Quarz
Phantomquarz
Ein Phantom ist ein Kristall in dessen Innerem sich die Kristallform erneut abbildet.
Dies kann geschehen durch:
- Farbzonen durch Veränderung der Zusammensetzung der Lösungen während der Kristallisation (z.B. häufig bei Fluorit).
- Einschluss von anderen Materialien. So kann ein durchsichtiger Kristall während möglicher Wachstumspausen durch Ablagerung oder Neuwachstum von Kriställchen eines dunkleren oder undurchsichtigen Minerals "bestäubt" werden und wächst danach weiter. Die Umrisse der ehemaligen Wachstumsphase, also die dunklen Kristallflächen, sind dann als "Phantom" im großen Kristall zu erkennen.
- Wachstumspausen und erneutes Wachstum können zu lichtbrechenden Schichten im Kristall führen. Die Wachstumspausen sind schemenhaft im Inneren zu erkennen (Wachstumsstreifen).
"Ein vollkommen gleichmäßig und ungestört gewachsener Kristall ist im Innern gleichmäßig (Bergkristall). Traten aber während des Wachstums Störungen ein, Änderungen der Zusammensetzung der Lösung, Trübungen u. dgl., so übertragen sich diese auf die Schichten, welche den Kristall aufbauen, indem diese trüber sind oder verschieden gefärbt erscheinen. Parallel zu den physikalisch gleichen Flächen sind auch die Störungen gleich, parallel zu den verschiedenen Flächen können sie dem Grade nach verschieden sein. Hierdurch treten die Umwachsungspyramiden deutlich hervor. Freilich meist erst in Durchnitten (Andalusit) oder Dünnschliffen (sog. Sandurform bei Augit)" ((Quelle: Zitat aus Mineralogie von Prof. Dr. R. Brauns)
Die Zonierung ist gewöhnlich das Resultat einer nichteinheitlichen Verteilung der Kationen in der Atomstruktur, Änderungen der Anionen sind seltener.
Einzelkristalle zeigen oft eine Zonierung; meist als unterschiedlich gefärbte, jedoch auch als dunkle orientierte Zonen innerhalb des Kristalls. Bei genauer Betrachtung zeigen sich auch teilweise Schlieren. Diese Zonen haben verschiedene Ursachen. Ihre Gegenwart können interessante Hinweise auf das Mineral und das Wachstum des Kristalls geben.
Die beiden wichtigsten Arten der Zonierung sind konzentrische und sektorielle Zonierung.
Diese beiden Arten der Zonierung entstehen während des Kristallwachstums, d.h., indem Moleküle kontinuierlich an einem Ausgangskristall (Kristallit angelagert werden.
Die Zonierung entsteht in Mineralgruppen, bei welchen zwischen den Endgliedern Mischbarkeit existiert und welche gewöhnlich die wechselnden Bedingungen der Kristallisation reflektieren. Aber auch der Einbau von Spurenverunreinigungen oder die Bildung von intrinsischen Fehlstellen kann, unbahängig von solchen Mischungen, optische Unterschiede im Kristall erzeugen.
Die bekanntesten dieser Zonierungen sind Phantomkristalle (Bsp.: Quarz) und farbzonierte Kristalle (Bsp.: Quarz (Amethyst), mehrfarbige Turmaline, Fluorit).
Tritt ein Wechsel oder eine Störung, bzw. eine Unterbrechung während des Wachstums auf (u.a. durch Variationen der Chromophoren und/ oder der REE-Entfärbungsagenzien, der Spaltspurendichte und/ oder der Lumineszenzdichte), kann dies zu unterschiedlichen Wachstumszonen, verbunden mit Farbänderungen führen. Dies kann auf Unreinheiten hindeuten (z.Bsp. Eisen, welches einem wachsenden Quarzkristall während des Wachstums zugeführt wird und dadurch Amethyst-Phantome in einem farblosen Quarz erzeugt). Mehrfachwechsel in der chemischen Zusammensetzung des wachsenden Kristalls kann zu mehrfachen Zonierungen, wie z.Bps. bei Turmalin führen. Diese Art der Zonierung kann jedoch auch durch Einschlüsse von Gesteinen, Lehm, organischen Materialien oder anderen Mineralien hervorgerufen werden. Bekannte Bespiele sind Chlorit oder Hämatit -Einschlüsse, welche die Oberfläche einer inneren Schicht eines wachsenden Kristall bedecken (überstäuben, verkrusten). (s.a. > Phantombildung).
Konzentrische Zonierung kann jedoch auch sehr subtil sein, wie z.Bsp. bei Granat und Feldspat. Die meisten Granate sind zoniert, bzw. nur sehr selten nicht-zoniert; wobei die Zonierung jedoch meist nicht visuell erkennbar ist.
Diese kann auf zweierlei Arten entstehen. Die bekanntesten Beispiele sind die Sanduhr-Einschlüsse in Gips oder Brookit und Andalusit (als Chiastolith-Kristalle mit typischen Kreuzen).
Kristalle wachsen durch Addition (Akkretion) von Atomen an den Kristall-Oberflächen. Beim Wachstum eines Gipskristalls werden Calcium, Sulfat und Wasser zugeführt. Die kristalline Struktur zwingt diese Materialien, sich in einer organisierten Form, nur an bestimmten Flächen und in einer bestimmten Ordnung anzulagern. So können ebenfalls chemische "Fremdkörper" (Verunreinigungen) nur während des Kristallwachstums eingebracht werden. Nun weist aber jede Art der Kristallfläche, eine typische atomare Oberflächenstruktur mit unterschiedlichen Atomabständen und teilweise auch Atomarten auf. Hier liegt der Schlüssel zum selektiven Einbau. Falls eine Verunreinigung besser auf einer Kristallfläche als auf einer anderen Fläche in die Lücken während des Wachstums passt, wird die Verunreinigung hier stärker eingebaut.
Eine zweite Ursache für sektorielle Zonierung beruht darauf, wie schnell oder effizient verschiedene Teile des Kristalls wachsen. Zu Beginn des Kristallwachstums wachsen, ausgehend von kleinen Keimen, verschiedene Kristallflächen unterschiedlich schnell. Eine Faustregel sagt: Ecken schneller als Kanten, schneller als Flächen. Die am Ende sichtbaren Flächen haben die geringsten Wachstumsraten. Je schneller ein Kristall wächst, umsomehr Verunreinigungen werden in der Regel eingebaut. Dieser Effekt kann allerdings durch den zuvor dargestellten flächenspezifischen Mechanismus überdeckt werden.
Eine weitere Variante bei der Färbung von Kristallbereichen ist der Einschluss von Verunreinigungen an den Kristallkanten. Hier wird im Wechelspiel des Wachstums zweier Flächen anderes Material an der Kante eingebaut (Bsp.: Kristalle, welche durch Einschlüsse von Kohlenwasserstoffen zoniert werden).
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