Schichtsilikate

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Silikatschicht des Muskovit (Blickrichtung 30° aus der Senkrechten gekippt): links Darstellung der Atome (rot Si, blau O) und rechts die sich daraus ergebenden Silikattetraeder

Als Schichtsilikate (auch Blattsilikate, Phyllosilikate) bezeichnet man Silikate, deren Silikatanionen aus Schichten eckenverknüpfter SiO4-Tetraeder bestehen. Diese Schichten oder Doppelschichten sind untereinander nicht über weitere Si-O-Bindungen zu Gerüsten verknüpft.[1]

Zu dieser Abteilung der Silikate zählen bedeutende Gruppen gesteinsbildender Minerale wie z. B. die Glimmergruppe, Chloritgruppe, Kaolin und Serpentingruppe.[2][3][4] Die in bindigen Böden allgegenwärtigen sowie in Sedimentgesteinen verbreiteten Tonminerale sind ebenfalls Schichtsilikate, die auch technisch wichtig sind.

Der schichtartige Aufbau dieser Minerale bestimmt Form und Eigenschaften der Kristalle. Sie sind meist tafelig bis blättrig mit guter bis perfekter Spaltbarkeit parallel zu den Schichten. Die Zähligkeit der Ringe, aus denen sich die Silikatschichten zusammensetzen, bestimmt oft die Symmetrie und Form der Kristalle:

  • so ist Apophyllit (Schichten aus Viererringen) tetragonal und bildet vierseitige tafelige bis prismatische Kristalle
  • dagegen zeigen die Minerale der Glimmergruppe (Schichten aus Sechserringen) eine pseudohexagonale Symmetrie und bilden tafelige bis blättrige Kristalle.

Die gute Translationsfähigkeit entlang der Schichten bedingt die starke Verformbarkeit der Schichtsilikate.[5] Zwischen den Schichten können H2O-Moleküle und große Kationen eingelagert werden. Schichtsilikate sind oft quellfähig und mit ihrer Kationenaustauschkapazität wichtig für die Fruchtbarkeit von Böden. Synthetische Schichtsilicate, wie SKS-6 (Na2Si2O5) werden in Waschmitteln verwendet.[6] SKS-6 Schichtsilicate zeigen Eigenschaften wie Natrium-Zeolithe. Die schichtverknüpfenden, hydratisierten Natriumionen sind in Suspensionen selektiv austauschbar, beispielsweise gegen Calciumionen, und eignen sich somit zur Wasserenthärtung als Ionentauscher und zeigen gute Eigenschaften als Waschalkalie.

Klassifikation

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Silikatklassifikation nach Liebau

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Liebau betrachtet die Schichtsilikate als eine Verknüpfung von Silikatketten zu Schichten, die in zwei Dimensionen unbegrenzt sind, und unterteilt die Schichtsilikate anhand der Periodizität und Verzweigung der Silikatketten, die die Schichten aufbauen, sowie der Multiplizität der Silikatschichten:[1]

Periodizität

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Sie gibt an, nach wie vielen Silikatkettengliedern (SiO4-Tetraeder) sich der Aufbau einer Kette wiederholt. Die Periodizität von natürlichen Schichtsilikaten ist meist klein und liegt bei 2 (Glimmergruppe), 3 (z. B. Dalyit), 4 (z. B. Apophyllit) oder 6 (z. B. Pyrosmalit).[1]

  • Unverzweigte Zweier-Einfachschicht im Muskovit
    Unverzweigte Zweier-Einfachschicht im Muskovit
  • Unverzweigte Zweier-Einfachschicht im Sepiolith
    Unverzweigte Zweier-Einfachschicht im Sepiolith
  • Unverzweigte Dreier-Einfachschicht im Dalyit
    Unverzweigte Dreier-Einfachschicht im Dalyit
  • Unverzweigte Vierer-Einfachschicht im Apophyllit
    Unverzweigte Vierer-Einfachschicht im Apophyllit
  • Unverzweigte Sechser-Einfachschicht im Pyrosmalit
    Unverzweigte Sechser-Einfachschicht im Pyrosmalit

Verzweigung

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Sie gibt an, ob von einer Silikatkette weitere SiO4-Tetraeder abzweigen. Man unterscheidet

  • offen verzweigte Schichtsilikate (z. B. Zeophyllit)
  • zyklisch verzweigte Schichtsilikate (z. B. Delhayelith), bei denen die von der Kette abzweigenden SiO4-Tetraeder geschlossene Ringe formen.[1]
  • Offen verzweigte Zweier-Einfachschicht des Prehnit
    Offen verzweigte Zweier-Einfachschicht des Prehnit
  • Offen verzweigte Vierer-Einfachschicht des Zeophyllit
    Offen verzweigte Vierer-Einfachschicht des Zeophyllit
  • Zyklisch verzweigte Dreier-Einfachschicht des Mountainit
    Zyklisch verzweigte Dreier-Einfachschicht des Mountainit

Multiplizität

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Sie gibt an, wie viele Silikatschichten miteinander zu Mehrfachschichten verknüpft sind.[1] Fast alle Schichtsilikate haben eine Multiplizität von 1 oder 2. Das erste Schichtsilikat mit einer höheren Multiplizität (3) ist Günterblassit.[7]

Strunz

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Anders als bei den Ringsilikaten und Kettensilikaten übernimmt die Strunz’sche Klassifikation der Schichtsilikate nicht die Nomenklatur und Kriterien von Liebau. Die Strunz’sche Systematik betrachtet die Silikatringe, aus denen sich die Schichten zusammensetzen, und unterteilt die Abteilung der Schichtsilikate (9.E) nach der Zähligkeit dieser Ringe, der Multiplizität der Schichten sowie der Verknüpfung der Schichten durch die oktaedrisch koordinierten Kationen.[2][3][4]

9.EA Einfache Tetraederschichten mit 4-, 5-, (6-), und 8-zähligen Ringen:[2][3][4]

9.EB Doppelschichten mit 4- und 6-zähligen Ringen[2][3][4]

9.EC Schichtsilikate mit Glimmertafeln (Dreischichtsilikate), zusammengesetzt aus Tetraeder- und Oktaederschichten[2][3][4]

9.ED Schichtsilikate mit Kaolinit-Schichten (Zweischichtsilikate), zusammengesetzt aus Tetraeder- und Oktaederschichten[2][3][4]

9.EE Einfache tetrahedrale Netze aus sechsfach-Ringen, verbunden über octahedrale Netze oder Bänder[2][3][4]

9.EF Einfache Netze aus sechsfach-Ringen, verbunden über M[4], M[8], etc.[2][3][4]

9.EG Doppelnetze mit sechsfach und größeren Ringen[2][3][4]

9.EH Übergangsstrukturen zwischen Schichtsilikaten und anderen Silikaten[2][3][4]

9.EJ Unklassifizierte Schichtsilikate

Einzelnachweise

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  1. ↑ a b c d e Liebau 1982
  2. ↑ a b c d e f g h i j Mineralklasse-9.E nach Strunz 9. Auflage
  3. ↑ a b c d e f g h i j Nickel-Strunz Silicates Classification (Version 10)
  4. ↑ a b c d e f g h i j Nickel-Strunz Classification – Phyllosilicates 10th edition
  5. ↑ Universität Tübingen: Systematik der Mineralien – Phyllosilikate (Schichtsilikate)
  6. ↑ WeylClean® SKS-6 - The WeylChem Group. Abgerufen am 9. August 2019 (englisch).
  7. ↑ N. V. Chukanov, R. K. Rastsvetaeva, S. M. Aksenov, I. V. Pekov, N. V. Zubkova, S. N. Britvin, D. I. Belakovskiy, W. Schüller and B. Ternes (2012) Günterblassite, (K,Ca)3–xFe[(Si,Al)13O25(OH,O)4] ⋅ 7H2O, a New Mineral: the First Phyllosilicate with Triple Tetrahedral Layer, In: Geology of Ore Deposits, 54, S. 656–662 (Zusammenfassung, abgelegt unter falschen Titel)
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Literatur

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  • F. Liebau (1982): Classification of Silicates in: Reviews in Mineralogy Volume 5: Orthosilicates; Mineralogical Society of America
  • Karl Jasmund, Gerhard Lagaly: Tonminerale und Tone. Struktur, Eigenschaften, Anwendungen und Einsatz in Industrie und Umwelt. Steinkopf Verlag, Darmstadt 1993, 490 S., ISBN 3-7985-0923-9.
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