Fluorit

Fluorit
Fluorit-Kristall. Foto: W. Stoiber, 2023
Allgemeines und Klassifikation
Abkürzung	Fl
Chemische Formel	CaF2
Mineralklasse	Halogenide
Kristallographische Daten
Kristallsystem	Kubisch
Kristallklasse	kubisch-hexakisoktaedrisch
Gitterparameter	a = 5,463 Å
Formeleinheiten	Z = 4
Zwillingsbildung	Zwillingskristalle möglich
Physikalische Eigenschaften
Mohshärte	4,0
Dichte (g/cm3)	3,0 - 3,5
Farbe	variabel und meistens blaß: farblos, violett, blau, pink, rot, purpurn, gelb, blau, grün, schwarz.
Strichfarbe	weiß
Transparenz	durchscheinend bis durchsichtig
Spaltbarkeit	vollkommene Spaltbarkeit
Bruch	muschelig, spröde
Morphologie	Kristalle, würfelig, oktaedrisch, derbe Aggregate
Glanz	Glasglanz
Magnetismus	Diamagnetisch
Kristalloptik
Brechungsindex	n = 1,434
Pleochroismus	Nein
Weitere Eigenschaften
Chemisches Verhalten	schwer wasserlöslich, löslich in Schwefelsäure
Besondere Merkmale	starke Fluoreszenz bei UV-Licht

Das Mineral Fluorit, auch Flussspat genannt, gehört zu den wichtigsten Halegoniden. Es hat die Härte 4 und nimmt diesen Platz innerhalb der Mohs'schen Härteskala ein. Fluorit wird bevorzugt aus ionischen Bindungen zwischen den Kationen Calzium und den Anionen Fluor gebildet (CaF₂). Die Farbe des Fluorits kann stark variieren von farblos über gelbgrün, türkis bis violett. Du kannst ihn an seinem kubischen Kristallsystem und seiner vollkommenen Spaltbarkeit erkennen. Viele Fluorite weisen eine starke Fluoreszenz im UV-Licht auf.

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Namensherkunft

Dir ist bestimmt schon aufgefallen, dass der Fluorit mehrere Namen besitzt. So ist das Mineral im Deutschen auch unter dem Namen „Flussspat“ bekannt. Und dann gibt es für bestimmte Variationen noch weitere Namen… aber dazu später (siehe Besonderheiten).

Ursprünglich hieß das Mineral noch anders, und zwar „Fluores“, was vom lateinischen Wort für Fließen (fluere) abstammt. Mit Bedacht wurde diese Bezeichnung gewählt, da Fluorit bereits schon zur Zeit der alten Griechen als Flussmittel in der Metallherstellung verwendet wurde. Erst gegen Ende des 18. Jahrhunderts wurde daraus der Fluorit, beziehungsweise der Flussspat (wegen der vollkommenen Spaltbarkeit des Minerals).

Die Fluoresenz wurde erstmals bei dem Mineral Fluorit (CaF2) beobachtet und hat daher auch ihren Namen erhalten.

Vorkommen und Paragenese

In magmatischen Gesteinen wie zum Beispiel Syeniten, Graniten und Greisen ist Flussspat untergeordnet als spätkristallisierendes, akzessorische Mineral anzutreffen. Dort kristallisiert er bei Temperaturen zwischen 450°C und 550°C.

Am Häufigsten bildet sich der Fluorit in hydrothermalen Gängen. Dementsprechend ist er auch häufig in Pegmatiten (Ganggestein) und Erzlagerstätten sowie in karbonathaltigen Dykes zu finden. Die reichsten (fast) monomineralischen Fluorit-Ganglagerstätten kommen in Mexiko vor.

Fluorit kann sich auch sedimentär bilden. In den Nördlichen Penninen in England wurde herausgefunden, dass Flussspat bei Temperaturen von 92°C-220°C ablagert wurde. Hier wird er von hydrothermalen Mineralen (wie zum Beispiel Baryt) begleitet, die nicht an Schmelzen oder Schmelzkörper gebunden sind. Die größte Fluorit-Lagerstätte weltweit ist an Karbonat gebunden und befindet sich in der Mongolei.

Klassifikation

Der Fluorit ist zusammen mit dem Halit eines der wichtigesten gesteinsbildenden Minerale der Halegonide. Er hat die Härte 4 und nimmt innerhalb der Härteskala nach Mohs auch diesen Platz ein.

Struktur

Fluorit-Struktur. Animation: W. Stoiber & D. Aßbichler 2023.

In der Flussspat-Struktur liegen die Ca²⁺-Ionen an den Ecken sowie in der Flächenmitte eines Würfels (flächenzentriert). Die Ca²⁺-Ionen werden von 8 F^--Ionen und im Umkehrschluss die F^--Ionen von 4 Ca²⁺-Ionen umgeben. Wir können die Struktur auch mit acht Würfelchen beschreiben, wo nur vier Ecken mit Ca besetzt sind. Sie bilden einen Tetraeder, in dessen Lücke ein Fluoridion vorliegt. Das 8:4-Verhältnis bietet bei einem zweimolekül-Mineral die höchst mögichste Kombinierung. Das Radius-Verhältnis (R_A:R_x) liegt bei größer 0.732.

Flussspat kann in geringen Mengen auch die Elemente Silizium (Si), Aluminium (Al), und Magnesium (Mg) enthalten. Strontium (Sr), Yttrium (Y) und Cer (Ce) können zudem das Calzium im Mineral substituieren.

Die in der Grafik dargestellten Netzebenen geben die Richtung der vollkommenen Spaltbarkeit an.

Ausbildung und Kristallform

Idiomorphe bis hypidiomorphe Fluorit-Kristalle weisen eine würfelige bis oktaedrische Ausbildung auf. Die Ausbildung ist beim Flussspat Temperaturabhängig. So bilden sich bei hohen Temperaturen bevorzugt Oktaeder {111}, bei mittleren Temperaturen Rhombendodekaeder {110} und bei niedrigeren Temperaturen Würfel {100}. Abhängig von der Kristalltracht ändert sich auch die Intensität des Glanzes: würfelige Trachten haben einen Glasglanz, oktaedrische Ausbildungen wirken matt.

Beim Flussspat können Durchbruchszwillinge beobachtet werden. Beim Wachstum des Kristalls kommt es teilweise zur Bänderung- oder Zonarausbildung.

Fluorit bildet gewöhnlich auch derbe Aggregate aus.

Die Farbe des Fluorits

Die vielseitige Farbvariationen des Fluorits haben einen allochromatischen Ursprung. Sie sind auf den Einbau von Spurenelemente, wie zum Beispiel seltenen Erden und Übergangsmetallen, sowie Kristallgitterstörungen (Gitterdefekte) oder radioaktiven Einwirkungen (siehe Stinkspat) zurückzuführen. Die verschiedene Farben können innerhalb eines Minerals Bänderungen oder Zonierungen erzeugen. In einem solchen Fall fand vermutlich beim Wachsen des Kristalls ein Wechsel der Bedingungen statt.

Bestimmung im Gelände

Die Kristalle des Fluorits sind durchsichtig bis durchscheinend. Der Glanz erinnert an Glas.

Wie der deutsche Name Flussspat schon verrät, hat der Fluorit eine vollkommene Spaltbarkeit. Ein Bruch fällt muschelig, spröde aus. Das Mineral ist mit einer Härte von 4 mit dem Messer ritzbar. Im Wasser ist Fluorit nur schwer löslich.

Fluorit tritt häufig in Pegmatiten auf und in Verbindung mit Baryt (Schwerspat), Zinkblende, sowie auch Bleiglanz, Kupferkies und Sphalerit. Sedimentärer Fluorit ist oft an Calzit gebunden.

Bestimmung im Polarisationsmikroskop

Unter den gesteinsbildenden Mineralen gehört der Fluorit zu den Mineralen mit dem niedrigsten Brechungsindex. Als Folge davon weist der Fluorit im einfach polarisiertem Licht ein stark negatives Relief beim Kontakt zu Begleitmineralen auf. Es können farblich unterschiedlich ausgeprägte Zonierungen oder Bänderungen erkannt werden.

Unter gekreuzten Polarisatoren fällt der Fluorit dunkel aus. Dies liegt an der Isotropie bei kubischen Mineralen.

Verwechselbar mit / Unterscheidungskriterien

Fluorit ist auf dem ersten Blick leicht verwechselbar mit dem ebenfalls allochromatischen, kubischen Mineral Halit. Dennoch können beide Minerale gut auseinandergehalten werden:

• Fluorit (ρ = 3,0 - 3,5) hat eine höhere Dichte als Halit (ρ = 2).
• Wenn sich das Mineral gut im Wasser auflöst, handelt es sich mit hoher Gewissheit um einen Halit. Flussspat ist schwer wasserlöslich, löst sich dafür in Schwefelsäure.
• Zwillingskristalle lassen auf Fluorit rückschließen.
• Eine Fluoreszenz unter UV-Licht deutet auf Fluorit hin.
• Wenn das Mineral salzig schmeckt, handelt es sich um einen Halit.

Besonderheiten

Foto eines Antozonits, auch Stinkspat genannt. Foto: W. Stoiber, 2023.

Violette Fluorite (aber auch dunkle bis schwarze Flussspate), auch Antozonit oder Stinkspat genannt, emittieren beim Zerschlagen einen starken Geruch der an Fluor erinnert. Der Grund dafür ist, dass durch Reiben oder Schlagen gasförmiges Fluor (F₂) frei wird, was wir letztendlich riechen können. Die dunkle violette Farbe kommt durch Schäden im Kristallgitter zustande. Diese Schäden wurde durch die radioaktive Strahlung verursacht. Sie ermöglichen ebenfalls die Freilassung des Fluors.

In einigen Fällen erhalten Fluorite beim Erhitzen eine schwach gelbliche oder grünliche Färbung. Diesen Vorgang nennt man Thermolumineszenz.

Viele Fluorite weisen bei Bestrahlung mit UV-Licht eine starke Fluoreszenz auf. Sie tritt sofort mit der Anregung der UV-Quelle ein und endet auch mit ihr.

Anwendung

Bereits im alten Griechenland wurde Flussspat als Flussmittel verwendet, um die Schmelztemperatur bei der Metallherstellung herabzusetzen. Die Methode hat sich über die Jahrtausende bewährt und auch heute noch wird in der Stahlindustrie Säurespat in einer sehr reinen Form oder als Flussmittel-Kalkgemisch verwendet.

Das könnte dich auch interessieren

• Im kostenlosen Kurs Geosphäre der Virtuellen Hochschule Bayerns (VHB) kannst du spielerisch mehr über den Fluorit erfahren:

• Im Kapitel 2 (Minerale und ihre Eigenschaften) kannst du über mehrere Lektionen verteilt den Fluorit auf unterschiedliche Merkmale bestimmen.

• Im Kapitel 9 (GEO im Alltag) Lektion 6 (Industrieminerale) erfährst du mehr über die Bedeutung des Fluorits als Industriemineral.

Referenzen

• Deer W.A., Howie R.A., Zussman J. (2013) An introduction to the Rock-Forming Minerals
• Schröcke H., Weiner K.-L. (1981): Mineralogie: Ein Lehrbuch auf systematischer Grundlage, Berlin, New York: De Gruyter, S. 322–327. https//doi-org.emedien.ub.uni-muenchen.de/10.1515/9783110836868.
• Götzinger, M. A. (1984): Industrieminerale, Steine und Erden in Österreich. In: Schriften des Vereins zur Verbreitung naturwissenschaftlicher Kenntnisse Wien, V. 122-123, S. 27-66.
• Okrusch, M. and Frimmel, H. E. (2022) Eine Einführung in die spezielle Mineralogie, Petrologie und Lagerstättenkunde - 10. Auflage. Springer.
• Markl G. (2013). Minerale und Gesteine: Mineralogie - Petrologie - Geochemie. Springer Spektrum.
• McCann, T. (2019): Pocket Guide Geologie im Gelände. Springer Spektrum.

Weitere Informationen und Literatur

Deer W.A., Howie R.A., Zussman J. (2013) An introduction to the Rock-Forming Minerals

Hochleitner R., Philipsborn H., Weiner K.L., Rapp K. (1996) Minerale: Bestimmen nach äußeren Kennzeichen

Okrusch M., Matthes S. (2013) Mineralogie

Autor:innen

Dieser Artikel wurde geschrieben und gegengelesen von:

Phil Lavorel

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