Negativkristall

[berthold]

Hallo,

Negativkristall

Das Foto zeigt eine Libelle in einem Fluoritkristall (Berbes / Spanien). Die Hohlform zeigt interssanterweise scharfe ebene Flächen, ich würde das als Negativkristall bezeichnen. Diese Bezeichnung haben wir noch nicht im Lexikon und diese wird auch öfters für Perimorphosen verwendet (das hier ist sicher keine). Mein Eindruck bei der Form ist, dass die Flächen relativ hoch indiziert sind (müssen ja dem kubischen System angehören). Meine Frage ist nun: Kennt jemand Arbeiten / Forschungen über solche Negativkristalle in Fluorit?

Gruß
Berthold

[aca]

Hallo,

das ist tatsächlich faszinierend/irritierend.
Ich kenne als Quarzer nur Negativkristalle, die genauso "langweilig" aussehen wie die Kristalle aussen. 
Ändert sich denn die Tracht mit der "Tiefe" im Kristall?
So ein Negativkristall könnte auch als Würfel angefangen haben und später eine seinem Mikrokosmos entsprechende energetisch günstigere Tracht angenommen haben.

Amir

[Krizu]

Hallo,

nicht direkt vom Fluorit, aber im Wilke Bautsch Bohm, Kristallzüchtung, muesste was sein. Sicher ist der Kleber, Kristallographie, aber nicht an Fluorit.

MfG

Frank

[berthold]

Hallo,

vielen Dank für Euere Antworten.

Ändert sich denn die Tracht mit der "Tiefe" im Kristall?

die Tracht hängt imho von Druck, Temperatur, Sättigung und Lösungsgenossen ab. Für Fluorit bedeutet das i.d.R. eine Folge (bei sinkender Temperatur) von Oktaeder, dann Rhombendodekaeder und zuletzt Hexaeder. Kristalle und Phantome zeigen auf dieser Stufe nur dominant Hexaeder und untergeordent (aber auch als Endform) Rhombendodekaeder-Tracht. Von daher dürfte sich das alles in einem kleinen Bereich abgespielt haben.

So ein Negativkristall könnte auch als Würfel angefangen haben und später eine seinem Mikrokosmos entsprechende energetisch günstigere Tracht angenommen haben.

hmm, das glaube ich nicht. Das würde ja bedeuten, dass "innere" Lösung und nachfolgende Kristallisation stattgefunden hat. Wie soll das in einem abgeschlossenen System gehen?

@Frank

Wilke Bautsch Bohm, Kristallzüchtung

Du meinst "Wilke-Bohm, Kristallzüchtung" ISBN 3-87144-971-7 ?

Gruß
Berthold

[aca]

Hallo,

Das würde ja bedeuten, dass "innere" Lösung und nachfolgende Kristallisation stattgefunden hat. Wie soll das in einem abgeschlossenen System gehen?

Ich hätte das ehrlich gesagt für den Normalfall gehalten.
Das System ist ja energetisch nicht geschlossen (die Temperatur ändert sich).
Und ich würde annehmen, dass sich bei sinkender Temperatur (und damit sinkendem Druck) ein neues Gleichgewicht einstellen müsste. So ein Flüssigkeitseinschluss bzw. die Grenzfläche wäre ja am liebsten eine Kugel, Kristallflächen finden rund aber doof, also kommt irgendwas dazwischen heraus, je nachdem, wie in Summe mehr Energie freigesetzt wird. Diese Fluorit-Enschlüsse sehen wie ein sehr diplomatischer Kompromiss aus, aber Fluorit hat ja auch viele Formen zur Auswahl.

Kristall und Lösung befinden sich ja auch nicht im Gleichgewicht, wenn die Flüssigkeit eingeschlossen wird, schliesslich wächst der Kristall da noch. Wenn die Falle dann zugeschnappt ist, geht das Kristallwachstum bzw. die Umkristallisation im Flüssigkeitseinschluss weiter. Nur die Geschwindigkeit der Umkristallisation sinkt mit sinkender Temperatur immer mehr, bis das System quasi "einfriert".

Nichts spezifisch fuoritisches, aber vielleicht ein Einstieg:

R.J. Bodnar
Chapter I. Introduction to fluid inclusions
in: I. Samson, A.Anderson, D. Marshall, eds.
Fluid Inclusions: Analysis and Interpretation. Mineral. Assoc. Canada, Short Course 32, 1-8, 2003

Ich weiss nicht mehr, wo ich das aufgetrieben habe, irgendwo gab es eine Kopie im Internet.

Amir

[berthold]

Hallo Amir,

dass sich bei sinkender Temperatur (und damit sinkendem Druck) ein neues Gleichgewicht einstellen müsste.

wenn ich von von sinkender Temperatur ausgehe: Da Lösungen allgemein bei höheren Termperaturen mehr lösen können komme ich mit sinkenden Temperaturen einfach nicht zu einer Auflösung.

Gruß
Berthold

[aca]

Hallo Berthold,

naja, ich dachte daran, dass, so wie Du schreibst, bei unterschiedlichen Temperaturen/Drücken verschiedene Trachten bzw. Formen stabil sind und deshalb bei Temperatur- und Druckänderungen etwas "umgelagert" wird und sich neue Formen ausbilden. Neue Substanz kann natürlich im Einschluss nur noch so viel angelagert werden, wie zum Zeitpunkt der Versiegelung in der Lösung vorhanden war (wenn man mal davon ausgeht, dass der Einschluss dicht ist, was oft genug nicht der Fall sein soll).
Wachstum und Lösung beruhen ja (wenigstens bei Silikaten) anscheinend auf den gleichen Gesetzen und unterliegen anscheinend der gleichen Kinetik.

P.M. Dove, N. Han, J.J. De Yoreo
Mechanisms of classical crystal growth theory explain quartz and silicate dissolution behavior
Proc. Nat. Acad. Sci., Vol.102, 15357-15362, 2005

Da Fluorit, was die chemische Bindung betrifft, eher einfacher gestrickt ist als Silikate, träfe das hier noch eher zu. Wenn ich einen Kristall ins Wasser lege, wird dort immer etwas weggelöst und an anderer Stelle wird Substanz angelagert, ein Kristall ist nichts statisches, sondern hat eine dynamische Oberfläche, auf der sich Auflösungs- und Wachstumsprozesse je nach Umgebungsbedingungen mehr oder weniger im Gleichgewicht befinden.
Bei Zimmertemperatur ist alles natürlich blödsinnig langsam.
Wenn ich richtig gerechnet habe, dauert es z.B. 244 Millionen Jahre bis sich 1 g Fluorit aufgelöst hat, wenn davon jede Sekunde netto 1 Million CaF₂ "Moleküle" in Lösung gehen.

Eigentlich müsste man so erwarten, dass sich nur eine bestimmte Form ausbildet, z.B. Würfel, aber anscheinend gibt es als "Gegengewicht" die Oberflächenspannung und die damit verbundene Tendenz, die Oberfläche/Phasengrenze zu verkleinern.
Vielleicht sind die Unterschiede in der "Stabilität" der diversen Kristallflächen von Fluorit, Calcit, Pyrit, Anatas etc. relativ gering, so dass sich deshalb so viele Formen finden lassen. Der Energiegewinn einer Würfel-Tracht gegenüber dem Oktaeder wäre dann gering im Vergleich zum Energiegewinn, der sich durch eine Verkleinerung der Oberfläche (Kugelform) erreichen liesse.
Da das Wachstumstempo eine wesentlichen Einfluss auf Tracht und Habitus hat und in dem Einschluss wesentlich niedriger ist (bzw. später gegen netto null geht), ist dieser Unterschied vielleicht schon ausreichend, um in den Einschlüssen andere Formen zu beobachten als auf den äusseren Flächen.

Ist aber alles "armchair philosophy"   

Gruss
Amir

[berthold]

Hallo Amir,

interessante Überlegungen, aber einige Grundannahmen sind nicht abgesichert.

Wachstum und Lösung beruhen ja (wenigstens bei Silikaten) anscheinend auf den gleichen Gesetzen und unterliegen anscheinend der gleichen Kinetik.

das glaube ich schon mal nicht. Lösungsformen sind z.B. beim Fluorit erstens selten ausgewogen und zweitens in aller Regel mit hoch indizierten Flächen versehen. Beispielsweise ist mir kein Fall eines von durch Lösung enstandenen Hexaeders bekannt. Aber 731 oder 830 Flächen schon. Und die Lösung sucht auch nicht immer die Kugelform (siehe z.B. Elmwood-Zapfen).

Gruß
Berthold

[Krizu]

Hallo Berthold,

soll ich Dir die Seiten aus dem Kleber senden?

MfG

Frank

[aca]

Hallo Berthold,

ich kann mir auch nicht vorstellen, dass ein Würfel als "Lösungsform" auftreten kann.
Muss ja auch nicht, selbst wenn die gleichen Mechanismen zugrundeliegen:
schnelles Anlösen -> gerundete Formen
schnelles Wachstum -> Skeletformen
In beiden Fällen wächst/schrumpft der Kristall am schnellsten an den thermodynamisch ungünstigen Kanten.

Und das oben zitierte Paper zielt in die gleiche Richtung.
Lösung und Wachstum werden durch die gleichen Fehlstellen im Gitter gefördert, und die Art/Reihenfolge, wie die Bausteine in das Gitter eingesetzt werden, ist die gleiche wie bei der Lösung, nur umgekehrt.

Das ist natürlich im Labor gemacht worden, und wenn in der Natur der Kristall bei 200 Grad wächst und später bei 150Grad gelöst wird, dann muss sich mehr als nur die Temperatur geändert haben und man kann nicht erwarten, dass beides genauso abläuft.

Bei den hoch indizierten Flächen bei Lösung muss ich sagen, das ist ein interessanter Punkt.
Diese treten auch beim Quarz (sorry, nur da kenne ich mich etwas aus) nie bei schnellem Wachstum auf, und nur bei ausgesucht langsamen Wachstum gibt es komplizierte Trachten. Und es stimmt, bei manchen angelösten Kristallen macht man Formen aus, die man sonst nie sieht. Dummerweise gibt es bei solchen Kristallen oft mehrere Lösungs und Wachstumsperioden, was sehr seltsame Trachten hervorbringt.

In jedem Fall ist die Situation in so einer Blase anders als draussen, schon weil Dinge wie Diffusionsgeschwindigkeit und Nachschub an Material keine Rolle spielen.

Hmm, Elmwood-Zapfen, kannte ich nicht, schrill... (habe ich grade auf einer Weidener Webseite gefunden  )

Gruss
Amir

[berthold]

Hallo,

ja, die Elmwood-Zapfen sind schon (teuere) gesuchte Raritäten, ein extrem gut ausgebildetets Stück: http://www.matrix-minerals.de/Sammlungen/tucson/Bilder/Bilder/CIMG2215_JPG_jpg.jpg Es ist schon kurios, was Lösung aus einem kubischen Kristall machen kann.

und wenn in der Natur der Kristall bei 200 Grad wächst und später bei 150Grad gelöst wird, dann muss sich mehr als nur die Temperatur geändert haben

genau das geht in einem geschlossenen System nicht und deswegen glaube ich nicht dass Lösung hier eine (große) Rolle spielt.

Nach Durchsicht einiger hundert Libellen in Fluorit komme ich zu dem Schluss dass der oben abgebildete Negativkristall die Ausnahme - und nicht die Regel - ist. Selbst auf dem gleichen Stück gibt es typische flächige und eher gerundete "unförmige" Flüssigkeitseinschlüsse. Ein systematischer, uniformer Bildungsmechanismus scheidet eher aus.

@Frank: Danke, den Kleber habe ich, hilft mir aber nicht wirklich weiter.

Gruß
Berthold

[aca]

Hallo Berthold,

und wenn in der Natur der Kristall bei 200 Grad wächst und später bei 150Grad gelöst wird, dann muss sich mehr als nur die Temperatur geändert haben

genau das geht in einem geschlossenen System nicht und deswegen glaube ich nicht dass Lösung hier eine (große) Rolle spielt.

Klar, das funktioniert nicht, ich dachte dabei auch an einen Kristall in wässriger Lösung, nicht an einen Einschluss.

Das mit dem ständigen Umlagern von Substanz in der Libelle halte ich für den Normalfall.
Dass das System makroskopisch statisch wirkt, heisst ja nicht, dass auf mikroskopischer Ebene nichts passiert.
Mir bereiten die "runden" Einschlüsse ehrlich gesagt mehr Probleme als "ordentlich gewachsene" Negativkristalle.

Gruß
Amir

[berthold]

Hallo Amir,

Mir bereiten die "runden" Einschlüsse ehrlich gesagt mehr Probleme als "ordentlich gewachsene" Negativkristalle.

wenn ich von ständiger Umlagerung in der Hohlform ausgehe (die ich von der Größenordnung her eher vernachlässigen möchte) sollte es aber andersherum sein. Zuerst sollten immer Ecken, dann Kanten und zeletzt Flächen (besetzt werden also) weiterwachsen. Überlege mal: in einer Würfelecke hast Du drei Seiten die ein Ion ankoppeln können, auf einer Fläche ist es nur eine Seite. Und als Folge von Eliminierung von Ecken und Kanten kommen wir zu ruden Formen. Das ist in etwa so wie mit einem Eiswürfel in warmen Wasser, Ecken und Kanten werden weggerundet und die zurückbleibende Form hat sehr viel Ähnlichkeit mit den häufigen Negativ-Formen in Kristallen.

Tatsächlich gibt es eine Klassifizierung von solchen Einschlüssen: a) primäre Einschlüsse, b) pseudosekundäre Einschlüsse c) sekundäre Einschlüsse. Wenn ich nach Abb. 2 in ¹) gehe dann sollte mein Negativkristall (schöne Bezeichnung: polyfacettierte Cavität  ) eine primäre Einschlussform sein, die häufigen rundlichen eher b) oder c).

Im Moment versuche ich das Werk "Roedder, E. (1984), Fluid inclusions" (644 Seiten) zu bekommen.

Gruß
Berthold

Quelle
¹) GÖTZINGER, M. A, (1991) Einschlüsse in Mineralen - eine Mikrowelt, die Aussagen zur Mineralentstehung ermöglicht. Schriften des Vereines zur Verbreitung naturwissenschaftlicher Kenntnisse in Wien, 130:  S. 89-107

[smoeller]

Hallo,

Bei den hier anzutreffenden Flüssigkeiseinschlüssen (oder zweiphasige Einschlüsse) handelt es sich mit großer Wahrscheinlichkeit um primäre Einschlüsse. Diese wachsen schon bei der Bildung des Minerals. Deswegen sind solche Einschlüsse auch in der Mineralogie von großer Bedeutung. Man kann daraus die p-T-X-Bedingungen zur Zeit des Mineralwachstums erkunden. Mit µ-XRF am Synchrotron lässt sich sogar die chemische Zusammensetzung der Flüssigkeit erkunden.

Die Form ist {hkl}, könnte gut {321} oder {432} sein. Hexakisoktaederflächen sind beim Fluorit auch häufige Wachstumsformen, allerdings bei den meisten xx nur noch reliktisch erhalten (an den Ecken des Würfels). Bei kleineren xx ist {321} allerdings auch häufiger ausgebildet. Ich gebe darin meinen Vorrednern Recht: {100} ist beim Fluorit die stabilste Fläche (niedrigste Wachstumsrate), {321} und {432} sind schnell wachsende Flächen.

In Halit finden sich häufiger würfelige Formen bei primären Einschlüssen, auch bei Fluorit (z.B. von der Clara) sind Würfel als Form solcher Negativkristalle bekannt.

Glück Auf!
Smoeller

[berthold]

Hallo,

mit dem Indizieren wäre ich da vorsichtig. Durch Parallelität zu den Außenflächen kann ich nur sicher sagen, dass da auch Hexaederflächen dabei sind. Weitere Symmetrie ist so nicht erkennbar. Von daher erinnert mich die Hohlform eher an chaotische Lösungsformen (bei denen ich übrigens verschiedene Pyramidenwürfel-Flächen viel häufiger als Hexakisoktaederflächen gesehen habe).

Gruß
Berthold