Spinelle

Die Spinell-Supergruppe, auch Spinell-Obergruppe bzw. Spinell-Gruppe oder üblicherweise kurz Spinelle, umfasst Minerale und Chemische Verbindungen der allgemeinen Formel AB₂X₄, die im Strukturtyp der Spinellstruktur kristallisieren. In dieser allgemeinen Formel sind „A“ und „B“ Metall-Kationen und „X“ in Mineralen die Chalkogenid-Anionen O²⁻, S²⁻ und Se²⁻.

Synthetisch sind auch Spinelle mit den Anionen N³⁻ (z. B. SiTi₂N₄), Te²⁻ (z. B. Cr²⁺Cr³⁺₂Te₄), Cl⁻ (z. B. ZnLi₂Cl₄), F⁻ (z. B. NiLi₂F₄) und CN⁻ (z. B. ZnK₂(CN)₄) bekannt.

In der Spinellstruktur bilden die „X“-Anionen eine annähernd kubisch dichteste Kugelpackung, in der ¹/₈ der Tetraederlücken (Koordinationszahl: 4) und die Hälfte der Oktaederlücken (Koordinationszahl: 6) von den Kationen besetzt sind.

Aufgrund der hohen kubischen Symmetrie enthält die Spinellstruktur nur drei kristallographisch unterscheidbare Punktlagen und wird durch nur 2 variable Parameter beschrieben. Dennoch ist die Bandbreite der Zusammensetzungen erstaunlich hoch. Über 200 Verbindungen mit Spinellstruktur sind bekannt, davon treten 61 (Stand 2024) in der Natur als Minerale auf. Die Kationenpositionen werden dabei von rund 36 verschiedenen Ionen (Leerstellen inklusive) mit Ladungen zwischen 0 (Leerstelle) und +6 besetzt.^[1]

Spinelle bilden meist Kristalle mit oktaedrischem Habitus. Oxispinelle (auch Oxospinelle genannt) sind transparent und je nach Zusammensetzung farblos bis gelblich, grün, blau, violett, rot oder schwarz und opak. Sie zeigen Glasglanz und sind mit einer Mohshärte von 5 bis 8 recht hart. Thio- und Selenospinelle sind opak mit einem silbrig-grauen bis messing- oder bronzefarbenen Metallglanz und geringerer Mohshärte von 2,5 bis 5.

Minerale der Spinell-Supergruppe bildeten und bilden sich unter verschiedensten Bedingungen in allen Phasen der Entwicklung unseres Sonnensystems. Sie gehören zu den ersten Kondensaten aus dem präsolaren Nebel und sind schon von Mireille Christophe Michel-Lévy bei der ersten Beschreibung eines Calcium-Aluminium-reichen Einschlusses in einem chondritischen Meteoriten gefunden worden.

Sie bilden sich auf der Erde zudem magmatisch durch Kristallisation aus z. B. basischen und ultrabasischen Schmelzen (Chromit, Magnesiochromit, Ulvöspinell) sowie metasomatisch und metamorph. Spinelle treten im Oberen Erdmantel in Peridotiten und in der Mantelübergangszone auf. In der Mantelübergangszone – in einer Tiefe zwischen 500 und 660 km – liegt die Verbindung Mg₂SiO₄, die einen Großteil des Erdmantels ausmacht, als Ringwoodit in der Spinellstruktur vor.

Der Großteil der Spinelle ist sehr hart und verwitterungsbeständig. Sie reichern sich daher in Sedimenten wie Schwermineral-Sanden und Seifen an.

1. ↑ Referenzfehler: Ungültiges <ref>-Tag; kein Text angegeben für Einzelnachweis mit dem Namen Bosi 2019.