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Calcit

Kristallformen und Aggregate

Symmetrie von Calcit

Calcit
Calcit

als Skalenoeder

loparit
Bild 1
Bild 1

Symmetrie von Calcit

endeavour-minerals

Calcit gehört zur rhomboedrischen Abteilung des hexagonalen Kristallsystems (bei europäischen Kristallographen als trigonales Kristallsystem bezeichnet) und zur Kristallklasse "3 2/m". Diese Symmetrie ist durch eine dreifache Inversionsachse (durch "3" im Kristallklassencode gekennzeichnet), parallel zur kristallographischen c-Achse, und durch drei zweifache Achsen parallel zur kristallographischen a-Achse, gekennzeichnet (Bild 1a). Eine Spiegelebene "m" ist senkrecht auf jede der a-Achsen orientiert (als "2/m" im Klassencode gekennzeichnet). Wie im Bild 1b, erscheint die dreifache Symmetrie beim Blick senkrecht auf die c-Achse bei gut kristallisierten Calcitkristallen auch wirklich (einige wenige Kristalle können auch pseudo-hexagonale Symmetrie zeigen). Das Lokalisieren der zweifachen Achsen ist eine kleine Herausforderung, kann aber üblicherweise durch Finden einer Spiegelebene zustande gebracht werden; eine zweifache Achse steht immer senkrecht auf einer Spiegelebene (Bilder 1c und 1d). Bild 1e zeigt den Gebrauch der Begriffe "äquatoriale" und "polare" Kante, wie sie weitergehend benutzt werden. Polare Kanten, in Bild 1e "p" genannt, sind solche, die, wenn notwendig verlängert, die c-Achse schneiden. Äquatoriale Kanten, "e" genannt, sind solche, die die c-Achse nicht schneiden. Letztere wurden treffend von Phillips (1963) als "(...) Kanten, die die Zick-Zack-Taille des Kristalls bilden" beschrieben.



Kristallformen

Eine Kristallform ist eine Reihe von Flächen, welche untereinander zur Kristallsymmetrie in Beziehung stehen. Das heißt, ist eine Fläche gegeben, so erzeugt die Kristallsymmetrie alle restlichen Flächen der Reihe. An einem perfekt ausgebildeten Kristall sind allen Flächen, die zu einer Form gehören, identisch. Kristallformen können durch Angabe der Indizes (Bravaissche oder Millersche) einer Fläche, der Form oder allgemeiner durch den geometrischen Namen (z.B. Prisma, Rhomboeder oder Doppelpyramide) identifiziert werden. Die "3 2/m"-Symmetrie begrenzt die Zahl der Calcitformen auf sechs Typen: Pinacoid, sechseitiges Prisma, doppelhexagonales Prisma, Rhomboeder, sechseitige Doppelpyramide und Skalenoeder.
Das Pinacoid ist einmalig und nur zwei hexagonale Prismen können an Calciten vorkommen; jede der anderen Formen der o.g. Liste ist in Wirklichkeit eine Formenfamilie (eine Reihe von Formen). Zum Beispiel kommt eine Familie von verschiedenen Doppelpyramiden, jede mit unterschiedlicher Steilheit der Flächen, an Calcitkristallen vor. Theoretisch ist die Zahl der möglichen Doppelpyramiden duch das Gesetz der Rationalen Indizes begrenzt. Es ist die Kombination der Anzahl der Doppelpyramiden mit einer noch viel größeren Anzahl von Rhomboedern und Skalenoedern, welche die Unzahl von an Calcitkristallen beobachteten Formen bilden. Es ist klar, dass der Begriff "sechseitige Doppelpyramide" nicht ausreicht, um die Breite der Variationen der sechseitigen Doppelpyramiden, welche am Calcit vorkommen, beschreiben zu können. Daher werden beim Calcit die Begriffe "sechseitiges Prisma", "doppeltes sechseitiges Prisma", "Rhomboeder", "sechseitige Doppelpyramide" und "Skalenoeder" im Allgemeinen nur benutzt, um Formenfamilien zu beschreiben, während die Millerschen Indizes genutzt werden müssen, um besondere Formen zu beschreiben. Mit Blick auf die Wichtigkeit der Indizes zur Erkennung von Calcitformen ist es wert, sich ihres Gebrauches zu erinnern. Dies ist besonders wichtig, weil drei verschiedene kristallographische Indizes zur Beschreibung von Calcitformen benutzt werden. Indizes sind eine Reihe von Zahlen, welche die Lage einer Kristallfläche relativ zur kristallographischen Achse definieren; {1011} ist ein typisches Beispiel. Jeder Index gehört zu einer spezifischen Achse und durch die Anzahl der Zahlen im Symbol wird die Anzahl der kristallographischen Achsen festgelegt. So enthält das genannte Beispiel vier Achsen ausgedrückt werden die Indizes (hkil) geschrieben, wobei h, k und l positive oder negative Zahlen oder Null darstellen und i das negative Produkt von h und k ist. Zum definieren einer Form kann jede Fläche benutzt werden, aber normalerweise wird die Fläche mit positiven Werten für h, k und l gewählt. Formbezeichnungen werden durch Setzen der Indizes in geschweifte Klammern dargestellt. Diese Klammern können ebenso eine Spaltbarkeit nach einer Form bezeichnen. Indizes in runden Klammern (1121) beziehen sich auf eine besondere Fläche, eine allgemeine Fläche oder eine Zwillingsebene. Indizes in eckigen Klammern beziehen sich auf Richtungsindizes, meist Achsen oder Kanten. Das für Calcit in Nord-Amerika am häufigsten benutzte System ist das Vier-Zahl-System, bekannt als Bravaissche Indizes. Weil sich bei diesem System i aus h und k ergibt und daher eigentlich überflüssig ist, wird diese Stelle oft durch einen Punkt ersetzt z.B. {11.1}. Ein völlig anderes Drei-Zahl-System (Millersche Indizes), basierend auf rhomboedrischen Achsen, wird von manchen Kristallographen, besonders in Europa, genutzt. Nach KLEBER (1990) bezieht sich diese Drei-Zahl-Schreibweise ausdrücklich auf ein rhomboedrisches Achssystem. Und schließlich basiert ein drittes System von Indizes auf röntgendiffraktometrischen Studien des Calcites. Diese benutzen ebenfalls vier Zahlen, unterscheiden sich aber im Wert des vierten Indexes.


Pinacoid {00.1}

Bild 2
Bild 2

Calcit Pinacoid

Moondog
Calcit (Pinacoid)
Calcit (Pinacoid)

Dal'negorsk, Russland

endeavour-minerals

Unter den Calcitformen ist das Pinacoid einmalig, da es aus genau zwei zueinander parallelen und senkrecht zur c-Achse orientierten Flächen besteht. Alle anderen Calcitformen haben entweder sechs oder zwölf Flächen. Das Pinacoid ist eine offene Form, mit der es nicht wirklich Raum einschließen kann; so muss das Pinacoid andere Formen am Calcitkristall begleiten.



Hexagonales Prisma {10.0} und {11.0}

Bild 3
Bild 3

Hexagonale Calcit Prismen

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Calcit (Hexagonales Prisma)
Calcit (Hexagonales Prisma)

Sweetwater Mine, Viburnum Trend, Missouri USA. 6 x 6 cm

Minerals and Fossils

Zwei verschiedene hexagonale Prismen kommen am Calcit vor; beide zusammen sind ziemlich häufig. Das Prisma {10.0} ist ohne Zweifel die am weitesten und am besten entwickelte Form an einem Calcitkristall. An Kristallen, die das Rhomboeder besitzen, können die beiden Prismen daran erkannt werden, wie sie die Rhomboederflächen schneiden. Das Prisma {10.0} schneidet die untere Ecke einer Rhomboederfläche und bildet eine einzelne waagerechte Linie, wie es hier (...) gezeigt ist, während das Prisma {11.0} die Rhomboederflächen entlang zweier Linien schneidet, welche parallel zur Äquatorial-Linie des Rhomboeders sind.



Dihexagonales Prisma {hk.0}

Bild 4
Bild 4

Dihexagonales Prisma

endeavour-minerals
Dihexagonales Prisma
Dihexagonales Prisma

Zur Zeit kein Calcitbild vorhanden;
Quelle der Zeichnung:;
Ford, W.E., 1912; Dana's Manual of Mineralogy
(New York John Wiley and Sons, Inc.)

Archiv: Peter Seroka

Im Gegensatz zum weit verbreiteten hexagonalen Prisma ist das zwölfflächige dihexagonale Prisma sehr selten. Palache schloss lediglich fünf dihexagonale Prismen in seine Liste von sicheren Calcitformen ein {53.0}, {21.0}, {31.0}, {71.0} und {10,1.0}. Von diesen wurde nur {31.0} häufiger beobachtet. Wenn vorhanden, nimmt diese Form typischerweise nur einen kleinen Teil der gesamten Kristallfläche ein.



Hexagonale Doppelpyramide {hk.1}

Bild 5
Bild 5

Hexagonale Doppelpyramide Calcit

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Calcit (Hexagonale Doppelpyramide)
Calcit (Hexagonale Doppelpyramide)

N'Chwaning, Kuruman, Südafrika. 2,9 x 1,1 cm

Rob Lavinsky

Unter den zwölf sicheren Dipyramiden ist {88.3} am weitesten verbreitet, sind {11.3} und {22.3} ziemlich verbreitet, und die anderen sind selten. Die Charakteristik 'h=k' gibt der Dipyramide eine Symmetrie zu einer waagerechten Fläche (die oberen Flächen sind Spiegelbilder der unteren Flächen). An gut entwickelten Dipyramiden erzeugt diese Symmetrie eine waagerechte Äquatorial-Linie (vgl. hier). Die Äquatorial-Linie von Rhomboedern und Skalenoedern ist nicht Detail bei der Suche nach Dipyramiden.



Rhomboeder {h0.1} und {0k.1}

Rhomboeder
Rhomboeder

Beispiel: Calcit-Rhomboeder

loparit
Rhomboeder
Rhomboeder

Calcit-Rhomboeder

endeavour-minerals
Bild 8
Bild 8

Calcit mit kombinierten Formen

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Calcit (Rhomboeder) mit eingeschlossenem Kupfer auf Kupfer
Calcit (Rhomboeder) mit eingeschlossenem Kupfer auf Kupfer

Tsumeb, Namibia. 6,6 x 4,9 cm

Rob Lavinsky
Calcit (Rhomboeder)
Calcit (Rhomboeder)

Naica, Chihuahua, Mexico. 2,6 x 2,1 cm

Rob Lavinsky

Rhomboeder sind die am häufigsten beobachteten Calcitformen, und die genaue Calcitspaltfläche spaltet in parallelen Flächen entlang des Einheitsrhomboeders {10.1}. Unter den 84 sicher bestimmten Calcitrhomboedern sind vier besonders häufig: {01.2}, {02.1}, {10.1} und {40.1} (Reihenfolge in abnehmender Bedeutung). Alle vier sind hier abgebildet. Es erweist sich, dass die negativen die positiven Rhomboeder in der Vielfalt im Verhältnis 2:1 übertreffen.

Die Steilheit der Flächen und der Winkel zwischen den Äqutorialkanten unterscheiden sich bei den Rhomboedern. Die Millersche Indizes liefern ebenfalls Informationen über die Form eines Rhomboeders. Rhomboeder mit 'h oder k > 1' sind flach (siehe Bild). Von den 28 sicheren positiven Rhomboedern (Palache), ist das flachste {10.4} und das steilste {28,0.1}; das erste ist in Bild 2 zu sehen. Obwohl unsicher, hält Palache den Bericht der extrem flachen Form {10.7} für sehr wahrscheinlich. Das flache negative Rhomboeder ist {01.5} und das steilste {0,28.1}; beide sind in Bild 7 gezeigt. Zusätzlich zeigt ein in Norberg, Schweden gefundener Kristall, dass noch steilere Rhomboeder {0,36.1} vorkommen;

Palache glaubt, dass dieser Bericht ebenfalls korrekt ist. Calcitrhomboeder können ebenfalls in einem Habitus vorkommen, welcher würfelige Symmetrie vortäuscht. Rhomboederflächen mit den Indizes {70.5} und {07.5} haben Winkel von nahezu 89,1° und sehen einem Würfel sehr ähnlich (der wahre Würfel kann als Rhomboeder mit einem Winkel zwischen den Flächen von genau 90° gedacht werden). Bild 8a zeigt einen pseudo-kubischen Kristall. Schaller (1942) beschreibt einen oktaeder-ähnlichen Kristall aus dem District Magdalena, New Mexico, USA. Nach Prüfung ergab sich, dass diese interessanten Kristalle aus einer Kombination des negativen Rhomboeders {04.1} und dem Pinacoid {00.1} bestehen (vgl. Bild 8b und c).



Skalenoeder {hk.1}


Die Vielfalt der Skalenoeder ist größer als bei anderen Calcitformen; 68% aller sicheren Formen sind Skalenoeder. Der Name "Skalenoeder" leitet sich von den zwölf Stufenwinkeln ab, die diese Form begrenzen, wenn sie alleine vorkommt. Die Größenverhältnisse der begrenzenden Stufenwinkel und das sich ergebende Aussehen eines Calcitkristalles verändern sich mit den Millerschen Indizes. Die Steilheit einer Skalenoederfläche ändert sich mit 'h' und '1', wie für das Rhomboeder beschrieben. Die Veränderung in 'h' und 'k' mit konstantem '1' ergeben eine Formenreihe, die von der Dipyramide (welche als besonderes Skalenoeder mit 'h = k' gedacht werden kann) bis zum Rhomboeder reicht.

Bild 9
Bild 9

Calcit - Wandel des Skalenoeders zwischen der Dipyramide {88.3} und dem Rhomboeder {80.3}

endeavour-minerals

Bild 9 zeigt den allmählichen Wandel des Skalenoeders zwischen der Dipyramide {88.3} und dem Rhomboeder {80.3}. Man beachte, dass der Winkel zwischen den Äquatorial-Kanten, beginnend bei der Dipyramide mit 'h/k = 1' bis zum Rhomboeder mit 'h/k = unendlich', immer spitzer wird.


Bild 10
Bild 10

Calcit Skalenoeder

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Bild 11
Bild 11

Calcit Skalenoeder

loparit
Calcit-Skalenoeder
Calcit-Skalenoeder

Kristalle mit Skalenoeder {21,19.2} und {43.10}

Moondog
Bild 13
Bild 13

Calcit-Skalenoeder

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Calcit (Skalenoeder)
Calcit (Skalenoeder)

Elmwood, Tennessee. 15 x 9,5 cm

Kevin Ward
Calcit (Skalenoeder)
Calcit (Skalenoeder)

Egremont, Cumbria, England. 13 x 14 mm

Dan Weinrich
Calcit (Skalenoeder)
Calcit (Skalenoeder)

Tonglu Shan Kupfer-Lagerstätte, Landkreis Daye, Hubei, China. 7 x 6 cm

Kevin Ward

Bei weitem das häufigste Skalenoeder ist die positive Form {21.1}, in Bild 10.A gezeigt. Dieses Skalenoeder ist das zweite nach dem Prisma in weltweiter Häufigkeit. {12.1}, das negative Gegenstück von {21.1}, ist selten; üblicherweise nur als untergeordnete Fläche an von anderen Formen beherrschten Kristallen vorkommend.

Andere, gewöhnliche positive, Skalenoeder sind {32.1}, {54.1}, {74.3}, {31.5} und {21.4}; einige sind im Bild 11 zu sehen.

Das steilste, sichere, positive Skalenoeder ist {21,19.2} und das flachste ist {43.10} (Bild 12)

Die Vielfalt von negativen Skalenoedern ist beachtlich kleiner als die des positiven Typs. Das häufigste negative Skalenoeder ist {13.1}, gefolgt von {28.3} und {48.5}; diese Formen sind im Bild 13 gezeigt.

Unter den sicheren negativen Skalenoedern ist das flachste {16.13} und das steilste {12,20.1}. Die Skalenoedergeometrie ist im Allgemeinen sehr komplex und Kristalle, die diese Form tragen, sind ziemlich schwierig zu orientieren, insbesondere dann wenn mehrere Formen kombiniert vorkommen. Eine geometrische Hilfe besagt, daß das Basisrhomboeder in vielen Fällen hilfreich ist.

Dieses Konzept, von Whitlock im Jahre 1910 eingeführt und von ihm als "Rhomboeder der mittleren Kanten" bezeichnet, arbeitet wie folgt: für jedes Skalenoeder existiert ein Basisrhomboeder, welches dieselben Winkel zwischen den Äquatorialkanten besitzt wie das eigentliche Skalenoeder. So würde ein Phantom-Basis-Rhomboeder sich die Äquatorialkanten mit dem "Wirts"-Skalenoeder teilen, wie in Bild 10a und 10b gezeigt. Leser sollten beachten, dass das "base-rhomb"-Konzept künstlich ist, da jedes Skalenoeder völlig unabhängig von allen Rhomboedern, einschließlich des base-rhombs, ist. Tatsächlich müssen Flächen des base-rhombs nicht erscheinen. Wenn das base-rhomb vorhanden ist, sind die gemeinsamen Kanten Skalenoeder/base-rhomb exakt parallel zu den Äquatorialkanten des "Wirts"-Skalenoeders. Diese Parallelität liefert charakteristische Figuren, welche einfach zu erkennen sind.

Weiterhin sind die gemeinsamen Skalenoeder/base-rhomb-Kanten ebenfalls parallel zur gewöhnlichen Kante zwischen Skalenoeder und dem Prisma {11.0}, vgl. Bild 10c.

Darüber hinaus formt jedes base-rhomb die Basis für eine vollständige Reihe von Skalenoedern, jedes mit unterschiedlicher Steilheit der Flächen. Daher können Skalenoeder gemäß der Indizes ihrer base-rhombs eingeteilt werden. Bild 10c zeigt drei Skalenoeder, jedes mit {10.1} als Basisrhomboeder; man beachte, dass in jedem Fall die Skalenoederkanten sowohl zum Rhomboeder {10.1}, als auch zum Prisma {11.0} parallel sind. Die Nützlichkeit des base-rhombs erwächst aus der Tatsache, dass die meisten Skalenoeder gewöhnliche Rhomboeder als Basisrhomboeder haben. Demgemäß zeigen sich viele Skalenoeder in der Natur mit ihrem Basisrhomboeder.

Die Geometrie erzwingt die Forderung, dass die Skalenoeder "h = k + 1" haben müssen, um die Äquatorial-Kanten mit {10.1} teilen zu können, z.B. {21.1}, {31.2} und {53.2}. Bemerkenswert wurden 49 verschiedene Skalenoeder mit {10.1} als das Basisrhomboeder beschrieben, wobei dies von dem relativ flachen {11,1.10} bis zum "dolch-ähnlichen" {21,19.2} reicht. Die Kristallographen des 19. Jahrhunderts erkannten, dass eine große Zahl von positiven Skalenoedern {10.1} als ihr Basisrhomboeder besitzen. Wie auch immer, sie drücken diesen Punkt in dem mehr scheinbaren Ausdruck aus, welcher die Bedeutung der kristallographischen Zone durch die Kombination von {11.0} und {10.1} betont. Das zweite wichtige Basisrhomboeder für die positiven Skalenoeder ist {40.1}.

Für negative Skalenoeder sind die häufigsten Basisrhomboeder {01.1}, {01.2}, {05.4} und {08.4}, obwohl keines davon mehr als zehn sicheren Skalenoedern dient. Die Millerschen Indizes der Basisrhomboeder jedes Skalenoeders können mathematisch aus den Indizes der Skalenoeder berechnet werden.



Kombinationen von Formen

Bild 14
Bild 14

Calcit mit kombinierten Formen

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Viele Calcit-Kristalle enthalten verschiedene Formen. Es wurde von Kristallen mit mehr als zwölf Formen berichtet. Goldschmidts Bild 2410 (von Rossie,New York,USA), welches 14 Formen enthält, liefert ein großartiges Beispiel für Formen-Kombinationen. Falls vollständig auf allen Seiten ausgebildet, würde der Kristall 132 Flächen besitzen (Bild 14).

Die Bestimmung von Formen oder auch nur Formen-Familien kann an Kristallen dieser Komplexität extrem schwierig sein. Glücklicherweise zeigen die meisten Kristalle beginnende Spaltbarkeit und/oder mehrere der gewöhnlichen Calcit-Formen. Die Identifikation einer Spaltfläche oder einer Form erlaubt, den Kristall richtig zu orientieren, die Aufgabe wird dadurch wesentlich vereinfacht, die restlichen Flächen ihren eigenen Formen-Familien zuzuordnen. So ist der Anfangspunkt zur Calcit-Form-Erkennung die Erkennung von Spaltflächen (welche die positive Form bestimmt) und dann nach einer oder mehreren von sieben bekannten Formen zu suchen.


Diese sieben Formen sind:

  • das Pinacoid {00.1}
  • die zwei hexagonalen Prismen {10.0} und {11.0}
  • das positive Rhomboeder {10.1}
  • die negativen Rhomboeder {01.2} und {02.1}
  • und das Skalenoeder {21.1}.

Von diesen ist sicher das Rhomboeder {10.1} am einfachsten zu erkennen, da seine Flächen zu denen des Spaltrhomboeders parallel sind.

Die Gestalt von vielen Calcit-Kristallen wird von einer oder mehreren dieser gewöhnlichen Formen geprägt. Einige Beispiele ihrer Kombinationen sind in den Bildern 15 bis 18 gezeigt. Das Pinacoid und das hexagonale Prisma sind nicht dargestellt, weil ihre Flächen Positionen besetzen, die die Erkennung mit ein wenig Übung erlauben. Bild 15 zeigt die untergeordnete Entwicklung von {01.2}, {02.1} und {21.1} in Verbindung mit dem positiven Rhomboeder {10.1}. In Bild 15a kann der Index {01.2} der abgeschrägten Fläche "delta" durch Addition der Indizes der "Wirts"-Rhomboederflächen {10.1} und {11.1}, entsprechend der Erklärung unten, berechnet werden.
Man beachte die getrennten Linien der parallelen Kanten in Bild 15c. Dies ergibt sich aus der Tatsache, dass {10.1} das base-rhomb von {21.1} ist. Bild 16 zeigt {10.1}, {02.1} und {21.1} kombiniert mit der dominierenden Form {01.2}.

Bild 15
Bild 15

Calcit mit kombinierten Formen

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Bild 16
Bild 16

Calcit mit kombinierten Formen

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Bild 17
Bild 17

Calcit mit kombinierten Formen

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Bild 18
Bild 18

Calcit mit kombinierten Formen

endeavour-minerals
Bild 19
Bild 19

Kristall mit Skalenoeder {21.1} und {21.4}

Moondog

Von allen in Goldschmidts Kompendium enthaltenen Zeichnungen zeigt Bild 16a den Kristall mit der größten Entwicklung von {01.2} in Verbindung mit {02.1}. Seltsamerweise wurde bisher nie von Kombinationen von diesen beiden Formen, wobei {01.2} die vorherrschende ist, berichtet, obwohl R. Peter Richards (persönliche Mitteilung) diese Gestalt von Pleasant Ridge, Indiana/USA, mitteilte. Die Bilder 16b und c zeigen Kristalle, welche gewöhnlich als "Nagelkopf"-Gestalt bezeichnet werden. In Bild 17 ist das steile negative Rhomboeder {02.1} als die vorherrschende Form gezeigt. Man beachte, dass in Bild 17a das positive Rhomboeder {10.1} die Kanten von {02.1} perfekt abschrägt. Die vorherrschende Form in Bild 18 ist das positive Skalenoeder {21.1} ("Hundezahnspat") in Verbindung mit den untergeordneten Formen {10.1}, {01.20 und {02.1}. Man beachte nochmals, dass "p." das Basis-Rhomboeder in Bild 18a ist und dass "phi" die abschrägende Fläche in Bild 18c ist.

Eine letzte Bezeichnung kann hilfreich bei der Suche nach neuen Formen-Kombinationen sein. Wenn zwei Formen mit einem gleichen Verhältnis "h:k" eine Kante abschrägen, wird die gemeinsame Kante waagerecht sein. Zum Beispiel ist die Kante {10.1}, {10.0} in Bild 3a tatsächlich waagerecht. Weiter betrachte man das gewöhnlichste Skalenoeder {21.1}, wenn Flächen von {21.1} an einem Kristall waagerechte Linien zeigen, muss die benachbarte Form ebenfalls ein zwei:eins "h:k" Verhältnis haben. Ein Beispiel ist im Bild 19 gezeigt.


Calcit
Calcit

Wuzhou, Guangxi, China. 5,7 x 5,4 cm

Dan Weinrich
Calcit
Calcit

Sweetwater Mine, Viburnum Trend, Missouri. 11,7 x 15,4 cm

Dan Weinrich
Calcit (Kombination)
Calcit (Kombination)

Red Dome Mine, Chillagoe, Queensland, Australia. 11 x 7 cm

Rob Lavinsky

Beispiele von Kombinationen


Erkennung von kantenabschrägenden Rhomboedern

Die Rhomboederfläche, welche die Kante einer Form abschrägt, kann einfach erkannt werden, vorausgesetzt, dass die Indizes der angrenzenden Flächen bekannt sind. Solch eine abschrägende Fläche parallelisiert die normale Kante der "Wirtsform"; ihre Indizes werden einfach durch Addieren der dazugehörigen Indizes der zwei angrenzenden Flächen der "Wirtsform" gebildet; das heißt: h(b) = h(1) + h(2), k(b) = k(1) + k(2), l(b) = l(1) + l(2); wobei der Index "b" für abschrägend ("bevieling") steht, und "1" und "2" sich auf die Indizes der "Wirtsform" beziehen.

Bild 20
Bild 20

C-Achsen-Sicht auf positive und negative Rhomboeder {10.1} und {01.1}.

endeavour-minerals

Das Ganze wird am besten durch ein Beispiel erklärt. Bild 20 zeigt einen Blick auf die c-Achse des positiven {10.1} und des negativen {01.1} Rhomboeders. Millersche Indizes sind in der oberen Hälfte der Zeichnung zu sehen. An jedem Rhomboeder sind die Millerschen Indizes der abschrägenden Fläche durch Addieren der dazugehörenden Indizes der benachbarten zu finden.


Bild 21
Bild 21

C-Achsen-Sicht auf positive und negative Skalenoeder {21.1} und {12.1}

endeavour-minerals

Die "4 Uhr-Kante" des Rhomboeders {10.1} betrachtend (zwischen den Flächen {10.1} und {11.1}, sind die Indizes des, diese Kante abschrägenden Rhomboeders: h = 3 + 2 = 5, k = -1 + 1 = 0, l = 1 + 1 = 2. Das abschrägende Rhomboeder ist daher {50.2}, das abschrägende Rhomboeder der "4 Uhr-Kante" des negativen Skalenoeders wird wie folgt berechnet: h = 1 - 1 = 0, k = 2 + 3 = 5, l = l + l = 2. Die eben beschriebene Form kann ebenfalls auf andere Formen angewendet werden. In diesem Fall ist die abschrägende Fläche im Allgemeinen ein Skalenoeder und die sich ergebenden Indizes sind nicht einzigartig. Das heißt: viele verschiedene Skalenoeder schrägen dieselbe Kante ab. Die Indizes, nach oben genannter Art hergeleitet, ergeben nur ein Skalenoeder der Reihe.


Basis-Rhomboeder eines jeden Skalenoeders

Für jedes positive Skalenoeder mit den Indizes {h(s)}, {k(s)} und {I(s)} ist das dazugehörige Basis-Rhomboeder für {h01} gegeben durch:
h = h(s) - k(s)
k = 0
I = I(s)
Beispielrechnung: Man finde das Basis-Rhomboeder für {62.5}.
h = 6 - 2 = 4
k = 0
I = 5
So sind die Indizes für das Basis-Rhomboeder {40.5}. Das Basis-Rhomboeder für jedes negative Skalenoeder ist durch ähnliche Gleichung gegeben:
h = 0
k = k(s) - h(s)
I = I(s)



Zwillinge und ihre Gesetze

Ein Zwilling ist eine gesetzmäßige Verwachsung von Kristallbereichen gleicher Art. Die Kristallbereiche liegen symmetrisch zueinander. Zwillinge können während des Wachstums (Wachstumszwillinge) und durch mechanische Beanspruchung (Deformationszwillinge, mechanische Zwillingsbildung) entstehen. In der Abbildung ist das Zwillingselement eine Spiegelebene //(101). Bei den Kristallen lagern sich manchmal die Bausteine beim Kristallwachstum spiegelbildlich an, so dass eine "Zwillingsebene" entsteht. So können die beiden Kristalle auch um 180° gedreht sein. Entscheidend bei der Bestimmung der "Gesetzlichkeit" kann auch der Winkel zwischen den beiden Kristallen sein. Folgende Zwillingsgesetze gibt es und anhand der Bilder kann man sie unterscheiden:

Kristalle die an den Verwachsungsflächen der Basis Zwillinge bilden (Zw. Achse 0001) nennt man "Basiszwillinge", sie treten recht häufig auf. Bekannt für diese Art der Zwillinge sind die "Derbyshire Twins".

Bei der gewöhnlichen Ausbildung der Einzelkristalle haben die Zwillinge ein herzförmiges oder, wenn einzelne Flächen unterdrückt sind ein "fischschwanz-", "schmetterlings-, oder axtkopfförmiges" Aussehen, auch "butterfly twins" genannt. Sie stellen wohl die attraktivste Art der Calcitzwillinge dar. Am seltensten ist der Zwilling nach (0221), auch sein Aussehen kann herz- oder schmetterlingsartig sein. Hier ist die Fläche des "nächst steileren" negativen Rhomboeders entscheidend.

Gewöhnliche Zwillinge

Calcit (Herzförmiger Zwilling) mit Limonit-Phantom
Calcit (Herzförmiger Zwilling) mit Limonit-Phantom

Gebiet Babu, Guangxi, China. 25 x 18 cm

Rob Lavinsky
Calcit (Fischschwanzzwilling)
Calcit (Fischschwanzzwilling)

Verchny, Dal'negorsk, Primorskiy Kraj, Russland. 3,3 x 3,9 cm

Heliodor1
Calcit (Schmetterlingszwilling)
Calcit (Schmetterlingszwilling)

Egremont, Cumbria, England. 8 x 8,7 cm

Rob Lavinsky

Weniger häufige Zwillinge

Calcit
Calcit

Zwilling; doppelt verzwillingt auf 081 und dann auf 001; Sambava, Antsiranana, Madagaskar. 3,1 x 2,9 cm

John Veevaert
Calcit
Calcit

Zwilling; Jalgaon, Maharashtra, Indien; 5 x 4,5 cm

Rob Lavinsky
Calcit
Calcit

Zwilling; Sokolowski-Grube, 120-m Sohle, Qostanay, Kasachstan; 6 x 4,5 cm

Heliodor1

Aggregate

Calcit
Calcit

Sterncalcit oder "Dogtooth" (Hundezahn)-Calcit; aus Skalenoedern; Osceola Mine, Cunningham Gulch, Silverton, San Juan County, Colorado, USA, 5 x 3 cm

Rob Lavinsky
Calcit
Calcit

Blättercalcit; Cavnik, Rumänien. 9,5 x 7,5 cm

Dan Weinrich
Calcit
Calcit

Lockencalcit; 5 x 3 cm; N'Chwaning Mine, Kuruman, Südafrika

John Veevaert
Calcit
Calcit

Bizarre Bildung eines hexagonalen Kristalls auf einem langgestreckten Szeptercalcit; 4 x 12 cm; Schacht Bor, Dal'negorsk, Russland

Rob Lavinsky
Calcit
Calcit

Szepter-Calcit, echter "Nailhead"-Calcit; 3,3 x 1,4 cm; Dal'negorsk, Russland

John Veevaert
Calcit
Calcit

Lascheartig aufeinandergestapelte Kristalle, welche eine Kristallrosette bilden. 6 x 6 cm. Grube Herja, Baia Mare, Rumänien

Rob Lavinsky
Calcit
Calcit

Jetons oder "Pokerchips"; aus aufeinandergehäuften superflachen Kristallen; Mina San Sebastian, Charcas, San Luis Potosi, Mexico. 6,6 x 4,4 cm

Dan Weinrich
Calcit-Stalaktit
Calcit-Stalaktit

Mina Potosi, Francisco Portillo, Santa Eulalia, Aquiles Serdan, Mexico. 21,5 x 14,3 cm

Heliodor1
Calcit, Varietät Manganocalcit
Calcit, Varietät Manganocalcit

Halbkugel aus unzähligen Skalenoedern; 9,2 x 7,5 cm; Hotazel, Kuruman, Südafrika

Rob Lavinsky
Calcit (Papierspat)
Calcit (Papierspat)

Maderanertal, Schweiz; 5,2 x 4,5 cm

Fabre Minerals
Calcit
Calcit

Fächerförmig-radiale Kristalle als Aggregat; Süme, Bakony-Berge, Landkreis Veszprém, Ungarn; 6,5 x 4,6 cm

Tamás Ungvári
Calcit
Calcit

Calcit als Tropfstein, ca. 8 cm, angeschliffen und poliert; Golf von Baratti, Populonia, Livorno, Toskana, Italien

Erik
Calcit (Kugelige Aggregate in Basalt)
Calcit (Kugelige Aggregate in Basalt)

Noragugume, Provinz Nuoro, Sardinien, Italien. Größe der Kugeln ca. 4 mm

Matteo Chinellato
Calcit-Kugeln
Calcit-Kugeln

Guanajuato, Mexico.

Aram Dulyan
Calcit-Kugeln
Calcit-Kugeln

Steinbruch Campomorto, Massa Montaldo di Castro, Viterbo, Latiu, Italia. 6,4 x 5,1 cm

Joe Freilich


Calcitkristalle in Fossilien

Schale einer Venusmuschel Mercenaria permagna
Schale einer Venusmuschel Mercenaria permagna

aus dem Pliozän mit gut ausgebildeten Calcitkristallen. Die gelbliche Farbe der Kristalle stammt aus den Sedimenten, in welchen der Wachstumsprozess stattfand. Ruck's pit, Okeechobee County, Florid...

Fabre Minerals

Die Calcitkristalle beziehen ihre Nahrung (CaCO3) aus der Muschelschale. Jedoch würde das Calciumkarbonat der Muschelschale allein nicht ausreichen, wenn das einbettende Sediment kalkuntersättigt ist. Dann verteilt sich das CaCO3 in den Sedimentporen und bildet dort den Calcitzement, ohne dass es zu größerem Kristallwachstum kommt. Es ist also auch ein kalkgesättigtes Sediment (Kalkstein, Schalentrümmerkalk etc.) nötig. Das Karbonat stammt bei frühdiagenetischer Kristallisation oft aus organischen Zersetzungsprozessen, die CO und CO2 freisetzen, während der Spätdiagenese eher aus der teilweisen Auflösung der Kalkmatrix.

Erst nach dem Tod der Muschel und dem Verwesen der Weichteile stellt der Schalenhohlraum den Reaktionsraum für das Kristallwachstum bereit.

Es gibt kein konkretes Zeitfenster für das Kristallwachstum. Allerdings ist die Keimzahl im Porenwasser zu beachten: Solange das Sediment noch unverfestigt ist, ist die Keimzahl in der leicht zirkulierenden Porenlösung extrem hoch - es entstehen Mikrokristalle in den Porenhohlräumen, nämlich der Calcitzement, der die Sedimentpartikel zu festem Gestein zementiert. Das Festgestein weist immer noch ein hohes Porenvolumen auf (bei "dichtem" Kalkstein durchaus noch 20-30%), der Porendurchmesser ist aber so gering, dass Kristallkeime zurückgehalten (immobilisiert) werden und die Porenlösung weitgehend kristallkeimfrei bleibt. Erst jetzt ist das Wachstum größerer Kristalle an vergleichsweise wenigen Keimen in vorhandenen Hohlräumen möglich. Wann während der Diagenese die Kristalle wachsen, hängt natürlich primär davon ab, wann der Hohlraum entsteht (sofern er nicht primär wegen fehlender Sedimentverfüllung vorhanden ist), und davon, wann Porenlösung im Sediment zirkuliert. Dies kann von Fundort zu Fundort unterschiedlich sein und sogar mit dem rezenten und Paläoklima vor Ort zusammenhängen.

Bezüglich der Dauer des Wachstumsprozesses gibt es für Calcit keine allgemeingültigen Aussagen. Es hängt stark davon ab, in welcher Menge und über welchen Zeitraum Ca-gesättigte Lösung zur Verfügung gestellt wird. Auch die Karbonatbereitstellung spielt dabei mit. Zwischen 1000 Jahren und 1 Million Jahren und wahrscheinlich noch viel länger dürfte es alle möglichen Werte geben.



Literatur

Quellen
Die vorstehende Arbeit lehnt sich zum überwiegenden Teil an den Artikel von Kenneth J. Brooks an (ehem. Mitarbeiter des Department of Geosciences, Indiana University Northwest, dessen Inhalte wiederum auf den grundlegenden Arbeiten von Palache, Philips, Schaller und Whitlock beruhen. (> s.u.). Die Arbeit von K.J. Brooks wurde für einen der Co-Autoren dieses Portraits (I.L.) von Volker Haseloff (Gladbeck) übersetzt.

Die Kristallzeichnungen stammen

  • 1. aus dem 1913 verlegten Atlas der Krystallformen von V. Goldschmidt
  • 2. Mark Holtkamp
  • 3. Edgar Müller

3-dimensionale Kristalldarstellung


Literatur

  • Borchardt-Ott, W., 1987; Einführung in die Kristallographie
  • Brooks, K.J., 1993; The Crystal Forms of Calcite; Mineralogical Record : 24, 451-470
  • Goldschmidt, V., 1913; Atlas der Krystallformen" Band 2 Heidelberg
  • Rösler, H.J., 1991; Lehrbuch der Mineralogie; 5. Auflage

Weblinks



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