Goethit
einschließlich Limonit und Ocker
Englisch: Goethite;
Französisch: Goethite;
Spanisch: Goetitha;
Italienisch: Goetite
Ein wenig bekanntes Mineral mit Stammbaum und seine berühmten Abkömmlinge
Auf den ersten Blick erscheint es ungewöhnlich, gleichzeitig etwas über ein anerkanntes Mineral wie Goethit und über seine berühmten, jedoch nicht als Mineralspezies akzeptierten Abkömmlinge Limonit, Ocker und Raseneisenerz, sowie einige seltenere Varianten der limonitischen Familie, ja selbst über Gesteine zu lesen.
Auf den zweiten Blick erkennt man jedoch, dass in diesem Portrait der Versuch unternommen wird, einmal der Tradition der bekannten Lehrbücher zu folgen, welche Goethit und Limonit wegen ihrer Verwandschaft zumeist gemeinsam betrachten, andererseits dem Mineraliensammler entgegenzukommen, für welchen Limonit - ob Gemisch, Gemenge oder Gestein - seit eh und je zu den eigenständigen Mineralien zählt. Dass auch einige Details über Ocker und über Gesteine zu erfahren sind, liegt in der Natur des Eisens und seiner Eigenschaft, einerseits leicht zu verwittern und sich anderererseits gerne mit Verwitterungsprodukten zu vermählen. Alles in allem ist dieses Sammelportrait die logische Ergänzung zum übergeordneten Kapitel Eisen und Eisenerz.
Geschichte der Namensgebung
Goethit
Ursprünglich bezeichnete man das Mineral als Onegit nach einem Fund auf der Wolfsinsel im Onegasee in Russland. Mangels Beschreibung ging der Name jedoch nicht in die mineralogische Literatur ein.
Das Mineral wurde 1806 zu Ehren des deutschen Dichters Johann Wolfgang von Goethe (1749-1832) als Goethit benannt. Als Typlokalität wird sowohl die Grube Hollertszug in Herdorf, sowie der Hollerter Zug bei Kirche (Betzdorf) und der Hollerter Zug als Grube bei Grünebach nahe Herdorf im Siegerland angegeben.
Goethe war außer Philosoph und Dichter auch Bergbauminister und begeisterter Mineraliensammler. In Weimar werden 18.000 Mineralien und Gesteine aufbewahrt, welche zum großen Teil von Goethe stammen. Doch nicht alle Mineralien wurden vom Geheimrat selbst gesammelt. So manche Stufe mag er wohl geschenkt bekommen haben. Eines dieser Geschenke war ein rubinrotes, glimmerartiges Mineral aus dem Siegerland, welches Goethe von Johann Daniel Engels, einem Siegener Bergmeister und Ehrenmitglied der Mineralogischen Gesellschaft von Jena, und dem Siegener Pfarrer Achenbach als Rubinglimmer erhielt, wobei beide Herren am 6. Februar 1806 vorschlugen, dieses Mineral zu Ehren des Dichterfürsten Goethit zu nennen. Irgendwie ging dieser Name in die Mineralogie ein (siehe Literaturhinweise), wurde dann 1832 von Beudant revidiert und erst 1864, also 32 Jahre nach Goethes Tod, von Franz von Kobell in dessen Werk "Geschichte der Mineralogie" offiziell wieder eingeführt. Es ist mit großer Sicherheit anzunehmen, dass es sich bei diesem Rubinglimmer nicht um Goethit nach heutiger Definition, sondern um den gerade aus dem Hollerter Zug bekannten und häufig vorkommenden Lepidokrokit handelte. Für Lepidokrokit sprechen auch die Angaben zur Kristallform, welche u.a. Mohs 1804 machte.
In der alten Literatur wurde nicht wie heute zwischen Goethit und Lepidokrokit unterschieden. Selbst im Hintze (1915) sind beides Synonyme und bezeichnen ein Mineral. Interessant ist, dass im selben Jahr 1806, als der Name Goethit (angeblich) vorgeschlagen wurde und die erste Beschreibung von Lenz erschien, dieses Mineral auch schon von der Mesabi Range Eisenerzlagerstätte in Minnesota, USA, erwähnt wurde.
Eine kuriose Tatsache ist, dass Goethite auch der Name einer kleine Gemeinde im Eisenerzrevier des Tuscaloosa County, ca. 1,5 km NW von Tannehill in Alabama, USA, ist.
Limonit
Der Name Limonit stammt vom griechischen Wort leimon, d.h. "Wiese", und bezog sich auf die Rasen- und Sumpferze der Eisenhydroxide ("Raseneisenerz"). Der Name Ocker stammt aus dem griechischen ochros und bedeutet "gelb".
Literatur
- Bayrischer Rundfunk, 2006; Goethe als Naturforscher; Kalenderblatt 06.02.2006
- Hey's Mineral Index, 1993; S.265: Lenz,J.G., 1806; Tab. gesammt Mineralreich, S. 46; zitiert v. J.C. Ullmann (1814; Syst. tab. Uebersicht min. - einf. Foss. pag. 304 Göthit, Corrected by F.S. Beudant (1832)), Traité min. 2, 704, Goethite ... on spec. from Hindlow Quarry, Derbyshire, England.)
- Hurlbut, C.S., Klein, C., 1985; Manual of Mineralogy, 20. Aufl.
- Kobell, F. von, 1864; Geschichte der Mineralogie
Charakteristika
Goethit
Das bekannteste Synonym für (aufgewachsenen) Goethit ist Nadeleisenerz. Die einzige Varietät ist Samtblende, die braune, samtartig schimmernde, kugelige Aggregate mit kurzen Goethit-Nadeln bildet.
Goethit ist ein anerkanntes Mineral, welches im orthorhombischen System kristallisiert. Es tritt in prismatischen, teilweise gestreiften Kristallen bis 45 cm oder tafelig auf {010} auf. Gewöhnlich kommt das Mineral radialstrahlig, kapillar, nierig, botryoidal oder in stalaktitischen Massen mit radialfaseriger interner Struktur vor, kann aber auch fast kryptokristallin in Limonit sein.
Goethit ist opak und an dünnen Kanten durchscheinend. Die Farbe reicht von schwarzbraun über gelb, gelblichbraun in massiven oder gebänderten Aggregaten, gelb in dünnen Schichten, grau mit bläulichem Schimmer in reflektiertem Licht (mit gelben, roten, braunen und internen Reflektionen), sowie vielfarbig irisierend. Der Strich ist braungelb, gelborange oder ockergelb. Der Glanz ist matt-erdig (auf massiven Aggregaten) bis seidig (Fasern) und diamantartig (auf Kristallen). Das Mineral ist perfekt nach {010} und schlecht nach {100} spaltbar. Es ist brüchig, seine Härte beträgt 5,0-5,5 und seine Dichte 4,28.
Goethit ist trimorph mit Lepidokrokit und Feroxyhyt.
Limonit
Das bekannteste Synonym des Limonits ist Brauneisenerz.
Limonit ist kein eigenständiges Mineral, sondern ein generischer Begriff für Gemenge verschiedener Eisenhydroxide und Eisenoxide, darunter hauptsächlich Goethit, teilweise auch Lepidokrokit, Jarosit, Hämatit, Maghemit, Hisingerit, Pitticit und andere oxidische Fe-Verbindungen.
Die generelle chemische Formel lautet FeO(OH)·nH2O, obwohl dies nicht ganz richtig ist, da Limonit sowohl in seinem Hydrat-(H2O)- als auch Hydroxyl-(OH)-Gehalt, und in seinem Kationengehalt variabel ist. D.h., es gibt für Limonit keine genau festgelegte Stöchiometrie.
Limonit ist gelblich-braun bis rötlich, gewöhnlich amorph-massiv und/oder erdig. Der Strich ist immer bräunlich (je nach Eisengehalt dunkler oder heller), was ihn vom roten Hämatit und dem schwarzen Magnetit unterscheidet. Die Härte liegt zwischen 4 und 5,5. Das spezifische Gewicht variiert von 2,9 bis 4,3.
Limonit kommt nicht in makroskopischen Kristallen vor, kann jedoch eine faserige bis mikrokristalline Struktur haben. Er bildet hauptsächlich Konkretionen oder kompakte und erdige Massen. Als braunen Glaskopf bezeichnet man botryoidale, nierige bis kugelige und stalaktitische Formen des Limonits mit glatter, glänzender Oberfläche (manchmal aber auch je nach Zusammensetzung Goethit). Es gibt auch, wenn die Oberfläche schwarz ist, die Bezeichnung Schwarzer Glaskopf. Dies ist jedoch nicht selten irreführend oder falsch, da sehr viel schwarze Glasköpfe Manganoxide, resp. Psilomelan sind. Eine Übergangsform von Goethit zu Limonit, welche manchmal in sehr schönen goldbraunen, radialstrahligen Aggregaten auftritt, wird als Xanthosiderit bezeichnet.
Raseneisenerz, Minette, limonit-dominierte Eisengesteine und Turgit werden unten gesondert beschrieben.
Kristallformen und Aggregate
Konkretionen, Raseneisenerz, Eisengesteine und Turgit
Raseneisenerz
Als Raseneisenerz oder Raseneisenstein bezeichnet man Verfestigungen mit hohem Eisengehalt in Böden, wo sie als Konkretionen oder bankartig als Bodenhorizonte auftreten. Seeerz und/oder Sumpferz sind Limonitausscheidungen in flachen Seen oder Sümpfen, ähnlich dem Raseneisenerz. Raseneisenerz ist kein Begriff für Limonit, Brauneisenstein, Toneisenstein oder Eisensandstein. Eine Vorstufe bei der Bildung des Raseneisenerzes ist Raseneisenerde.
Die Begriffe Stein oder Erz sind irreführend, da Raseneisenerz lediglich eine nachträglich verfestigte Sedimentfraktion eines bestimmten Bodens ist. Diese Fraktion ist zumeist Sand, Ton, Schluff, Kies und manchmal Torf mit entsprechend hohen Metallgehalten. Die wesentliche Eisenkomponente ist Limonit, welcher bis zu 45 % des Raseneisenerzes ausmachen kann.
Das Raseneisenerz bildet sich durch chemische Redox-Vorgänge, teilweise unter Beteiligung von Mikroorganismen (u.a. Acidithiobacillus ferrooxidans aus dem Phylum der Proteobakterien), bzw. aus der Fällung von Limonit aus huminsäurehaltigen Wässern aus verrottendem Laub an Sand. Dabei wird das in den Huminsäuren enthaltende Eisen weiter aufoxidiert und fällt im sauerstoffhaltigen lockeren Sand als Limonit aus.
Die Entstehung von Raseneisenerz kann sich über Hunderte bis Tausende von Jahren erstrecken.
Raseneisenerz kommt im nördlichen Mittel- und südlichen Nordeuropa, sowie an der nördlichen Ostküste der USA, besonders in feuchten und sumpfigen Niederungsgebieten vor. Größere Raseneisenerz-Lagerstätten entstanden in Norddeutschland nach der letzten Eiszeit vor etwa 11.000 Jahren in Flussniederungen in von eisenhaltigem Grundwasser durchströmten Sanden. Da die Raseneisenerz-Böden in der Regel wurzelundurchlässig sind, konnten sie nicht für den Ackerbau, sondern nur als Wiesen oder Weiden genutzt werden.
Das Erz wurde seit Beginn der Eisenzeit (s.u. > Mineralienportrait/Eisen) als nah unter der Grassode stehendes und leicht zu fördender Rohstoff abgebaut. Sein Eisen wurde über viele Jahrhunderte lang durch Rennofen-Verfahren gewonnen. Viele der ehemals bedeutenden Raseneisenerzvorkommen sind heute erschöpft und zum Teil verschwunden. Die Relikte der Verhüttung stehen unter Denkmalschutz.
Turgit
Turgit ist kein eigenständiges Mineral, sondern eine Mischung aus Hämatit und Goethit, wobei der Hämatit anteilmäßig vorherrschend ist. Dieses Gemisch wird mitunter als Hydrohämatit bezeichnet. In älteren Lehrbüchern wird Turgit auch als ein Gemenge von Hydrohämatit mit Goethit beschrieben, was jedoch nach neuer Auffassung ein Pleonasmus bzw. ein tautologischer Begriff ist.
Man nimmt an, dass Turgit bei der Verwitterung von Goethit entsteht. Eine angenäherte Formel ist Fe2O3·nH2O. Dieses Mineralgemisch kommt überwiegend in botryoidalen, roten, meist irisierenden Aggregaten (nach dem "Vatermineral" Goethit), aber auch in faserigen roten Massen vor. Der Name stammt vom erstbeschriebenen Vorkommen, der Tur'ginsk-Grube (Turjinsk), Tur'insk, Fluss Turya, Krasnotur'insk (Krasnoturjinsk), Sverdlovskaya Oblast, Ural-Gebirge in Russland. Abbauwürdige Mengen treten in den USA im Goldfield District (Esmeralda County, Nevada), im Lehigh County (Pennsylvania) und am Graves Mountain (Lincoln County, Georgia) auf.
Limonit-dominierte Eisengesteine
Minette
Minette ist ein bivalenter Begriff. Ursprünglich war dies eine alte Erzbezeichnung für ein Brauneisen (Limonit, Goethit)- sedimentäres Oolithgestein (oolithischer Eisenstein), welches aus winzigen konzentrisch-schaligen Kügelchen (Ooide) aufgebaut ist und in der Regel viele fremde Beimengungen enthält. Die Grundmasse ist karbonatisch oder silikatisch. Der Name Minette ist ein französischer Diminutiv und bedeutet "Kleines Erz", weil der Eisengehalt nur ewa 20-40 % beträgt. Minette ist umso eisenreicher, je mehr Ooide es enthält. Es wurde in großen Mengen (ca. 7-8 Mrd. t) als Eisenerz in Lothringen und Luxemburg abgebaut.
Später wurde der Name Minette für einen Kalk-Alkali-Lamprophyr benutzt (Mesokrates (selten melanokrates) Ganggestein mit einer Grundmasse aus Kalifeldspat > Plagioklas und Einsprenglingen von Biotit und Fe-Phlogopit).
Um die Doppelbedeutung zwischen Erz und Gestein zu unterscheiden, wurde Anfang des 20. Jh. vorgeschlagen, das lamprophyrische Gestein Minette in Minettefels umzubenennen - was sich jedoch nicht durchsetzen konnte.
Bohnerz
Bohnerz ist ein Synonym für erbsen- bis bohnengroße Limonitkonkretionen in Vertiefungen von Kalksteinen bzw. kleine knollenartige Fe-haltige Absonderungen aus kalkhaltigen braunen Erden. Chemisch gesehen ist es ein Verwitterungserz. Bis ins 19. Jh. wurde Bohnerz zur Eisengewinnung genutzt. Das Erz kommt praktisch überall vor und findet sich besonders gut im Herbst nach dem Pflügen und frisch nach Regen.
Trümmererze
Trümmererze sind sedimentäre eisenreiche Limonit-Phosphoritgerölle in einer kalkig-tonig-mergeligen Matrix (Waldeck,H., 1957). Der Eisengehalt kann bis zu 30 % betragen. Diese Gerölle sind im weiteren Sinne Limonit-Toneisenstein-Phosphoritkonkretionen, welche sich unter Oxidation ihre Eisenverbindungen angereichert haben und nicht weiter transportiert wurden. Vorkommen sind bei Salzgitter und Peine in Niedersachsen, sowie das "Rote Loch" am Dörenberg im Teutoburger Wald. Letztere wurden jedoch wegen ihres geringen Eisengehaltes von nur 18,9 % nicht abgebaut.
Toneisensteine
Toneisensteine sind sedimentäre Mergelsteine der Familie der Pelite. Der Begriff wird sowohl für Mergelsteine mit hohem Karbonatanteil in Form von Siderit oder Ankerit, als auch für feinkörnige, geschichtete Bildungen aus Limonit und Feinsand/Schluff verwendet. Letzere limonitreiche Gesteine sollten besser als Limonitsandstein bezeichnet werden.
Ocker
(altgriech.: ochra; lat.: sil; engl.: ochre)
Lockeres, leicht zerreibbares, erdiges, abfärbendes Mineralgemisch aus Tonerde, d.h. Aluminiumverbindungen als Silikate, Oxide und Hydroxide, und Eisenoxidhydrat (Hydrat von III-wertigem Eisenoxid) bzw. natürlich vorkommende Verwitterungsprodukte von Eisenoxiden, Eisenhydroxiden, Eisensulfaten und Feldspat mit oder ohne Kalkgehalt. Die Farbpalette von Ocker reicht von hellgelb über gelbraun, orangebraun, braun bis hin zu rotbraun. Je höher der Eisenanteil, desto intensiver die Farbe. Eine für die meisten Ocker typische Färbung wird als ockergelb oder ockerbraun bzw. als Pigment als Goldocker oder Gelber Ocker bezeichnet.
Ocker ist oft ein Verwitterungsprodukt von Dolerit, resp. Mikrogabbro, in älterer Literatur auch als Diabas bezeichnet.
Abgrenzung Ocker zu Rötel
Allgemein werden gelbliche bis gelblichbraune Mischungen aus Ton und wasserhaltigen Eisenoxiden (Eisenoxidhydrate) wie Goethit, resp. Limonit oder Brauneisenstein, als Ocker und rötliche bis tiefrote Mischungen aus Tonerde und wasserfreiem Eisenoxid wie Hämatit als Rötel bezeichnet. Unter der Bezeichnung Ocker sind eine Vielzahl natürlich vorkommender Farbpigmente bekannt, wobei der Begriff von Autor zu Autor unterschiedlich aufgefasst und Rötel nicht selten als roter Ocker bezeichnet wird. Eine genaue Abgrenzung ist oft nur schwer möglich, da es unzählige rote und rötlich-orangefarbene Ocker gibt, welche mit Eisenoxiden in Form von Übergangsphasen vom Eisenoxidhydrat zum wasserfreien Eisenoxid gemengt sind.
In der praktischen Anwendung bezeichnet Ocker Pigmente mit hellgelben bis gelbbraunen Farbtönen, Rötel jedoch ausschließlich ein rotes Pigment, welches zumeist in Form von Zeichenstiften zum Skizzieren verwendet und in der Vergangenheit hauptsächlich als Schutzanstrich für Schiffsplanken verwendet wurde. Pigmente aus gebranntem Ocker werden als gebrannte Siena oder Umbra bezeichnet.
Verwendung
Ocker ist eine seit 35.000 Jahren bekannte Erdfarbe und wurde u.a. in der Höhlenmalerei benutzt. (Ausnahmen sind Höhlen wie die von Altamira in Spanien und Lascaux in Frankreich, deren großartige Tierzeichnungen eindeutig mit Rötel erstellt wurden). Im alten Ägypten und bei den Hethitern war Ocker als Schminke bekannt.
In China, in vielen Ländern Afrikas sowie in Süd- und Südosteuropa werden die Hauswände noch heute mit gelbem oder braunrotem Ocker bemalt. Ocker ist ein halbdeckendes bis gut deckendes lichtechtes Pigment, welches mit vielen Bindemitteln verträglich ist und in allen bekannten Malertechniken eingesetzt werden kann. Hauptanwendungsgebiete sind Fussbodenanstriche sowie das Färben von Leder, Tapeten, Wachstuch und Kunststeinen.
Geglühter Rötel, vermischt mit Öl, war schon den alten Römern als äußerst haltbarer und widerstandsfähiger Schutzanstrich für ihre hölzernen Schiffe bekannt und wurde bis ins 19. Jh. an der Kanal- und Mittelmeerküste von den Schiffsbauern als Meerwasser unempfindlicher Farbanstrich benutzt (der dazu verwendete Rötel wurde besonders im nördlichen Saarland abgebaut und bis nach Marseille transportiert).
Vorkommen
Die bekanntesten europäischen Ockervorkommen befinden sich in Griechenland, Spanien, Süditalien, auf der Insel Elba
Bekanntester Abbauort in Europa sind die Ockersteinbrüche in dem französischen Ort Roussillon im Département Vaucluse Roussillon. Hier bauten bereits die Römer, die das Dorf vicus russulus (rotes Dorf) nannten, Ocker ab. Berühmt für seine besonders gute Qualität war der Goldocker mit seinem auserlesenen Farbton, dem typischen Barockgelb. Ein eindrucksvolles, ebenfalls aufgegebenes Abbaugebiet liegt etwa 20 km östlich von Roussillon im Colorado bei Bouvène, südlich von Rustrel. (Diese Vorkommen wurden schon in der Römerzeit genutzt, später vergessen und erst 1780 wiederentdeckt). Roussillon war bis zum Anfang des 19. Jahrhunderts Zentrum des Ockerabbaus, der bis 1930 noch betrieben wurde. Heute existiert nur noch eine Farbenfabrik zur Besichtigung (Ancienne Usine Mathieu). Ferner liegt am Ortsrand der Sentier des Ocres, der Ockerlehrpfad. Die provenzalischen Steinbrüche sind heute eine Touristenattraktion, dort wird seit Jahren kein Ocker mehr abgebaut. (Abbau und Verkauf des französischen Ockers wurde von der Société des Ocres de France (SOF) verwaltet).
In Deutschland wurde vorrangig in Goslar am Nordharzrand Ocker aus Absetzbecken gewonnen („Ockersümpfe“), welche die Grubenwässer des Rammelsberger Bergbaus klärten. Auch in der Oberpfalz wurde bis um 1920 Ocker im Untertagebau in der Nähe von Neukirchen bei Sulzbach-Rosenberg gewonnen. Anschließend wurde er meist dort in einer Farbmühle zu Lack weiterverarbeitet. Deutscher Rötel wurde am Schaumberg zwischen Theley, Hasborn und Selbach sowie bei Oberthal im oberen Bliestal und am Litermont im Saarland abgebaut (> Rötelkrämer).
Ein bekanntes australisches Abbaugebiet ist Wilgie Mia bei Perth.
Gewinnung
Ocker wird noch in geringen Mengen aus Erde durch langwierige Ausschlämmverfahren gewonnen. Hierzu wird das Pigment in einer Reihe von Klärbecken ausgewaschen und in Windmühlen von Ballaststoffen gereinigt. Dieser Grundstoff wird getrocknet und ausgeliefert. Bei Bedarf wird er durch ein Brennverfahren auf den gewünschten Farbton gebracht. Außerdem werden besonders farbschöne „Nester“ (kleine, konzentrierte Ansammlungen) speziell für den Künstler- und Restaurierungsbedarf verwertet.
Geschichte des Ocker
Ocker tritt bereits im Mittleren Steinzeitalter Südafrikas als Farbstoff zur Dekoration von Schmuckschnecken oder als Körperschmuck auf, auch als Komplettbemalung z. B. bei den nordamerikanischen Beothuk-Indianern. In der Höhlenmalerei des europäischen Jungpaläolithikums wurde Ocker gleichfalls verwendet. Die Streuung von rotem Ocker ist seit dem Gravettien bis zum Magdalénien ein typisches Merkmal bei Grabstätten.
In der Antike und im Mittelalter zählen die Ocker weltweit zur grundlegenden warmen Palette aller kolorierten Medien der Künste.
Ocker ist eine seit 35.000 Jahren bekannte Erdfarbe und wurde u.a. in der Höhlenmalerei benutzt. Ausnahmen sind Höhlen wie die von Altamira in Spanien und Lascaux in Frankreich, deren großartige Tierzeichnungen eindeutig mit Rötel erstellt wurden. Im alten Ägypten und bei den Hethitern war Ocker als Schminke bekannt. Auch die prähistorischen indianischen Ureinwohner Brasiliens, wie in Sanatna do Riacho und Lago a Santa in Minas Gerais, waren mit Ocker als Pigment vertraut.
In China, in vielen Ländern Afrikas sowie in Süd- und Südosteuropa werden die Hauswände noch heute mit gelbem, rotem oder braunrotem Ocker bemalt.
In den Zeiten des französischen Empire war Ocker eine volkstümliche Farbe, welche derart beliebt war, dass große Mengen von Ocker in die ehemaligen französischen Kolonien exportiert wurden, da die Ockerfarben mit einem gewissen Heimatgefühl verbunden waren. Nach Beendigung der Kolonisierung wurde Ocker jedoch mit repressiv assoziiert und fand keine Abnehmer mehr.
Im kanadischen Neufundland und in Labrador war roter Ocker die Farbe der Wahl, welche besonders bei Gebäuden verwendet wurde, die mit der Kabeljau-Fischerei verbunden waren. Noch heute stößt man auf Relikte des lokalen Ocker-Abbaus. Bessere Qualitäten wurden jedoch aus Europa importiert. Der rote Ocker wurde mit Seehundöl oder Kabeljau-Lebertran gemischt. An den Geruch der daraus entstehenden Farbe können sich viele der älteren Bewohner
Pseudomorphosen
Während Limonit selbst amorph ist, gibt es eine Anzahl von Mineralien, welche sich zu Limonit zersetzen, ohne dass ihre Kristallform verloren geht. Dazu zählt besonders Pyrit. Sämtliche sogenannten "Limonit-Kristalle" sind in Wirklichkeit Pseudomorphosen nach anderen Mineralien, welche sich in dieser Art zersetzt haben. Pseudomorphosen nach Arsenopyrit wurden Crucilith oder Crucit genannt.
Varietäten
Siderogel
Siderogel FeO(OH) ist amorphes Eisenhydroxid, d.h. eine Varietät von Limonit.
Polymorphie
Goethit ist polymorph (trimorph) mit Lepidokrokit und Feroxyhyt. D.h., diese drei Eisenhydroxide haben die gleiche chemische Zusammensetzung, unterscheiden sich jedoch in ihren Kristallstrukturen, sogenannten Modifikationen mit veränderter Symmetrie, verschiedenartigen Kristallformen und gelegentlich auch abweichenden physikalischen Eigenschaften. Das chlorhaltige Eisenhydroxid Akaganeit δ-Fe3+O(OH,Cl) ist keine Modifikation.
Lepidokrokit
ist γ-Fe3+O(OH), orthorhombisch und rubin- bis orangerot. Das Mineral kommt in flachen Kristallen und in rosettenartigen, blättrigen, glimmerartigen, faserigen Aggregaten vor. Es entsteht durch Verwitterung oder Oxidation von eisenhaltigen Mineralien, in Böden, Lagerstätten und als Präzipitat von Grundwasser. Ähnlich wie der Feroxyhyt ist es auch Bestandteil mariner Fe-Mn-Konkretionen (Manganknollen). Lepidokrokit tritt nur an wenigen Lokalitäten auf. Die bekanntesten untersuchten Vorkommen sind Eiserfeld, Sayn, Siegen, Herdorf und Müsen, sowie am Dünsberg nahe Gießen. Des Weiteren kommt es in Frankreich (Mine de Rancié), Österreich, Pribram, Traversella (Italien), Cornwall, Usbekistan, Tsumeb und verschiedenen Lagerstätten in den USA, u.a. Bieber, Kalifornien, vor. Bekanntestes Synonym für Lepidokrokit ist Rubinglimmer.
Hydrogoethit
Hydrogoethit mit der angenommenen Formel 3Fe2O3·4H2O ist angeblich ein wasserhaltiges Eisenoxid aus der Republik Tuva in Russland. Es soll optisch mit Lepidokrokit identisch sein und sich lediglich durch den Gehalt an absorbiertem oder kapillarem Wasser unterscheiden.
Da es jedoch auch einen Lepidokrokit mit absorbiertem Wasser unter dem Namen Hydrolepidokrokit gibt, dürfte der Name Hydrogoethit obsolet sein.
Feroxyhyt
ist δ-Fe3+O(OH), hexagonal, und kommt in braunen, konkretionsartigen Massen vor. Ein eher seltenes Mineral, welches sich an der Luft zu Goethit umwandelt. Es ist Bestandteil bestimmter Böden der Karpathen in der Ukraine, nahe Moskau und Smolensk in Russland. Bekannt sind Fe-Mn-Konkretionen (Manganknollen) auf den Böden des pazifischen Ozeans in ca. 4.800 m Tiefe. Große Mengen findet man im Gebiet der Cook-Inseln. Ebenso tritt es in der Lagerstätte Koktenkol in Zentral-Kaachstan, in holozänen Sedimenten nahe Parainen und in Somero in Finnland, sowie in Schlacken in Lavrion, Griechenland, auf.
Literatur
- Christensen, H., Christensen, A.N., 1978; Hydrogen bonds of γ-FeOOH. Acta Chem. Scand.: A32 (1), 87-88
- Chukrov, F.V., Zvyagin, B.Bb., Gorshkov, A.I., Yermilova, L.P., Koruvushin, V.V., Rudnitskaya, Y.S., Yakubovskaya, N.Y., 1976; Feroxyhyte, a new modification of FeO(OH); Izdv. Akad. Nauk SSSR, Ser. Geol.: 5, 5-24
Synonyme
Goethit
- α-Goethit (Syn.)
- Aetit
- Allcharit
- Alumogoethit (Al-halt. Goethit, Var.)
- Brauneisenerz (teilweise, auch Limonit)
- Brauneisenstein (Syn. f. sowohl für Goethit und für Limonit)
- Brauner Glaskopf
- Brauner Hämatit (teilweise)
- Brown ironstone (England)
- Chileit
- Conchillites (span.)
- Ehrenwerthit (Var.)
- Eisenocker (teilweise)
- Fer oxyde (franz.)
- Fullonit
- Gelbeisenstein (teilweise)
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- Götheit
- Haarförmiger Brauneisenstein
- Hierro pardo (span.)
- Hydrogoethit (Var. von Tuva)
- Iron ochre (teilweise, engl.)
- Kupferbräune (teilweise)
- Mesabit
- Minette (teilweise, auch f. Limonit)
- Nadeleisenerz
- Nadeleisenstein
- Nickelgoethit (Ni-haltiger Goethit)
- Onegit
- Przibramit (nach Glocker)
- Sammetblende
- Sammteisenerz
- Samtblende (Varietät)
- Yanthosiderit
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Limonit
- Adlerstein (Var.)
- Alumolimonit (engl., Var. Al-haltiger Limonit)
- Auriferous limonite (engl., Var., Au-haltiger Limonit)
- Avasit (Var.)
- Bean Ore (engl. f. Bohnerz)
- Berggelb
- Bog ore (engl.)
- Bohnerz (pisolitische Form, Konkretionen in Erbsengröße)
- Bolus (Var. von Bohnerz)
- Brauneisenerz (> s.o. Syn. auch für Goethit)
- Brauneisenstein (Gemenge aus Goethit, Limonit, Ton u.a.)
- Brauneisenoolith (rogenartige Kügelchen)
- Brauner Glaskopf
- Brown hematite (engl.)
- Brown ochre (engl.)
- Chromiferous Limonite (Var., engl., Cr-haltiger Limonit)
- Conchilites (tw., span.)
- Eisenniere
- Eisenoolith
- Eisenoxydhydrat
- Eisenpecherz
- Erdiger Brauneisenstein
- Ferrit (nach Vogelsang)
- Ferrohydrit
- Ferrum limosum
- Gelbeisenstein
- Gelberde (teilweise)
- Gel Goethit
- Glanzeisenstein
- Globoso (span.)
- Glockerit
- Hierro arcilloso (span.)
- Hohlstein (ident. > Klapperstein)
- Huppererde (Var. von Bohnerz)
- Hydroferrit
- Hydrogoethit
- Hydrosiderit
- Hyposiderit
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- Klapperstein ( ident. > Hohlstein)
- Krakenauge (farbig angelaufener Glaskopf)
- Krokodilstein (Toneisen-Variante)
- Lateriteisenerz
- Lepidophäit (Cu-haltiges Brauneisen)
- Liminitogelit (Stilpnosiderit)
- Limnit (Syn. = Seeerz)
- Marsh ore (engl.)
- Meadow ore (Wiesenerz, engl.)
- Minette (teilweise, auch f. Goethit)
- Morasterz
- Ortstein (mit Limonit verfestigter Sand)
- Palustre (span.)
- Pecheisenstein (-erz) (> Stilpnosiderit)
- Perlimonit
- Pyrrhosiderit
- Raseneisenerz
- Raseneisenstein
- Rollerz
- Roterz
- Siderogel (Varietät)
- Stilpnosiderit (kolloide Form)
- Seeerz
- Sjömalm (schwed.)
- Sumpferz
- Terra Rossa (Var. v. Bohnerz)
- Toneisen(erz) (meist jedoch Fe-Carbonat)
- Toneisenstein (meist jedoch Fe-Carbonat)
- Trümmererz (meist Konglomerat)
- Trümmereisenerz
- Umber (Umbra)
- Xanthosiderit (nach Schmid)
- Yellow ochre (engl.)
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Vorkommen, Entstehung, Lagerstätten und Paragenesen
Goethit
ist ein weit verbreitetes Oxidations-Verwitterungsprodukt zahlreicher Eisenmineralien, besonders von Pyrit und Magnetit. Es ist eine wichtige Erzkomponente in Verwitterungs-Eisenerzlagerstätten. Das Mineral ist außerdem ein bedeutendes primäres Präzipitat in hydrothermalen, marinen und sumpfigen Milieus bei der Oxidation von reduzierten eisenhaltigen Wässern. Goethit kommt auch in Hohlräumen vulkanischer Gesteine vor, z.B. als schöne Nadeln in den mit Quarz ausgekleideten Basaltgeoden des Hohen Atlas in Marokko.
Goethit kommt paragenetisch mit Lepidokrokit, Hämatit, Pyrit, Siderit, Pyrolusit, Manganit und vielen anderen Fe- und Mn-haltigen Spezies vor.
Anfang der 21. Jh. wurde nachgewiesen, dass authigener Goethit (richtig: Nano-Goethit, d.h. Goethit in Nanopartikelgröße) das dominierende diagenetische Eisenhydroxid, also die dominierende reaktive Oxyhydroxidphase sowohl in Meeres-, als auch in Süßwassersedimenten ist.
Goethit auf dem Mars
Im Dezember 2004 wurde Goethit durch die Raumsonde "Spirit" auch auf dem Mars gefunden. Wissenschaftler werten dies als Nachweis für ehemals flüssiges Wasser auf dem roten Planeten, da Goethit, ähnlich wie Jarosit, welcher auf der anderen Marsseite entdeckt wurde, sich nur in Zusammenhang mit Wasser bildet.
Limonit
ist ein sehr gewöhnliches Material in den Verwitterungszonen von Eisenlagerstätten. Es entsteht durch Zersetzung vieler Eisenmineralien, besonders von Pyrit, wobei Wasser in unterschiedlichen Mengen beibehalten wird. Er kommt in fast allen Böden, sedimentär und als Zementationsmaterial eisenreicher Sandsteine vor. Eisenreiche lateritische Böden, welche sich u.a. in tropischen Klimazonen entwickelt haben, werden wegen ihres Eisengehaltes abgebaut. Potentielle Brauneisenlagerstätten werden auch durch Verwitterung und Auswaschung ultrabasischer (serpentinisierter) Gesteinmassive gebildet und sind in der Regel nickel- oder chromhaltig.
Verwitterungszone, Eiserner Hut und Oxidationszone
Bei der Verwitterung sulfidischer und oxidischer Erze enstehen, nach verschiedenen (hydrothermalen) Umsetzungsprozessen untereinander, mit den in den Sickerwässern gelösten Bestandteilen und dem Nebengestein mittels Sauerstoff, Kohlendioxid und Salzen neue Metallverbindungen.
In die Tiefe gehend, nehmen der Sauerstoff und die Lösungsfähigkeit des Wassers ab und die Menge an Kohlendioxid und der gelösten Substanzen nach unten zu. An einer bestimmten Zone geht das Sickerwasser in das sauerstofffreie Grundwasser über. Die Lösungsfähigkeit für mineralische Substanzen ist so gut wie gleich null, da die Stoffe das Einzugsgebiet gesättigt haben (Schneiderhöhn,H., 1955).
Von der Oberfläche bis zum Grundwasser, resp. bis zum Boden der Primärzone gibt es drei wesentliche Zonen, in welchen die chemischen Bedingungen wechseln und demzufolge sich auch die Verwitterungsprodukte zonenweise ändern (siehe untenstehendes Schema).
Der gesamte Bereich wird als Verwitterungszone bezeichnet. Die obersten Bereiche werden am stärksten durch Sauerstoffüberschuss beherrscht und werden zusammengefasst als Oxidationszone bezeichnet. Die oberste Zone heißt in der Bergmannssprache "Eiserner Hut" (engl. gossan; franz.: chapeau de fer; span.: monteras de hierro).
In typischen Eisernen Hüten sind die vorherrschenden Mineralien Eisenoxide und Quarz, welche oft in Hohlräumen entstanden sind und sehr häufig Pseudomorphosen nach dem aufgelösten Primärmineral bilden, besonders Limonit, Goethit und Jarosit pseudomorph nach Pyrit. In dieser oft freiliegenden Zone eines Erzganges oder einer Lagerstätte sind die meisten Mineralien ausgelaugt, mit einer Anreicherung von Eisenhydroxiden neben Quarz und Tonmineralien.
Alle bekannten sulfidischen Erzlagerstätten sind durch ihre Eisernen Hüte charakteristisch ausgeprägt. Bedingt durch ihre meist intensive rote Farbe waren Eiserne Hüte für Prospektoren oft ein sicherer Hinweis auf potentielle Erzlagerstätten.
Die direkt unter dem Eisernen Hut liegende eigentliche Oxidationszone enthält Eisenoxide und Hydroxide, vorherrschend Goethit, sowie Karbonate, Sulfate und Phosphate der Schwermetalle, bzw. im tiefsten Bereich auch gediegene Metalle wie Gold, Silber und Kupfer.
Unterhalb der Oxidationszone beginnt die Zementationszone, in welcher Anreicherungen anderer Schwermetalle (wesentlich Kupfer, Blei, Zink, Mangan, Kobalt, Nickel) in der Regel in Form neugebildeter sekundärer Sulfide entstehen. Die Zementationszone ist im Prinzip ein Übergang zwischen der Oxidationszone und den unverwitterten Sulfiden.
In der Primärzone finden sich unzersetzte Sulfide, da hier der Alterungs-, bzw. Verwitterungsprozess mit zunehmender der Tiefe der Mineralisierung abnimmt.
Sedimentation
Große Massen von Eisenhydoxiden liegen in sedimentären jungen (tertiären) Brauneisenlagerstätten, welche sich in Meeres- und Seenbecken, sowie in Sümpfen gebildet haben. Die Anhäufung der Eisenhydroxidsedimente, ebenso wie die anderer Hydroxide, erfolgt in den Uferzonen durch Präzipitation der durch die Oberflächenwässer herbeigeführten kolloiden Lösungen. Im Meerwasser erfolgt dies unter dem Einfluss der in ihnen enthaltenen Elektrolyte. In Seen und stehenden Süßwässern entstehen die Eisenhydroxide wesentlich durch die Tätigkeit von Bakterien.
In einigen sedimentären Lagerstätten bilden sich Eisenhydroxide dadurch, dass Karbonat- und Silikateisenerze, die in die Oxidationszone geraten sind, durch rezente Vorgänge umgelagert werden. Limonit und Goethit entstehen dabei fast ausschließlich unmittelbar an der Erdoberfläche bei vollkommenem Luft- und Feuchtigkeitszutritt.
Bei der Regionalmetamorphose geben Eisenhydroxide Wasser ab und wandeln sich in wasserfreie Oxide wie Magnetit und Hämatit um (Betechtin, A.G., 1968).
Bekannteste Fundorte gut ausgebildeter Kristalle und Aggregate
Deutschland
Harz: Lautenthal
Saarland: Freisen
Sauerland: Grube Christiane, Adorf (Xanthosiderit)
Siegerland: Gruben in Herdorf, Eiserfeld
Horhausen, Bad Marienberg
England
Cornwall: Restormel Mine, Lostwithiel
Cornwall: Botallack Mine, St. Just
Frankreich
Chaillac, Indre-et-Loire
Marokko
Sidi Rahal und Tizi n'Tichka: Hoher
Atlas (sehr schöne Nadeln)
Bou Azzer Bergbaurevier (tafelig)
Irhoud, Safi (botryoidal)
|
Mexiko
Santa Eulalia, Chihuahua
Russland
Bakalsk, SW Zlatoust, Ural (Geoden mit
Kristallen und Fließmassen)
Spanien
Huelva: Rio Tinto und Tharsis
Tschechische Republik
Pribram
USA
Colorado: Pikes Peak und Florissant, El Paso County
Michigan: Jackson Mine, Negaunee (Lake Superior)
Michigan: Superior Mine, Marquette, Marquette County
|
Deutschland
Weltweit
Literatur
- Betechtin, A.G., 1968; Lehrbuch der speziellen Mineralogie
- Blanchard, R., 1968; Interpretation of leached outcrops; Mackay School of Mines, Univ. of Nevada
- Chaido Koukouli-Chrysanthaki, Weisgerber, G., 1993; Prehistoric ochre mines on Thasos; To archaiologiko ergo st¯e Makedonia kai Thrak ¯e
- Cornell, R.M., Schwertmann, U., 2003; The iron oxides; Structure, properties, reactions
- Fuller, C.; 1988; Natural colored iron oxide pigments; In: Pigment handbook, 2nd Edit.; 281-286
- Ganzelewski, M., 1998; Die frühe Verhüttung von Raseneisenerzen am Kammberg bei Joldelund (Schleswig-Holstein); Diss. Bochum
- Grebing, H., 2005; Das Rote Loch im Teutoburger Wald; geoberg.de
- Guilbert, J.M., Park, C.F., 1986; The geology of ore deposits
- Hermann, R., 1844 (Orig.), publ. online 2004; Untersuchungen russischer Mineralien; Journ. f. prakt. Chemie: 33, 1, 87-89
- Krüger, F.J., 2005; Fossilien aus Lengede
- Niebuhr, B., 2006; Gehrden Formation; DSK Deutsche Stratigraphische Kommission,Lithostratigraphisches Lexikon
- Posnjak, E., Merwin, H.E., 1919; The hydrated ferric oxides; Am. J. Sci., 4th Ser., Vol. 47, p. 347
- Ramdohr, P., 1960; Die Erzmineralien und ihre Verwachsungen; 3. Aufl.
- Schneiderhöhn, H., 1924; Die Oxidations- und Zementationszone der sulfidischen Erzlagerstätten; Fortschr. d. Min.: 9, 67-160
- Schneiderhöhn, H., 1955; Erzlagerstätten
- Taylor, G.F., Thornber, M.R., 1992; Gossan formation and gossan surveys; In: Butt, C.R.M.; Zeegers, H. (Eds.) Handbook of exploration geochemistry, Vol. 4; 115-202; Elsevier
- Thomas, A.W.; 1980; Colors from the Earth
- Van der Zee, C., Roberst,D., Rancourt,D.G., Slomp,C.P., 2003; Nanogoethite is the dominant reactive oxyhydroxide phase in lake and marine sediments. Geology: 31, 993-996
- Waldeck, H., 1957; Der Bildungsraum der Oberkreide-Erze von Peine und seine tektonische Anlage; Z. dt. geol. Ges.: 109, 41-48
- Wehlte, K.; 1967; Werkstoffe und Techniken der Malerei
- htpp://www.webexhibits.org/pigments/indiv/overview/yellow ochre.html
Quellangaben
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