Helmutwinklerit

Helmutwinklerit ist ein sehr selten vorkommendes Mineral aus der Mineralklasse der „Phosphate, Arsenate und Vanadate“. Er kristallisiert im triklinem Kristallsystem mit der chemischen Zusammensetzung PbZn₂[AsO₄]₂·2H₂O und ist damit chemisch gesehen ein wasserhaltiges Blei-Zink-Arsenat.

Helmutwinklerit
Gelbliche Helmutwinklerit-Kristalle mit Feinglosit aus Vouves, Insel Thasos, Departement Mazedonien, Griechenland
Allgemeines und Klassifikation
IMA-Nummer	1979-010
IMA-Symbol	Hwk
Chemische Formel	PbZn2(AsO4)2·2H2O PbZn2[AsO4]2·2H2O
Mineralklasse (und ggf. Abteilung)	Phosphate, Arsenate und Vanadate
System-Nummer nach Lapis-Systematik (nach Strunz und Weiß) Strunz (9. Aufl.) Dana	VII/C.31-100 8.CG.20 40.02.09.02
Kristallographische Daten
Kristallsystem	triklin
Kristallklasse; Symbol	triklin-pinakoidal; 1
Raumgruppe	P1 (Nr. 2)Vorlage:Raumgruppe/2
Gitterparameter	a = 5,606 Å; b = 5,610 Å; c = 7,617 Å α = 70,19°; β = 69,91°; γ = 69,18°
Formeleinheiten	Z = 1
Häufige Kristallflächen	{001}, {100}, {010}, {011}, {101}, {111}, {112}
Physikalische Eigenschaften
Mohshärte	4,5, VHN25 = 350 kg/mm2
Dichte (g/cm3)	5,3 (gemessen); 5,21 bis 5,29 (berechnet)
Spaltbarkeit	keine
Bruch; Tenazität	muschelig; keine Angaben
Farbe	farblos bis leicht hellblau, meergrün
Strichfarbe	weiß
Transparenz	durchscheinend bis durchsichtig
Glanz	Glasglanz auf Kristallflächen, Harzglanz auf Bruchflächen
Kristalloptik
Brechungsindizes	nα = 1,72, 1,83 nβ = 1,80, 1,87 nγ = 1,98, 1,98
Brechungsindex	n = 1,849 (berechnet, Gladstone-Dale)
Doppelbrechung	δ = 0,26; 0,150
Optischer Charakter	zweiachsig positiv
Achsenwinkel	2V = 73° (berechnet), 70° (gemessen)
Pleochroismus	keiner
Weitere Eigenschaften
Chemisches Verhalten	in Salzsäure vollkommen, in Salpetersäure und Schwefelsäure weniger gut löslich

Helmutwinklerit entwickelt nach dem Pinakoid {001} tafelige Kristalle bis maximal 5 mm Größe, die farblos bis leicht hellblau oder meergrün gefärbt sein können.

Etymologie und Geschichte

Als Entdecker des Helmutwinklerits gelten Ltd. B. R. Woolfe, General Manager, und R. A. Schedler, Senior-Mineraloge der Tsumeb Mining Corporation, denen die weißen bis hellblauen Kristalle auf einer in der Tsumeb Mine gefundenen Stufe aufgefallen waren und die diese Stufe den Autoren der Typpublikation 1979 zur Identifizierung zur Verfügung gestellt hatten. Entsprechende Untersuchungen führten zur Feststellung des Vorliegens eines neuen Minerals, welches 1979 von der International Mineralogical Association (IMA) anerkannt und 1980 von den beiden deutschen Forschern an der Universität Göttingen Peter Süsse und Günther Schnorrer als Helmutwinklerit beschrieben wurde. Benannt wurde das Mineral nach dem deutschen Mineralogen Helmut Gustav Franz Winkler (1915–1980) in Anerkennung seiner Beiträge zur Petrologie, Mineralogie und Kristallographie. Winkler gilt als einer der Begründer der experimentellen Petrologie in Deutschland und ist Autor eines Standardwerks zur Petrologie der Metamorphite.

Typmaterial des Minerals wird am Geowissenschaftlichen Zentrum in der Georg-August-Universität Göttingen (Holotyp, Sammlungs-Nr. 7.4.127.1) aufbewahrt.

Klassifikation

Die aktuelle Klassifikation der International Mineralogical Association (IMA) zählt den Helmutwinklerit zur Tsumcoritgruppe mit der allgemeinen Formel Me(1)Me(2)₂(XO₄)₂(OH,H₂O)₂, 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 Helmutwinklerit noch Cabalzarit, Cobaltlotharmeyerit, Cobalttsumcorit, Ferrilotharmeyerit, Gartrellit, Kaliochalcit, Krettnichit, Lotharmeyerit, Lukrahnit, Manganlotharmeyerit, Mawbyit, Mounanait, Natrochalcit, Nickellotharmeyerit, Nickelschneebergit, Nickeltsumcorit, Phosphogartrellit, Rappoldit, Schneebergit, Thometzekit, Tsumcorit, Yancowinnait und Zinkgartrellit.

Da der Helmutwinklerit erst 1979 als eigenständiges Mineral anerkannt wurde, ist er in der seit 1977 veralteten 8. Auflage der Mineralsystematik nach Strunz noch nicht verzeichnet. Einzig im 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. VII/C.31-100. In der „Lapis-Systematik“ entspricht dies der Klasse der „Phosphate, Arsenate und Vanadate“ und dort der Abteilung „Wasserhaltige Phosphate, ohne fremde Anionen“, wo Helmutwinklerit zusammen mit Cabalzarit, Cobaltlotharmeyerit, Cobalttsumcorit, Ferrilotharmeyerit, Gartrellit, Krettnichit, Lotharmeyerit, Lukrahnit, Manganlotharmeyerit, Mawbyit, Mounanait, Nickellotharmeyerit, Nickelschneebergit, Nickeltsumcorit, Phosphogartrellit, Rappoldit, Schneebergit, Thometzekit, Tsumcorit, Yancowinnait und Zinkgartrellit die „Tsumcorit/Gartrellit-Gruppe“ bildet (Stand 2018).

Die seit 2001 gültige und von der International Mineralogical Association (IMA) bis 2009 aktualisierte 9. Auflage der Strunz’schen Mineralsystematik ordnet den Helmutwinklerit 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 als alleiniger Namensgeber die „Helmutwinkleritgruppe“ mit der System-Nr. 8.CG.20 und den weiteren Mitgliedern Gartrellit, Lukrahnit, Phosphogartrellit, Rappoldit und Zinkgartrellit bildet.

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

Chemismus

Helmutwinklerit hat die gemessene Zusammensetzung Pb_0,90(Zn_2,17Cu_0,12)_Σ=2,29(As_0,96O₄)₂·2,19H₂O, was vereinfacht als PbZn₂(AsO₄)₂·2H₂O geschrieben werden kann und 24,97 % ZnO, 34,24 % PbO, 35,26 % As₂O₅ und 5,53 % H₂O erfordert.

Helmutwinklerit ist ein Pb-Zn-dominanter Vertreter der Tsumcorit-Gruppe und hier z. B. das zinkdominante Analogon zum cobaltdominierten Rappoldit. Darüber hinaus ist die Verbindung PbZn₂(AsO₄)₂·2H₂O dimorph und kommt in der Natur neben dem triklin kristallisierenden Helmutwinklerit noch als monoklin kristallisierender Tsumcorit vor. Allerdings wird die chemische Formel für Tsumcorit auch als PbZnFe[(H₂O,OH)|AsO₄]₂ angegeben, womit dann streng genommen kein Dimorphismus mehr vorliegen würde.

Kristallstruktur

Helmutwinklerit kristallisiert im triklinen Kristallsystem in der Raumgruppe P1 (Raumgruppen-Nr. 2)Vorlage:Raumgruppe/2 mit den Gitterparametern a = 5,606 Å; b = 5,610 Å; c = 7,617 Å; α = 70,19°; β = 69,91° und γ = 69,18° sowie einer Formeleinheit pro Elementarzelle.

Die Kristallstruktur des Helmutwinklerits entspricht der generellen Struktur der Vertreter der Helmutwinkleritgruppe. Dabei sind Ketten von parallel [010] angeordneten Zn(O,OH)₆-Oktaedern durch eckenverknüpfte AsO₄-Tetraeder so miteinander verbunden, dass sich Schichten parallel (001) bilden. Diese Schichten sind wiederum durch Pb^[8]-Atome und Wasserstoffbrückenbindungen miteinander verknüpft.

Eigenschaften

Morphologie

Zeichnung eines Helmutwinklerit-Kristalls aus der Tsumeb Mine

Helmutwinklerit bildet nach {001} tafelige Kristalle bis maximal 5 mm Größe, an denen neben der tragenden Form, dem Pinakoid {001}, auch die Pinakoide {100}, {010}, {011}, {101}, {111} und {112} identifiziert worden sind. Die ursprüngliche Indexierung sah nach {100} tafelige Kristalle mit {001}, {010}, {110} und {111} vor, hat sich aber als nicht richtig erwiesen.

Physikalische und chemische Eigenschaften

Die Kristalle des Helmutwinklerits sind farblos, hellblau oder meergrün, ihre Strichfarbe wird mit weiß angegeben. Die Oberflächen der durchscheinenden bis durchsichtigen Kristalle weisen einen glasartigen Glanz auf, Bruchflächen sind dagegen harzglänzend.

Das Mineral besitzt keine Spaltbarkeit, bricht aber ähnlich wie Glas oder Quarz, wobei die Bruchflächen muschelig ausgebildet sind. Mit einer Mohshärte von 4,5 gehört Helmutwinklerit zu den mittelharten Mineralen, die sich etwas leichter als das Referenzmineral Apatit mit dem Taschenmesser noch ritzen lassen. Die gemessene Dichte des Minerals beträgt 5,3 g/cm³, seine berechnete Dichte liegt zwischen 5,21 und 5,29 g/cm³.

Helmutwinklerit ist in Salzsäure vollständig, in Salpetersäure und Schwefelsäure weniger gut löslich.

Bildung und Fundorte

Als sehr seltene Mineralbildung konnte Helmutwinklerit bisher (Stand 2016) neben seiner Typlokalität nur von einem weiteren Fundort beschrieben werden. Als Typlokalität gilt die weltberühmte Cu-Pb-Zn-Ag-Ge-Cd-Lagerstätte der „Tsumeb Mine“ (Tsumcorp Mine) in Tsumeb, Region Oshikoto, Namibia, wo Helmutwinklerit erstmals in einem Lösungshohlraum im Tennantit beobachtet worden ist und hier von Quarz und Willemit begleitet wurde. Ein weiterer Hohlraum auf derselben Stufe enthielt Koritnigit, Warikahnit und Cuproadamin.

Für einige weitere Stufen mit Helmutwinklerit ist der E9 Pillar auf der 31. Sohle als genauer Fundpunkt in der Tsumeb Mine sicher bekannt. Auch hier ist das Mineral mit weißem Koritnigit, Willemit, blassgelbem Warikahnit, Cuproadamin und Quarz vergesellschaftet. Helmutwinklerit ist von diesen Mineralen zuerst gebildet worden, ist in der Sukzession also das älteste Mineral. Helmutwinklerit ist ein typisches Sekundärmineral und bildete sich in der zweiten (unteren) Oxidationszone der in Dolomitsteinen sitzenden hydrothermalen polymetallischen Erzlagerstätte Tsumeb aus blei- und zinkhaltigen Sulfiden (Galenit, Sphalerit), wobei das Arsen aus der Zersetzung des Arsenfahlerzes Tennantit stammt. Tennantit lieferte wahrscheinlich auch die geringen Mengen an Kupfer, die sich in den Analysen des Helmutwinklerits nachweisen lassen.

Der neben der Typlokalität einzige weitere Fundort, der allerdings nur eine Stufe geliefert hat, ist der „Shaft No. 132“ der „Christiana Mine“ bei Agios Konstantinos (Kamariza) bei Plaka, Lavrion District, Region Attika, Griechenland. Helmutwinklerit bildet hier farblose bis blassgrüne Krusten aus morphologisch nur undeutlich entwickelten Kristallen. Helmutwinklerit-Kristalle mit Kupfergehalten sind dabei deutlich grün gefärbt, während kupferarme bis -freie Kristalle farblos sind. Die Matrix besteht aus einem Gemenge aus Quarz und zersetztem Tennantit, der – wie in der Tsumeb Mine – sowohl für das Arsen als auch das Kupfer verantwortlich sein dürfte. Die Paragenese ist mit Warikahnit, Koritnigit, Adamin und Tsumcorit ähnlich wie die in der Tsumeb Mine.

Verwendung

Aufgrund seiner Seltenheit ist Helmutwinklerit nur für den Mineralsammler interessant.

Siehe auch

• Liste der Minerale

Literatur

• Michael Fleischer, Louis J. Cabro, George Y. Chao, Adolf Pabst: New Mineral Names. In: American Mineralogist. Band 65, 1998, S. 1067 (englisch, minsocam.org [PDF; 721 kB; abgerufen am 29. Juni 2019]). 
• John Leslie Jambor, Edward S. Grew, Andrew C. Roberts: New Mineral Names. In: American Mineralogist. Band 83, 1998, S. 896 (englisch, rruff.info [PDF; 94 kB; abgerufen am 29. Juni 2019]). 
• Peter Süsse, Günther Schnorrer: Helmutwinklerite, a new arsenate mineral from Tsumeb, S. W. Africa. In: Neues Jahrbuch Mineralogie, Monatshefte. Band 1980, Nr. 3, 1980, S. 118–124 (englisch). 
• Helmutwinklerite. 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; 69 kB; abgerufen am 29. Juni 2019]). 

Weblinks

Commons: Helmutwinklerite – Sammlung von Bildern

• Mineralienatlas: Helmutwinklerit (Wiki)
• Helmutwinklerite. In: mindat.org. Hudson Institute of Mineralogy; abgerufen am 30. Juni 2019 (englisch). 
• David Barthelmy: Helmutwinklerite Mineral Data. In: webmineral.com. Abgerufen am 30. Juni 2019 (englisch). 
• American-Mineralogist-Crystal-Structure-Database – Helmutwinklerite. In: rruff.geo.arizona.edu. Abgerufen am 30. Juni 2019 (englisch).