Ianthinit

Ianthinit
Violette Ianthinitkristalle aus Menzenschwand, teilweise mit gelbem Überzug aus Schoepit sowie gelben Schoepit-Kristallen pseudomorph nach Ianthinit (Bildbreite: 5,8 mm)
Allgemeines und Klassifikation
IMA-Symbol

Ian[1]

Chemische Formel U4+2[(UO2)4|O6|(OH)4]·9H2O[2][3]
Mineralklasse
(und ggf. Abteilung) 		Oxide und Hydroxide
System-Nummer nach
Strunz (8. Aufl.)
Lapis-Systematik
(nach Strunz und Weiß)
Strunz (9. Aufl.)
Dana
IV/F.11
IV/H.01-010[4]

4.GA.10
05.06.01.01
Kristallographische Daten
Kristallsystem orthorhombisch
Kristallklasse; Symbol orthorhombisch-pyramidal; mm2[5]
Raumgruppe P21cn (Nr. 33, Stellung 4)Vorlage:Raumgruppe/33.4[6]
Gitterparameter a = 7,178 Å; b = 11,473 Å; c = 30,39 Å[6]
Formeleinheiten Z = 4[6]
Physikalische Eigenschaften
Mohshärte 2 bis 3[7]
Dichte (g/cm3) gemessen: 5,16(5); berechnet: 5,00[7]
Spaltbarkeit vollkommen nach {001}, gut nach {100}[7]
Bruch; Tenazität muschelig; in Lamellen biegsam[7]
Farbe violett-schwarz[7]
Strichfarbe braun-violett[7]
Transparenz durchsichtig bis durchscheinend[7]
Glanz Glasglanz bis schwacher Metallglanz[7]
Radioaktivität sehr stark: 140,136 kBq/g[5]
Kristalloptik
Brechungsindizes nα = 1,674[8]
nβ = 1,900[8]
nγ = 1,920[8]
Doppelbrechung δ = 0,246[8]
Optischer Charakter zweiachsig negativ
Achsenwinkel 2V = 58° (gemessen); 30° (berechnet)[8]
Pleochroismus sichtbar:[8]
X = c = farblos
Y = b = violett
Z = a = dunkelviolett

Ianthinit ist ein eher selten vorkommendes Uranmineral aus der Mineralklasse der „Oxide und Hydroxide“. Es kristallisiert im orthorhombischen Kristallsystem mit der chemischen Zusammensetzung U4+2[(UO2)4|O6|(OH)4]·9H2O[2][3] und entwickelt meist dunkelviolette, metallisch glänzende Kristalle mit nadeligem Habitus. Im Ianthinit kommt das Uran sowohl in der Oxidationsstufe +6 als auch in der Oxidationsstufe +4 vor. Aufgrund der Instabilität der Oxidationsstufe +4 gegenüber Luftsauerstoff verwittern die violetten Nadeln langsam und zeigen daher häufig einen gelben Überzug aus Schoepit ([(UO2)4|O|(OH)6]·6H2O) beziehungsweise Metaschoepit ((UO3)·nH2O n≈2).[9]

Etymologie und Geschichte

Erstmals entdeckt wurde Ianthinit 1926 von Alfred Schoep in der Shinkolobwe Mine (Kasolo Mine) in der heute zur Demokratischen Republik Kongo (Zaire) gehörenden Provinz Katanga.[6] Es erhielt seinen Namen aus dem griechischen Wort ianthinos (altgriechisch ἰάνθινος) für ‚violett‘.[7]

Ein Aufbewahrungsort für das Typmaterial des Minerals ist nicht dokumentiert.[7][10]

Da der Ianthinit bereits lange vor der Gründung der International Mineralogical Association (IMA) 1958 bekannt und als eigenständige Mineralart anerkannt war, wurde dies von ihrer Commission on New Minerals, Nomenclature and Classification (CNMNC) übernommen und Ianthinit als sogenanntes „grandfathered“ (G) Mineral bezeichnet.[3] Die seit 2021 ebenfalls von der IMA/CNMNC anerkannte Kurzbezeichnung (auch Mineral-Symbol) von Ianthinit lautet „Ian“.[1]

Klassifikation

Bereits in der letztmalig 1977 überarbeiteten 8. Auflage der Mineralsystematik nach Strunz gehörte der Ianthinit zur Mineralklasse der „Oxide und Hydroxide“ und dort zur Abteilung „Hydroxide“, wo er gemeinsam mit Masuyit in der „Ianthinit-Reihe“ mit der Systemnummer IV/F.11 steht.

In der zuletzt 2018 überarbeiteten Lapis-Systematik nach Stefan Weiß, die formal auf der alten Systematik von Karl Hugo Strunz in der 8. Auflage basiert, erhielt das Mineral die System- und Mineralnummer IV/H.01-010. Dies entspricht der Abteilung „Uranyl([UO2]2+)-Hydroxide und -Hydrate“, wo Ianthinit zusammen mit Heisenbergit, Metaschoepit, Metastudtit, Paraschoepit, Paulscherrerit, Schoepit und Studtit eine unbenannte Gruppe mit der Systemnummer IV/H.01 bildet.[4]

Die von der International Mineralogical Association (IMA) zuletzt 2009 aktualisierte[11] 9. Auflage der Strunz’schen Mineralsystematik ordnet den Ianthinit ebenfalls in die Abteilung „Uranyl-Hydroxide“ ein. Diese ist weiter unterteilt nach der möglichen Anwesenheit zusätzlicher Kationen, so dass das Mineral entsprechend seiner Zusammensetzung in der Unterabteilung „Ohne zusätzliche Kationen“ zu finden ist, wo es als einziges Mitglied eine unbenannte Gruppe mit der Systemnummer 4.GA.10 bildet.

In der vorwiegend im englischen Sprachraum gebräuchlichen Systematik der Minerale nach Dana hat Ianthinit die System- und Mineralnummer 05.06.01.01. Das entspricht ebenfalls der Klasse der „Oxide und Hydroxide“ und dort der Abteilung „Uran- und thoriumhaltige Oxide“. Hier findet er sich innerhalb der Unterabteilung „Uran- und thoriumhaltige Oxide mit polyvalentem Uran“ als einziges Mitglied in einer unbenannten Gruppe mit der Systemnummer 05.06.01.

Kristallstruktur

Ianthinit kristallisiert orthorhombisch in der Raumgruppe P21cn (Raumgruppen-Nr. 33, Stellung 4)Vorlage:Raumgruppe/33.4 mit den Gitterparametern a = 7,178 Å; b 11,473 Å und c 30,39 Å sowie 4 Formeleinheiten pro Elementarzelle.[6]

Ianthinit enthält in seiner Struktur sowohl Uran in der Oxidationsstufe +6 (in Form des Uranyl-Ions UO22+) als auch in der Oxidationsstufe +4 (U4+). Die Uranyl-Ionen zeigen hierbei klassische pentagonal-bipyramidale Koordination, wobei die Uranyl-Sauerstoffatome die Spitzen der Pyramide darstellen und in equatorialer Positionen Oxid- (O2−) beziehungsweise Hydroxid-Ionen (OH−) koordiniert sind. Die U4+-Ionen weisen dahingegen eine verzerrt oktaedrische Koordination auf. Diese Uran-Polyeder sind untereinander über Sauerstoffatome (aus O2−, OH− und H2O) kantenverküpft und formen Schichten, die durch das Kristallwasser mittels Wasserstoffbrückenbindungen zusammengehalten werden. Die von Peter Burns et al. 1997 aufgrund von Einkristallstrukturanalyse ermittelte Formel [U4+2(UO2)4O6(OH)4(H2O)4](H2O)5 separiert die aufgefundenen Wassermoleküle: vier Wassermoleküle (innerhalb der eckigen Klammern) befinden sich innerhalb der Schichten, fünf Wassermoleküle befinden sich zwischen den Schichten und halten diese zusammen. Die Kristallstrukturanalyse zeigt gleichermaßen, dass in einigen Bereichen des Kristallgitters das Uran(IV) schon teilweise zu Uran(V) beziehungsweise Uran(VI) oxidiert ist.

Aufgrund des Vorhandenseins von U4+-Ionen wird Ianthinit auch als Modellstruktur für die oxidative Auflösung von abgebranntem Kernbrennstoff betrachtet, da die aufgrund von Ionenradius, Bindungslängen mit Sauerstoff und chemischer Wertigkeit sehr ähnlichen Pu4+-Ionen theoretisch die Gitterplätze der U4+-Ionen einnehmen könnten.[6]

Kristallstruktur von Ianthinit
  • in Richtung der kristallographischen a-Achse
    in Richtung der kristallographischen a-Achse
  • in Richtung der kristallographischen b-Achse
    in Richtung der kristallographischen b-Achse
  • Schichtstruktur in Richtung der kristallographischen c-Achse (Wassermoleküle der Übersichtlichkeit wegen entfernt)
    Schichtstruktur in Richtung der kristallographischen c-Achse (Wassermoleküle der Übersichtlichkeit wegen entfernt)
Farblegende: 0 _ U 0 _ O 0 _ Wassermoleküle

Eigenschaften

Ianthinit ist durch seinen Urangehalt von bis zu 78,3 Gew.-% verhältnismäßig stark radioaktiv. Unter Berücksichtigung der natürlichen Zerfallsreihen wird für Ianthinit eine spezifische Aktivität von etwa 140,1 kBq/g angegeben[5] (zum Vergleich: natürliches Kalium 0,0312 kBq/g).

Das Mineral ist an der Luft instabil und wandelt sich durch Oxidation zu Schoepit beziehungsweise Metaschoepit um.

Bildung und Fundorte

Ianthinit tritt in Paragenese mit Uranyl-Oxid-Hydraten wie Becquerelit und Vandendriesscheit auf. Es ist praktisch immer mit primärem Uraninit vergesellschaftet und tritt zudem vergesellschaftet mit Uranylcarbonaten wie Rutherfordin und Wyartit auf.[7] Die Bildung von Ianthinit ist jedoch verhältnismäßig wenig verstanden. Ianthinit könnte sich durch unvollständige Oxidation von Uraninit bilden, allerdings erfordert die Laborsynthese von Ianthinit aus Lösungen eine partielle Reduktion von Uran(VI). Die Vergesellschaftung von Ianthinit mit carbonatischen Mineralen scheint jedoch Hinweise zu geben, dass anaerobe beziehungsweise schwach reduzierende Umgebungen die Bildung des Minerals fördern.[6] Weitere mit Ianthinit vergesellschaftete Minerale sind Kasolit, Parsonsit, Dewindtit und Fourmarierit.[7]

Die bei weitem bedeutendste Paragenese ist die mit Schoepit, Metaschoepit und Paraschoepit bedingt durch die Unbeständigkeit der Oxidationsstufe +4 des Urans im Ianthinit.[9] Walenta beschreibt im Jahre 1999 die beobachtete Umwandlung an einer Mineralprobe von Ianthinit nach Schoepit aus der Grube Clara aus dem Jahre 1997. Zum Zeitpunkt des Fundes waren dem Finder die 1,5 mm langen Kristalle weitgehend als Ianthinit erhalten und zeigte lediglich Umwandlungen an den Kanten der Kristalle, wohingegen Walenta in derselben Mineralprobe nach weniger als zwei Jahren nur noch stellenweise Ianthinit nachweisen konnte.[12]

Als seltene Mineralbildung konnte Ianthinit nur an wenigen Orten nachgewiesen werden, wobei weltweit bisher rund 30 Vorkommen dokumentiert sind (Stand 2024).[13] Außer an seiner Typlokalität „Shinkolobwe Mine“ trat das Mineral in der Demokratischen Republik Kongo noch in der Musonoi Mine bei Kolwezi und in der Swambo Mine auf.

In Deutschland fand sich Ianthinit unter anderem in der Grube Krunkelbach nahe Menzenschwand sowie in der Grube Clara bei Oberwolfach in Baden-Württemberg. Weitere Fundstellen in Deutschland sind Schwandorf in Bayern und Mähring im Oberpfälzer Wald.

Weitere Fundorte liegen unter anderem in Australien, Frankreich, Italien, Mexiko, Slowakei sowie in den USA.[14]

Vorsichtsmaßnahmen

Aufgrund der Toxizität und der starken Radioaktivität des Minerals sollten Mineralproben vom Ianthinit nur in staub- und strahlungsdichten Behältern, vor allem aber niemals in Wohn-, Schlaf- und Arbeitsräumen aufbewahrt werden. Ebenso sollte eine Aufnahme in den Körper (Inkorporation, Ingestion) auf jeden Fall verhindert und zur Sicherheit direkter Körperkontakt vermieden sowie beim Umgang mit dem Mineral Atemschutzmaske und Handschuhe getragen werden.

Siehe auch

Commons: Ianthinite – Sammlung von Bildern
  • Ianthinit. In: Mineralienatlas Lexikon. Geolitho Stiftung; abgerufen am 17. Juni 2024 
  • IMA Database of Mineral Properties – Ianthinite. In: rruff.info. RRUFF Project; abgerufen am 17. Juni 2024 (englisch). 
  • American-Mineralogist-Crystal-Structure-Database – Ianthinite. In: rruff.geo.arizona.edu. Abgerufen am 7. Oktober 2019 (englisch). 
  • Fotos von Ianthinit auf den Webseiten der Association des Géologues Amateurs de Belgique (AGAB). In: agab.be. 2007; abgerufen am 17. Juni 2024 (englisch). 

Einzelnachweise

  1. ↑ a b Laurence N. Warr: IMA–CNMNC approved mineral symbols. In: Mineralogical Magazine. Band 85, 2021, S. 291–320, doi:10.1180/mgm.2021.43 (englisch, cambridge.org [PDF; 351 kB; abgerufen am 17. Juni 2024]). 
  2. ↑ a b Hugo Strunz, Ernest H. Nickel: Strunz Mineralogical Tables. Chemical-structural Mineral Classification System. 9. Auflage. E. Schweizerbart’sche Verlagsbuchhandlung (Nägele u. Obermiller), Stuttgart 2001, ISBN 3-510-65188-X, S. 249 (englisch). 
  3. ↑ a b c Malcolm Back, Cristian Biagioni, William D. Birch, Michel Blondieau, Hans-Peter Boja und andere: The New IMA List of Minerals – A Work in Progress – Updated: May 2024. (PDF; 3,1 MB) In: cnmnc.units.it. IMA/CNMNC, Marco Pasero, Mai 2024, abgerufen am 5. Juni 2024 (englisch). 
  4. ↑ a b Stefan Weiß: Das große Lapis Mineralienverzeichnis. Alle Mineralien von A – Z und ihre Eigenschaften. Stand 03/2018. 7., vollkommen neu bearbeitete und ergänzte Auflage. Weise, München 2018, ISBN 978-3-921656-83-9. 
  5. ↑ a b c David Barthelmy: Ianthinite Mineral Data. In: webmineral.com. Abgerufen am 17. Juni 2024 (englisch). 
  6. ↑ a b c d e f Peter C. Burns, Robert J. Finch, Frank C. Hawthorne, Mark L. Miller, Rodney C. Ewing: The crystal structure of ianthinite, [U4+2(UO2)4O6(OH)4(H2O)4](H2O)5: a possible phase for Pu4+ incorporation during the oxidation of spent nuclear fuel. In: Journal of Nuclear Materials. Band 249, 1997, S. 199–206, doi:10.1016/S0022-3115(97)00212-2 (englisch). 
  7. ↑ a b c d e f g h i j k l Ianthinite. In: John W. Anthony, Richard A. Bideaux, Kenneth W. Bladh, Monte C. Nichols (Hrsg.): Handbook of Mineralogy, Mineralogical Society of America. 2001 (englisch, handbookofmineralogy.org [PDF; 57 kB; abgerufen am 17. Juni 2024]). 
  8. ↑ a b c d e f Ianthinite. In: mindat.org. Hudson Institute of Mineralogy, abgerufen am 17. Oktober 2019 (englisch). 
  9. ↑ a b Robert J. Finch, Frank C. Hawthorne, Rodney C. Ewing: Structural relations among schoepite, metaschoepite, and „dehydrated schoepite“. In: The Canadian Mineralogist. Band 36, 1998, S. 831–845 (englisch, rruff.info [PDF; 2,0 MB; abgerufen am 17. Juni 2024]). 
  10. ↑ Catalogue of Type Mineral Specimens – I. (PDF 95 kB) Commission on Museums (IMA), 9. Februar 2021, abgerufen am 17. Juni 2024. 
  11. ↑ Ernest H. Nickel, Monte C. Nichols: IMA/CNMNC List of Minerals 2009. (PDF; 1,9 MB) In: cnmnc.units.it. IMA/CNMNC, Januar 2009, abgerufen am 5. Juni 2024 (englisch). 
  12. ↑ Kurt Walenta: Neue Mineralfunde von der Grube Clara. In: Lapis Mineralienmagazin. Band 24, Nr. 11, 1999, S. 34–38. 
  13. ↑ Localities for Ianthinite. In: mindat.org. Hudson Institute of Mineralogy, abgerufen am 17. Oktober 2019 (englisch). 
  14. ↑ Fundortliste für Ianthinit beim Mineralienatlas (deutsch) und bei Mindat (englisch), abgerufen am 17. Juni 2024.