Ringwoodit

Ringwoodit ist die Hochdruck-Modifikation von Olivin und ein an der Erdoberfläche selten vorkommendes Mineral aus der Mineralklasse der „Silikate und Germanate“. Es kristallisiert im kubischen Kristallsystem mit der idealisierten chemischen Zusammensetzung Mg₂(SiO₄), ist also ein Magnesium-Silikat. Strukturell gehört Ringwoodit zu den Inselsilikaten sowie zur Supergruppe der Spinelle mit der für Spinelle normierten Formelschreibweise SiMg₂O₄.

Ringwoodit
Bläulicher Ringwooditkristall (Größe ≈ 150 μm)
Allgemeines und Klassifikation
IMA-Nummer	1968-036
IMA-Symbol	Rwd
Chemische Formel	SiMg2O4 γ-(Mg,Fe^2+)2[SiO4] Mg2(SiO4)
Mineralklasse (und ggf. Abteilung)	Silikate und Germanate – Inselsilikate (Nesosilikate)
System-Nummer nach Strunz (8. Aufl.) Lapis-Systematik (nach Strunz und Weiß) Strunz (9. Aufl.) Dana	VIII/A.06 VIII/A.06-020 9.AC.15 51.03.03.01
Kristallographische Daten
Kristallsystem	kubisch
Kristallklasse; Symbol	hexakisoktaedrisch; 4/m32/m
Raumgruppe	Fd3m (Nr. 227)Vorlage:Raumgruppe/227
Gitterparameter	a = 8,11 (synthetisch 8,17Å) Å
Formeleinheiten	Z = 8
Physikalische Eigenschaften
Mohshärte	Bitte ergänzen!
Dichte (g/cm^3)	berechnet: 3,90
Spaltbarkeit	Bitte ergänzen!
Farbe	farblos, violett, bläulich, rauchgrau
Strichfarbe	Bitte ergänzen!
Transparenz	Bitte ergänzen!
Glanz	Bitte ergänzen!
Kristalloptik
Brechungsindex	n = 1,768
Doppelbrechung	keine, da optisch isotrop

Aufgrund von Mischkristallbildung zwischen den Mineralen der Olivingruppe wird die Formel für den Ringwoodit oft auch als Mischformel mit (Mg,Fe)₂[SiO₄] angegeben. In der Natur überwiegen Mg-reiche Mischkristalle; γ-Fe₂(SiO₄) wurde erst kürzlich in natürlichen Proben nachgewiesen und wird daher seit 2013 als Ahrensit bezeichnet.

Ringwoodit ist durchscheinend und konnte bisher nur in Form von abgerundeten Körnern bis etwa 100 Mikrometer Größe und massigen Mineral-Aggregaten gefunden werden. In reiner Form ist Ringwoodit farblos. Durch Fremdbeimengungen kann er aber auch eine violette, bläuliche oder rauchgraue Farbe annehmen.

Etymologie und Geschichte

Erstmals entdeckt wurde Ringwoodit in Mineralproben des „Tenham-Meteoriten“, der 1879 bei South Gregory im australischen Bundesstaat Queensland niederging. Beschrieben wurde das Mineral 1969 durch R. A. Binns, R. J. Davis und S. J. B. Reed, die das Mineral nach dem australischen Experimental-Geophysiker und Geochemiker Alfred Edward Ringwood (1930–1993) benannten.

Das eisenhaltige Analogon zu Ringwoodit, Ahrensit, wurde 2013 nach dem US-amerikanischen Mineralphysiker Thomas J. Ahrens (1936–2010) benannt.

Klassifikation

Die aktuelle Klassifikation der International Mineralogical Association (IMA) zählt den Ringwoodit zur Spinell-Supergruppe, wo er zusammen mit Ahrensit, Brunogeierit, Filipstadit, Qandilit, Tegengrenit und Ulvöspinell die Ulvöspinell-Untergruppe innerhalb der Oxispinelle bildet.

In der veralteten, aber teilweise noch gebräuchlichen 8. Auflage der Mineralsystematik nach Strunz gehörte der Ringwoodit zur Mineralklasse der „Silikate und Germanate“ und dort zur Abteilung der „Inselsilikate (Nesosilikate)“, wo er zusammen mit Wadsleyit die unbenannte Gruppe VIII/A.06 bildete.

Die seit 2001 gültige und von der IMA verwendete 9. Auflage der Strunz’schen Mineralsystematik ordnet den Ringwoodit ebenfalls in die Abteilung der „Inselsilikate (Nesosilikate)“ ein. Diese ist allerdings weiter unterteilt nach der möglichen Anwesenheit weiterer Anionen und der Koordination der beteiligten Kationen, so dass das Mineral entsprechend seiner Zusammensetzung in der Unterabteilung „Inselsilikate ohne zusätzliche Anionen; Kationen in oktaedrischer [6]er-Koordination“ zu finden ist, wo es als einziges Mitglied die unbenannte Gruppe 9.AC.15 bildet.

Auch die vorwiegend im englischen Sprachraum gebräuchliche Systematik der Minerale nach Dana ordnet den Ringwoodit in die Klasse der „Silikate und Germanate“ und dort in die Abteilung der „Inselsilikatminerale“ ein. Hier ist er als einziges Mitglied in der unbenannten Gruppe 51.03.03 innerhalb der Unterabteilung „Inselsilikate: SiO₄-Gruppen mit allen Kationen nur in oktaedrischer [6]-Koordination“ zu finden.

Kristallstruktur

Ringwoodit kristallisiert kubisch in der Raumgruppe Fd3m (Raumgruppen-Nr. 227)Vorlage:Raumgruppe/227 mit dem Gitterparameter a = 8,11 Å (in synthetischer, chemisch reiner Form 8,17 Å) sowie 8 Formeleinheiten pro Elementarzelle. Das Kristallgitter hat die Struktur von Spinell, weshalb Ringwoodit bzw. γ-Olivin besonders in der geophysikalischen Literatur mitunter auch als „Spinell“ bezeichnet wird.

Molvolumen von Ringwoodit (γ-Mg₂SiO₄) als Funktion des Drucks bei Zimmertemperatur

Molvolumen von Ahrensit (γ-Fe₂SiO₄) als Funktion des Drucks bei Zimmertemperatur

Modifikationen und Varietäten

Die Verbindung Mg₂(SiO₄) ist trimorph und kommt in der Natur neben dem kubischen Ringwoodit noch als orthorhombisch kristallisierender Forsterit und als ebenfalls orthorhombisch, jedoch in anderer Raumgruppe kristallisierender Wadsleyit vor.

Bildung und Fundorte

Dünnschliff eines gewöhnlichen Chondriten aus Nordwestafrika mit Schockader und Ringwoodit

Als Hochdruck-Modifikation des Olivinminerals Forsterit ist Ringwoodit im Erdmantel ab etwa einer Tiefe von 520 km (520-km-Diskontinuität) stabil. In Steinmeteoriten (Chondriten) entsteht das Mineral dagegen durch Impaktmetamorphose (Stoßwellen-Metamorphose), wenn das Material während des Aufschlags stark gestaucht und dabei hohen Drücken und Temperaturen ausgesetzt ist. Dabei ist das Auftreten von Ringwoodit einer von mehreren Indikatoren für die Schockstufe S6 nach der Stöffler-Keil-Scott-Skala. Bei noch stärkeren Schockereignissen wird der Meteorit weitgehend aufgeschmolzen, und es bildet sich eine Impaktschmelze, nach deren Erstarrung keine Hochdruckphasen mehr nachweisbar sind.

Im Tenham-Meteoriten wurde Ringwoodit in kleinen, die Grundmasse des Meteoriten durchschneidenden Äderchen gefunden, die durch die Brekziierung beim Aufschlag des Meteoriten entstanden. Als Begleitminerale fanden sich Majorit, magnesiumhaltiges Silikatglas sowie die ebenfalls erstmals im Tenham-Meteoriten entdeckten Minerale Akimotoit und Bridgmanit. Der 1966 ebenfalls in Australien bei Rawlinna in Western Australia niedergegangener Chondrit Coorara enthielt ebenfalls Ringwoodit und Majorit (Magnesium-Eisen–Granat).

Weitere bisher bekannte Fundorte, in denen Meteoriten mit Ringwoodit niedergingen, sind unter anderem die Grove Mountains auf dem Amerikanischen Hochland in der Antarktis, Pampa del Infierno im argentinischen Departamento Almirante Brown, Sui und Gaogang in China, der Peace River und Catherwood (Provinz Saskatchewan) in Kanada, Munizip al-Dschabal al-Gharbi in Libyen, Dhofar im Oman sowie mehrere Countys in New Mexico und Umbarger im texanischen Randall County in den Vereinigten Staaten von Amerika.

In China konnte Ringwoodit zudem in einem Basaltfeld nahe Hannuoba im Kreis Wanquan (Hebei) nachgewiesen werden.

Diamant mit eingeschlossenem Ringwoodit

Bei Untersuchungen an einem brasilianischen Fund wurde Mantelmaterial mit Ringwoodit als Einschluss innerhalb eines Diamanten gefunden. Untersuchungen in den USA erhärteten die Hypothese, dass sich im Erdmantel große Mengen von in Ringwoodit enthaltenem Hydroxid befinden könnten. Neuere Untersuchungen bestätigen die große Bedeutung von Ringwoodit aus dem Kontaktbereich von der Übergangszone zum unteren Erdmantel. Dort könnte in gebundener Form beispielsweise bis zu sechsmal mehr Wasser eingeschlossen sein als es der Menge in allen Ozeanen entspricht. Es gelangt zusammen mit Sedimenten am Meeresgrund durch abtauchende Erdplatten in den Erdmantel, wo es verdichtet und eingeschlossen wird.

Siehe auch

• Liste der Minerale

Literatur

• R. A. Binns, R. J. Davis, S. J. B. Reed: Ringwoodite, natural (Mg,Fe)₂SiO₄ spinel in the Tenham meteorite. In: Nature. Band 221, 8. März 1969, S. 943–944, doi:10.1038/221943a0. 
• Michael Fleischer: New mineral names. Ringwoodite. In: American Mineralogist. Band 54, 1969, S. 1218–1223 (rruff.info [PDF; 379 kB; abgerufen am 3. Januar 2017]). 
• L. C. Coleman: Ringwoodite and majorite in the Catherwood meteorite. In: The Canadian Mineralogist. Band 15, 1977, S. 97–101 (rruff.info [PDF; 772 kB; abgerufen am 3. Januar 2017]). 
• Friedrich Klockmann: Klockmanns Lehrbuch der Mineralogie. Hrsg.: Paul Ramdohr, Hugo Strunz. 16. Auflage. Enke, Stuttgart 1978, ISBN 3-432-82986-8, S. 665 (Erstausgabe: 1891). 

Weblinks

Commons: Ringwoodite – Sammlung von Bildern

• Mineralienatlas: Ringwoodit (Wiki)
• David Barthelmy: Ringwoodite Mineral Data. In: webmineral.com. Abgerufen am 16. Juni 2019 (englisch). 
• Ringwoodite search results. In: rruff.info. Database of Raman spectroscopy, X-ray diffraction and chemistry of minerals (RRUFF); abgerufen am 16. Juni 2019 (englisch). 
• American-Mineralogist-Crystal-Structure-Database – Ringwoodite. In: rruff.geo.arizona.edu. Abgerufen am 16. Juni 2019 (englisch). 

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 26. Januar 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 5. Januar 2023]). 
3. Malcolm Back, William D. Birch, Michel Blondieau und andere: The New IMA List of Minerals – A Work in Progress – Updated: March 2019. (PDF 1703 kB) In: cnmnc.main.jp. IMA/CNMNC, Marco Pasero, März 2019, abgerufen am 16. Juni 2019 (englisch). 
4. 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. 539. 
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. Malcolm Back, William D. Birch, Hans-Peter Bojar und andere: The New IMA List of Minerals – A Work in Progress – Updated: January 2014. (PDF 1602 kB) In: cnmnc.main.jp. IMA/CNMNC, Marco Pasero, März 2019, abgerufen am 16. Juni 2019 (englisch). 
7. W. H. Baur: Computer-simulated crystal structures of observed and hypothetical Mg₂SiO₄. In: American Mineralogist. Band 57, 1972, S. 709–731 (arizona.edu [TXT; abgerufen am 3. Januar 2017]). 
8. Ringwoodite. 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; 64 kB; abgerufen am 3. Januar 2017]). 
9. Ringwoodite. In: mindat.org. Hudson Institute of Mineralogy, abgerufen am 16. Juni 2019 (englisch). 
10. Ferdinando Bosi, Cristian Biagioni, Marco Pasero: Nomenclature and classification of the spinel supergroup. In: European Journal of Mineralogy. Band 31, Nr. 1, 12. September 2018, S. 183–192, doi:10.1127/ejm/2019/0031-2788 (englisch). 
11. O. R. Norton: The Cambridge Encyclopedia of Meteorites. Cambridge University Press, Cambridge 2002, ISBN 0-521-62143-7, S. 93–95. 
12. Fundortliste für Ringwoodit beim Mineralienatlas und bei Mindat
13. Mindat – Fundort Hannuoba basalt field, Wanquan Co., Zhangjiakou Prefecture, Hebei Province, China (Quelle: Hongsen Xie, Huifen Zhang, Yueming Zhang, Huigang Xu, Shijie Zhuang: High-pressure hydrous mineral association in Hannuoba lherzolite. In: Acta Mineralogica Sinica. Band 4, Nr. 4, 1984, S. 289–295, doi:10.1007/BF02864872. )
14. Mineralwasser im Erdkern basiert auf: Hydrous mantle transition zone indicated by ringwoodite included within diamond
15. wissenschaft.de: Wasser im Erdmantel bestätigt
16. Insa Germerott:Unterirdischer Ozean? Gigantische Wassermengen im Erdmantel entdeckt. National Geographic, 30. September 2022