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Faujasit

Mineral

Faujasit ist die Sammelbezeichnung für ein nicht näher bestimmtes Mineral einer Mischkristallreihe mit den von der International Mineralogical Association (IMA) anerkannten Endgliedern
Faujasit-Ca, Faujasit-Mg und Faujasit-Na aus der Mineralklasse der „Silikate und Germanate“. Strukturell gehören die Chabasite zu den Gerüstsilikaten (Tektosilikate) und dort zur Familie der Zeolithe.

Faujasit
Oktaedrische Faujasitkristalle (Kantenlängen ≈ ¾ mm) als Drusenfüllung aus dem Steinbruch Limberg, Sasbach am Kaiserstuhl, Baden-Württemberg
Allgemeines und Klassifikation
Chemische Formel (Na,Ca0,5,Mg0,5,K)x(AlxSi12-xO24)·16H2O
Mineralklasse
(und ggf. Abteilung) 		Silikate und Germanate – Gerüstsilikate
System-Nummer nach
Strunz (8. Aufl.)
Strunz (9. Aufl.)
Dana
VIII/J.27
9.GD.30
77.01.02.07 bis 77.01.02.07b
Ähnliche Minerale Chabasit, Gmelinit, Lévyn, Erionit u. a. Zeolithe
Kristallographische Daten
Kristallsystem kubisch
Kristallklasse; Symbol hexakisoktaedrisch; 4/m32/m
Raumgruppe Fd3m (Nr. 227)Vorlage:Raumgruppe/227[1]
Gitterparameter siehe Kristallstruktur
Formeleinheiten Z = 16[1][2]
Zwillingsbildung nach {111} Kontakt- und Durchdringungszwillinge
Physikalische Eigenschaften
Mohshärte 4,5 bis 5
Dichte (g/cm3) 1,92 bis 1,93
Spaltbarkeit vollkommen nach {111}
Bruch; Tenazität uneben bis muschelig; spröde
Farbe farblos, weiß, gelblich, bräunlich
Strichfarbe weiß
Transparenz durchsichtig bis durchscheinend
Glanz Glasglanz bis Diamantglanz
Kristalloptik
Brechungsindex n = 1,466 bis 1,480
Doppelbrechung keine, da optisch isotrop

Alle Mitglieder der Chabasit-Serie kristallisieren im kubischen Kristallsystem mit der allgemeinen, chemischer Zusammensetzung (Na,Ca0,5,Mg0,5,K)x(AlxSi12-xO24)·16H2O, wobei der Namensanhang das jeweils vorherrschende Kation bezeichnet (-Na für Natrium, -Ca für Calcium, -Mg für Magnesium). Der Wert von x in obiger Formel variiert üblicherweise zwischen 3,2 und 3,8[1]. Durch Substitution kann auch Kalium sowie etwas Strontium enthalten sein.

Faujasit entwickelt nur kleine, meist oktaedrische und selten auch trisoktaedrische Kristalle von wenigen Millimetern Größe mit glas- bis diamantähnlichem Glanz auf den Oberflächen. In reiner Form sind Faujasitkristalle farblos und durchsichtig. Durch vielfache Lichtbrechung aufgrund von Gitterbaufehlern oder polykristalliner Ausbildung können sie aber auch weiß erscheinen und durch Fremdbeimengungen eine gelbliche oder bräunliche Farbe annehmen, wobei die Transparenz entsprechend abnimmt.

Mit einer Mohshärte von 4,5 bis 5 gehört Faujasit zu den mittelharten Mineralen, die sich ähnlich wie das Referenzmineral Apatit (5) gerade noch mit einem Taschenmesser geritzt werden können.

Industriell synthetisierte Faujasite sind unter Bezeichnung Zeolith X und Zeolith Y bekannt.

Etymologie und Geschichte

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Barthélemy Faujas de Saint-Fond (1741–1819)

Faujasit wurde 1842 von Augustin Alexis Damour erstmals von Sasbach am Kaiserstuhl in Baden-Württemberg beschrieben und erhielt seinen Namen zu Ehren des französischen Geologen und Vulkanologen Barthélemy Faujas de Saint-Fond.[3] Die Struktur von Faujasit wurde erstmals 1956 mitgeteilt.[4]

Im Zuge der Überarbeitung der Zeolithnomenklatur 1997 durch die IMA wurden auch die Endglieder der Faujasit-Mischreihe neu definiert. Als Typlokalität für Faujasit-Na und das als zusätzliches Endglied festgelegte, hypothetische Mineral Faujasit-Mg gelten weiterhin die Steinbrüche bei Sasbach. Für Faujasit-Ca wird ein Bohrkern aus Haselborn bei Ilbeshausen am Vogelsberg angegeben.[1]

Klassifikation

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Bereits in der veralteten, aber teilweise noch gebräuchlichen 8. Auflage der Mineralsystematik nach Strunz gehörten die Faujasite zur Mineralklasse der „Silikate und Germanate“ und dort zur Abteilung der „Gerüstsilikate (Tektosilikate), mit Zeolithen“, wo sie zusammen mit Analcim, Paulingit-Ca, Paulingit-K, Pollucit und Wairakit innerhalb der Zeolithgruppe die Untergruppe der „Würfelzeolithe II“ mit der System-Nr. VIII/J.27 bildeten.

Die seit 2001 gültige und von der IMA verwendete 9. Auflage der Strunz’schen Mineralsystematik ordnet die Faujasite ebenfalls in die Abteilung der „Gerüstsilikate (Tektosilikate) mit zeolithischem H2O; Familie der Zeolithe“ ein. Diese ist allerdings weiter unterteilt nach der Struktur der Gerüste, so dass die Minerale entsprechend ihrer Zusammensetzung in der Unterabteilung „Ketten von Fünfer-Ringen“ zu finden ist, wo sie die unbenannte Gruppe 9.GD.30 bilden.

Auch die vorwiegend im englischen Sprachraum gebräuchliche Systematik der Minerale nach Dana ordnet die Faujasite in die Klasse der „Silikate und Germanate“ und dort in die Abteilung der „Gerüstsilikate: Zeolith-Gruppe“ ein. Hier sind sie in der „Chabasit und verwandte Arten“ mit der System-Nr. 77.01.02 innerhalb der Unterabteilung „Echte Zeolithe“ zu finden.

Kristallstruktur

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Sodalithkäfig
 
Struktur von Faujasit

Alle Faujasite kristallisieren kubisch in der Raumgruppe Fd3m (Raumgruppen-Nr. 227)Vorlage:Raumgruppe/227 mit folgenden Gitterparametern bei 16 Formeleinheiten pro Elementarzelle:[1]

Für Faujasit-Mg als hypothetischem Endglied existieren bisher keine eigenständigen Strukturdaten.

Die Kristallstruktur von Faujasit ist identisch mit der des synthetischen Zeolith Y. Das Grundelement des Faujasitgerüsts sind Sodalithkäfige, die über hexagonale Prismen miteinander verbunden sind. Die Poren sind senkrecht zueinander angeordnet. Die Pore, die durch einen Ring mit 12 Einheiten gebildet wird, ist mit einem Durchmesser von 7,4 Å relativ groß. Der Innenraum hat einen Durchmesser von 12 Å und ist umgeben von 10 Sodalithkäfigen. Die Zelleinheit ist kubisch mit einer Länge von 24,7 Å. Faujasit-Materialien zeichnen sich durch eine große Oberfläche und eine enge Porenverteilung im Bereich von 0,9 bis 1,2 nm, sowie durch eine hohe thermische Beständigkeit aus.[5]

Bildung und Fundorte

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Faujasit-Na aus dem Steinbruch Poudrette, Mont Saint-Hilaire, Québec, Kanada (Sichtfeld 2,0 mm × 2,0 mm)
 
Faujasit-Oktaeder (Kantenlängen ≈ ½ mm) mit „gecrackelten“ Oberflächen aus dem Steinbruch Limberg, Sasbach am Kaiserstuhl, Baden-Württemberg

Faujasit ist, wie viele andere Zeolithe auch, ein typisches Produkt hydrothermaler Umwandlung von basaltischen vulkanischen Gesteinen. Durch die Zirkulation heißer Lösungen wird das Gestein nach der Eruption nach und nach alteriert. In Drusen und auf Klüften kommt die mitgeführte Lösungsfracht zur Ausfällung. An der klassischen Lokalität am Kaiserstuhl wächst Faujasit in freistehenden Kristallen in Drusenhohlräumen in Limburgit-Lavaströmen. Als Begleitminerale können neben anderen Zeolithen unter anderem noch Augit, Olivin und Nephelin auftreten.

Faujasite zählen zu den seltenen Mineralbildungen und konnten daher nur an wenigen Fundorten nachgewiesen werden, wobei bisher (Stand 2014) rund 40 Fundorte[6] als bekannt gelten. Da allerdings diese Funde allerdings eher selten hinreichend präzise analysiert werden, sind Angaben zu den einzelnen Engliedern in Bezug auf die Anzahl der Fundorte entsprechend ungenau.

Neben seiner ursprünglichen Typlokalität Sasbach am Kaiserstuhl in Baden-Württemberg trat das Mineral in Deutschland bisher noch in verschiedenen Steinbrüchen bei Alten-Buseck, Annerod, Großen-Buseck, Wehrda (Marburg), Langd und Ilbeshausen in Hessen; am Rother Kopf bei Roth (Gerolstein) und am Graulay (Graulai, Graulei, Grauley) bei Hillesheim (Eifel) in Rheinland-Pfalz sowie bei Eisenach in Thüringen zutage.

Weitere Fundorte liegen unter anderem in Italien, Jordanien, Kanada, Spanien, Tschechien und den Vereinigten Staaten von Amerika (USA).[7]

Verwendung

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Im Gegensatz zu seinem synthetischen Pendant Zeolith Y, welches in großen Mengen industriell hergestellt wird, hat natürlicher Faujasit aufgrund seiner Seltenheit keine praktische Bedeutung.

Siehe auch

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Literatur

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Commons: Faujasite – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise

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  1. ↑ a b c d e Douglas S. Coombs, Alberto Alberti, Thomas Armbruster, Gilberto Artioli, Carmine Colella, Ermanno Galli, Joel D. Grice, Friedrich Liebau, Joseph A. Mandarino, Hideo Minato, Ernest Henry Nickel, Elio Passaglia, Donald R. Peacor, Simona Quartieri, Romano Rinaldi, Malcom Ross, Richard A. Sheppard, Ekkehart Tillmanns, Giovanna Vezzalini: Recommended nomenclature for zeolite minerals: report of the Subcommittee on Zeolites of the International Mineralogical Association, Commission on New Minerals and Mineral Names. In: The Canadian Mineralogist. Band 35 (1997), S. 1571–1606 (PDF 3,3 MB; Faujasit-Serie ab S. 11)
  2. ↑ a b c American-Mineralogist-Crystal-Structure-Database - Faujasite
  3. ↑ M. Damour: Description de la faujasite, nouvelle espèce minérale. In: Annales des Mines. Band 4.1 (1842), S. 395–399.
  4. ↑ G. Bergerhoff, W. H. Baur, W. Nowacki: Über die Kristallstruktur des Faujassites. In: Neues Jahrbuch für Mineralogie, Monatshefte. 1958, S. 193–200
  5. ↑ D. Karami, S. Rohani: Synthesis of pure zeolite Y using soluble silicate, a two-level factorial experimental design. In: Chemical Engineering and Processing. Band 28 (2009), S. 1288–1292 doi:10.1016/j.cep.2009.05.007
  6. ↑ Mindat - Anzahl der Fundorte für Faujasite
  7. ↑ Fundortliste für Faujasite beim Mineralienatlas und bei Mindat
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