Tonminerale

Tonminerale - Eigenschaften, Entstehung und Verwendung

englisch: clay mineral | französisch: minéral argileux

Der Definition von Tonmineralen zufolge handelt es sich hierbei um eine bestimmte Gruppe von Silikatmineralen, die chemisch ähnlich aufgebaut sind.
Das wesentliche Kriterium für die Zugehörigkeit zu den Tonmineralen ist nicht die Korngröße der Minerale. Der Tonfraktion entspricht eine Korngröße kleiner als 0,02 mm, Tonminerale erscheinen auch als größere Exemplare.

Eigenschaften von Tonmineralen

Der Zusammensetzung wegen werden Tonminerale der Mineralklasse der Silikate, genauer den Phyllo- bzw.- Schichtsilikaten, zugeordnet.

Abhängig von der Anordnung der aufbauenden Schichten von Tonmineralen wird zwischen Zwei-, Drei- und Vierschichttonmineralen unterschieden.
Prägend für den Aufbau von Tonmineralen sind Tetraederschichten – bestehend aus SiO₄-Tetraedern – und Oktaederschichten – aufgebaut aus AlO₆-Oktaedern.

Im Fall vom Zweischichttonmineralen liegt jeweils eine Tetra- und Oktaederschicht vor.
Vertreter der Zweischichttonminerale sind zum Beispiel Antigorit, Dickit, Halloysit, Kaolin, Lizardit, Nakrit und Odinit.

Beidellit, Hectorit, Montmorillonit, Nontronit, Smectit, Stevensit, Swinefordit, Vermiculit und Zincsilit sind Vertreter der Dreischichttonminerale, die aus einer Tetra-, Okta- und Tetraederschicht bestehen.

Zur Kategorie Vierschichttonminerale, die von einer Tetra-, Okta-, Tetra- und Oktaederschicht gebildet werden, gehören die Tonminerale Cookeit, Donbassit und Sudonit.

Die Farbe von Tonmineralen variiert; Tonminerale können sowohl weiß als auch rosa, rot, grün, grau oder braun sein.

Die Mohshärte von Tonmineralen beträgt 1 bis 2 auf der 10-stufigen Skala der Härte von Mineralien nach dem Mineralogen Friedrich Mohs (1773 bis 1839), d.h. Tonminerale sind sehr weiche Minerale.

Kationenaustauschkapazität von Tonmineralen

Die Kationenaustauschkapazität (KAK) von Tonmineralen ist von hoher Bedeutung vor allem für Stoffkreisläufe in Böden
Tonminerale verfügen über eine große spezifische Oberfläche, an welche Stoffe de- und absorbiert werden können. Der Grund dafür ist die Kationenaustauschkapazität, durch die des negativem Ladungsüberschusses wegen Kationen im Kristallgitter von Tonmineralen ausgetauscht werden können. Tonminerale können auf diese Weise sowohl Wasser als auch essentielle Pflanzennährstoffe speichern – wobei Dreischichttonminerale über eine höhere Austauschkapazität verfügen als Zweischichttonminerale.

Neben dem Vorteil, dass Tonminerale aufgrund der Quellfähigkeit Wasser und Nährstoffe gleichsam einem Depot speichern und Pflanzen bedarfsgerecht zur Verfügung stellen, wirken sich Tonminerale positiv auf die Bodenstruktur und Bodenfruchtbarkeit aus.
Tonminerale als mineralischer Bodenbestandteil fördern eine lockere Krümelstruktur, die vorteilhaft für den Bodenluft- und –wasserhaushalt ist, aber auch eine einfache Durchwurzelung von Böden ermöglichen.

Entstehung und Vorkommen von Tonmineralen

Tonminerale entstehen entweder über den Weg der chemischen Verwitterung silikatischer Minerale und Gesteine (z.B. Feldspat, Pyroxene, Glimmerminerale, Granit) oder gehen aus übersättigten Bodenlösungen hervor, die reich an Aluminat-, Calcium-, Magnesium- und Kaliumionen sind.
Daneben spielt der bodeneigene pH-Wert eine Rolle bei der Bildung von Tonminerale. Unter sauren Bedingungen werden Halloysit und Kaolinit gebildet, während unter alkalischen bis neutralen Umständen vorwiegend Dreischichttonminerale entstehen.

Verwendung und Bedeutung von Tonmineralen

Tonminerale weisen eine große Nutzungsvielfalt auf.
Als Rohstoff werden Tonminerale für die Herstellung von Keramik, Zement oder Bildhauermaterial genutzt.

Wegen der Fähigkeit des Kationenaustausches sind Tonminerale von Bedeutung als Filter in der Trinkwasseraufbereitung, Geruchstilgung und Dekontamination bei radioaktiven Störfällen.

Ferner werden Tonminerale als farbgebende Pigmente in der Malerei oder Kosmetik verwendet. Außerdem gibt es Tonminerale für medizinische Zwecke in Form von Heilerde für die äußerliche und/oder innerliche Anwendung zu kaufen. Teilweise werden Tonminerale im Zusammenhang mit Körperpflegeprodukten (Shampoo, Gesichtsmaske) auch als Tonerden deklariert.

Auch interessant:

• Zeolithe – Molekularsieb in der Anwendung gegen Radioaktivität
• Wascherde, Rhassoul und Lavaerde - Kosmetik aus Tonmineralen
• Porzellanerde Kaolin - Der Rohstoff für weißes Porzellan

Quellen:
⇒ Okrusch, M. und Matthes, S. (2013): Mineralogie. Eine Einführung in die spezielle Mineralogie, Petrologie und Lagerstättenkunde
⇒ Blume, H. P., Brümmer, G. W., Horn, R., Kandeler, E., Kögel-Knabner, I., Kretzschmar, R., Stahr, K. und Wilke, B.-M. (2016): Scheffer/Schachtschabel: Lehrbuch der Bodenkunde