Zeunerit

Zeunerit (auch Kupferarsenuranit) ist ein eher selten vorkommendes Mineral aus der Mineralklasse der „Phosphate, Arsenate und Vanadate“ mit der chemischen Zusammensetzung Cu[UO2|AsO4]2·10–12H2O[3] und damit chemisch gesehen ein wasserhaltiges Kupfer-Uranyl-Arsenat.

Zeunerit
Zeuneritkristalls aus dem Bergwerk „Adam Heber“, Neustädtel (Schneeberg), Erzgebirge (Sichtfeld: 4 mm)
Allgemeines und Klassifikation
IMA-Symbol

Zeu[1]

Andere Namen

Kupferarsenuranit

Chemische Formel
  • Cu(UO2)2(AsO4)2·12H2O[2]
  • Cu[UO2|AsO4]2·10–12H2O[3]
Mineralklasse
(und ggf. Abteilung)		 Phosphate, Arsenate und Vanadate
System-Nummer nach
Strunz (8. Aufl.)
Lapis-Systematik
(nach Strunz und Weiß)
Strunz (9. Aufl.)
Dana
VII/D.20a
VII/E.01-080

8.EB.05
40.02a.14.01
Kristallographische Daten
Kristallsystem tetragonal
Kristallklasse; Symbol ditetragonal-dipyramidal; 4/m2/m2/m[4]
Raumgruppe P4/nnc (Nr. 126)Vorlage:Raumgruppe/126[3]
Gitterparameter a = 7,18 Å; c = 20,79 Å[3]
Formeleinheiten Z = 2[3]
Häufige Kristallflächen {001}
Physikalische Eigenschaften
Mohshärte 2,5
Dichte (g/cm3) gemessen: 3,47; berechnet: [3,57] bei 16H2O[5]
Spaltbarkeit vollkommen nach {001}, deutlich nach {100}[5]
Farbe gelbgrün, smaragdgrün
Strichfarbe blass grün
Transparenz durchsichtig bis durchscheinend
Glanz Glasglanz
Radioaktivität sehr stark radioaktiv[4]
Kristalloptik
Brechungsindizes nω = 1,610 bis 1,613[6]
nε = 1,582 bis 1,585[6]
Doppelbrechung δ = 0,028[6]
Optischer Charakter einachsig negativ
Pleochroismus sichtbar:[6] ω = blaugrün; ε = hellblaugrün
Weitere Eigenschaften
Chemisches Verhalten häufig Entwässerung zu Metazeunerit
Besondere Merkmale hochgiftig, keine Lumineszenz

Zeunerit kristallisiert im tetragonalen Kristallsystem und entwickelt meist flache, tafelige Kristalle von gelbgrüner bis smaragdgrüner Farbe, deren Form von der Basisfläche {001} dominiert wird. Die Oberflächen der durchsichtigen Kristalle zeigen einen glasähnlichen Glanz. Auf der Strichtafel hinterlässt Zeunerit einen blassgrünen Strich.

Mit einer Mohshärte 2,5 gehört Zeunerit noch zu den weichen Mineralen, das sich zwar nicht mehr mit dem Fingernagel ritzen, jedoch leichter als das Referenzmineral Calcit (3) mit einer Kupfermünze ritzen lässt.

Das Mineral dehydratisiert leicht zu Metazeunerit (Cu[UO2|AsO4]2·8H2O[7]), wobei sich seine Transparenz durch den Wasserverlust verringert, das heißt, es wird trübe. Fundstücke aus reinem Zeunerit mit maximalem Gehalt an Kristallwasser sind selten.

Etymologie und Geschichte
Gustav Zeuner

Eine erste Beschreibung der „mica viridis“ oder „Grüne Glimmer“ (Torbernit in diesem Fall) stammt von Born aus dem Jahr 1772. Um 1800 herum, nur wenige Jahre nach der Entdeckung des Elementes Uran konnte Martin Heinrich Klaproth dieses neue Element in den Uranglimmern nachweisen.

Als eigenständiges Mineral wurde Zeunerit erst 1872, also rund 70 Jahre später, durch Albin Weisbach, beschrieben. Er entdeckte es in Proben aus der Grube „Weißer Hirsch“ bei Neustädtel, einem Ortsteil von Schneeberg im sächsischen Erzgebirge und benannte es nach Gustav Anton Zeuner (1828–1907), dem damaligen Direktor der Bergakademie Freiberg.

Klassifikation

In der veralteten 8. Auflage der Mineralsystematik nach Strunz gehörte der Zeunerit zur Mineralklasse der „Phosphate, Arsenate und Vanadate“ und dort zur Abteilung der „Wasserhaltige Phosphate, Arsenate und Vanadate mit fremden Anionen“, wo er zusammen mit Autunit, Bassetit, Fritzscheit, Heinrichit, Kahlerit, Kirchheimerit, Natrouranospinit, Nováčekit, Sabugalit, Saléeit, Torbernit (Uranit), Uramphit, Uranocircit, Uranospathit, Uranospinit die zur Familie der Uranyl-Phosphate, -Arsenate und -Vanadate gehörende „Uranit-Reihe“ mit der System-Nr. VII/D.20a bildete.
Metazeunerit ist zusammen mit Abernathyit, Meta-Ankoleit, Meta-Autunit, Metabassetit (Meta-Bassetit; diskreditiert, da identisch mit Bassetit), Metaheinrichit, Metakahlerit, Metakirchheimerit, Metanatroautunit, Metanatrouranospinit, Metanováčekit, Metatorbernit, Metauramphit, Metauranocircit, Metauranospinit, Sincosit, Trögerit in der nachfolgenden „Meta-Uranit-Reihe“ mit der System-Nr. VII/D.20b zu finden.

Im zuletzt 2018 überarbeiteten und aktualisierten Lapis-Mineralienverzeichnis nach Stefan Weiß, das sich aus Rücksicht auf private Sammler und institutionelle Sammlungen noch nach dieser klassischen Systematik von Karl Hugo Strunz richtet, erhielt Zeunerit die System- und Mineral-Nr. VII/E.01-80. In der „Lapis-Systematik“ entspricht dies der Abteilung „Uranyl-Phosphate/Arsenate und Uranyl-Vanadate mit [UO2]2+-[PO4]/[AsO4]3- und [UO2]2+-[V2O8]6-, mit isotypen Vanadaten (Sincosit-R.)“, wo Zeunerit zusammen mit Autunit, Fritzscheit, Heinrichit, Kahlerit, Nováčekit, Rauchit, Sabugalit, Saléeit, Trögerit, Torbernit, Uranocircit, Uranospinit, Natrium-Autunit (Natroautunit) die „Autunit-Gruppe“ bildet.
Der geringer wasserhaltige Metazeunerit findet sich in der nachfolgenden „Meta-Autunit-Gruppe“ mit der System- und Mineral-Nr. VII/E.02-70.[8]

Die seit 2001 gültige und von der International Mineralogical Association (IMA) bis 2009 aktualisierte[9] 9. Auflage der Strunz’schen Mineralsystematik ordnet den Zeunerit ebenfalls in die Abteilung der „Uranylphosphate und Arsenate“ ein. Diese ist allerdings weiter unterteilt nach dem Stoffmengenverhältnis von Uranylkomplex (UO2) zum Phosphat-, Arsenat- bzw. Vanadatkomplex (RO4), so dass das Mineral entsprechend seiner Zusammensetzung in der Unterabteilung „UO2 : RO4 = 1 : 1“ zu finden ist, wo es zusammen mit Autunit, Heinrichit, Kahlerit, Kirchheimerit, Metarauchit, Nováčekit-I und -II, Saléeit, Torbernit, Uranocircit-I und -II, Uranospinit und Xiangjiangit die „Autunitgruppe“ mit der System-Nr. 8.EB.05 bildet.
Metazeunerit steht hier ebenfalls in der nachfolgenden „Metaautunit-Gruppe“ mit der System-Nr. 8.EB.10.

Auch die vorwiegend im englischen Sprachraum gebräuchliche Systematik der Minerale nach Dana ordnet den Zeunerit in die Klasse der „Phosphate, Arsenate und Vanadate“ und dort in die Abteilung der „Wasserhaltigen Phosphate“ ein. Hier ist er zusammen mit Metazeunerit in der unbenannten Gruppe 40.02a.14 innerhalb der Unterabteilung der „Wasserhaltigen Phosphate etc., mit A2+(B2+)2(XO4) × x(H2O), mit (UO2)2+“ zu finden.

Kristallstruktur

Zeunerit kristallisiert tetragonal in der Raumgruppe P4/nnc (Raumgruppen-Nr. 126)Vorlage:Raumgruppe/126 mit den Gitterparametern a = 7,18 Å und c = 20,79 Å sowie zwei Formeleinheiten pro Elementarzelle.[3]

Die Kristallstruktur zeichnet sich durch Uranyl-Arsenat-Schichten aus, die parallel zur (001)-Ebene liegen. Arsen ist tetraedrisch von 4 Sauerstoffatomen umgeben, das U6+ oktaedrisch von 6 Sauerstoffatomen. Die AsO4-Tetraeder sind über alle 4 Ecken mit UO6-Oktaedern verknüpft, die UO6-Oktaeder über 4 Ecken mit AsO4-Tetraedern.

Verbunden werden diese Schichten durch Kupferionen (Cu2+), die in c-Richtung an Sauerstoffe der Uranylgruppen gebunden sind. Parallel zur (001)-Ebene sind die Cu-Ionen planar quadratisch von 4 H2O-Molekülen umgeben. Weitere H2O-Moleküle befinden sich zwischen den Uranyl-Arsenat-Schichten und tragen dort mit einem komplexen System von Wasserstoffbrückenbindungen zu einer ausgeglichenen Verteilung der Ladungen bei.

Der geringer wasserhaltige Metazeunerit kristallisiert zwar ebenfalls tetragonal, allerdings in der Raumgruppe P4/n (Raumgruppen-Nr. 85)Vorlage:Raumgruppe/85 mit den Gitterparametern a = 7,12 Å und c = 17,40 Å sowie zwei Formeleinheiten pro Elementarzelle.[7]

Eigenschaften

Aufgrund des im Mineral enthaltenen Arsens und Urans wirkt es auf den menschlichen Körper stark toxisch. Die ausgesandte Alphastrahlung des Urans schädigt kontinuierlich den Organismus und wirkt zudem krebserregend. Unter Berücksichtigung der natürlichen Zerfallsreihen bzw. vorhandener Zerfallsprodukte wird die spezifische Aktivität von Zeunerit mit 80,27 kBq/g[4] angegeben (zum Vergleich: natürliches Kalium 0,0312 kBq/g).

Zeunerit ist, im Gegensatz zu vielen anderen Uranglimmern, bei UV-Strahlung nicht fluoreszierend. Seine dehydratisierte Form Metazeunerit fluoresziert allerdings gelblichgrün.[10]

Morphologie

Zeunerit bildet rechtwinklige, meist blättrig-tafelige, selten auch dicktafelige Kristalle und schuppige Aggregate. Kristalle auch in Kombination mit steilen Dipyramidenflächen. Von der Typlokalität (Grube "Weißer Hirsch" bei Schneeberg, Sachsen) ist auch das Auftreten von spitzpyramidalen Kristallen belegt.

Bildung und Fundorte
Zeunerittäfelchen aus Cínovec (Zinnwald), Erzgebirge (Sichtfeld: 7 mm)
Metazeunerit auf Rauchquarz aus dem Erongogebirge, Namibia (Größe: 3,4 cm × 2,8 cm × 2,0 cm)

Zeunerit bildet sich sekundär in der Oxidationszone von arsenhaltigen Uran-Lagerstätten. Als Begleitminerale können unter anderem Azurit, Malachit, Mansfieldit, Olivenit und Skorodit auftreten.

Als eher seltene Mineralbildung kann Zeunerit an verschiedenen Fundorten zum Teil zwar reichlich vorhanden sein, insgesamt ist er aber wenig verbreitet. Insgesamt gelten bisher (Stand 2013) rund 180 Fundorte[11] als bekannt. Neben seiner Typlokalität, der Grube "Weißer Hirsch" bei Neustädtel, trat das Mineral in Deutschland noch in vielen weiteren Gruben im sächsischen Erzgebirge wie unter anderem am Schreckenberg und bei Johanngeorgenstadt. Daneben fand sich Zeunerit noch an zahlreichen Orten im Schwarzwald wie unter anderem bei Freudenstadt, Wittichen und Oberwolfach in Baden-Württemberg; bei Rudolfstein (Fichtelgebirge), Dörrmorsbach und an der Hartkoppe bei Sailauf in Bayern; im Steinbruch Wingertsberg bei Nieder-Ramstadt in Hessen; bei Bad Lauterberg und Braunlage in Niedersachsen; bei Ellweiler und Imsbach sowie am Königsberg in Rheinland-Pfalz; bei Nunkirchen im Saarland und in der Uranlagerstätte Ronneburg in Thüringen. In vielen Fundstellen hat sich Zeunerit allerdings zum Großteil in Metazeunerit umgewandelt.

In Österreich konnte Zeunerit bisher nur in der Gemeinde Mühlbach am Hochkönig in Salzburg und am Grasbergjoch nahe Thierbach (Gemeinde Wildschönau) in Tirol gefunden werden.

Die einzigen bisher bekannten Fundorte in der Schweiz sind der Wannigletscher im Chriegalp-Tal (auch Kriegalp), einem Nebental des Binntals, sowie bei Les Marécottes im Kanton Wallis.

Weitere Fundorte liegen unter anderem in Argentinien, Belgien, Brasilien, Chile, China, der Demokratischen Republik Kongo (Zaire), Frankreich, Iran, Italien, Japan, Kanada, Marokko, Mexiko, Norwegen, Polen, Portugal, Russland, der Slowakei, Spanien, Südafrika, Tschechien, Ungarn, im Vereinigten Königreich (UK) sowie in den Vereinigten Staaten von Amerika (USA).[12]

Vorsichtsmaßnahmen

Aufgrund der Toxizität und der starken ionisierenden Strahlung des Minerals sollten Mineralproben von Zeunerit nur in staub- und strahlungsdichten Behältern, vor allem aber niemals in Wohn-, Schlaf- und Arbeitsräumen aufbewahrt werden. Ebenso sollte eine Aufnahme in den Körper (Inkorporation, Ingestion) auf jeden Fall verhindert und zur Sicherheit direkter Körperkontakt vermieden sowie beim Umgang mit dem Mineral Mundschutz und Handschuhe getragen werden.

Siehe auch

Literatur
  • Andrew J. Locock, Peter C. Burns: Crystal structures and synthesis of the copper-dominant members of the autunite and meta-autunite groups: Torbernite, zeunerite, metatorbernite and metazeunerite. In: The Canadian Mineralogist. Band 41, 2003, S. 489–502 (englisch, rruff.info [PDF; 2,5 MB; abgerufen am 19. Juli 2019]).
  • Judith Weiss Frondel: Studies of Uranium Minerals (VII): Zeunerite. In: American Mineralogist. Band 36, 1951, S. 249–255 (englisch, minsocam.org [PDF; 449 kB; abgerufen am 19. Juli 2019]).
  • A. Weisbach: Mittheilungen an Professor H. B. Geinitz, Freiberg 9. Februar 1872. In: Neues Jahrbuch für Mineralogie. 1872, S. 206–208 (rruff.info [PDF; 289 kB; abgerufen am 19. Juli 2019]).
  • A. Weisbach: Neue Uranerze von Neustädtel bei Schneeberg. In: Jahrbuch für das Berg- und Hüttenwesen im Königreiche Sachsen, Abhandlungen. 1873, S. 119–121 (strahlen.org/tw [PDF; 430 kB; abgerufen am 19. Juli 2019]).
Commons: Zeunerite – Sammlung von Bildern
Commons: Metazeunerite – Sammlung von Bildern

Einzelnachweise
  1. 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]).
  2. Malcolm Back, William D. Birch, Michel Blondieau und andere: The New IMA List of Minerals – A Work in Progress – Updated: May 2019. (PDF 1703 kB) In: cnmnc.main.jp. IMA/CNMNC, Marco Pasero, März 2019, abgerufen am 20. Mai 2019 (englisch).
  3. Hugo Strunz, Ernest H. Nickel: Strunz Mineralogical Tables. Chemical-structural Mineral Classification System. 9. Auflage. E. Schweizerbart’sche Verlagsbuchhandlung (Nägele u. Obermiller), Stuttgart 2001, ISBN 3-510-65188-X, S. 523 (englisch).
  4. David Barthelmy: Zeunerite Mineral Data. In: webmineral.com. Abgerufen am 19. Juli 2019 (englisch).
  5. Zeunerite. In: John W. Anthony, Richard A. Bideaux, Kenneth W. Bladh, Monte C. Nichols (Hrsg.): Handbook of Mineralogy, Mineralogical Society of America. 2001 (englisch, handbookofmineralogy.org [PDF; 64 kB; abgerufen am 19. Juli 2019]).
  6. Zeunerite. In: mindat.org. Hudson Institute of Mineralogy, abgerufen am 19. Juli 2019 (englisch).
  7. Hugo Strunz, Ernest H. Nickel: Strunz Mineralogical Tables. Chemical-structural Mineral Classification System. 9. Auflage. E. Schweizerbart’sche Verlagsbuchhandlung (Nägele u. Obermiller), Stuttgart 2001, ISBN 3-510-65188-X, S. 525 (englisch).
  8. 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.
  9. Ernest H. Nickel, Monte C. Nichols: IMA/CNMNC List of Minerals 2009. (PDF 1703 kB) In: cnmnc.main.jp. IMA/CNMNC, Januar 2009, abgerufen am 25. April 2019 (englisch).
  10. Metazeunerite. In: John W. Anthony, Richard A. Bideaux, Kenneth W. Bladh, Monte C. Nichols (Hrsg.): Handbook of Mineralogy, Mineralogical Society of America. 2001 (englisch, handbookofmineralogy.org [PDF; 66 kB; abgerufen am 19. Juli 2019]).
  11. Localities for Zeunerite. In: mindat.org. Hudson Institute of Mineralogy, abgerufen am 19. Juli 2019 (englisch).
  12. Fundortliste für Zeunerit beim Mineralienatlas und bei Mindat, abgerufen am 17. Juli 2019.
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