Feldspat-Gruppe

Feldspat-Gruppe
	Rosafarbener Alkalifeldspat: Orthoklas mit Albit-Entmischungslamellen
Allgemeines und Klassifikation
Abkürzung	Fsp, Pl, Akfs
Chemische Formel	(Ca2+,Na+,K+,Ba2+)(Al,Si)4O8
Mineralklasse	Gerüstsilikate (Tektosilikate)
Kristallographische Daten
Kristallsystem	monoklin, triklin
Kristallklasse
Formeleinheiten	Z = 8
Zwillingsbildung	Bei monokliner und trikliner Symmetrie nach dem Karlsbader Gesetz, Manebacher Gesetz, Bavenoer Gesetz (rechts/links) möglich. ; Nur bei trikliner Symmetrie Zwillinge nach dem Albit Gesetz und Periklin Gesetz möglich.
Physikalische Eigenschaften
Mohshärte	6 bis 6,5
Dichte (g/cm3)	Alkalifeldspäte: 2,5 bis 2,6; Plagioklase 2,6 bis 2,8
Farbe	Meist hell: weiß, farblos, grau, gelb, rot, rosa, blau, grün…
Strichfarbe	weiß
Transparenz
Spaltbarkeit	Vollkommen {001}, deutlich {010}
Bruch	Muschelig, spröde
Morphologie	prismatisch bis tafelig
Glanz	Glasglanz bis Perlmuttglanz
Kristalloptik
Brechungsindex	n = 1,518 bis 1,590
Doppelbrechung	δ = 0,005 bis 0,013
Achsenwinkel	2V = 2Vx = 50 bis 105°
Pleochroismus	farblos

Die Gesteine in der Erdkruste sind zu >50 % aus den Mineralen der Feldspat-Gruppe aufgebaut. Feldspäte gelten aufgrund ihres sehr häufigen Vorkommens als die wichtigsten gesteinsbildenden Minerale der Erdkruste. Der Name Feldspat setzt sich aus den Wörter Feld und Spat zusammen. Als Spat wurde das Mineral aufgrund seiner vollkommenen Spaltbarkeit bezeichnet. Die Herkunft des zusätzlichen Wort Feld ist umstritten. Die einzelnen Feldspatminerale unterscheiden sich nur gering in ihrem Aufbau und weisen deshalb ähnliche chemische und physikalische Eigenschaften auf.

Chemische Zusammensetzung

Chemisch besitzen sie die allgemeine, stöchiometrisch richtige Formel:

M T₄ O₈

M = Na⁺, K⁺, Ca²⁺, Ba²⁺ (5-9-fach koordiniert)
T = Al³⁺, Si⁴⁺ (4-fach koordiniert)

jedoch um die Struktur und Mischbarkeit der Minerale in die Formel einbauen zu können, existieren zwei allgemeine Formeln, eine für die Mischkristallreihe der Alkalifeldspäte und eine für die Plagioklas-Reihe.

Die Alkalifeldspäte haben dabei die allgemeine Formel:

M Al_x Si₃ O₈
mit x = 0;1

und die Plagioklase die Formel:

M Al_x Si_1-x Si₂ O₈
mit x = 0;1;2

Vorkommen und Paragenese

Feldspäte machen mehr als 50% aller Mineralien der Erdkruste aus (Plagioklas 39% + Alkalifeldspäte 12% = 51 Volumen-%) und sind somit dort, die häufigste auftretende Mineralgruppe. Im Erdmantel sind Feldspäte thermodynamisch nicht stabil und kommen somit dort nicht vor. Sie bilden sich in basischen bis sauren Schmelzen. Nach der Bowen‘schen Kristallisationsreihe kristallisieren zuerst Ca²⁺ reiche Plagioklase, anschließend Plagioklase mit steigenden Na⁺-Gehalt und zuletzt Alkalifeldspäte. Alkalifeldspäte entstehen bei niedrigeren Temperaturen in sauren bis intermediären Magmen (Entstehung von z.B. Granit (Plutonit), Rhyolith (Vulkanit) oder Pegmatiten). In basischen Schmelzen mit hohen Temperaturen entstehen Plagioklase (Bildung von z.B. Gabbro (Plutonit) und Basalt (Vulkanit)).

Feldspäte sind auch in metamorphen Gesteinen wie Gneis oder Migmatiten bei mittleren und hochmetamorphen Umwandlunggrad zu finden.. Ihr Vorkommen erstreckt sich über die Amphilbolit-, Granulit-, Albit-Epidot-Hornfels-, Hornblende-Hornfels-, Pyroxen-Hornfels- und Sanidinit- Fazies. Auch in sedimentären Gesteinen sind sie vertreten in Sanden und Sandsteinen. Besonders feldspatreiche Sedimengesteine heißen Arkosen. In diesem Gestein ist der Feldspat meist stark kaolinitisiert oder in Schichtsilikate umgewandelt.

Bariumfeldspäte sind sehr selten in der Natur zu finden. Das reine Endglied heißt Celsian (Ba[Al₂Si₂O₈]). Zwischen Celsian und Orthoklas befinden sich verschiedene Mischkristalle, sogenannte Hyalophane. Sie können in Manganlagerstätten oder als Gemengeanteil in Gneisen vorkommen.

Klassifikation und Nomenklatur

Die chemische Zusammensetzung von Feldspäten wird in einem Dreistoffsystem ausgedrückt. In dem ternären Feldspat Diagramm werden die Anteile von Orthoklas (KAlSi₃O₈), Albit (NaAlSi₃O₈) und Anorthit (CaAl₂Al₂O₈) dargestellt. Die Feldspatzusammensetzungen zwischen Orthoklas und Albit werden als Alkalifeldspäte bezeichnet. Bei der Abkühlung aus einer Schmelze bilden sich Entmischungslamellen aus, die auf die Diffusion von Na⁺ und K⁺ zurückzuführen ist. Bei Raumtemperatur haben Alkalifeldspäte demnach keine vollkommene Mischbarkeit. Die perthitische Entmischung ist definiert durch eine Matrix aus K-Fsp mit Na-Fsp Entmischungslamellen, wohingegen die antiperthitische Entmischung durch eine Na-Fsp Matrix definiert ist, die K-Fsp Entmischungslamellen aufweit. Es gibt vier Alkalifeldspatminerale: Orthoklas (monoklin), Adular (monoklin) und Mikroklin (triklin) bilden sich bei geringeren Temperaturen, Sanidin (monoklin) ist die Hochtemperaturmodifikation. Man findet ihn als metastabile Phase vor allem in Vulkaniten.

Plagioklase werden durch die Endglieder Albit und Anorthit definiert. Die Mischbarkeit ist in diesem triklinen Kristallsystem lückenlos. Ein Merkspruch, um sich die Mineralnamen zu merken ist: A-O-A-L-B-A und steht für Albit-Oligoklas-Andesit-Labradorit-Bytownit-Anorthit. In den Kristallen der Plagioklase treten sehr häufig Verzwillingungen auf, nach Albit oder Periklingesetz.

Orthoklas und Anorthit sind bei Raumtemperatur nicht mischbar. In der Natur lässt sich somit kein Feldspat mit einem gleichmäßigen Verhältnis von Albit, Anorthit und Kalifeldspat finden. Solch ein System würden zwei chemisch verschiedene Feldspäte ausprägen.

Bestimmung im Gelände

Diagnostische Merkmale:

Glasglanz

Spaltbarkeit

Verzwilligungen

Meist helle Färbung

Härte

Unterscheidung Alkalifeldspat vs. Plagioklas

Die Einordnung eines Gesteins nach Streckeisen kann im Gelände sehr wichtig sein. Um die Einschätzung genauer machen zu können ist es wichtig, den Anteil an Alkalifeldspat und Plagioklas in einem Plutonit so genau wie möglich abschätzen zu können um so bspw. einen Tonalit von einem (Syeno-)Granit unterscheiden zu können. Dafür sind im folgenden einige typische Merkmale für die beiden Mischkristallreihen dargelegt.

Für Alkalifeldspat typisch sind:

Entmischungslamellen

Oft rötliche Farbe

Oft große Kristalle, zB. in Granit, Syenit

Für Plagioklase charakteristisch sind:'

Polysynthetische Zwillinge (oft nur mikroskopisch erkennbar)

Meist weiße oder helle Farbe

Saussuritisierung (Bildung von Epidot mit begleitender Grünfärbung der Feldspat-Kristalle)

Feldspäte sind meist hell gefärbt und bilden in Plutoniten meist idiomorphe bis panidiomorphe Einsprenglinge. Am eindeutigsten sind die Minerale an der häufig auftretenden Verzwilligung zu erkennen.

Bestimmung im Polarisationsmikroskop

Sowohl K-Fsp als auch Plagioklas haben ein eher geringes Relief, ähnlich wie Quarz. Auch die Interferenzfarben sind ähnlich niedrig (Grau I), wobei Feldspäte meistens interne Strukturen haben, während man bei Quarz meist undulöse Auslöschung und Subkörner beobachtet. Feldspätes sind anfälliger für Alteration und sehen meistens nicht so „frisch“ wie Quarz aus.

Die Unterscheidung K-Fsp – Plagioklas erfolgt unter X – polarisiertem Licht. Plagioklas erkennt man an der charakteristischen polysynthetischen Verzwilligung oder an einer ausgeprägten Zonierung, K-Fsp hat Entmischungslamellen. Karlsbader Zwillinge können in beiden Feldspäten vorkommen, allerdings sind sie bei K-Fsp häufiger zu finden.

Sekundäre Bildungen

An der Grenze zwischen K-Fsp und Plagioklas bildet sich oft Myrmekit, verschlungene Verwachsungsmuster aus Albit und Quarz, die in den K-Fsp hineinwachsen.

Verdrängung von K-Fsp durch Albit: Schachbrettalbit

Häufige Alterationen: Serizitisierung, Saussuritisiertung (v.a. Plagioklas)

Alkalifeldspat

II – polarisiertes Licht

Das Relief ist etwas geringer als bei Quarz. Alterationen verursachen oft schmutzig-braune Trübungen.

Oft sind Entmischungslamellen schon unter II-polarisiertem Licht zu erkennen.

X – polarisiertes Licht

Entmischungslamellen, Mikroklingitter, Karlsbader Zwillinge o.Ä. werden unter X-polarisiertem Licht beobachtet.

Über die Art der Entmischungslamellen (Perthit, Antiperthit) können Aussagen zur Kristallisationsgeschichte in dem Magma gemacht werden.

Konoskopie

Über die Bestimmung des Achsenwinkels und die Lage der optischen Achsenebene können Alkalifeldspäte genauer benannt werden.

Morphologie

K-Fsp bildet oft große, plattige Minerale

In Vulkaniten ist Sanidin meist idiomorph mit langstängeligem bis plattigem Habitus vertreten.

Paragenese

Quarz, Plagioklas, Biotit, Hornblende, Ortho- Klinopyroxen

Bei Quarzuntersättigung häufig zuammen mit Ägirinaugit und zusammen mit Foiden, z.B. Nephelin

Plagioklas

II – polarisiertes Licht

Lichtbrechung etwas höher als bei K-Fsp und ähnlich wie Quarz.

X – polarisiertes Licht

Werden polysynthetische Zwillinge beobachtet, kann der Chemismus durch Messung der Auslöschungsschiefe genauer ermittelt werden. Die Verzwilligung bleibt im Verlauf des Minerals immer parallel, so kann man Plagioklas z.B. von Mikroklinzwillingen unterscheiden.

Da unter den Plagioklasen vollkommene Mischbarkeit gegeben ist, kommt es häufig zu Zonierung.

Bei plastischer Deformation und Rekristallisation können sich gebogene Zwillinge bilden.

Morphologie

Idiomorph oft tafelig.

Paragenese

In den meisten Magmatiten. In Metamorphiten bis zu einem bestimmten Grad stabil, dann Umwandlung in Jadeit, in dem oft noch die Zwillinge erkennbar sind.

Anwendung

Beim Brennen von Porzellan wird Feldspat als Flussmittel zum Herabsenken des Schmelzpunktes verwendet. Ebenso werden Feldspatminerale zur Herstellung von Keramikplatten, Glas und Isolatoren benötigt. Außerdem werden aus dem Mineral feuerfeste Materialen hergestellt die z.B. in der Bauindustrie als Wandverkleidung dienen. Einige Varietäten dieser Gruppe werden wegen ihrer Schönheit, ihrer Härte und chemischen Beständigkeit als Schmuckstein verwendet

Beispiele im GEOWiki

Minerale der Feldspat-Gruppe sind häufig zu finden in den Gesteinen Granit, Syenit und Tonalit, sowie im Gabbro

Weitere Informationen und Literatur

Autor:innen

Dieser Artikel wurde geschrieben und gegengelesen von:

Paula Dörfler, Elena Zwerschke, Paul Herwegh

Du möchtest wissen, wer hinter den Autor:innen und Reviewer:innen steckt? Dann schau doch beim GEOWiki-Team vorbei!