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Zonarbau

Zonarbau entspricht (in etwa) dem Begriff Zonierung (Zonierung in Kristallen). Wobei Zonarbau der geläufigste Begriff ist, gefolgt von Zonierung (v.a. im Sinne von Farbzonierung). U.a. spricht man bei der Beschreibung von Mineralien in Dünnschliffen von Zonarbau.

Allgemein entsteht Zonarbau durch sich ändernde Bedingungen (Druck, Temperatur, Zusammensetzung, Lösungsgenossen, Fremdatome etc.) während der Kristallisation.

Zonarbau muss aber nicht immer etwas mit der Farbe zu tun haben. Er kann auch für das unbewaffnete Auge völlig unkenntlich sein. Man denke nur an den häufigen Zonarbau von Plagioklasen in Plutoniten. Da kann, je nach Gesteinschemismus, der Kristall nahezu die gesamte Variationsbreite der Zusammensetzung von Albit zu Anorthit aufweisen.

Zonarbau am Beispiel von Mangangrossular
Zonarbau am Beispiel von Mangangrossular

Sierra de Cruces, Municipio Sierra Mojada;
Coahuila, Mexiko;
Größe: 70x50x45 mm

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Zur Untersuchung zwecks Nachweis des Zonarbaus eines Kristalls benötigt man entweder detaillierte optische Untersuchungen (U-Tisch) oder eine Mikrosonde. Im Prinzip könnte man bei einem zonierten Kristall jede Zone als ein Mineral auffassen - im Falle von Plagioklas also eine orientierte Verwachsung von unterschiedlich zusammengesetzten Albiten und Anorthiten. Bulk-Analysen des gesamten Kristalls (etwa Gitterparameterbestimmung mit Röntgen-Pulvediffraktometrie (XRD)) führen normalerweise zu nichts; man müsste vorher die einzelnen Zonen voneinander trennen und jede für sich analysieren. Solange in Mischkristallen (wie beim Feldspat-Beispiel) starke farbgebende Elemente (z.B. Fe, Cu, Cr, Ti, V) fehlen, wird man den Zonarbau manchmal nicht oder nur schwach sehen, außer im Dünnschliff (durch Veränderug der Lichtbrechung oder Doppelbrechung zwischen den unterschiedlichen Zonen oder durch Messprofile über einen Kristall mit der Mikrosonde).

Dies stellt eine grundsätzliche Schwierigkeit bei der Bestimmung von Mischkristallen dar. Eine allzu grobe Analyse (einige ganze Kristalle ab in den Mörser und dann ab unters Diffraktometer, wie es für schnelle Bestimmungen der Mineralart auch heute noch üblich ist) vermittelt schnell den Eindruck einer homogenen Probe mit nur einem Mineral. Erst genauere Untersuchungen der Gitterparameter aus den Röntgendaten können dann zeigen, dass diese nicht mit der reinen Phase übereinstimmen. Besser wäre es hier, erst einmal im Dünnschliff (so denn die Kristalle groß genug sind) einen etwaigen Zonarbau auszuschließen, oder eben besser gleich zur EDX greifen und punktgenau die Zusammensetzung bestimmen. In der Praxis wird man sich nie auf nur eine Methode zur Charakterisierung verlassen, sondern immer z.B. EDX und XRD kombinieren.

Bei der mikroskopischen Analyse von Mineralen (dabei ist es unerheblich ob es sich um Polarisations- oder Elektronenmikroskopie handelt) wird mit Zonarbau die Veränderung von Mineraleigenschaften durch Veränderung der chemischen Zusammensetzung bezeichnet. Dies kann sich durch Farbänderungen (z.B. Fe/Ti-Gehalte in Granat, die einen farbigen Kern und eine hellere Randzone bedingen), Änderungen der Lichtbrechung (z.B. durch Ersatz von Fluor gegen Hydroxyl oder Chlor in Mischkristallen), Änderungen der Auslöschungsschiefe unter dem Polarisationsmikroskop, Änderung der Interferenzfarben (z.B. bei Plagioklasen sieht man den Zonarbau erst unter gekreuzten Polarisatoren an den unterschiedlichen Interferenzfarben von Albit (bläulichgrau) und Anorthit (gelblichgrau)) oder unterschiedlicher Ordnungszahlkontrast unter dem Elektronenmikroskop/der Mikrosonde. So zeigt uranreicherer Monazit einen höheren Kontrast (erscheint heller) als uranärmerer, weil Uran eine hohe Ordnungszahl aufweist. Zirkone zeigen ihren Zonarbau häufig unter der Kathodolumineszenz. Es gibt "normalen Zonarbau" (z.B. regelmäßige Abfolge von Anorthit-reichem Plagioklas zu albit-reicherem in Plutoniten, Fe/Ti in Granat), oszillierenden Zonarbau (wiederholte Abfolge von Zonen ärmerer und reicherer Zusammensetzung, z.B. Ti i Titanaugit und manchen Melaniten, Plagioklase) und fleckigen ("patchy" Zonarbau, z.B. bei Monaziten im U/Th-Gehalt).



  • Verfasser: S. Moeller

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