Brianit

Brianit ist ein sehr selten vorkommendes Mineral aus der Mineralklasse der „Phosphate, Arsenate und Vanadate“ mit der chemischen Zusammensetzung Na₂CaMg[PO₄]₂ und damit chemisch gesehen ein Natrium-Calcium-Magnesium-Phosphat.

Brianit kristallisiert im monoklinen Kristallsystem, konnte bisher jedoch nur in Form von unregelmäßigen Körnern bis etas 0,2 mm Größe und polysynthetischen Kristallzwillingen mit lamellarer Struktur nach {100} gefunden werden. Das Mineral ist farblos und durchsichtig, kann durch vielfache Lichtbrechung aufgrund von Gitterfehlern oder polykristalliner Ausbildung aber auch durchscheinend weiß sein. Die Kornoberflächen zeigen einen glasähnlichen Glanz.

Bisher konnte Brianit ausschließlich als Bestandteil von Meteoriten nachgewiesen werden.

Etymologie und Geschichte

Erstmals entdeckt wurde Brianit zusammen mit Panethit bei der Untersuchung des Eisenmeteoriten Dayton aus der Gruppe der Oktaedrite mit der Klassenbezeichnung IAB-sLH, der 1892 mit einem vermuteten Gesamtgewicht von 26,3 kg nahe der gleichnamigen Stadt im Montgomery County des US-Bundesstaates Ohio gefunden worden war. Die Analyse und Erstbeschreibung erfolgte durch Louis H. Fuchs, E. Olsen und Edward P. Henderson (1898–1992), die das Mineral nach dem neuseeländisch-amerikanischen Geochemiker Brian Harold Mason (1917–2009) benannten, um seine Pionierarbeit auf dem Gebiet der Meteoritenkunde zu ehren.

Fuchs, Olsen und Henderson reichten ihre Untersuchungsergebnisse und den gewählten Namen 1966 bei der International Mineralogical Association (interne Eingangs-Nr. der IMA: 1966-030), die den Brianit als eigenständige Mineralart anerkannte. Die Publikation der Erstbeschreibung folgte ein Jahr später im Fachmagazin Geochimica et Cosmochimica Acta.

Das Typmaterial des Minerals wird im National Museum of Natural History in Washington, D.C. (USA) unter der Katalog-Nr. 1506 aufbewahrt.

Klassifikation

In der veralteten 8. Auflage der Mineralsystematik nach Strunz gehörte der Brianit zur Mineralklasse der „Phosphate, Arsenate, Vanadate“ und dort zur Abteilung „Wasserfreie Phosphate, Arsenate und Vanadate ohne fremde Anionen“, wo er gemeinsam mit Panethit und Stanfieldit in der „Stanfieldit-Brianit-Gruppe“ mit der Systemnummer VII/A.04 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 VII/A.05-040. Dies entspricht der Klasse der „Phosphate, Arsenate und Vanadate“ und dort der Abteilung „Wasserfreie Phosphate [PO₄]³⁻, ohne fremde Anionen“, wo Brianit zusammen mit Bobdownsit (D), Farringtonit, Ferromerrillit, Gurimit, Panethit, Stanfieldit, Strontiowhitlockit, Tuit, Whitlockit und Wopmayit eine unbenannte Gruppe mit der Systemnummer VII/A.05 bildet.

Die von der International Mineralogical Association (IMA) zuletzt 2009 aktualisierte 9. Auflage der Strunz’schen Mineralsystematik ordnet den Brianit in die Klasse der „Phosphate, Arsenate und Vanadate“ und dort in die Abteilung „Phosphate usw. ohne zusätzliche Anionen; ohne H₂O“ ein. Hier ist das Mineral in der Unterabteilung „Mit mittelgroßen und großen Kationen“ zu finden, wo es als einziges Mitglied eine unbenannte Gruppe mit der Systemnummer 8.AC.30 bildet.

In der vorwiegend im englischen Sprachraum gebräuchlichen und zuletzt 1997 veröffentlichten Systematik der Minerale nach Dana hat Brianit die System- und Mineralnummer 38.01.07.01. Das entspricht der Klasse der „Phosphate, Arsenate und Vanadate“ und dort der Abteilung „Wasserfreie Phosphate, Arsenate und Vanadate“. Hier findet er sich als einziges Mitglied in einer unbenannten Gruppe mit der Systemnummer 38.01.07.

Chemismus

Der idealen Zusammensetzung von Brianit (Na₂CaMg[PO₄]₂) zufolge besteht das Mineral im Verhältnis aus zwei Teilen Natrium (Na), je einem Teil Calcium und Magnesium sowie zwei Teilen des Phosphatkomplexes PO₄ pro Formeleinheit. Dies entspricht einem Massenanteil (Gewichts-%) von 15,31 Gew.-% Na, 13,35 Gew.-% Ca, 8,09 Gew.-% Mg und 63,25 Gew.-% PO₄, bestehend aus 20,63 Gew.-% Phosphor (P) und 42,62 Gew.-% Sauerstoff (O). oder in der Oxidform aus 20,6 Gew.-% Na₂O, 18,67 Gew.-% CaO, 13,42 Gew.-% MgO und 47,27 Gew.-% P₂O₅.

Die Mikrosondenanalyse an sechs Körnern des Typmaterials aus dem Dayton-Meteoriten ergab dagegen eine leicht abweichende Zusammensetzung von 22,1 Gew.-% Na₂O, 12,6 Gew.-% MgO, 18,8 Gew.-% CaO und 46,9 Gew.-% P₂O₅ sowie zusätzlich geringe Beimengungen von 0,5 Gew.-% FeO.

Die Verbindung konnte von den Erstbeschreibern auch synthetisch durch Erhitzen stöchiometrischer Mengen von CaO, MgO und Na₂HPO₄ dargestellt werden. Das Gemenge wurde zunächst auf 650 °C erhitzt, um H₂O auszutreiben. Durch weiteres Erhitzen auf 1150 °C, eine nachfolgende Aufbereitung des Gemenges und nochmaliges Erhitzen auf 800 °C für zwei Monate entstand eine Verbindung, deren Röntgenbeugungsmuster identisch mit dem des Minerals war.

Kristallstruktur

Brianit kristallisiert isostrukturell mit Merwinit in der monoklinen Raumgruppe P2₁/c (Raumgruppen-Nr. 14)Vorlage:Raumgruppe/14 mit den Gitterparametern a = 9,120 Å; b = 5,198 Å; c = 13,370 Å und β = 90,78° sowie vier Formeleinheiten pro Elementarzelle.

In der Kristallstruktur von Brianit werden sechsfach von Sauerstoff koordinierte Magnesium-Oktaeder (Mg^[6]) von je drei Phosphat-Tetraedern (PO₄) in einer Ebene (insgesamt sechs) umgeben, die über gemeinsam genutzte Ecken miteinander verknüpft sind. Die Lücken werden von Ca^[12] und Na₂^[10]-Polyeder geschlossen, die über gemeinsame Kanten mit den Mg-Oktaedern und PO₄-Tetraedern verbunden sind.

Brianit
Mikrokristalliner Brianit im Dayton-Meteorit
Allgemeines und Klassifikation
IMA-Nummer	1966-030
IMA-Symbol	Bne
Chemische Formel	Na2CaMg[PO4]2
Mineralklasse (und ggf. Abteilung)	Phosphate, Arsenate und Vanadate
System-Nummer nach Strunz (8. Aufl.) Lapis-Systematik (nach Strunz und Weiß) Strunz (9. Aufl.) Dana	VII/A.04 VII/A.05-040 8.AC.30 38.01.07.01
Kristallographische Daten
Kristallsystem	monoklin
Kristallklasse; Symbol	monoklin-prismatisch; 2/m
Raumgruppe	P21/c (Nr. 14)Vorlage:Raumgruppe/14
Gitterparameter	a = 9,120 Å; b = 5,198 Å; c = 13,370 Å β = 90,78°
Formeleinheiten	Z = 4
Zwillingsbildung	polysynthetische Zwillinge nach {100}
Physikalische Eigenschaften
Mohshärte	4 bis 5
Dichte (g/cm3)	gemessen: 3,0 bis 3,3; berechnet: 3,13
Spaltbarkeit	nicht definiert
Farbe	farblos
Strichfarbe	weiß
Transparenz	durchsichtig
Glanz	Glasglanz
Kristalloptik
Brechungsindizes	nα = 1,598 nβ = 1,605 nγ = 1,608
Doppelbrechung	δ = 0,010
Optischer Charakter	zweiachsig negativ
Achsenwinkel	2V = 63 bis 65° (gemessen); 66° (berechnet)
Weitere Eigenschaften
Chemisches Verhalten	unlöslich in Wasser

Kristallstruktur von Brianit

mit Blickrichtung parallel zur a-Achse mit Blickrichtung parallel zur b-Achse mit Blickrichtung parallel zur c-Achse räumliche Darstellung in der kristallographischen Standardausrichtung als Polyeder-Modell mit Blickrichtung parallel zur c-Achse

Farbtabelle: _ Na 0 _ Ca 0 _ Mg 0 _ P 0 _ O

Bildung und Fundorte

Brianit bildet sich als seltene Komponente in Phosphatnestern in Eisenmeteoriten. An seiner Typlokalität im Dayton-Meteoriten fand sich das Mineral in Paragenese mit Panethit, Albit, Enstatit und Whitlockit. Als weitere Begleitminerale können unter anderem Graphit, Kamacit, Schreibersit, Sphalerit, Taenit und Troilit auftreten.

Bisher konnte Brianit außer im Dayton-Meteoriten nur noch im IIICD-Eisenmeteoriten Morasko, der 1914 nahe Posen (Poznań) in Polen niederging, sowie im annormalen IIE-Eisen-Meteoriten Elga, der 1959 nahe Oimjakon (englisch Oymyakonsky) in der Republik Sacha im Fernen Osten Russlands gefunden wurde, entdeckt werden.

Siehe auch

• Liste der Minerale

Literatur

• Louis H. Fuchs, E. Olsen, Edward P. Henderson: On the occurrence of brianite and panethite, two new phosphate minerals from the Dayton meteorite. In: Geochimica et Cosmochimica Acta. Band 31, Nr. 10, 1967, S. 1711–1719, doi:10.1016/0016-7037(67)90118-4 (englisch). 
• Michael Fleischer: New Mineral Names. In: American Mineralogist. Band 53, 1968, S. 507–511 (englisch, rruff.info [PDF; 354 kB; abgerufen am 3. Oktober 2020]). 
• Paul Brian Moore: Brianite, Na₂CaMg[PO₄]₂: A phosphate analog of merwinite, Ca₂CaMg[SiO₄]₂. In: American Mineralogist. Band 60, 1975, S. 717–718 (englisch, rruff.info [PDF; 171 kB; abgerufen am 3. Oktober 2020]). 
• Paul Ramdohr, Hugo Strunz: Klockmanns Lehrbuch der Mineralogie. 16. Auflage. Ferdinand Enke Verlag, Stuttgart 1978, ISBN 3-432-82986-8, S. 623. 

Weblinks

Commons: Brianite – Sammlung von Bildern

• Brianit. In: Mineralienatlas Lexikon. Geolitho Stiftung; abgerufen am 3. Oktober 2020 
• American-Mineralogist-Crystal-Structure-Database – Brianite. In: rruff.geo.arizona.edu. Abgerufen am 3. Oktober 2020 (englisch).