Wadalit

Das Mineral Wadalit ist ein selten vorkommendes Inselsilikat aus der Mayenit-Obergruppe mit der idealisierten chemischen Zusammensetzung Ca12Al103+Si4O32Cl6. Es kristallisiert im kubischen Kristallsystem mit der Struktur von Mayenit.[3]

Wadalit
Gelbe Wadalitkristalle vom Ettringer Bellerberg, Eifel, Rheinland-Pfalz, Deutschland
Allgemeines und Klassifikation
IMA-Nummer

1987-045[1]

IMA-Symbol

Wdl[2]

Chemische Formel Ca12Al103+Si4O32Cl6[3]
Mineralklasse
(und ggf. Abteilung)		 Silikate und Germanate
System-Nummer nach
Lapis-Systematik
(nach Strunz und Weiß)
Strunz (9. Aufl.)
Dana
VIII/A.08-200

9.AD.25
51.04.05.01
Ähnliche Minerale Grossular, Hydrogrossular
Kristallographische Daten
Kristallsystem kubisch
Kristallklasse; Symbol hexakistetraedrisch; 43m
Raumgruppe I43d (Nr. 220)Vorlage:Raumgruppe/220[4][5]
Gitterparameter a = natürlich: 12,001, synthetisch: 11,981[6] Å[4]
Formeleinheiten Z = 2[4]
Häufige Kristallflächen Triakistetraeder {211}[4][7][8]
Physikalische Eigenschaften
Mohshärte 6,5[8]
Dichte (g/cm3) gemessen: 3,01; berechnet: 3,056[4]
Spaltbarkeit nicht beobachtet
Farbe farblos,[5] gelb,[7] dunkelgrau bis schwarz[8]
Strichfarbe weiß[7][8]
Transparenz durchsichtig bis durchscheinend[7][8]
Glanz Glasglanz[7][8]
Radioaktivität keine
Kristalloptik
Brechungsindex n = 1,708[5], 1,712[8]
Doppelbrechung keine, da isotrop[4][5][7]

Wadalit ist durchsichtig bis durchscheinend und entwickelt nur kleine, glasglänzende, dunkelgraue bis schwarze oder farblose bis limonengelbe Kristalle von bis zu einem mm Größe. Die Kristallform wird dominiert vom Triakistetraeder {211}.[4][5][7][8]

Gebildet wird Wadalit kontaktmetamorph bei niedrigem Druck und sehr hohen Temperaturen bei der sanidinitfaziellen Metamorphose von calcium- und aluminiumreichen Gesteinen und findet sich vorwiegend in Skarn-Einschlüssen in magmatischen Gesteinen.[5][7]

Etymologie und Geschichte

Seit Beginn des 20. Jahrhunderts ist ein kubisches Calciumaluminat bekannt, für das damals die Zusammensetzung 5CaO·3Al2O3 angegeben wurde.[9] Da Calciumaluminate wichtige Verbindungen von Zementklinkern sind, wurden sie seither intensiv untersucht.

Die Struktur dieser Verbindung wurde 1936 von W. Büssem und A. Eitel am Kaiser-Wilhelm-Institut für Silikatforschung in Berlin-Dahlem aufgeklärt. Im Zuge der Strukturaufklärung korrigierten sie die Zusammensetzung zu 12CaO·7Al2O3.[10]

Das synthetische Äquivalent von Wadalit, ein Chlorosilikat mit der von Büssem und Eitel bestimmten Struktur des 12CaO·7Al2O3, wurde 1988 beschrieben,[11] bevor Tsukimura und Mitarbeiter fünf Jahre später das Mineral Wadalit in einem Skarn-Xenolithen eines Andesit bei Tadano nahe Kōriyama in der Präfektur Fukushima, Japan entdeckten. Sie beschrieben die Struktur in Analogie zur Granatstruktur und Wadalit wurde daher lange der Granatgruppe zugeordnet.[4] Benannt wurde Wadalit nach den japanischen Mineralogen Tsunashirō Wada, den ersten Generaldirektor des Geological Survey of Japan, der sich um die moderne Mineralogie in Japan verdient gemacht hatte.[12]

Glasser hob 1995 noch einmal die Unterschiede der Strukturen von Wadalit und Granat hervor[6] und aktuelle Klassifikationen ordnen Granat und Wadalit in unterschiedliche Mineralgruppen ein.

In den folgenden Jahren wurden weitere Minerale mit der Struktur von Mayenit gefunden und die Gruppen- und Mineraldefinitionen von E. V. Galuskina und Mitarbeitern überarbeitet.[13][3]

Klassifikation

Die aktuelle Klassifikation der International Mineralogical Association (IMA) zählt den Wadalit zur Mayenit-Obergruppe, wo er zusammen mit Adrianit und seinem Fe3+-Analog Eltyubyuit die Wadalitgruppe mit mehr als 4 Cl und 2 Si pro Formeleinheit bildet.[3]

Da der Wadalit erst 1987 als eigenständiges Mineral anerkannt wurde, ist er in der seit 1977 veralteten 8. Auflage der Mineralsystematik nach Strunz noch nicht verzeichnet.

Im zuletzt 2018 überarbeiteten und aktualisierten Lapis-Mineralienverzeichnis nach Stefan Weiß, das sich aus Rücksicht auf private Sammler und institutionelle Sammlungen noch nach dieser alten Form der Systematik von Karl Hugo Strunz richtet, erhielt das Mineral die System- und Mineral-Nr. VIII/A.08-200. In der „Lapis-Systematik“ entspricht dies der Klasse der „Silikate und Germanate“ und dort der Abteilung „Inselsilikate mit [SiO4]-Gruppen“, wo Wadalit zusammen mit Almandin, Andradit, Calderit, Eltyubyuit, Eringait, Goldmanit, Grossular, Henritermierit, Holtstamit, Hutcheonit, Hydrougrandit (auch Hydro-Ugrandit, diskreditiert 1967), Irinarassit, Jeffbenit, Katoit, Kerimasit, Kimzeyit, Knorringit, Majorit, Menzerit-(Y), Momoiit, Morimotoit, Pyrop, Schorlomit, Spessartin, Toturit und Uwarowit die die „Granatgruppe“ mit der System-Nr. VIII/A.08 bildet.[14]

Die von der International Mineralogical Association (IMA) zuletzt 2009 aktualisierte[15] 9. Auflage der Strunz’schen Mineralsystematik ordnet den Wadalit ebenfalls in die Abteilung der „Inselsilikate (Nesosilikate)“ ein. Diese ist weiter unterteilt nach der möglichen Anwesenheit weiterer Anionen und der Koordination der beteiligten Kationen, so dass das Mineral entsprechend seiner Zusammensetzung in der Unterabteilung „Inselsilikate ohne zusätzliche Anionen; Kationen in oktaedrischer [6]er- und gewöhnlich größerer Koordination“ zu finden ist, wo es zusammen mit Almandin, Andradit, Calderit, Goldmanit, Grossular, Henritermierit, Hibschit, Holtstamit, Katoit, Kimzeyit, Knorringit, Majorit, Momoiit, Morimotoit, Pyrop, Schorlomit, Spessartin, und Uwarowit sowie den inzwischen diskreditierten Mineralen Blythit, Hydroandradit und Skiagit die „Granatgruppe“ mit der System-Nr. 9.AD.25 bildet.

Auch die vorwiegend im englischen Sprachraum gebräuchliche Systematik der Minerale nach Dana ordnet den Wadalit in die in die Klasse der „Silikate und Germanate“ und dort in die Abteilung der „Inselsilikatminerale“ ein. Hier ist er als einziges Mitglied in der unbenannten Gruppe 51.04.05 innerhalb der Unterabteilung „Inselsilikate: SiO4-Gruppen nur mit Kationen in [6] und >[6]-Koordination“ zu finden.

Chemismus

Wadalit mit der idealisierten Zusammensetzung [X]Ca12[T](Al103+Si4)O32[W]Cl6 ist das Silicium-Chlor-Analog von Chlormayenit ([X]Ca12[T]Al143+O32[W][Cl2□4]), wobei [X], [T] und [W] die Positionen in der Mayenitstruktur sind.[3]

Die Zusammensetzung der sektorzonierten Kristalle aus der Typlokalität unterscheidet sich leicht in den Sektoren:[8]

  • {21-1}: [X]Ca12.01[T](Al3+7,88Fe3+0,99Si4,51Ti0,05Mg0,56)O32,22[W]Cl5,55
  • {211}: [X]Ca12.05[T](Al3+8,42Fe3+0,85Si4,20Ti0,04Mg0,44)O32,19[W]Cl5,38

Das Defizit an Cl deutet auf die Bildung von Mischkristallen mit Chlormayenit hin, entsprechend der Austauschreaktion

  • [T]Si4+ + [W]Cl- = [T]Al3+ + [W]□, (Chlormayenit, □: Leerstelle).[8]

Die Fe3+-Gehalte werden der Beimischung von Eltyubyuit entsprechend der Austauschreaktion[7][16][3][8]

  • [T]Al3+ = [T]Fe3+ (Eltyubyuit)

zugeschrieben und die Magnesiumgehalte zusammen mit dem Überschuss an Silizium (Si) beruhen auf einer Mischkristallbildung mit dem Mg-Si-Analog Adrianit ([X]Ca12[T](Mg52+Si4+9)O32[W]Cl-6) entsprechend der Austauschreaktion[7][3]

  • 2[T]Al3+ = [T]Mg2+ + [T]Si4+

Ein Mischkristall mit einem hohen Adrianit-Anteil ([X]Ca12[T](Al3+4Mg32+Si4+7)O32[W]Cl-6) wurde im Allende-Meteoriten nachgewiesen.[17][18]

Kristallstruktur

Wadalit kristallisiert mit kubischer Symmetrie in der Raumgruppe I43d (Raumgruppen-Nr. 220)Vorlage:Raumgruppe/220 mit 2 Formeleinheiten pro Elementarzelle. Der natürliche Mischkristall aus der Typlokalität hat dem Gitterparameter a = 12,001 Å.[4] Für synthetischen Wadalit wurde a = 11,981 Å gemessen.[11]

Die Struktur ist die von Chlormayenit. Aluminium (Al3+) und Silicium (Si4+) besetzen die tetraedrisch von 4 Sauerstoffionen umgebenen Z-Positionen. Sie bilden ein Tetraedergerüst, das miteinander verbundene Käfige umschließt. Jeder dieser Käfige ist mit zwei Calcium (Ca2+)-Ionen besetzt, die von 6 Sauerstoffen unregelmäßig umgeben sind.[10] In ihrem Zentrum zwischen den Calciumionen enthalten die Käfige ein Chlorion (Cl-).[4][3]

Bildung und Fundorte

Wadalit bildet sich kontaktmetamorph in Skarnen bei niedrigen Druck und hohen Temperaturen bei der Umwandlung von Calcium-Aluminium-Silikaten durch ein chlorreiches Fluid. Weitere Vorkommen sind Kalksilikatklinker aus abgebrannten Kohlehalden und Calcium-Aluminium-Einschlüsse in Chondriten.

Skarne

Die Typlokalität von Wadalit ist ein kontaktmetamorpher Skarneinschluss (Xenolith) aus einem Andesit bei Tadano nahe Kōriyama in der Präfektur Fukushima, Japan.[4] Wadalit findet sich hier zusammen mit Wollastonit, Calcit, Katoit, Andradit, Thaumasit, Tobermorit und Xonotlit im Randberaich der Xenolithe, an der Grenze zum Kerns aus nominell wasserfreien Mineralen (Wollastonit, Grossular, Andradit, Gehlenit und Hydroxylapatit–Hydroxylellestadit-Mischkristallen). Wadalit bildete sich hier bei der Reaktion von Gehlenit mit einem chlorreichen Fluid. Die Sektorzonierung deutet auf schnelles Kristallwachstum fern eines chemischen Gleichgewichtes hin. Retrograd wurde Wadalit vom Rand her und entlang von Rissen in Katoit umgewandelt.[8]

In der La Negra Mine nahe Maconi bei Cadereyta im Bundesstaat Querétaro, Mexiko tritt Wadalit im Kontaktbereich eines Diorits mit Kalkstein zusammen mit Spurrit und Rustumit auf und wurde teilweise in Hydrogrossular umgewandelt.[5]

In Xenolithen des Leuzit-Tephrits vom Bellerberg-Vulkan bei Ettringen und Mayen in der Vulkaneifel in Rheinland-Pfalz, Deutschland, tritt eisenreicher Wadalit zusammen mit Gehlenit, Cuspidin, Ellestadit, Fluorit, Ettringit, Gips und Reinhardbraunsit auf.[7]

Weitere Vorkommen in Skarnen sind die Kalksilikat-Xenolithe von der Chegem Caldera in der nordkaukasischen Republik Kabardino-Balkarien in Russland.[19]

Meteorite

Im Allende-Meteoriten wurde Wadalit in Calcium-Aluminium-reichen Einschlüssen (CAI) zusammen mit Wollastonit, Grossular und Monticellit zwischen Anorthit und Åkermanit gefunden. Angenommen wird, dass sich Wadalit bei der Umwandlung von Åkermanit und Anorthit oder Grossular durch ein chlorhaltiges Fluid gebildet hat.[20]

Pyrometamorphe Klinker aus Kohlehalden

Wadalit wurde zusammen mit Kumtyubeit, Oldhamit und Jasmundit in einer Kalksilikat-Klinkerknolle aus der abgebrannten Abraumhalde der Kalinin-Kohlegrube im Donezbecken, Ukraine gefunden.[21]

In der abgebrannten Abraumhalde der Baturinskaya-Vostochnaya-1-2 Mine wurden Chlormayenit-Wadalit-Mischkristalle in körnigen Aggregaten aus Fluorellestadit und Cuspidin nachgewiesen.[22]

Ein ähnliches Vorkommen ist die abgebrannte Abraumhalde der Kohleminen im Rosice-Oslavany-Kohlefeld, Okres Brno-venkov in Tschechien.[19]

Literatur
  • John Leslie Jambor, David A. Vanko: New mineral names. In: American Mineralogist. Band 78, 1993, S. 1314–1319 (englisch, rruff.info [PDF; 1,1 MB; abgerufen am 12. Februar 2023]).
  • K. Tsukimura, Y. Kanazawa, M. Aoki and M. Bunno: Structure of wadalite Ca6Al5Si2O16Cl3. In: Acta Crystallographica Section C. C49, 1993, S. 205–207, doi:10.1107/S0108270192005481.
Commons: Wadalite – Sammlung von Bildern

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 12. Februar 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 12. Februar 2023]).
  3. Evgeny V. Galuskin, Frank Gfeller, Irina O. Galuskina, Thomas Armbruster, Radu Bailau and Viktor V. Sharygin: Mayenite supergroup, part I: Recommended nomenclature. In: European Journal of Mineralogie. Band 27, Nr. 1, 2014, S. 99–111, doi:10.1127/ejm/2015/0027-2418 (cnmnc.main.jp [PDF; 802 kB; abgerufen am 12. Februar 2023]).
  4. K. Tsukimura, Y. Kanazawa, M. Aoki and M. Bunno: Structure of wadalite Ca6Al5Si2O16Cl3. In: Acta Crystallographica Section C. C49, 1993, S. 205–207, doi:10.1107/S0108270192005481.
  5. Yasuo Kanazawa, Masahiro Aoki, Hideo Takeda: Wadalite, rustumite, and spurrite from La Negra mine, Queretaro, Mexico. In: Bulletin of the Geological Survey of Japan. Band 48, Nr. 7, 1997, S. 413–420 (gsj.jp [PDF; 2,8 MB; abgerufen am 12. Februar 2023]).
  6. F. P. Glasser: Comments on wadalite, Ca6Al5SiO16Cl3, and the structures of garnet, mayenite and calcium chlorosilicate. Addendum. In: Acta Crystallographica Section C. Band 51, 1995, S. 340 (onlinelibrary.wiley.com [PDF; 105 kB; abgerufen am 12. Februar 2023]).
  7. Tamara Mihajlovic, Christian L. Lengauer, Theodoros Ntaflos, Uwe Kolitsch and Ekkehart Tillmanns: Two new minerals, rondorfite, Ca8Mg[SiO4]4Cl2, and almarudite, K(□,Na)2(Mn,Fe,Mg)2(Be,Al)3[Si12O30], and a study of iron-rich wadalite, Ca12[(Al8Si4Fe2)O32]Cl6, from the Bellerberg (Bellberg) volcano, Eifel, Germany. In: Neues Jahrbuch für Minaralogie Abhandlungen. Band 179, 2004, S. 265–294 (researchgate.net [PDF; 4,8 MB; abgerufen am 12. Februar 2023]).
  8. Yasuyuki Banno, Michiaki Bunno and Katsuhiro Tsukimura: A reinvestigation of holotype wadalite from Tadano, Fukushima Prefecture, Japan. In: Mineralogical Magazine. Band 82, Nr. 5, 2018, S. 1023–1031, doi:10.1180/minmag.2017.081.086.
  9. Ernest Stanley Shepherd and G. S. Rankin: The binary systems of alumina with silica, lime, and magnesia; with optical study by Fred. Eugene Wright. In: American Journal of Science. Band 28, 1909, S. 293–333, doi:10.2475/ajs.s4-28.166.293.
  10. W. Büssem, A. Eitel: Die Struktur des Pentacalciumtrialuminats. In: Zeitschrift für Kristallographie. Band 95, 1936, S. 175–188 (rruff.info [PDF; 628 kB; abgerufen am 12. Februar 2023]).
  11. Qiu Ling Feng, Frederic P. Glasser, R. Allen-Howie, Eric E. Lachowski: Chlorosilicate with the 12CaO.7Al2O3 structure and its relationship to garnet. In: Acta Crystallographica Section C. C44, 1988, S. 589–592, doi:10.1107/S0108270187012046.
  12. Wadalite. In: mindat.org. Hudson Institute of Mineralogy, abgerufen am 9. Februar 2023 (englisch).
  13. R. Bailau, E. V. Galuskin, V. M. Gazeev, N. N. Pertzev: Classification and potential new minerals in the "mayenite" group. 20th General Meeting of the International Mineralogical Association 21-27 August, 2010. Budapest, Hungary. In: Acta Mineralogica Petrographica Abstract Series. Band 6, 2010, S. 493 (rruff.info [PDF; 647 kB; abgerufen am 12. Februar 2023]).
  14. Stefan Weiß: Das große Lapis Mineralienverzeichnis. Alle Mineralien von A – Z und ihre Eigenschaften. Stand 03/2018. 7., vollkommen neu bearbeitete und ergänzte Auflage. Weise, München 2018, ISBN 978-3-921656-83-9.
  15. Ernest H. Nickel, Monte C. Nichols: IMA/CNMNC List of Minerals 2009. (PDF; 1,9 MB) In: cnmnc.main.jp. IMA/CNMNC, Januar 2009, abgerufen am 12. Februar 2023 (englisch).
  16. Evgeny V. Galuskin, Irina O. Galuskina, Radu Bailau, Krystian Prusik, Viktor M. Gazeev, Aleksandr E. Zadov, Nikolai N. Pertsev, Lidia Jeżak, Anatoly G. Gurbanov, Leonid Dubrovinsky: Eltyubyuite, Ca12Fe3+10Si4O32Cl6 – the Fe3+ analogue of wadalite: a new mineral from the Northern Caucasus, Kabardino-Balkaria, Russia. In: European Journal of Mineralogy. Band 25, 2013, S. 221–229, doi:10.1127/0935-1221/2013/0025-2285.
  17. Chi Ma, Alexander N. Krot: Discovery of a new Cl-rich silicate mineral, Ca12(Al2Mg3Si7)O32Cl6: An alteration phase in Allende. In: Meteoritics and Planetary Science. 49 (S1), 2014, S. 1 (authors.library.caltech.edu [PDF; 256 kB; abgerufen am 12. Februar 2023]).
  18. Chi Ma and Alexander N. Krot: Adrianite, Ca12(Al4Mg3Si7)O32Cl6, a new Cl-rich silicate mineral from the Allende meteorite: An alteration phase in a Ca-Al-rich inclusion. In: American Mineralogist. Band 103, Nr. 8, 2018, S. 1329–1334, doi:10.2138/am-2018-6505 (http://www.minsocam.org/msa/Ammin/AM_Preprints/6505MaPreprintAug.pdf Preprint [PDF]).
  19. Localities for Wadalite. In: mindat.org. Hudson Institute of Mineralogy, abgerufen am 9. Februar 2023 (englisch).
  20. Hope A. Ishii, Alexander N. Krot, John P. Bradley, Klaus Keil, Kazuhide Nagashima, Nick Teslich, Benjamin Jacobsen, and Qing-Zhu Yin: Discovery, mineral paragenesis, and origin of wadalite in a meteorite. In: American Mineralogist. Band 95, Nr. 4, 2010, S. 440–448, doi:10.2138/am.2010.3296 (researchgate.net [PDF; 1,3 MB; abgerufen am 12. Februar 2023]).
  21. Victor Victorovich Sharygin: Mineralogy of Ca-Rich Metacarbonate Rocks from Burned Dumps of the Donetsk Coal Basin. Latest Developements in Coal Fire Research: Bridging the Science, Economics and Politics of a Global Disaster. Proceedings of ICCFR 2 Second International Conference on Coal Fire Research (19-21 May 2010 dbb forum Berlin, Germany). Wissenschaftliche Buchhandlung, Freiberg 2010, S. 162–170 (researchgate.net [PDF; 563 kB; abgerufen am 12. Februar 2023]).
  22. Victor Victorovich Sharygin: Mayenite-supergroup minerals from burned dump of the Chelyabinsk Coal Basin. In: Russian Geology and Geophysics. Band 56, 2015, S. 1603–1621 (researchgate.net [PDF; 7,1 MB; abgerufen am 12. Februar 2023]).
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