Phasentransformation

Eine Phasentransformation (auch Phasenübergang) bezeichnet in der Geologie und Mineralogie die Umwandlung eines Minerals in eine andere strukturelle Form. Bei diesem Prozess verändert sich lediglich die Gitterstruktur, d. h. es ändert sich die räumliche Anordnung der das Kristall aufbauenden Atome. Die chemische Zusammensetzung des Minerals variiert dabei nicht, während die physikalischen Eigenschaften, wie etwa die Dichte teilweise sehr starke Änderungen erfahren können. Unterschiedliche Gitterstrukturen des selben Stoffes werden als Mineralphasen oder auch als Modifikationen bezeichnet.

Die Umwandlung eines Minerals in verschiedene Phasen geschieht unter Veränderung der Umgebungsbedingungen, da die Stabilität einer bestimmten Gitterstruktur vom vorherrschenden Druck und der Temperatur bestimmt wird (die sogenannte p-T-Abhängigkeit). Jedoch spielen noch andere Faktoren eine Rolle, wie z.B. die Präsenz weiterer, nicht selbst an der Umwandlung beteiligter Elemente oder Fluiden. Der Ort bzw. die Tiefe, an dem die Transformation stattfindet, wird auch als Phasengrenze bezeichnet.

Benennung nach einem Beispiel-Kristall

Zur Unterscheidung verschiedener Phasen eines Minerals ist es üblich, die jeweilige Form nach einem Beispiel-Mineral zu bezeichnen, das in der selben Gitterstruktur vorliegt:

Beispiele

Das Mineral Wüstit (Eisen(II)-oxid, FeO) geht unter sehr hohem Druck (also in sehr großer Tiefe) von der Na Cl- zur Ni As-Struktur. Die Strukturen werden so benannt, obwohl die in der Bezeichnung erwähnten Elemente nicht vorhanden sind.
Eine Hochdruck-Phase des Quarz wird als Ca Cl₂-Struktur bezeichnet.

Mineralphasen mit Eigennamen

Mineralphasen, die wegen ihres Vorkommens in der Erde oder zur Erklärung bekannterer Phänomene von großer Bedeutung sind, tragen oftmals auch eigene Namen.

Beispiele

Olivin wandelt sich in 410 km Tiefe in die β-Spinell-Phase um, in 520 km Tiefe weiter in die γ-Spinell-Phase (siehe auch die Artikel 410-km-Diskontinuität und 520-km-Diskontinuität). Für diese Olivinphasen haben sich die Bezeichnungen Wadsleyit und Ringwoodit eingebürgert.
Quarz existiert in großen Tiefen in verschiedenen Hochdruck-Phasen, z.B. dem Coesit oder dem Stishovit (siehe auch den Artikel 1200-km-Diskontinuität).
Kohlenstoff kann als das weiche Mineral Graphit auftreten. Eine Hochdruck-Modifikation hingegen ist der Diamant.