sichtbar: ω = dunkelgrün bis himmelblau; ε = grün[8]
Torbernit, auch als Kupferuranglimmer, Chalkolith,[9]Kupferautunit, Kupferphosphoruranit oder veraltet als Grüner Glimmer oder Mica viridis cryst. bezeichnet, ist ein häufig vorkommendes Mineral aus der „Autunitgruppe“ innerhalb der Mineralklasse der „Phosphate, Arsenate und Vanadate“ mit der chemischen Zusammensetzung Cu[UO2|PO4]2·12H2O.[3]
Torbernit kristallisiert im tetragonalen Kristallsystem und entwickelt meist durchsichtige bis durchscheinende, tafelige oder pyramidale Kristalle von wenigen Zentimetern Größe. Er findet sich aber auch in Form körniger, erdiger oder massiger Mineral-Aggregate und krustiger Überzüge. Da Torbernit oft auch paketförmig geschichtete, tafelige Aggregate bildet, kann er dem Autunit recht ähnlich sehen, allerdings ist Autunit von hellerem, fast neonfarbenem Gelbgrün.
Die Farbe von Torbernit schwankt zwischen verschiedenen Grüntönen von Smaragd- über Gras- und Lauch- bis zum eher gelblichen Zeisig- und Apfelgrün, seine Strichfarbe ist allerdings immer hellgrün. Die Kristallflächen weisen einen glasähnlichen Glanz auf, Spaltflächen schimmern dagegen eher perlmuttartig und Aggregatformen sind matt.
Erstmals erwähnt wird das Mineral 1772 von Ignaz von Born in seinem Werk Lythophylacium Bornianum, wo es als „Mica viridis crystallina, ibid.“ (übersetzt: Grüner kristalliner Glimmer aus [Johanngeorgenstadt Sax.]; ibid = wie eins drüber) beschrieben wird. Abraham Gottlob Werner greift 1780 von Borns Werk auf und beschreibt das Mineral detailliert, wobei er es zunächst ebenfalls als „grüner Glimmer“ bezeichnet, später aber als Torbernit, zu Ehren des schwedischen Chemikers und Mineralogen Torbern Olof Bergman.[10]
Die von der International Mineralogical Association (IMA) zuletzt 2009 aktualisierte[11]9. Auflage der Strunz’schen Mineralsystematik ordnet den Torbernit in die Klasse der „Phosphate, Arsenate und Vanadate“ und dort in die Abteilung „Uranylphosphate und Arsenate“ ein. Hier ist das Mineral in der Unterabteilung „UO2: RO4 = 1: 1“ zu finden, wo es zusammen mit Autunit, Heinrichit, Hydronováčekit, Kahlerit, Kirchheimerit, Metarauchit, Nováčekit, Saléeit, Uranocircit, Uranospinit, Xiangjiangit und Zeunerit die „Autunitgruppe“ mit der Systemnummer 8.EB.05 bildet.
In der vorwiegend im englischen Sprachraum gebräuchlichen Systematik der Minerale nach Dana hat Torbernit die System- und Mineralnummer 40.02a.13.01. Das entspricht der Klasse der „Phosphate, Arsenate und Vanadate“ und dort der Abteilung „Wasserhaltige Phosphate etc.“. Hier findet er sich innerhalb der Unterabteilung „Wasserhaltige Phosphate etc., mit A2+(B2+)2(XO4) × x(H2O), mit (UO2)2+“ in einer unbenannten Gruppe mit der Systemnummer 40.02a.13, in der auch Metatorbernit eingeordnet ist.
In einer Studie aus dem Jahre 2003 haben Locock und Burns die Kristallstrukturen der Kupfer-Uranyl-Phosphate Torbernit, Cu[(UO2)(PO4)]2(H2O)12 und Metatorbernit, Cu[(UO2)(PO4)]2(H2O)8 mit denen der Kupfer-Uranyl-Arsenate Zeunerit, Cu[(UO2)(AsO4)]2(H2O)12, und Metazeunerit, Cu[(UO2)(AsO4)]2(H2O)8 anhand von synthetisch erzeugten Einkristallen vergleichen. In diesen Studien konnte die Kristallstruktur von Torbernit zum ersten Mal aufgeklärt und die von Metatorbernit in Hinblick auf vorherige Untersuchungen (Makarov und Tobelko R1 = 25%,[12] Ross et al. R1 = 9,7%,[13] Stergiou et al. R1 = 5,6%,[14] Calos und Kennard R1 = 9,2%[15]) erheblich präzisiert (Locock und Burns R1 = 2,3%) werden.
Dabei stelle sich heraus, dass Torbernit isostrukturell zu Zeunerit, und Metatorbernit isostrukturell zu Metazeunerit ist. Alle vier Verbindungen sind vom Autunit-Schicht-Typ mit dem [(UO2)(XO4)]−-Strukturmotiv (mit X = P oder As). Die Cu2+-Ionen sind in all diesen Verbindungen quadratisch-planar von vier Wassermolekülen umgeben und koordinieren zusätzlich die Uranyl-Sauerstoffatome, so dass sich Oktaeder mit Jahn-Teller-Verzerrung bilden. Die Kristallwassermoleküle werden allein durch Wasserstoffbrückenbindungen im Kristallgitter gehalten.
Metatorbernit aus der Margabal Mine, Entraygues-sur-Truyère, Frankreich (Größe:4cm×3cm×1,8cm)
Torbernit dehydratisiert leicht zu Metatorbernit mit der Summenformel Cu[UO2|PO4]2·8H2O. Es formt sich als Verwitterungsprodukt von Torbernit und kann auch künstlich direkt bei Temperaturen über 75 °C herbeigeführt werden.[16] Die Kristalle sind eher trüb oder schwach durchscheinend mit Glasglanz.[17]
Die Kristallstruktur des Metatorbernits unterscheidet sich von der des Torbernits prinzipiell dadurch, dass jede zweite Uranylphosphatschicht um die Hälfte der Länge der a-Achse in Richtung [100] und [010] verschoben ist.[3] In der Kristallstrukturanalyse von Locock und Burns zeigt sich, ebenso wie in der Arbeit von Stergiou et al., dass die Cu2+-Ionen kristallographisch nur zu 88% besetzt sind. Die Autoren nehmen daher an, dass es durch Protonierung einiger Kristallwassermoleküle zu einem Ladungsausgleich kommt, ähnlich wie es beim Mineral Chernikovit diskutiert wird, so dass die Elektroneutralität gewahrt bleibt.[3] Dies wird von denselben Autoren auch beim Autunit postuliert.[18] Allerdings lässt sich diese Hypothese allein mit röntgenstrukturanalytischen Methoden praktisch nicht verifizieren.
In der Strukturanalyse von Locock und Burns beträgt der Kristallwassergehalt des Metatorbernits 8 H2O-Moleküle pro Formeleinheit. Dies stimmt mit den Untersuchungen von Arthur Francis Hallimons[16][19] und Kurt Walenta[20] überein, die zeigen, dass die unterschiedlichen Hydratationsstufen des Torbernits zum Metatorbernit scharf abgegrenzt sind und der Wassergehalt der einzelnen Verbindungen konstant bleibt und nicht variiert, wie dies zum Beispiel in Zeolithen der Fall ist. Daher sind Summenformeln mit variierenden Kristallwasserangaben für diese Minerale ausgeschlossen.[3]
Großaufnahme eines pyramidal entwickelten Torbernits aus Brest, Frankreich (Bildausschnitt: 7mm × 5mm)Submilimetergroße Verwachsungen von dipyramidalen Metatorbernitkristallen in einer Druse aus der Les Montmins Mine (Ste Barbe Ader), Échassières, Kanton Ébreuil, Département Allier, Auvergne, Frankreich (Bildgröße: 1mm × 1mm)
Das Mineral tritt meist in Form kleiner dünner Tafeln auf, allerdings kann es auch schuppig oder pulverig vorkommen. Seltener können die Tafeln auch dicker sein, wobei sie dann an Kartenstapel erinnern. Häufiger als diese Stapel sind dipyramidiale Formen.
Aufgrund seines Urangehaltes von bis zu 48% ist Torbernit stark radioaktiv. Unter Berücksichtigung der Mengenanteile der radioaktiven Elemente in der idealisierten Summenformel sowie der Folgezerfälle der natürlichen Zerfallsreihen wird für das Mineral eine spezifische Aktivität von etwa 85,9kBq/g[4] angegeben (zum Vergleich: natürliches Kalium 0,0312kBq/g).
Das Mineral fluoresziert im Gegensatz zu Autunit und den meisten anderen Mitgliedern der gleichnamigen Gruppe unter UV-Licht nicht.[9] In Salpetersäure (HNO3) ist Torbernit löslich und vor dem Lötrohr schmilzt er zu schwarzen Kügelchen.
Das Mineral ist spröde und leicht zerbrechlich. Je nach Menge des enthaltenen Kristallwassers beträgt seine Mohshärte 2 bis 2,5 und seine Dichte 3,22g/cm³.
Durch Verlust von Kristallwasser entsteht das Mineral Metatorbernit. Die Kristalle werden dabei trübe, und die Stufen derartiger Torbernite werden brüchiger.
Zu Zeiten des Kalten Krieges wurde mehrmals überlegt, Uranminerale wie Torbernit zur Urangewinnung als Energierohstoff in großen Maßstäben abzubauen. In der DDR war das zum Teil auch der Fall. Mit den steigenden Energiepreisen und der verstärkten Kernenergienutzung weltweit wird die Nutzung von Uranlagerstätten immer attraktiver.
Aufgrund der starken Radioaktivität des Minerals sollten Proben nur in staub- und strahlungsdichten Behältern, vor allem aber niemals in Wohn-, Schlaf- und Arbeitsräumen aufbewahrt werden. Ebenso sollte eine Aufnahme in den Körper (Inkorporation) auf jeden Fall verhindert und zur Sicherheit direkter Körperkontakt vermieden sowie beim Umgang mit dem Mineral Mundschutz und Handschuhe getragen werden.
Torbernite. In: John W. Anthony, Richard A. Bideaux, Kenneth W. Bladh, Monte C. Nichols (Hrsg.): Handbook of Mineralogy, Mineralogical Society of America. 2001 (handbookofmineralogy.org[PDF; 63kB; abgerufen am 10.Oktober 2022]).
Metatorbernite. In: John W. Anthony, Richard A. Bideaux, Kenneth W. Bladh, Monte C. Nichols (Hrsg.): Handbook of Mineralogy, Mineralogical Society of America. 2001 (handbookofmineralogy.org[PDF; 64kB; abgerufen am 10.Oktober 2022]).
Metatorbernite search results.In:rruff.info.Database of Raman spectroscopy, X-ray diffraction and chemistry of minerals (RRUFF);abgerufen am 10.Oktober 2022(englisch).
123456789Andrew J. Locock, Peter C. Burns:Crystal structures and synthesis of the copper-dominant members of the autunite and meta-autunite groups: torbernite, zeunerite, metatorbernite and metazeunerite. In: The Canadian Mineralogist. Band41, 2003, S.489–502 (rruff.info[PDF; 2,5MB; abgerufen am 10.Oktober 2022]).
↑Hugo Strunz, Ernest H. Nickel:Strunz Mineralogical Tables. Chemical-structural Mineral Classification System. 9. Auflage. E. Schweizerbart’sche Verlagsbuchhandlung (Nägele u. Obermiller), Stuttgart 2001, ISBN 3-510-65188-X, S.524 (englisch).
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Torbernite. In: John W. Anthony, Richard A. Bideaux, Kenneth W. Bladh, Monte C. Nichols (Hrsg.): Handbook of Mineralogy, Mineralogical Society of America. 2001 (handbookofmineralogy.org[PDF; 63kB; abgerufen am 10.Oktober 2022]).
12Stefan Weiß:Das große Lapis Mineralienverzeichnis. Alle Mineralien von A – Z und ihre Eigenschaften. Stand 03/2018. 7., vollkommen neu bearbeitete und ergänzte Auflage. Weise, München 2018, ISBN 978-3-921656-83-9.
1234Torbernite.In:mindat.org.Hudson Institute of Mineralogy,abgerufen am 10.Oktober 2022(englisch).
↑E. S. Makarov, K. I. Tobelko:Crystal structure of metatorbernite. In: Doklady Akademii Nauk SSSR. Band131, 1960, S.87–89.
↑Malcolm Ross, H. T. Evans Jr., D. E. Appleman:Studies of the torbernite minerals. II. The crystal structure of metatorbernite. In: The American Mineralogist. Band49, 1964, S.1603–1621 (minsocam.org[PDF; 1,2MB; abgerufen am 10.Oktober 2022]).
↑A. C. Stergiou, P. J. Rentzeperis, S. Sklavounos:Refinement of the crystal structure of metatorbernite. In: Zeitschrift für Kristallographie. Band205, 1993, S.1–7 (rruff.info[PDF; 391kB; abgerufen am 10.Oktober 2022]).
↑N. J. Calos, C. H. L. Kennard:Crystal structure of copper bis(uranyl phosphate) octahydrate (metatorbernite), Cu(UO2PO4)2·8(H2O). In: Zeitschrift für Kristallographie. Band211, 1996, S.701–702, doi:10.1524/zkri.1996.211.10.701 (rruff.info[PDF; abgerufen am 10.Oktober 2022]).
12A. F. Hallimond:The crystallography and dehydration of torbernite. In: Mineralogical Magazine. Band17, Nr.82, 1916, S.326–339 (rruff.info[PDF; 559kB; abgerufen am 10.Oktober 2022]).
↑Metatorbernite.In:mindat.org.Hudson Institute of Mineralogy,abgerufen am 10.Oktober 2022(englisch).
↑Andrew J. Locock, Peter C. Burns:The crystal structure of synthetic autunite, Ca[(UO2)(PO4)]2(H2O)11. In: American Mineralogist. Band88, 2003, S.240–244 (rruff.info[PDF; 408kB; abgerufen am 10.Oktober 2022]).
↑A. F. Hallimond:Meta-torbernite I. Its physical properties and relation to torbernite. In: Mineralogical Magazine. Band19, Nr.89, 1920, S.43–47 (rruff.info[PDF; 228kB; abgerufen am 10.Oktober 2022]).
↑Kurt Walenta:Beiträge zur Kenntnis seltener Arsenatmineralien unter besonderer Berücksichtigung von Vorkommen des Schwarzwaldes. In: Tschermaks mineralogische und petrographische Mitteilungen. Band9, Nr.3, 1964, S.252–282, doi:10.1007/BF01128088.
↑Localities for Torbernite.In:mindat.org.Hudson Institute of Mineralogy,abgerufen am 10.Oktober 2022(englisch).
↑
Fundortliste für Torbernit beim Mineralienatlas (deutsch) und bei Mindat (englisch), abgerufen am 10. Oktober 2022.
