Lonsdaleit

Lonsdaleit (IMA-Symbol Lon), oft auch als hexagonaler Diamant bezeichnet, ist ein sehr selten vorkommendes Mineral aus der Mineralklasse der „Elemente“. Er ist eine Modifikation des Kohlenstoffs und die Hochdruck-Modifikation von Diamant.

Lonsdaleit
Struktur von Lonsdaleit
Allgemeines und Klassifikation
IMA-Nummer	1966-044
IMA-Symbol	Lon
Chemische Formel	β'-C
Mineralklasse (und ggf. Abteilung)	Elemente – Halbmetalle, Nichtmetalle
System-Nummer nach Strunz (8. Aufl.) Lapis-Systematik (nach Strunz und Weiß) Strunz (9. Aufl.) Dana	I/B.02b I/B.02-050 1.CB.10b 01.03.06.03
Kristallographische Daten
Kristallsystem	hexagonal
Kristallklasse; Symbol	dihexagonal-dipyramidal; 6/m2/m2/m
Raumgruppe	P63/mmc (Nr. 194)Vorlage:Raumgruppe/194
Gitterparameter	a = 2,52 Å; c = 4,12 Å
Formeleinheiten	Z = 4
Physikalische Eigenschaften
Mohshärte	3 oder 7 bis 8
Dichte (g/cm^3)	3,3 bis 3,52
Spaltbarkeit	vollkommen
Farbe	gelbbraun, braunschwarz
Strichfarbe	bräunlichgelb
Transparenz	durchscheinend bis undurchsichtig
Glanz	Bitte ergänzen!
Kristalloptik
Brechungsindizes	nω = 2,404 nε = 2,404
Doppelbrechung	δ = 2,404
Optischer Charakter	einachsig wechselnd

Lonsdaleit kristallisiert im hexagonalen Kristallsystem und bildet feinkörnige, kubische oder kuboktaedrische Aggregate sowie polykristalline Mineral-Aggregate mit Diamant.

Etymologie und Geschichte

Erstmals entdeckt wurde Lonsdaleit in einem Fragment des Meteoriten Canyon Diablo, der als Verursacher des berühmten Barringer-Kraters in Arizona (USA) gilt. Die Erstbeschreibung erfolgte 1967 durch Clifford Frondel und Ursula B. Marvin, die das Mineral nach der irischen Kristallografin und Professorin Kathleen Lonsdale benannten.

Das Typmaterial von Lonsdaleit wird im Harvard Mineralogical Museum der Harvard University in Cambridge (Massachusetts) unter der Sammlungs-Nr. 130245 aufbewahrt.

Klassifikation

Bereits in der veralteten 8. Auflage der Mineralsystematik nach Strunz gehörte der Lonsdaleit zur Mineralklasse der „Elemente“ und dort zur Abteilung der „Halbmetalle und Nichtmetalle“, wo er zusammen mit Diamant, Diamant-2H die „Diamant“-Reihe mit der System-Nr. I/B.02b innerhalb der „Kohlenstoff-Gruppe“ bildete.

Im zuletzt 2018 überarbeiteten und aktualisierten Lapis-Mineralienverzeichnis nach Stefan Weiß, das sich aus Rücksicht auf private Sammler und institutionelle Sammlungen noch nach dieser alten Form der Systematik von Karl Hugo Strunz richtet, erhielt das Mineral die System- und Mineral-Nr. I/B.02-50. In der „Lapis-Systematik“ entspricht dies ebenfalls der Abteilung „Halbmetalle und Nichtmetalle“, wo Lonsdaleit zusammen mit Chaoit, Diamant, Fullerit (bisher ohne Anerkennung durch die IMA/CNMNC), Graphit und Moissanit die unbenannte Gruppe I/B.02 bildet.

Auch die von der IMA zuletzt 2009 aktualisierte 9. Auflage der Strunz’schen Mineralsystematik ordnet den Lonsdaleit in die Abteilung der „Halbmetalle (Metalloide) und Nichtmetalle“ ein. Diese ist allerdings weiter unterteilt nach miteinander verwandten Elementgruppen und -familien, so dass das Mineral entsprechend seiner Zusammensetzung in der Unterabteilung „Kohlenstoff-Silicium-Familie“ zu finden ist, wo es als einziges Mitglied die unbenannte Gruppe 1.CB.10b bildet.

Die vorwiegend im englischen Sprachraum gebräuchliche Systematik der Minerale nach Dana ordnet den Lonsdaleit ebenfalls in die Klasse und dort in die gleichnamige Abteilung der „Elementminerale“ ein. Hier ist er zusammen mit Chaoit, Diamant, Fullerit und Graphit in der Gruppe der „Kohlenstoffpolymorphe“ mit der System-Nr. 01.03.06 innerhalb der Unterabteilung „Elemente: Halbmetalle und Nichtmetalle“ zu finden.

Kristallstruktur

Lonsdaleit kristallisiert in der hexagonalen Raumgruppe P6₃/mmc (Raumgruppen-Nr. 194)Vorlage:Raumgruppe/194 mit den Gitterparametern a = 2,52 Å und c = 4,12 Å sowie vier Formeleinheiten pro Elementarzelle.

Eigenschaften

Die Mohshärte von Lonsdaleit wird je nach Quelle mit 3 oder 7 bis 8 angegeben.

Ein australisches Forscherteam um Andrew G. Tomkins von der Monash University vermutet jedoch, dass die im Vergleich zum Diamant geringere Härte ihre Ursache in der bisher entdeckten Entstehungsform durch extremen Druck und Hitze bei Asteroideneinschlägen hat. Dieser auch künstlich nachzustellende Prozess erzeugt im Kristall jedoch viele Strukturfehler, die die Härte verringern. Einer Hypothese des Forscherteams zufolge kann Lonsdaleit aber auch durch chemische Prozesse beispielsweise bei einem gigantischen, einen Zwergplaneten zerstörenden Asteroideneinschlag entstehen. Dabei entstünde das Mineral durch ausperlende Gase, wenn der Druck im Inneren des zerstörten Zwergplaneten plötzlich abfällt. Der Prozess würde der industriellen Gasphasenabscheidung ähneln und könnte damit vermutlich auch künstlich nachgestellt werden. Theoretisch soll die Härte des so erzeugten Lonsdaleit um bis zu 60 Prozent über der von Diamant liegen.

Bildung und Fundorte

Lonsdaleit entsteht, wenn Graphit durch Schockereignisse, also bei hohem Druck und hoher Temperatur, in eine diamantähnliche Struktur umgewandelt wird, dabei aber das hexagonale Kristallgitter des Graphits erhalten bleibt. Derartige Bedingungen herrschen beispielsweise bei Einschlägen auf dem Meteoritenmutterkörper. Messungen an schockkomprimiertem Graphit mit instantaner Bestimmung der Struktur durch Röntgenbeugung bestätigen diese Sichtweise.

Typlokalität für das Mineral ist die Umgebung des Barringer-Kraters und der dort gefundene Canyon-Diablo-Meteorit. Weitere Fundorte sind der Eisenmeteorit Allan Hills 77283, der Ureilit Kenna, sowie ein Kimberlit-Feld in China. Vermehrt wird Lonsdaleit zusammen mit Graphit und Diamant in Ureiliten, einer Unterart der Achondrite, angetroffen.

Siehe auch

• Liste der Minerale

Literatur

• Michael Fleischer: New Mineral Names. In: American Mineralogist. Band 52, 1967, S. 1579 (englisch, rruff.info [PDF; 800 kB; abgerufen am 14. November 2022]). 
• Helmut Schröcke, Karl-Ludwig Weiner: Mineralogie. Ein Lehrbuch auf systematischer Grundlage. de Gruyter, Berlin; New York 1981, ISBN 3-11-006823-0, S. 95, 100. 
• Lonsdaleite. In: John W. Anthony, Richard A. Bideaux, Kenneth W. Bladh, Monte C. Nichols (Hrsg.): Handbook of Mineralogy, Mineralogical Society of America. 2001 (englisch, handbookofmineralogy.org [PDF; 46 kB; abgerufen am 14. November 2022]). 

Weblinks

Commons: Lonsdaleite – Sammlung von Bildern

• Lonsdaleit. In: Mineralienatlas Lexikon. Geolitho Stiftung; abgerufen am 14. November 2022 
• American-Mineralogist-Crystal-Structure-Database – Lonsdaleite. In: rruff.geo.arizona.edu. Abgerufen am 14. November 2022 (englisch). 
• Lars Fischer: Super-Diamant entstand bei kosmischer Katastrophe. In: spektrum.de. 14. September 2022; abgerufen am 14. November 2022. 

Einzelnachweise

1. Malcolm Back, Cristian Biagioni, William D. Birch, Michel Blondieau, Hans-Peter Boja und andere: The New IMA List of Minerals – A Work in Progress – Updated: January 2023. (PDF; 3,7 MB) In: cnmnc.main.jp. IMA/CNMNC, Marco Pasero, Januar 2023, abgerufen am 1. Februar 2023 (englisch). 
2. Laurence N. Warr: IMA–CNMNC approved mineral symbols. In: Mineralogical Magazine. Band 85, 2021, S. 291–320, doi:10.1180/mgm.2021.43 (englisch, cambridge.org [PDF; 320 kB; abgerufen am 14. November 2022]). 
3. Helmut Schröcke, Karl-Ludwig Weiner: Mineralogie. Ein Lehrbuch auf systematischer Grundlage. de Gruyter, Berlin; New York 1981, ISBN 3-11-006823-0, S. 100. 
4. F. P. Bundy: Hexagonal Diamond – New Form of Carbon. In: The Journal of Chemical Physics. Band 46, 1967, S. 3437, doi:10.1063/1.1841236. 
5. Stefan 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. 
6. Lonsdaleite. In: John W. Anthony, Richard A. Bideaux, Kenneth W. Bladh, Monte C. Nichols (Hrsg.): Handbook of Mineralogy, Mineralogical Society of America. 2001 (englisch, handbookofmineralogy.org [PDF; 46 kB; abgerufen am 14. November 2022]). 
7. Lonsdaleite. In: mindat.org. Hudson Institute of Mineralogy, abgerufen am 14. November 2022 (englisch). 
8. David Barthelmy: Mineral Data. In: webmineral.com. Abgerufen am 14. November 2022 (englisch). 
9. Clifford Frondel, Ursula B. Marvin: Lonsdaleite, a Hexagonal Polymorph of Diamond. In: Nature. Band 214, 1967, S. 587–589, doi:10.1038/214587a0. 
10. Catalogue of Type Mineral Specimens – L. (PDF 262 kB) Commission on Museums (IMA), 9. Februar 2021, abgerufen am 14. November 2022. 
11. Catalogue of Type Mineral Specimens – Depositories. (PDF 311 kB) Commission on Museums (IMA), 18. Dezember 2010, abgerufen am 14. November 2022. 
12. Ernest H. Nickel, Monte C. Nichols: IMA/CNMNC List of Minerals 2009. (PDF; 1,9 MB) In: cnmnc.main.jp. IMA/CNMNC, Januar 2009, abgerufen am 14. November 2022 (englisch). 
13. Lars Fischer: Super-Diamant entstand bei kosmischer Katastrophe. In: spektrum.de. 14. September 2022, abgerufen am 14. November 2022. 
14. Martin Okrusch, Siegfried Matthes: Mineralogie. Eine Einführung in die spezielle Mineralogie, Petrologie und Lagerstättenkunde. 7., vollständig überarbeitete und aktualisierte Auflage. Springer, Berlin [u. a.] 2005, ISBN 3-540-23812-3, S. 27, 441. 
15. D. Kraus, A. Ravasio, M. Gauthier, D. O. Gericke, J. Vorberger, S. Frydrych, J. Helfrich, L. B. Fletcher, G. Schaumann, B. Nagler, B. Barbrel, B. Bachmann, E. J. Gamboa, S. Göde, E. Granados, G. Gregori, H. J. Lee, P. Neumayer, W. Schumaker, T. Döppner, R. W. Falcone, S. H. Glenzer, M. Roth: Nanosecond formation of diamond and lonsdaleite by shock compression of graphite. In: Nature Communications. Band 7, 14. März 2016, doi:10.1038/ncomms10970 (nature.com [PDF; 790 kB; abgerufen am 14. November 2022]). 
16. Roy S. Clarke, Daniel E. Appleman, Daphne R. Ross: An Antarctic iron meteorite contains preterrestrial impact-produced diamond and lonsdaleite. In: Nature. Band 291, 1981, S. 396–398, doi:10.1038/291396a0.