues Jahrbuch für Mineralogie, Monatshefte. Band 2001, Nr. 12, 2001, S. 558–576.
  • Joseph A. Mandarino: New Minerals. In: The Canadian Mineralogist. Band 40, Nr. 4, 2001, S. 1215, doi:10.2113/gscanmin.40.4.1215 (rruff.info [PDF; 145 kB; abgerufen am 3. Juni 2018]).

Einzelnachweise
  1. Malcolm Back, Cristian Biagioni, William D. Birch, Michel Blondieau, Hans-Peter Boja und andere: The New IMA List of Minerals – A Work in Progress – Updated: January 2023. (PDF; 3,7 MB) In: cnmnc.main.jp. IMA/CNMNC, Marco Pasero, Januar 2023, abgerufen am 26. Januar 2023 (englisch).
  2. Laurence N. Warr: IMA–CNMNC approved mineral symbols. In: Mineralogical Magazine. Band 85, 2021, S. 291–320, doi:10.1180/mgm.2021.43 (englisch, cambridge.org [PDF; 320 kB; abgerufen am 5. Januar 2023]).
  3. Werner Krause, Herta Effenberger, Heinz-Jürgen Bernhardt, Mirko Martin: Cobalttsumcorite und nickellotharmeyerite, two new minerals from Schneeberg, Germany : description and crysral structure. In: Neues Jahrbuch für Mineralogie, Monatshefte. Band 2001, Nr. 12, 2001, S. 558–576.
  4. Mindat – Nickellotharmeyerit
  5. IMA/CNMNC List of Mineral Names; März 2018 (PDF 1,65 MB)
  6. Lutz Schlegel, Reinhard Kleeberg, Nicolas Meisser: Sekundäre Wismutminerale und weitere Neufunde aus Schneeberg/Sachsen, 1992–1995. In: Lapis. Band 21, Nr. 9, 1996, S. 37–41.
  7. Bruno H. Geier, K. Kautz, G. Müller: Tsumcorit(e) [PbZnFe(AsO4)2]·H2O, ein neues Mineral aus den Oxidationszonen der Tsumeb-Mine, Südwestafrika. In: Neues Jahrbuch für Mineralogie, Monatshefte. Band 1971, 1971, S. 305–309.
  8. Typmineral-Katalog Deutschland – Aufbewahrung der Holotypstufe Cobalttsumcorit
  9. Catalogue of Type Mineral Specimens – C. (PDF 131 kB) In: docs.wixstatic.com. Commission on Museums (IMA), 12. Dezember 2018, abgerufen am 29. August 2019.
  10. Werner Krause, Klaus Belendorff, Heinz-Jürgen Bernhardt, Catherine McCammon, Herta Effenberger, Werner Mikenda: Crystal chemistry of the tsumcorite-group minerals. New data on ferrilotharmeyerite, tsumcorite, thometzekite, mounanaite, helmutwinklerite, and a redefinition of gartrellite. In: European Journal of Mineralogy. Band 10, 1998, S. 179–206, doi:10.1127/ejm/10/2/0179.
  11. Igor V. Pekov, Nikita V. Chukanov, Dmitry A. Varlamov, Dmitry I. Belakovskiy, Anna G. Turchkova, Panagiotis Voudouris, Athanassios Katerinopoulos, Andreas Magganas: Nickeltsumcorite, Pb(Ni,Fe3+)2(AsO4)2(H2O,OH)2, a new tsumcorite-group mineral from Lavrion, Greece. In: Mineralogical Magazine. Band 80, Nr. 2, 2016, S. 337–346, doi:10.1180/minmag.2016.080.003.
  12. Allan Pring, Elizabeth Maud McBriar, William D. Birch: Mawbyite, a new arsenate of lead and iron related to tsumcorite and carminite, from Broken Hill, New South Wales. In: The American Mineralogist. Band 74, Nr. 12, 1989, S. 1377–1381 (rruff.info [PDF; 589 kB; abgerufen am 26. Mai 2018]).
  13. Werner Krause, Herta Effenberger, Heinz-Jürgen Bernhardt, Mirko Martin: Cobaltlotharmeyerite, Ca(Co,Fe,Ni)2(AsO4)2(OH,H2O)2, a new mineral from Schneeberg, Germany. In: Neues Jahrbuch für Mineralogie, Monatshefte. Band 1999, Nr. 11, 1999, S. 505–517.
  14. Joël Brugger, Sergey V. Krivovichev, Uwe Kolitsch, Nicolas Meisser, Michael Andrut, Stefan Ansermet, Peter C. Burns: Description and crystal structure of manganlotharmeyerite, Ca(Mn3+,◻,Mg)2{AsO4,[AsO2(OH)2]}2(OH,H2O)2 from the Starlera Mn deposit, Swiss Alps, and a redefinition of lotharmeyerite. In: The Canadian Mineralogist. Band 40, Nr. 4, 2002, S. 1597–1608, doi:10.2113/gscanmin.40.6.1597 (rruff.info [PDF; 1,1 MB; abgerufen am 20. Februar 2018]).
  15. Markus Henrich, Sigismund Hupfer: Kobalttsumcorit aus Obersdorf, Siegen. In: Mineralien-Welt. Band 23, Nr. 3, 2012, S. 28–31.
  16. Fritz Schlegel: Neufunde und Neubestimmungen aus dem Bergrevier Schneeberg/Sachsen, 1990–2002 (II). In: Lapis. Band 27, Nr. 7/8, 2002, S. 67–72.
  17. Mindat – Anzahl der Fundorte für Nickeltlotharmeyerit
  18. Fundortliste für Cobalttsumcorit beim Mineralienatlas und bei Mindat
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