KRISTALLOGRAPHIE
Die 7 Kristallsysteme
Die 7 Kristallsysteme – kubisch, hexagonal, trigonal, tetragonal, orthorhombisch, monoklin und triklin – erklärt, wobei die Symmetrie Ihr erster Anhaltspunkt bei der Mineralbestimmung ist.
Warum Symmetrie wichtig ist
Die Außenflächen, Wachstumswinkel und Spaltrichtungen eines Kristalls sind allesamt Folge der Art und Weise, wie sich seine Atome im Raum wiederholen. Zwei Mineralien mit völlig unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung können Kristalle bilden, die fast identisch aussehen, da sie dasselbe Kristallsystem aufweisen. Sobald Sie das System auf einen Blick benennen können, grenzt sich die Identifizierung von über 5.000 Mineralien auf eine Handvoll ein.
Die sieben Systeme
Kubisch (höchste Symmetrie – Fluorit, Pyrit, Galenit, Granat). Hexagonal (sechsfache Achse – Beryll, Apatit). Trigonale Symmetrie (dreifache Achse – Quarz, Calcit, Turmalin). Tetragonale Symmetrie (vierfache Achse – Kassiterit, Rutil, Scheelit). Orthorhombische Symmetrie (drei senkrechte Achsen ungleicher Länge – Baryt, Topas, Schwefel). Monoklin (ein schräger Winkel – Gips, Azurit, Orthoklas). Triklin (geringste Symmetrie, drei ungleiche schräge Achsen – Plagioklas, Kyanit, Rhodonit).
Anwendung im Einsatz
Betrachten Sie zunächst die Kristallform – handelt es sich um einen Würfel? Ein sechseckiges Prisma? Einen Rhombus? Zählen Sie die Flächen, die an einer Ecke zusammenlaufen. Prüfen Sie, ob gegenüberliegende Flächen parallel zueinander verlaufen. Innerhalb von dreißig Sekunden sollten Sie in der Lage sein, vier bis fünf Kristallsysteme auszuschließen und Ihre Auswahlliste auf ein oder zwei Kandidaten einzugrenzen. Kombinieren Sie dies mit der Härte und dem Strich, und Sie haben die meisten Bestimmungen gelöst.
Die Grundprinzipien hinter jedem System
Jedes Kristallsystem wird durch eine Reihe imaginärer Referenzlinien – die kristallographischen Achsen – und die Winkel zwischen diesen definiert. Das kubische System verfügt über drei gleich lange Achsen, die sich im rechten Winkel schneiden, weshalb seine Kristalle aus vielen Richtungen gleich aussehen. Je weiter man in der Liste nach unten geht, desto ungleicher werden die Achsen und desto weniger rechtwinklig sind die Winkel: Das orthorhombische System behält die rechten Winkel bei, weist jedoch ungleiche Längen auf, das monokline System neigt eine Achse, und das trikline System verzichtet gänzlich auf rechte Winkel.
Sie müssen nichts messen, um dies anzuwenden. Die Erkenntnis ist intuitiv: Mineralien mit hoher Symmetrie (kubisch, hexagonal) neigen zu blockartigen, gleichmäßigen oder gleichmäßig prismatischen Formen, während Mineralien mit geringer Symmetrie (monoklin, triklin) eher keilförmige, schräge oder blattartige Kristalle bilden. Wenn ein Kristall eher „schräg“ als „regelmäßig“ aussieht, befinden Sie sich in der Regel am unteren Ende der Symmetrieleiter.
Trigonal vs. hexagonal: Die häufig auftretende Verwechslung
Anfänger verwechseln häufig das trigonale und das hexagonale System, da beide sechsseitige Prismen bilden können. Der Unterschied liegt in der Hauptsymmetrieachse: Das hexagonale System weist eine sechsfache Symmetrieachse auf, das trigonale lediglich eine dreifache. Quarz ist die klassische Falle – er bildet schöne sechsseitige Prismen, ist jedoch trigonal und nicht hexagonal, was Sie manchmal anhand der abwechselnd großen und kleinen rhomboedrischen Flächen an der Spitze erkennen können.
Ein praktisches Erkennungsmerkmal ist es, die Endformen und die Flächenentwicklung zu betrachten, anstatt lediglich die Prismenflächen zu zählen. Apatit (echt hexagonal) neigt zu sauberen, symmetrischen sechsfachen Enden; Quarz weist oft jene ungleichmäßige, aus zwei Rhomboedern bestehende Endform auf. Wenn Sie nur das Prisma zählen, liegen Sie in etwa der Hälfte der Fälle falsch – überprüfen Sie stets die Symmetrie der Spitze.
Lesesysteme auf chinesischen Stufen
Chinesische Fundorte eignen sich außerordentlich gut als Lehrbeispiel für Kristallsysteme, da an so vielen von ihnen Kristalle in Lehrbuchqualität vorkommen. Kubischer Fluorit aus Yaogangxian in Hunan wächst in Form von scharfen Würfeln und Oktaedern, die das kubische System auf den ersten Blick deutlich machen, während der Scheelit aus Xuebaoding in Sichuan die für das tetragonale System typische bipyramidale Form aufweist.
Stibnit aus dem Gebiet Lengshuijiang–Xikuangshan in Hunan eignet sich hervorragend zum Studium des orthorhombischen Systems: Seine stahlfarbenen, tief geriffelten Plättchen und Nadeln spiegeln die ungleichen Achsen dieses Systems wider. Wenn Sie nur aus diesen wenigen Fundorten sammeln – kubischer Fluorit, tetragonaler Scheelit, orthorhombischer Stibnit sowie trigonaler Quarz, der fast überall vorkommt –, können Sie sich eine praktische Referenzsammlung zusammenstellen, die den Großteil der sieben Kristallsysteme abdeckt, ohne jemals auf chinesisches Material verzichten zu müssen.
Häufige Fragen
Wie viele Kristallsysteme gibt es – sechs oder sieben?
In der modernen Mineralogie werden meist sieben Kristallsysteme gelehrt, wobei das trigonale vom hexagonalen System unterschieden wird. In einigen älteren Lehrbüchern und nach bestimmten kristallographischen Konventionen wird das trigonale System dem hexagonalen zugeordnet, sodass insgesamt sechs Systeme gezählt werden. Beide Schemata beschreiben dieselben Mineralien; die Version mit sieben Systemen ist unter Sammlern die gängigere Referenz.
Kann ich das Kristallsystem eines Minerals allein anhand seines Aussehens erkennen?
Bei wohlgeformten Kristallen ist dies oft der Fall, jedoch nicht immer. Ein klarer Würfel, ein sechseckiges Prisma oder eine Raute deuten stark auf ein Kristallsystem hin, doch schlecht geformte, massive oder verzwillingte Exemplare können dieses verbergen. Betrachten Sie das Kristallsystem als Ihren ersten Anhaltspunkt und bestätigen Sie die Einordnung anhand von Härte, Spaltbarkeit und Strichfarbe.
Warum gehört Quarz zum trigonalen System, obwohl er sechsseitig aussieht?
Quarz weist sechs Prismenflächen auf, besitzt jedoch nur eine dreifache Symmetrie um seine Hauptachse, wodurch er dem trigonalen System zugeordnet wird. Das entscheidende Merkmal ist die Endform: Die abschließenden rhomboedrischen Flächen sind in der Regel ungleichmäßig und bilden keinen symmetrischen sechsfachen Punkt.
Beeinflusst das Kristallsystem die Art und Weise, wie ein Probekörper bricht?
Ja. Die Spaltrichtungen und -winkel werden durch das Atomgitter vorgegeben und spiegeln somit die Symmetrie des Systems wider. Kubisches Galenit spaltet sich in rechtwinklige Würfel, während trigonales Calcit sich in Rauten spaltet – die Spaltform spiegelt die Struktur wider.