8.6 Feldspäte

Die mineralogisch wichtigste Klasse der Tectosilicate sind die Feldspäte (Foto s. Abb. 8.6.1). Sie machen insgesamt 65 Vol.-% der Erdkruste aus.

Abb. 8.6.1. Feldspat

Im Unterschied zu den Zeolithen liegt das Al:Si-Verhätnis selten unter 1:3, d.h. es handelt sich um vergleichsweise Aluminium-reiche Minerale. Meist liegt innerhalb des Gerüstes eine geordnete Si/Al-Verteilung entsprechend der Löwenstein-Regel vor. Nach Zusammensetzung lassen sich grob zwei Arten von Feldspäten unterschieden:

Alkalifeldspäte der Zusammensetzung M[AlSi₃O₈] mit M=Na, K, Rb, Cs.
Erdalkalifeldspäte M[Al₂Si₂O₈] mit M=Ca, Sr, Ba.

Zwischen diesen beiden Gruppen gibt es zum Teil (s.u.) lückenlose Mischbarkeit.

Abb. 8.6.2. Struktur von Anorthit (2 Ansichten) ‣VRML Abb. 8.6.3. nur Si-Zentren und Verknüpfung ‣VRML

Die Kristallstruktur der Feldspäte (Abb. 8.6.2. und 8.6.3.) besteht aus einem Gerüst mit vier-, sechs- und acht-gliedrigen Ringen (nur Si-Tetraederzentren). Man kann dieses Gerüst z.B. aus Schichten kondensiert denken, in denen immer zwei benachbarte Tetraeder in gleicher Orientierung vorliegen (Polyederdarstellung). Die vom Gerüst vorgegebene Kationenkoordination beträgt neun Sauerstoffatome.

Die einzelnen Verbindungen und ihre Mineralogie sind:

Die Alkali-Feldspäte mit der Zusammensetzung M[AlSi₃O₈] sind außer für Li für alle Alkalimetalle bekannt. Da die Lücke im Alumosilicat-Gerüst für die kleinen Na-Ionen zu groß ist, ist in der Na-Verbindung das Alkalimetallkation auf Splitlagen so verteilt, daß eine Koordinationszahl von 6 auftritt. Die K-Verbindung zeigt Koordinationszahl 8, die synthetisch zugängliche Rb-Verbindung CN 9. Im einzelnen:
- Na[AlSi₃O₈] (Natriumfeldspat, Albit)
- K[AlSi₃O₈] (Kaliumfeldspat, Orthoklas): bei Raumtemperatur stabil: Microclin, bei höheren Temperaturen Sanidin.
Zwischen der Na- und der K-Verbindung treten immer dann Mischkristalle auf, wenn das Magma schnell abgekühlt ist. Beim langsamen Abkühlen erfolgt Entmischung in die sogenannten Perthite).
Die Erdalkali-Feldspäte M[Al₂Si₂O₈] sind für M = Ca, Sr und Ba bekannt. Für alle drei Erdalkalimetalle sind daneben auch andere Strukturen stabil. Die wichtigste Verbindung ist der Calciumfeldspat Anorthit (Ca[Al₂Si₂O₈]), der mit Na[AlSi₃O₈] die lückenlose Mischkristallreihe der Plagioklase bildet.

Für die natürlichen Vorkommen der Feldspäte ist das folgende Dreiecksdiagramm zwischen Albit (Na-), Orthoklas (K-) und Anorthit (Ca-Feldspat) wesentlich:

Abb. 8.6.3. Zusammensetzungen und mineralogische Namen wichtiger Fedspäte ‣SVG

Die einzelnen Verbindungen/Phasenfolgen auf den binären Randschnitten (mit Links zu Bildern (B) und zur Mineralogie (M) ) sind:

Na-Ca (Plagioklase, B+M, B) ): Hier lautet die Phasenfolge:
- Albit: M, B+M, B1, B2
- Oligoklas: M, B+M, B
- Andesin: M, B+M
- Labradorit: B+M, M, B1, B2
- Bytownit: B+M, M, B1
- Anorthit: B+M, M, B.
K-Na mit der Phasenfolge:
- Albit: B+M, M, B
- Anorthoklas: M, B1, B2
- Microclin: B+M, M, B
- Sanidin: M B
- Orthoklas: B+M ??, M, B1, B2, B3, B4, Sanidin
Zusätzlich existiert die weniger wichtige Mischkristallreihe der K-Ba-Feldspate