Kaolinit

Kaolinit

Chemismus	Al₄Si₄O₁₀(OH)₈
Kristallsystem	triklin oder monoklin
Kristallklasse	___
Farbe	gelb bis weiß
Strichfarbe	weiß
Härte	2 bis 2,5
Dichte	2,6 bis 2,7
Glanz	___
Opazität	___
Bruch	___
Spaltbarkeit	___
Habitus	___
häufige Kristallflächen	___
Zwillingsbildung	___
Kristalloptik
Brechungsindices	___
Doppelbrechung	___
Pleochroismus	___
optische Orientierung	___
Winkel/Dispersion der optischen Achsen	2v_z ~ ___
weitere Eigenschaften
chemisches Verhalten	___
ähnliche Minerale	Dickit, Nakrit
Radioaktivität	nicht radioaktiv
Magnetismus	nicht magnetisch
besondere Kennzeichen	___

Kaolinit ist ein mit einer Härte von 2 bis 2,5 relativ weiches Silikat-Mineral, das im triklinen oder monoklinen Kristallsystem kristallisiert. Es hat die chemische Zusammensetzung Al₄Si₄O₁₀(OH)₈, eine weiße, ins gelbliche reichende Farbe und eine weiße Strichfarbe. Kaolinit zählt zu den Tonmineralen.

Kaolinit wird der Kaolinit-Serpentin-Gruppe und dort der Kaolinit-Untergruppe zugeordnet.

Vorkommen

Kaolinit besteht aus submikroskopischen Kristallen mit blättrigem Habitus(Erscheinungsbild). Er ist mit einem Korndurchmesser von weniger als zwei Mikrometern meist Bestandteil der Tonmineralfraktion eines Sediments und findet sich als allgegenwärtiges Alumosilikat in den Böden feuchtwarmer Regionen.

Er ist ein typisches Produkt der chemischen Verwitterung anderer Alumosilikate durch Säure- oder partielle Hydrolyse, im Besonderen von Mineralen der Feldspat-Gruppe, und ist Bestandteil verschiedener diagenetischer Abfolgen. Er kann als Füllmineral in Porenräumen von Sedimenten angetroffen werden.

Kaolinit wird bei niedrigen Temperaturen (<300°C), niedrigem Druck und bei niedrigen pH-Werten (5 bis3) sowie bei geringen Kalium-Konzentrationen gebildet; bei höheren Konzentrationen entsteht stattdessen das Phyllosilikat Illit.

Das Ausgangsgestein ist zumeist ein saurer Magmatit wie zu Beispiel Granit oder Rhyolit. Ausgangsminerale sind sowohl Feldspäte als auch Muskovit. Die Umsetzung von Kalifeldspat zu Kaolinit unter Oberflächenbedingungen wird bei einem pH-Wert unterhalb von 5 als Säurehydrolyse oder partielle Hydrolyse bezeichnet:

$4KAlSi_{3}O_{8}(s)+6H_{2}O(l)\rightarrow Si_{4}Al_{4}O_{10}(OH)_{8}(s)+8SiO_{2}(s)+4K(OH)(aq)$

Kalifeldspat setzt sich mit Wasser zu Kaolinit, Quarz und Kaliumhydroxidlösung um.

Kalium muß abtransportiert werden, da sich anstelle von Kaolinit Illit bildet. Unter tropischen Bedingungen mit hohen Niederschlagsraten, schneller Entwässerung, niedrigem Grundwasserstand und adäquatem Wasserfluß zur Auslaugung der löslichen Komponenten sind Granit und Rhyolit leicht zu Kaolinit und Quarz verwitterbar. Die immobileren Komponenten sind Aluminium und Silizium, während hingegen die Alkali- und Erdalkalielemente als mobil bezeichnet werden können. Bei noch intensiverer Verwitterung wird aus Kaolinit Silizium gelöst und Gibbsit gebildet. Plagioklase verwittern im Allgemeinem vor Kalifeldspat und Muskowit.

Es können zwei Arten von Kaolinlagerstätten unterschieden werden:

Primäre Vorkommen: Man unterscheidet hydrothermale Lagerstätten von residualen Lagerstätten. Granite oder Rhyolite werden vor Ort, also in situ durch Oberflächenwasser, fließendes Grundwasser oder hydrothermale Fluide chemisch verwittert.
Sekundäre Vorkommen: Sekundäre Kaoline sind zumeist umgelagerte primäre Kaoline. Am Ort der Entstehung wurden sie erodiert, anschließend transportiert und gemeinsam mit anderem Material in Form von Linsen abgelagert. Manche sekundären Kaolinite entstanden durch hydrothermale Alteration, also chemische Verwitterung durch Grundwasser, von Arkosen. Als Arkose wird dabei ein Sediment mit einem Feldspatanteil von mehr als 25 Prozent bezeichnet.

Verwendung als Rohstoff

Kaolinit findet in der Herstellung von Porzellan und als Füllstoff in Farben und Papier Anwendung. Die größten Produzenten sind die USA und Usbekistan; von dort stammt mehr als die Hälfte der Jahresproduktion.

Kaolinit respektive Kaolin ist ein bedeutendes Industriemineral und wird zur Ziegelherstellung, für Keramik, als Füllstoff- und Beschichtungsmineral etwa für Papier, Farben und Plastik, aber auch als feuerfestes Material genutzt. Seine Varianten tragen oft englische Namen, die aus dem angelsächsischen Bergbau und der weiterverarbeitenden Industrie stammen:

„Ball clays“ enthalten nur geringe Mengen an weiteren Mineralen beziehungsweise organischem Material. Durch Brennen entstehen weiße Produkte, wie etwa Sanitärwaren, aber auch Fliesen und Kacheln.
„Fireclay“ wird unmittelbar unter Kohleflözen gefunden und besitzt ähnliche Eigenschaften wie „ball clay“.
Abhängig vom Ablagerungsmilieu kann vulkanische Asche in Minerale umgewandelt werden oder bleibt als solche erhalten. Wasser ist notwendig für eine Alteration der Aschen. Wenn das Ablagerungsmilieu sauer ist, wie zum Beispiel in Kohlesümpfen, in denen organische Säuren aus dem Zerfall von Pflanzen vorkommen, wird die Asche zu Kaolinit umgewandelt. Dieses Gestein wird als „Tonsteins“ bezeichnet. Alte „Tonsteine“, die aus einer Ausfällungsreaktion hervorgegangen sind, sind „fireclays“.
„Underclays“ können Kaolinit enthalten, müssen es aber nicht. Der „underclay“ ist der Bereich unmittelbar unter einem Kohlenflöz, und war der Boden auf dem die Pflanzen wuchsen, die heute die Kohle bilden. Wenn „underclay“ als „fireclay“ bezeichnet wird, ist er reich an Kaolinit. Aus „underclay“, „fireclay“ oder „flint clay“ werden feuerfeste Ziegel und Zemente, zum Beispiel für den Formsand in Gießereien hergestellt.
„Flint clay“ ist hart, glatt und bricht muschelig. Er entwickelt keine Plastizität (Bildsamkeit), wenn er mit Wasser versetzt wurde, und kann nicht gelöscht werden. „Flint clay“ kristallisiert aus einem Gel mit Kaolinit-Zusammensetzung am Boden von Seen, möglicherweise Karstseen, aus.

Geschichte

Das Wort Kaolin stammt aus dem Chinesischen und bezeichnet den Hügel Kau-ling östlich der Stadt Jingdezhen in der zentralchinesischen Provinz Jiangxi. Von diesem Ort stammten die ersten Proben, die nach Europa exportiert wurden durch den französischen Jesuiten Francois Xavier d`Entrecolles

Verwendet wurde das Mineral in China jedoch bereits im Jahre 105 als Füllstoffmineral bei der Papierherstellung. Seit dem siebten Jahrhundert nach Christus wurde Kaolinit nahe dem oben angesprochenen Hügel als Rohstoff für die chinesische Keramik- und Porzellanindustrie verwendet. Die Entwicklung dieser Art von Keramik ging mit der Entwicklung von Hochtemperaturbrennöfen einher, die eine ausreichend hohe Temperatur von 1450 °C für die Verglasung (Vitrification) von Kaolinit und Feldspat zur Verfügung stellen konnten. Chinaporzellan war denn auch anfangs eine der wichtigsten Handelswaren zwischen Europa und China. Seit 1707 wurde nahe Meissen die erste Kaolinit-Lagerstätte zur Porzellanherstellung in Europa ausgebeutet.

Siehe auch: Liste von Mineralen

Weblinks

Eigenschaften von Kaolinit (auf Englisch)