Andalusit ist ein aluminiumhaltiges Silikatmineral. Andalusit ist ein häufiges Mineral in aluminiumhaltigen metamorphen Gesteinen. Es bildet sich bei niedrigen bis mittleren Temperaturen und Druckverhältnissen. Es ist trimorph mit Sillimanit und Kyanit. Das bedeutet, dass diese drei Minerale die gleiche chemische Zusammensetzung, aber eine unterschiedliche kristalline Struktur und damit ein recht unterschiedliches Aussehen haben. Die chemische Zusammensetzung dieser drei Minerale wird oft wie folgt ausgedrückt: Al2SiO5, aber nicht immer. Manchmal wird es als AlAlOSiO4 oder Al2OSiO4 geschrieben, um zu zeigen, dass es sich um Orthosilikate handelt.
Andalusitkristalle sind oft groß genug, um mit bloßem Auge gesehen zu werden, und haben einen charakteristischen quadratischen Querschnitt. Mn-reiche Varietät aus den Vogesen, Frankreich. Die Breite des Querschnitts des größten Kristalls beträgt 16 mm.
Orthosilikate sind Silikatminerale, die in ihrer Kristallstruktur isolierte Kieselsäuretetraeder (SiO4) aufweisen. Diese Tetraeder sind wie dreidimensionale Inseln, die von anderen Elementen umgeben sind. Andere bekannte Orthosilikate sind Zirkon, Olivin, Granat, Topas, Titanit usw. Sie sind die am wenigsten kieselsäurehaltigen Minerale unter den Silikatmineralen, und ihre chemische Formel wird gewöhnlich so geschrieben, dass isolierte Kieselsäuretetraeder als wichtige Struktureinheit deutlich erkennbar sind. Wenn wir die chemische Formel als Al2SiO5 schreiben, dann heben wir diese drei Silikate künstlich von ihren Verwandten ab.
Andalusit, Kyanit und Sillimanit unterscheiden sich in ihrem Aussehen deutlich voneinander. Andalusitkristalle (sie sind in der Regel groß genug, um gesehen zu werden) sind länglich und haben einen fast quadratischen Querschnitt. Kyanit ist ebenfalls länglich, aber er ist blättrig und hat oft eine charakteristische hellblaue Farbe. Sillimanit ist in der Regel feinkörnig, die Kristalle sind ebenfalls länglich, manchmal faserig (als Fibrolith bekannte Varietät).
Andalusit (braun) im Andalusit-Serizit-Schiefer. Kapteeninautio, Finnland. Breite der Probe 12 cm.
Andalusit ist in der Regel rosa, aber auch weiße, graue, gelbe, grüne (grünlich-graue) und violette Varietäten kommen häufig vor. Die Farbvariationen sind meist auf chromophore Elemente zurückzuführen. Eisen sorgt für die rosa Färbung, Mangan für den grünlichen Farbton1. Andalusit ist in der Regel relativ rein, kann aber Mangan und Eisen (beides Chromophore) enthalten, die Aluminium im Gitter ersetzen. Die Andalusit-Varietät Chiastolith enthält dunkle kohlenstoffhaltige Einschlüsse, die ein Kreuz entlang der Diagonalen des Prismas bilden. Andalusit kann sich leicht in Serizit (feinkörniger Muskovit) oder in andere Schichtsilikate umwandeln. Die Sorte Chiastolith ist besonders anfällig für eine solche Umwandlung, die an der Kontaktfläche zwischen Andalusit und kohlenstoffhaltigen Einschlüssen beginnt1. Andere Einschlüsse wie Quarz, undurchsichtige Minerale und andere Minerale sind in den Kristallen ebenfalls häufig, aber sie sind klein und nur unter dem Mikroskop sichtbar. Andalusit ist ein physikalisch hartes Mineral (7,5 auf der Mohs-Skala), das jedoch an der Oberfläche aufgrund von Alteration weniger hart sein kann4.
Porphyroblasten der Andalusit-Varietät Chiastolith (beachten Sie die diagonalen dunklen Zonen) in einem metamorphisierten Tonstein aus Deutschland. Das chiastolithische Kreuzmuster (sichtbar, wenn die Kristalle im rechten Winkel zur längsten Achse des Prismas geschnitten werden) bildet sich, weil der wachsende Andalusitkristall während seines Wachstums Verunreinigungen beiseite schiebt. Anfangs konnte sich der Andalusitkristall nicht von allen Arten von Einschlüssen befreien, aber je größer die Kristalle werden, desto deutlicher werden sie1. Breite der Probe 11 cm.
Andalusit kommt vor allem in metamorphen Gesteinen vor. Diese metamorphen Gesteine sind reich an Aluminium. Die Protolithen sind Sedimentgesteine, die folglich auch viel Aluminium enthalten müssen. Es handelt sich um Sedimentgesteine, die reich an Ton sind (Schiefer, Argillit, Tonstein usw.). Alle Tonminerale enthalten viel Aluminium. Von den drei polymorphen Formen (Andalusit, Kyanit, Sillimanit) hat es die geringste Dichte und ist daher bei niedrigem Druck stabil. Erhöht sich der Druck, wandelt sich Andalusit in Kyanit um. Steigt die Temperatur viel schneller als der Druck, so ist Sillimanit der stabilste der drei. Alle drei Gesteine kommen in metamorphen Gesteinen vor, was sie zu sehr guten Indikatoren für die metamorphen Bedingungen während ihrer Entstehung macht. Andalusit ist nicht mehr stabil, wenn die Temperatur über 600 °C und der Druck über 4 kbar steigt (Diagramm unten), was etwa 12…14 km Tiefe in der Kruste entspricht.
Andalusit ist ein häufiges Mineral in Hornfels. Hornfels ist ein feinkörniges metamorphes Gestein, das durch Kontaktmetamorphose entstanden ist – gebackenes Sedimentgestein neben heißer Magma-Intrusion. Er ist auch in regional metamorphisierten Gesteinen (im Zusammenhang mit gebirgsbildenden Ereignissen) wie Schiefer und Glimmerschiefer verbreitet und kann gelegentlich in granitischem Eruptivgestein auftreten. Andalusit ist in der Verwitterungsumgebung nicht besonders stabil, kann aber in Sand und Sandstein gefunden werden, wenn metamorphe Gesteine niedrigen bis mittleren Grades nicht zu weit entfernt sind. Andalusit und Kyanit werden als feuerfestes Ausgangsmaterial verwendet. Sie werden erhitzt, um Mullit zu erzeugen (Andalusit muss auf 1450…1500 °C erhitzt werden), das zur Herstellung von hochtemperaturbeständigen Ziegeln und anderen feuerfesten Materialien (z. B. in Zündkerzen3) verwendet wird. Sillimanit wird zu diesem Zweck nur selten verwendet, da es in der Regel zu feinkörnig ist, was die Gewinnung von Sillimanit aus dem Gestein erschwert, und es höhere Temperaturen für die Mullitisierung erfordert. Die größten kommerziellen Vorkommen befinden sich in Südafrika. Transparente Kristalle können als Edelsteine dienen. Andalusit wurde erstmals in Andalusien (Spanien) beschrieben und nach dieser Region benannt4.
Stabilitätsfelder von Aluminiumsilikaten2. Andalusit ist bei niedrigem Druck und niedriger Temperatur stabil. 1 kbar entspricht etwa 3,5 km Tiefe in der kontinentalen Kruste.
1. Deer, W. A., Howie, R. A. & Zussman, J. (1996). An Introduction to the Rock-Forming Minerals
2. Nesse, William D. (2011). Einführung in die Mineralogie
3. Klein, C., Hurlbut, C. S. (1993). Handbuch der Mineralogie
4. Hurlbut, C. S. (2007). Andalusite. In: McGraw Hill Encyclopedia of Science & Technology