Cristobalit

Cristobalit – Die „neue Form der Kieselsäure“

Im Juli 1884 berichtete der Mineraloge und Geologe Gerhard vom Rath (1830 bis 1888) erstmals von einem ihm bislang unbekannten Mineral. Während einer Exkursion nach Mexiko und dem Besuch der einstigen Silberbergwerke und Tridymit-Vorkommen bei Pachua fand er „in Drusen bezw. in Hohlräumen den Tridymit begleitende weisse reguläre Krystalle“ von bis zu 2 mm Größe.

Zu diesem Zeitpunkt stellte sich vom Rath nach der Bestimmung der chemischen Zusammensetzung die Frage, ob es sich um eine Pseudomorphose oder „eine neue reguläre Form der Kieselsäure“ handele. Er zog angesichts des Habitus´ der Kristalle sowohl die Pseudomorphose nach Spinell wie auch Zeolith in Betracht, was er allerdings in Anbetracht der geologischen Umgebung für unwahrscheinlich hielt. In einem Schreiben vom 11. November 1886 kam er schließlich zu dem Schluss, dass das Mineral in der Mineralogie bis dato nicht gelistet war und benannte es nach der Typlokalität, der Stadt San Cristóbal, Cristobalit.

Eigenschaften von Cristobalit

Das Rätsel der Bestimmung von Cristobalit wurde vom Rath nicht vor allem durch die Gestalt der Kristalle beschwert, die weder für Tridymit als „Hauptmineral“ der Typlokalität typisch waren, genau wie die Kristalle nicht dem Formenschatz von Quarz, trotz identischer Zusammensetzung, glichen. Vom Rath beobachtete, dass die Kristalle sowohl „tafelig“ wie auch „Oktaederkanten“ aufwiesen, aber auch eine „unvollständige Ausbildung“ zeigten. Sein Kollege Carl Friedrich Naumann (1797 bis 1873) schloss sich diesen Beobachtungen an und sprach von „weissen matten Oktaedern“ und „spinellähnlichen Zwillingen“.

Entstehung und Verbreitung von Cristobalit

Cristobalit als eine Modifikation von Siliciumdioxid ist ein Mineral magmatischen Ursprungs, wobei das Mineral als Gemengteil in Vulkaniten wie Rhyolith, Dacit und Obsidian sowie in der Umgebung von vulkanischen Gas- oder Dampfaustritten, sogenannten Fumarolen, vorkommt. Darüber hinaus kann Cristobalit im Zuge der Entglasung von vulkanischen Gläsern oder bei der Umwandlung von amorpher Kieselsäure in Sedimenten und Opalen entstehen.

Cristobalit kristallisiert zunächst in kieselsäurereichen Schmelzen bei Temperaturen oberhalb von etwa 1.470 °C als β-Cristobalit (Hochcristobalit). Bei der weiteren Abkühlung bleibt diese Hochtemperaturform anfänglich erhalten, bis sich die Modifikation bei etwa 240 bis 270 °C unter einer Volumenänderung in α-Cristobalit (Tiefcristobalit) umwandelt.

Dabei bleibt die chemische Zusammensetzung unverändert, während sich die Kristallstruktur vom kubischen hin zum tetragonalen Kristallsystem verändert. Das heißt: Fast alle natürlichen Cristobalit-Vorkommen bestehen aus α-Cristobalit, da die ursprüngliche Hochtemperatur-Modifikation während der Abkühlung umgewandelt wurde. Natürlich vorkommender β-Cristobalit ist äußerst selten.

Cristobalit ist sehr häufig mit Tridymit vergesellschaft, kommt je nach Fundort aber auch mit Siderit, Hämatit, Pseudobrookit, Magnetit, Sanidin und Albit/Feldspat, Enstatit/Pyroxene und Opal vor.

Neben der Typlokalität in Mexiko gibt es weitere Cristobalit-Vorkommen in Island, England, Schottland, Frankreich, Deutschland, Schweiz, Österreich, Tschechien, Slowakei, Polen, Italien, Griechenland, Spanien, Portugal, Ungarn, Rumänien, Kasachstan, Russland, Türkei, Algerien, Pakistan, Kenia, Mosambik, Nigeria, Namibia, Südafrika, Indien, China, Japan, Indonesien, Papua-Neuguinea, Australien, Neuseeland, in der Antarktis, Argentinien, Bolivien, Chile, Ecuador, Peru, Brasilien, Costa Rica, Kanada sowie in den USA. Weiterhin wurde Cristobalit auf dem Mars und dem Mond nachgewiesen.

Bedeutung und Verwendung von Cristobalit

Cristobalit ist hauptsächlich von technischer Bedeutung. Wegen der hohen Temperaturbeständigkeit wird Cristobalit zur Herstellung von feuerfesten Materialien, Keramiken und Gießereiformen verwendet. Zudem findet Cristobalit als Pigment und Füllstoff Verwendung in Farben, Kunststoffen, Lacken und Dichtungsmassen.

In der Geologie dient das Mineral als wichtiger Indikator für hochtemperierte vulkanische Prozesse und die Umwandlung kieselsäurereicher Gesteine.

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