II. Sulfide, Arsenide und Sulfosalze
Arsenopyrit (FeAsS)
Allgemein: Arsenopyrit, auch Arsenkies genannt, gehört zur Klasse der Metall-Sulfide mit einem Metall:Schwefel-Verhältnis von ≤ 1:2.
Ausbildung: Es bilden sich prismatische Kristalle nach a oder c aus. Ein wichtiges Merkmal zur Bestimmung ist die Streifung auf Flächen der a-Achse. Ausbildung von Zwillingen sind häufig, zudem auch das Auftreten in derb-körnigen Massen.
Chemismus und Struktur: Die Kristallstruktur entspricht der des Markasits, wobei 50% der S-Atome durch As-Atome ausgetauscht sind. Abweichungen vom theoretischen As:S-Verhältnis sind häufig. Zudem treten auch Einschlüsse von gediegenem Gold auf.
Vorkommen: Arsenopyrit tritt vor allem in hydrothermalen Gängen auf.
Nutzung: Bei Arsenopyrit handelt es sich um das wichtigste Arsen-Mineral. Arsen wird in Bleilegierungen verwendet, zudem findet Arsen auch Verwendung in der Halbleiter-Industrie.
Chalkopyrit (CuFeS2)
Allgemein: Chalcopyrit, auch Kupferkies oder Gelbkies genannt, gehört zur Klasse der Metall-Sulfide mit einem Metall:Schwefel-Verhältnis = 1:1.
Ausbildung: Chalkopyrit tritt in den meisten Fällen in derben bis feinkörnigen Massen auf. Häufig beobachtet sind Zwillingsverwachsungen (111) und stark verzerrte Kristalle.
Chemismus und Struktur: Es besteht eine enge Strukturverwandtschaft zwischen Chalkopyrit und Sphalerit, die dazu führt, dass mikroskopisch-feine, orientierte Verwachsungen auftreten.
Vorkommen: Bei Chalcopyrit handelt es sich um das am weitesten verbreitete Cu-Erzmineral. Es tritt häufig in Verbindung mit Pyrrhotin und Pentlandit auf. Chalcopyrit tritt vor allem auf in liquidmagmatischen Lagerstätten, porphyrischen Cu-Lagerstätten und massiven Sulfiderzlagerstätten. Desweiteren aber auch im Bereich von Black Smokern in Assoziation mit den mittelozeanischen Rücken.
Die Verwitterung von Chalcopyrit produziert ein inhomogenes Verwitterungserz, das als Kupferpecherz oder Ziegelerz bezeichnet wird. Dieses besteht aus Azurit Cu3[OH/CO3]2, Malachit Cu2[(OH)2/CO3], Cuprit Cu2O, Covellin CuS, Bornit, Limonit FeOOH und weiteren Mineralen.
Nutzung: Chalcopyrit ist nach Chalkosin der wichtigste Cu-Lieferant.
Ähnliche Minerale: Pyrit (Chalcopyrit deutlich geringere Härte), Markasit, Pyrrhotin, Gold (Gold ist viel weicher, formbar).
Chalkosin (Cu2S)
Allgemein: Chalkosin gehört zur Klasse der Metall-Sulfide mit einem Metall:Schwefel-Verhältnis von 2:1.
Ausbildung: Kompakte Massen, klare Kristallformen sind meist nicht zu erkennen.
Chemismus und Struktur: Chalkosin ist dimorph und daher bei Temperaturen <103 °C monoklin und bei höheren Temperaturen hexagonal. Es existiert eine ganze Reihe weiterer Minerale mit sehr ähnlicher Zusammensetzung, deren komplexe Beziehungen bis jetzt nur zum Teil geklärt werden konnten.
Vorkommen: Primär tritt Chalkosin in hydrothermal-aktiven Zonen auf. Sekundär tritt es in der Zementationszone von Kupferlagerstätten auf. Die Endprodukte der Verwitterung sind häufig Phasen, wie Azurit oder Malachit.
Nutzung: Chalkosin ist ein wichtiges Mineral für den Kupferabbau.
Covellin (CuS)
Allgemein: Covellin, auch Kupferindig oder Blaues Kupferglas genannt, gehört zur Klasse der Metall-Sulfide mit einem Metall:Schwefel-Verhältnis von 1:1.
Ausbildung: Meistens ausgebildet als spätige, derbe, feinkörnige Massen; selten auch tafelig ausgebildete Kristalle.
Chemismus und Struktur: Covellin zeigt ungewöhnliche optische Eigenschaften aufgrund sehr hoher Dispersion der Lichtbrechung. Daher ändert sich der Farbeindruck beim Übergang in ein anderes Medium stark. Dies bedeutet z.B., dass Covellin an der Luft blau, im Wasser aber violett erscheint. Covellin besitzt ein Schichtgitter.
Vorkommen: Untergeordnetes Sekundärmineral in kupfersulfid-haltigen Erzen.
Nutzung: Aufgrund seines geringen Auftretens, wird es nur in Verbindung mit anderen Mineralen als Kupfer-Rohstoff abgebaut.
Galenit (PbS)
Allgemein: Galenit, auch Bleiglanz genannt, gehört zur Klasse der Metall-Sulfide mit einem Metall:Schwefel-Verhältnis = 1:1.
Ausbildung: Galenit liegt in vielen Fällen gut ausgebildet vor, wobei die Kristallformen {100} und {111} sowohl allein als auch in Kombination am häufigsten auftreten. Galenit liegt häufig feinkörnig oder spätig vor, zudem treten auch Gleitzwillinge und Striemungen auf.
Chemismus und Struktur: Die Struktur von Galenit und NaCl sind sehr ähnlich. Jedes Atom besitzt die Koordinationszahl [6], wobei die Pb-Atome jeweils von 6 S-Atomen umgeben sind und umgekehrt. Die Bindung ist metallisch. Galenit enthält in den meisten Fällen einen Ag-Anteil zwischen 0,01 % und 0,3 %; in Extremfällen auch bis zu 1 %. Dies ist in erster Linie durch Einschlüsse von Silbermineralen zu erklären; untergeordnet spielt auch der diadoche Einbau von Ag eine Rolle.
Vorkommen: Galenit tritt häufig in hydrothermalen Lagerstätten auf, dann auch häufig in Kombination mit Sphalerit.
Nutzung: Galenit ist der wichtigste Pb-Lieferant und aufgrund seiner weiten Verbreitung auch das wichtigste Silbererz. Blei ist ein wichtiger Rohstoff u.a. für Legierungen und Akkumulatoren.
Löllingit (FeAs2)
Allgemein: Löllingit gehört zur Klasse der Metall-Arsenide mit einem Metall:Arsen-Verhältnis ≤ 1:2.
Ausbildung: Bei den Kristallen des Löllingits handelt es sich meistens um prismatische, körnig bis stängelig ausgebildete Aggregate bzw. derbe Massen.
Chemismus und Struktur: Strukturell ähnelt die Struktur des Löllingit der des Markasit. Es kommen zum Teil Abweichungen von der idealen chemischen Zusammensetzung bezüglich des Fe/As-Verhältnis vor. Untergeordnet treten Fremdelemente wie S, Sb, Co und Ni häufig auf. In winzigen Einschlüssen kann auch Gold auftreten.
Vorkommen: Löllingit tritt primär in hydrothermalen Gängen oder in Assoziation mit kontaktmetasomatischen Vorgängen, wie metamorphen Lagerstätten, auf.
Nutzung: Löllingit ist ein wichtiges Erzmineral für die Arsengewinnung.
Molybdänit (MoS2)
Allgemein: Molybdänit, auch Molybdänglanz genannt, gehört zur Klasse der Metall-Sulfide mit einem Metall:Schwefel-Verhältnis ≤ 1:2.
Ausbildung: Molybdänit bildet häufig biegsame, schuppige Täfelchen aus, die aber unvollkommen sind.
Chemismus und Struktur: Das Molybdänit-Gitter enthält MoS2-Schichten, die parallel zu (0001) liegen. Die Schichten sind durch schwache Van-der-Waals-Bindungen miteinander verbunden. Molybdänit kann einen Rhenium-Gehalt bis zu 0,3 % aufweisen.
Vorkommen: Molybdänit tritt häufig in pegmatischen Gängen auf. Desweiteren bildet Molybdänit als Imprägnation porphyrische Molybdän-Lagerstätten aus.
Nutzung: Molybdänit ist das wichtigste Mo-Erzmineral und ein wichtiger Rohstoff für die Stahlveredelung.
Nickelin (NiAs)
Allgemein: Nickelin, auch Rotnickelkies oder Niccolit genannt, gehört zur Klasse der Arsenide.
Ausbildung: In den meisten Fällen liegt Nickelin in derben, körnigen Massen vor; Kristallformen sind nur selten ausgebildet.
Chemismus und Struktur: Die As-Atome des NiAs-Strukturtyp sind in einer hexagonal dichten Packung angeordnet. In den oktaedrischen Lücken, die dabei entstehen, befinden sich die Ni-Atome.
Vorkommen: Nickelin tritt meist in Assoziation mit hydrothermalen Gängen auf.
Nutzung: Wirtschaftlich ist Nickelin nur bei lokaler, hoher Anreicherung interessant für die Ni-Gewinnung.
Pentlandit ((Ni,Fe)9S8)
Allgemein: Pentlandit gehört zur Klasse der Metall-Sulfide mit einem Metall:Schwefel-Verhältnis > 1:1.
Ausbildung: Die häufigste Erscheinungsform von Pentlandit ist als Entmischungslamelle im Pyrrhotin. Pentlandit und Pyrrhotin treten aber auch in körnigen Aggregaten nebeneinander auf.
Chemismus und Struktur: Die Kristallstruktur von Pentlandit entspricht der Spinellstruktur. Gewöhnlich ist auch etwas Co enthalten.
Vorkommen: Pentlandit tritt häufig in liquidmagmatischen Lagerstätten auf.
Nutzung: Bei Pentlandit handelt es sich um das wichtigste Ni-Erzmineral. Ni wird vor allem für die Stahlveredelung benötigt, da Ni die Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit des Stahls erhöht.
Ähnliche Minerale: Optisch ähnelt Pentlandit dem Pyrrhotin stark. Im Unterschied zu Pyrrhotin ist Pentlandit aber nicht magnetisch.
Pyrit (FeS2)
Allgemein: Pyrit, auch Eisenkies, Schwefelkies oder Katzengold genannt, gehört zur Klasse der Metall-Sulfide mit einem Metall:Schwefel-Verhältnis ≤ 1:2. Die chemische Verbindung FeS2 ist dimorph und kann dementsprechend in zwei Symmetrien vorliegen. Die kubische Form wird als Pyrit bezeichnet, wohingegen die orthorhombische Form als Markasit bezeichnet wird. Welche Symmetrie vorliegt ist stark von der Temperatur (oberhalb von 400 °C wandelt sich Markasit in Pyrit um) und vom pH-Wert (pH <4 bis >5 dominiert Markasit;steigender pH bedeutet auch steigender Pyrit-Anteil; ab pH > 6 entsteht nur noch Pyrit) abhängig. Beide sind unter atmosphärischen Bedingungen instabil und zerfallen mit der Zeit.
Ausbildung: Bei freiem Kristallwachstum kann Pyrit eine Vielzahl an Kristallformen ausbilden. Häufig sind u.a. würfelige, pentagondodekaedrische, oktaedrische oder disdodekaedrische Formen und auch Kombinationen. Durch Wechsel im Wachstum zwischen Würfel- und Pentagondodekaederflächen entstehen sogenannte Wachstumsstreifungen an den Würfelflächen. Es treten auch Durchkreuzungs-Zwillinge auf. Bei behindertem Kristallwachstum in Assoziation mit weiteren Mineralen entstehen meist körnig ausgebildete Kristalle.
Chemismus und Struktur: Die Kristallstruktur von Pyrit ist der des Halits (NaCl) sehr ähnlich. Dabei sind die Cl- -Ionen durch hantelförmige Schwefel (S2) - Gruppen ersetzt, die durch kovalente Bindungen zusammengehalten werden. Statt der Na+-Ionen tritt Fe auf, wobei Fe auch durch kleine Mengen Ni oder Co ersetzt werden kann. Zwischen der S2-Hantel und dem Fe liegt eine metallische Bindung vor. Die Symmetrie ist im Vergleich zum Halit erniedrigt, da die S2-Hanteln sich zwar parallel zu den 3-zähligen Drehachsen ausrichten, aber unterschiedlich orientiert sind. In einigen Fällen treten winzige Einschlüsse von gediegenem Au auf.
Vorkommen: Bei Pyrit handelt es sich um ein häufig auftretendes bzw. sogenanntes Durchläufer-Mineral, das Bestandteil der meisten sulfidischen Erze ist und akzessorisch in vielen magmatischen und metamorphen Gesteinen auftritt. Pyrit tritt in einer weiten Bandbreite von Lagerstätten-Typen auf, die von magmatischen Lagerstätten, über hydrothermale Lagerstätten als auch sedimentären Lagerstätten reichen.
Durch tiefgreifende Verwitterungsprozesse unter Einwirkung von Wasser wird Pyrit über verschiedene Zwischenprodukte zu Eisenoxidhydraten, wie Limonit (FeOOH) umgewandelt.
Nutzung: Als Rohstoff wird Pyrit vor allem für die Schwefelsäuregewinnung genutzt. Regional sind die Au- und Cu-Gehalte so hoch, dass sich der Abbau auch in Hinblick auf diese Rohstoffe lohnt.
Pyrrhotin (Fe1-xS)
Allgemein: Pyrrhotin, auch Magnetkies genannt, gehört zur Klasse der Metall-Sulfide. Das Metall:Schwefel-Verhältnis entspricht ca. 1:1.
Ausbildung: Oberhalb von ca. 300 °C ist die hexagonale Hochtemperaturmodifikation stabil. Kristalle liegen meist in derben, körnig bis blättrigen Massen vor. Gut ausgebildete Kristalle sind eher selten.
Chemismus und Struktur: Pyrrhotin entspricht dem NiAs-Strukturtyp mit Fe anstelle von Ni und S anstelle von As. Die Zusammensetzung liegt zwischen Fe5S6 und Fe10S11 und beinhaltet im Regelfall einen Unterschuss an Fe relativ zum S. Dies führt zu Leerstellen bzw. Subtraktions-Baufehlern in der Kristallstruktur. Ni- und z.T. Co-Gehalte im Pyrrhotin treten als Entmischungslamellen von Pentlandit auf.
Vorkommen: Pyrrhotin ist ein häufiges akzessorisches Gemengeteil in magmatischen und metamorphen Gesteinen.
Nutzung: Pyrrhotin ist ein wirtschaftlich relevantes Ni-Erz.
Realgar (As4S4)
Allgemein: Realgar, gehört zur Klasse der Arsen-Sulfide.
Ausbildung: Als Kristall ausgebildet zeigt Realgar meist kleine, kurzprismatische Kristalle mit vertikaler Streifung. Gewöhnlich tritt Realgar aber als körnige Masse auf.
Chemismus und Struktur: Die Kristallstruktur setzt sich aus ringförmigen Gruppen von As4S4 zusammen. Innerhalb der Ringe herrschen homöopolare Bindungskräfte, während zwischen den Ringen schwache Van-der-Waals-Bindungskräfte bestehen.
Vorkommen: Realgar tritt in tieftemperierten hydrothermalen Gängen häufig in Verbindungen mit Auripigment auf. Weitere Vorkommen sind Abscheidungen aus Thermen und vulkanischen Gasen bzw. als Verwitterungsprodukt As- und S-reicher Minerale.
Nutzung: Heute hat Realgar nur noch geringe wirtschaftliche Bedeutung in der Pyrotechnik und Gerberei.
Sphalerit (ZnS)
Allgemein: Sphalerit, auch Zinkblende genannt, gehört zur Klasse der Metall-Sulfide und zeigt ein Metall:Schwefel-Verhältnis von 1:1.
Ausbildung: Sphalerit liegt oft in Form gut ausgebildeter Kristalle vor. Besonders häufig in tetraedrischer oder Rhombendodekaeder {110} Form. Durch wiederholte Verzwillingung in Richtung einer Tetraederfläche sind die Kristallformen allerdings oft schwer bestimmbar. Sphalerit tritt aber auch spätig, feinkörnig oder als Schalenblende auf, wobei in letzterem Fall Verwachsungen mit Wurtzit, Galenit oder Pyrit (bzw. Markasit) häufig sind.
Chemismus und Struktur: Sowohl Zn als auch S bilden jeweils ein flächenzentriertes kubisches Gitter aus, die um 1/4 ihrer Raumdiagonalen gegeneinander verschoben und ineinandergestellt sind. Dadurch ist jedes Zn-Atom tetraedrisch von 4 S-Atomen umgeben und umgekehrt.
Fe ist fast immer ein Gemengeteil im Sphalerit, wobei Sphalerit mit zunehmendem Fe-Gehalt eine immer dunklere Färbung zeigt. Gewöhnlich treten zudem auch Mn und Cd und in kleinen Mengen auch In, Ga, Tl und ge auf.
Vorkommen: Sphalerit tritt häufig in Assoziation mit Galenit in hydrothermalen Gängen auf, aber auch in hydrothermal-synsedimentären Lagerstätten bzw. Black Smokern.
Nutzung: Sphalerit ist das häufigste und wirtschaftlich relevanteste Zn-Erz. Gleichzeitig werden kleinere Gemengeteile, wie Cd, bei der Verhüttung mitextrahiert. Zn ist ein wichtiges Legierungsmittel (Messing) und ist ein wichtiger Rohstoff für das Verzinken von Eisen.
Stibnit (Sb2S3)
Allgemein: Stibnit, auch Antimonit oder Antimonglanz genannt, gehört zur Klasse der Metall-Sulfide mit einem Metall:Schwefel-Verhältnis von < 1:2.
Ausbildung: Als Erz tritt Stibnit häufig in derb-körnigen bis dichten Massen auf. Wenn Kristalle ausgebildet sind, sind diese häufig nach c gestreckt und flächenreich. Sie sind meist nadelförmig und zeigen meist eine vertikale Streifung.
Chemismus und Struktur: Innerhalb der Kristallstruktur befinden sich Doppelketten // c, die der Streckung der Kristalle entsprechen.
Vorkommen: Stibnit tritt vor allem in hydrothermalen Gängen auf.
Nutzung: Stibnit ist das wichtigste Sb-Erzmineral. Sb wird als Rohstoff für Legierungen, z.B. Lötzinn benötigt. Reines Sb findet in der Halbleiter-Technik Anwendung.