Spaltbarkeit und Bruch

Spaltbarkeit (cleavage) beschreibt die Tendenz eines Minerals, bei Einwirkung von Druck entlang von kristallographisch definierten Spaltflächen zu brechen. Ist der Kristall groß genug, so kann sie mit freiem Auge oder mit Hilfe einer Lupe erkannt werden. Im Dünnschliff ist sie an geraden, parallelen, dünnen Linien im Kristallschnitt erkennbar und auch bei einfach polarisiertem Licht sichtbar. Aber Achtung, die Spaltbarkeit eines Minerals Minerals sollte man nicht mit natürlichen, gewachsenen Kristallflächen verwechseln.

Bricht das Mineral nicht entlang einer Spaltfläche, so spricht man vom Bruch (fracture).

Achtung:
Bei Mineralen, die eine Lichtbrechung nahe am Einbettungsmittel haben, ist die Spaltbarkeit, auch wenn sie gut ist, z.T. nicht sichtbar (z.B. Feldspäte). Dies kann je nach Präparation von Schliff zu Schliff variieren.

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Die Ausprägungen der Spaltbarkeit

Minerale können gute oder schlechte Spaltbarkeit zeigen und die Spaltbarkeit kann unterschiedlich gut in verschiedenen Schnittlagen eines Minerals sein. Sie entsteht durch mechanische Beanspruchung. Je kleiner das Korn, desto weniger Spaltbarkeiten und Risse treten auf.

Art der Spaltbarkeit	Beschreibung	Beispiel
Höchst vollkommene Spaltbarkeit	Die Spaltflächen haben eine vollkommen ebene Oberfläche. Oft beobachtest du dann viele Spaltflächen, die parallel zueinander verlaufen.	Glimmer
Vollkommene Spaltbarkeit	Minerale lassen sich entlang der Spaltflächen leicht trennen.	Graphit oder Calcit
Gute Spaltbarkeit	Es entstehen Spaltflächen mit ebener Oberfläche, aber nicht vollkommen.	Amphibole, Feldspat
Deutliche Spaltbarkeit	Minerale lassen sich entlang der Spaltbarkeit brechen, aber die Oberfläche kann etwas uneben sein.	Apatit, Pyroxen
Unvollkommene Spaltbarkeit	Mineral lässt sich zwar nach Vorzugsrichtung spalten, aber die Oberfläche sieht teilweise wie beim Bruch aus.	Granat
Keine Spaltbarkeit	Wie der Name schon sagt, gibt es keine Spaltflächen, die Minerale zeigen den charakteristischen Bruch.	Quarz

Tipp:

Mit der Beschreibung der Spaltbarkeit drückt man aus, wie glatt die Oberfläche der Spaltflächen aussieht. Grundsätzlich gilt: Je glatter diese Oberfläche, desto besser kann das Licht reflektiert werden. Diese Spaltflächen haben somit einen besonderen Glanz, der ebenfalls charakteristisch für das Mineral ist. Er kann z.B. seidig oder perlmuttartig erscheinen. Hoher Glanz bedeutet vollkommene Spaltbarkeit.

Woher kommt die Spaltbarkeit der Mineral?

Minerale bestehen aus einer Kristallstruktur, die aus der Anordnung ihrer Atome gebildet wird. Je nach der Zusammensetzung der Minerale kommt es vor, dass die Stärke der Bindungen zwischen den Atomen unterschiedlich ausgeprägt ist und einige Bindungen viel schwächer sein können. Entlang dieser bestimmten Flächen liegen "Schwächezonen" vor, die infoge von Belastung leicht brechen. Die entstehende "glatte" Bruchfläche wird Spaltfläche bezeichnet.

Beispiele für Minerale, die typischerweise Spaltbarkeit zeigen sind:

• Glimmer zeigt eine höchst vollkommene Spaltbarkeit mit parallelen Spaltflächen senkrecht zur Schichtung
• Pyroxen zeigt eine deutliche Spaltbarkeit mit einem Winkel zwischen den Spaltflächen 90°
• Amphibol zeigt eine gute Spaltbarkeit mit einem Winkel zwischen den Spaltflächen von 120°

Einzelne Glimmerschuppen eines Phlogopits (Glimmer). Foto: D. Aßbichler 2023

Tipp:
Die vollkommene Spaltbarkeit der Glimmergruppe ist so ausgeprägt, dass es nicht einmal einen Hammerschlag braucht, um sie zu spalten: Rupfe die Glimmer einfach mit deinem Fingernagel auseinander! Mit Geschick sind sogar die Schichten voneinander abtrennbar, so dass man sogar hindurchschauen kann. Ein super Bestimmungsmerkmal für Glimmer im Gelände!

Beispiel: Glimmer

Spaltbarkeit von Glimmern. Collage von W. Stoiber & D. Aßbichler, 2023

Eine Eigenschaft von Glimmern (Muskovit, Biotit, Phlogopit, Lepidolith, etc.) ist ihre vollkommene Spaltbarkeit. Einzelne Glimmer-Plättchen lassen sich einfach mit den Fingenägeln voneinander trennen und Schichten sich voneinander abziehen. Durch die perfekte Spaltbarkeit entsteht der Glimmer-typische Perlmuttglanz. Ein guter Trick um Glimmer zu bestimmen. Woran liegt das? Dies lässt sich mit einem Blick auf die Kristallstruktur erklären.

Die Minerale der Glimmer-Gruppe sind Schichtsilikate. Ihre Kristallstruktur besteht primär aus SiO₄-Tetraedern - das Merkmal für Minerale der Silikatgruppe-, wobei zwei Tetraederschichten eine Oktaederschicht umschließen (T-O-T) - vergleichbar mit einem Leberkässemmel, bei der zwei Semmelhälften die Leberkäs-Scheibe umschließen. In den Tetraedern liegen 4 und in den Oktaedern 6 Sauerstoffatome (O) vor. Die Tetraeder werden mittig meist von einem Siliziumatom (Si) begleitet. Es können auch größere Atome wie der dreiwertiges Aluminium (Al) den Platz einnehmen. Die Lücken in den Oktaedern sind größer als die Tetraederlücken und bieten somit Platz für größere Ionen wie Aluminium (Al), Eisen (Fe), Magnesium (Mg) und Calcium (Ca). Neben den soeben genannten Atomen weisen Glimmer noch weitere Atome auf, deren Ionenradius noch größer ist und die soeben keinen Platz in der Leberkassemmel-Struktur finden. Beispiele sind Kalium (K) und Natrium (Na), etc. Sie bilden eine eigene Schicht an den Enden der Tetraederschichten, die im Vergleich zur T-O-T-Abfolge mit vergleichsweise schwachen Van-der-Waals-Kräften zusammengehalten werden. Es liegt eine "Schwächezone" vor, bei der mit wenig Kraftaufand einzelne Tetraeder-Oktaeder-Abfolgen ("Leberkässemmeln) voneinander getrennt werden können.

"Schwächezone" in der Kristallstruktur von Glimmern. Collage von W. Stoiber & D.Aßbichler, 2023.

Beispiel: Pyroxene und Amphibole

Pyroxene, sowie Amphibole, haben einen länglichen Habitus. Dadurch ergeben sich zwei Betrachtungsrichtungen: einen Längsschnitt und einen Kopfschnitt. Durch die Betrachtung des Kopfschnitts können beide Minerale voneinander unterschieden werden, denn sie weisen jeweils in zwei Richtungen eine Spaltbarkeit auf, aber mit einem jeweils unterschiedlichen Spaltwinkel. Bei den Pyroxenen beträgt er ca. 90° und bei den Amphibolen ca. 120°

Der Grund für die unterschiedlichen Spaltwinkel liegt erneut in der Kristallstruktur der Minerale, die auch in beiden Fällen als Grundeinheit die Tetraeder-Oktaeder-Struktur (T-O-T) aufweist:

Pyroxene sind Kettensilikate mit einer einfachen SiO₄-Tetraederkette als Grundbaustein. Die Schmäle der Kettensilikate sorgt dafür, dass sich ein dichtes Netz aus T-O-T-Abfolgen im Mineral bildet mit zwei im ca. 90° Winkel zueinander orientierten Schieferungsrichtungen. Dies sind die Voraussetzung für eine mäßige bis schlechte Spaltbarkeit, weshalb die Spaltfläche eher matt glänzt.

Amphibole sind Bandsilikate. Sie bestehen aus zwei verknüpften SiO₄-Tetraederketten, die geimeinsam ein Band bilden, das in etwa doppelt so breit ist wie die einfache SiO₄-Tetraederketten. Durch die Breite der Bandsilikate ändert sich die Verpackung der T-O-T-Abfolgen im Mineral. Dies hat zueinander orientierten Schieferungsrichtung von ca. 120° Winkel und eine gute Spaltbarkeit zur Folge. Spaltflächen von Amphibolen glänzen seidig.

Der Bruch

Beim Fehlen einer Schwächezone innerhalb der Kristallstruktur bricht infolge von Belastung das Mineral unregelmäßig. Brüche treten daher besonders bei Mineralen mit einer komplexen Kristallstruktur ohne orientierte Schwächezone auf. Unterschieden wir zwischen einem muscheligen, halbmuscheligen, einem unebenen, faserigen und einem splittrigen Bruch.

Am häufigsten ist dabei der muschelige Bruch. Hierbei bilden sich kreisförmige, an die Form einer Muschel erinnernde Riefen an der Bruchstelle. Beispiele: Quarz (und seine Variationen), Glas (amorph), Granat.

"Spat" - Was Namen alles verraten

Viele deutsche Mineralnamen enthalten die Endung "-spat" - ein Hinweis auf die gute Spatlbarkeit der Minerale.

• Feldspat
• Kalkspat = Calcit
• Schwerspat = Baryt
• Flussspat = Fluorit
• Honigspat = gelbe bis orange Varietät von Fluorit
• Stinkspat = violette Varietät von Fluorit
• Manganspat = Rhodochrosit
• Bitterspat = Magnesit
• Eisenspat = Siderit

Literatur

• Raith, M.M., Raase, P., Reinhardt, J. (2011): Leitfaden zur Dünnschliffmikroskopie
• Stosch, H.-G. (2009): Skript zur Kristalloptik II – Mineralmikroskopie

Autor:innen

Dieser Artikel wurde geschrieben und gegengelesen von:

Donjá Aßbichler, Soraya Heuss, Phil Lavorel,Paula Dörfler, Theresa Mond, Carolin Otte

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