Iolit

Die Verbindung Mg2Al3[AlSi5O18] ist dimorph und kommt neben dem orthorhombisch kristallisierenden Cordierit noch als hexagonal kristallisierende Hochtemperaturmodifikation Indialith vor. Aufgrund der stark gehemmten Gleichgewichtseinstellung der Fehlordnungen im Kristallgitter sind in der Natur alle Übergänge zwischen Indialith und Cordierit anzutreffen. Als Cerasit wird eine Cordierit-Varietät bezeichnet, deren Habitus dem von Trapiche-Smaragden ähnelt. Meist sind Cerasite zudem zu Muskovit bzw. Serizit oder Pinit umgewandelt (siehe Muskovit-Varietäten). Die Varietät Iolith-Sonnenstein ist ein durch Einlagerung von Hämatit- oder Goethit-Schüppchen rötlich gefärbter Cordierit. Die eisenhaltige Varietät Steinheilit erhielt ihren Namen durch den Chemiker Johan Gadolin, der das Mineral nach seinem Entdecker Fabian Gotthard von Steinheil benannte. Dieser war ein an mineralogischen Fragen interessierter Generalgouverneur von Finnland (1810–1812, 1814–1823).

Cordierit ist stark pleochroitisch, was bedeutet, dass sich die Farbe des Kristalls mit bloßem Auge sichtbar je nach Lichteinstrahlung ändert. Da Cordierit doppelbrechend ist, zeigen sich drei verschiedene Farben, und zwar Hellgelb, Violett bis Blau und Hellblau.

Cordierit ist ein typisches Mineral kontaktmetamorpher Pelite, Gneisen und Glimmerschiefern, die bei Drucken unterhalb 5 kbar und Temperaturen von 550 °C bis über 800 °C gebildet wurden (Hornblende-Hornfels-Fazies, Pyroxen-Hornfels-Fazies bis Sanidinit-Fazies). Als Begleitminerale treten unter anderem Andalusit, Biotit, Granat, Korund, Muskovit, Sillimanit und Spinell auf. Bei zunehmender Temperatur setzt die Bildung von Cordierit mit der Reaktion von Chlorit + Muskovit zu Cordierit + Biotit + Andalusit oder Sillimanit + H2O ein. Bei hohen Temperaturen bildet sich Cordierit über die Reaktion von Biotit + Sillimanit zu Granat + Cordierit + H2O. Cordierit ist bei einsetzender Gesteinsschmelze noch stabil (Migmatite) und bildet sich auch magmatisch bei der Kristallisation granitischer Schmelzen sowie in Pegmatiten. Außer in Metapeliten und granitischen Gesteinen tritt Cordierit gesteinsbildend noch in metamorphen ultramafischen Gesteinen auf, den Cordierit-Anthophyllit-Gneisen. Für die meisten dieser Gesteine wird ein 2-stufiger Entstehungsprozess angenommen. Ausgangsgesteine sind Vulkanite kontinentaler oder ozeanischer Spreizungszonen, meist Basalte des Ozeanbodens. Diese werden zunächst von hydrothermalen Lösungen, vor allem Seewasser, das entlang von mittelozeanischen Spreizungszonen aufgeheizt wird und durch die Gesteine des Ozeanboden diffundiert, ausgelaugt. Dieser verbreitete Prozess der Ozeanbodenmetamorphose entfernt Kalzium, Kalium und Eisen aus den Basalten. Werden die verbleibenden, Serizit- und chloritreichen Gesteine anschließend regionalmetamorph verändert, bilden sich mangels Kalzium statt Klinoamphibolen (Aktinolith, Hornblende) die Orthoamphibole Cummingtonit, Anthophyllit und Gedrit. Wegen der ebenfalls geringen Kaliumgehalte können sich die Cordierit-verdrängenden Minerale Biotit, Muskovit oder Kalifeldspat nicht bilden und Cordierit ist über einen wesentlich größeren Temperaturbereich stabil, als in Metapeliten. Mit zunehmenden Temperaturen bildet sich Cordierit ab 400 °C bei 1–3 kbar beim Abbau von Chlorit: Andalusit + Chlorit = Cordierit + Staurolith + H2O Staurolith + Chlorit = Cordierit + Granat + H2O Granat + Chlorit = Cordierit + Cummingtonit/Gedrit (Gedrit ab ca. 450 °C) Die Bildung von Cordierit ist auf Drucke unter 5 kbar beschränkt. Mit steigenden Drucken baut sich Cordierit ab zu 1–2 kbar: Cordierit + Granat + Cummingtonit = Gedrit/Orthoamphibol 2–4 kbar: Cordierit + Cummingtonit = Chlorit + Gedrit/Orthoamphibol 3–5 kbar: Cordierit + Granat = Sillimanit + Gedrit/Orthoamphibol Als eher seltene Mineralbildung kann Cordierit an verschiedenen Fundorten zum Teil zwar reichlich vorhanden sein, insgesamt ist er aber wenig verbreitet. Weltweit sind bisher (Stand: 2014) etwas mehr als 900 Fundorte für Cordierit bekannt. Neben seiner Typlokalität Großer Arber im Bayerischen Wald und weiteren Orten in der Oberpfalz in Bayern trat das Mineral in Deutschland unter anderem noch an mehreren Orten im Schwarzwald wie unter anderem in der Grube Clara bei Oberwolfach und einem Porphyr-Steinbruch bei Detzeln in Baden-Württemberg, auf der Blauen Kuppe im Eschweger Becken, im Vogelsberg, am Otzberg im Odenwald und im ehemaligen Marmoritwerk bei Hochstädten in Hessen, an einigen Stellen in der Umgebung von Bad Harzburg in Niedersachsen, an vielen Orten des nordrhein-westfälischen Siebengebirges bei Bad Godesberg und Königswinter, an zahlreichen Stellen in der Eifel wie unter anderem Andernach und Mendig in Rheinland-Pfalz, am Schaumberg (bei Theley) im Saarland, in mehreren Steinbrüchen in der Umgebung von Chemnitz in Sachsen, bei Eckernförde in Schleswig-Holstein und am Dolmar bei Meiningen in Thüringen auf. Bekannt aufgrund außergewöhnlicher Cordieritfunde ist unter anderem das Näverberg-Feld etwa 4 km westlich vom Bergwerk von Falun in der schwedischen Provinz Dalarnas, wo bis zu 20 cm lange, durchsichtige Kristalle zutage traten. Die bisher größten bekannten Kristalle mit bis zu 50 cm Länge wurden allerdings bei La Fuenfria in der spanischen Sierra de Guadarrama gefunden und etwa halb so große Kristalle kennt man vom Cerro San Pedro nahe der spanischen Gemeinde Guadalix de la Sierra. In Österreich wurde das Mineral unter anderem in einem Basalt-Steinbruch am Pauliberg im Burgenland, an einigen Fundpunkten in Kärnten, bei Hessendorf (Gemeinde Dunkelsteinerwald) und an mehreren Orten im Waldviertel in Niederösterreich, am Stradner Kogel und in einem Basalt-Steinbruch bei Klöch in der Steiermark, bei Kleinstroheim und im Kürnberger Wald sowie an mehreren Orten im Mühlviertel in Oberösterreich und an der Schattenspitze im Ochsental (Silvretta) in Vorarlberg gefunden. In der Schweiz konnte Cordierit bisher nur an einigen Stellen im Bergell (Val Bregaglia) und im Val Rebolgin nahe Lostallo im Kanton Graubünden sowie bei Brissago TI im Val Crodolo, bei Miregn (Gemeinde Biasca) und auf der Sponda Alp in der Gemeinde Chironico im Kanton Tessin gefunden werden. Weitere Fundorte liegen unter anderem in Algerien, Andorra, der Antarktis, Argentinien, Äthiopien, Australien, Bolivien, Brasilien, China, Finnland, Frankreich und auf der französischen Insel Martinique, Georgien, Grönland, Indien, Iran, Irland, Israel, Italien, Japan, Kasachstan, der Demokratischen Republik Kongo (Zaire), Kanada, Madagaskar, Marokko, Myanmar, Namibia, Neuseeland, Norwegen, im Oman, Peru, Polen, Portugal, Rumänien, Russland, auf Saint John (Amerikanische Jungferninseln), Slowakei, Sri Lanka, Südafrika, Surinam, Tadschikistan, Tansania, Tschechien, Ungarn, im Vereinigten Königreich (UK) und den Vereinigten Staaten von Amerika (USA).

Cordierit kristallisiert orthorhombisch in der Raumgruppe Cccm (Raumgruppen-Nr. 66)Vorlage:Raumgruppe/66 mit den Gitterparametern a = 17,09 Å; b = 9,73 Å und c = 9,36 Å sowie 4 Formeleinheiten pro Elementarzelle. Die Kristallstruktur von Cordierit ähnelt der des 6er-Einfachringsilikates Beryll (Al2Be3[Si6O18] hexagonale Symmetrie). Die ersten Strukturbestimmungen zeigten, dass in den [Si6O18]-6er-Ringen des Cordierites je ein Si durch ein Al-Ion ersetzt ist. Daher der entsprechende Formelteil [AlSi5O18] für den Silikatbaustein (im Bild gelbe und dunkelgraue Dreiecke). Diese 6-er-Ringe sind untereinander verbunden durch eine weitere tetraedrisch von 4 Sauerstoffen umgebene Kationenposition und eine von 6 Sauerstoffen umgebene Oktaederposition. Im Cordierit findet sich auf der ringverknüpfenden Tetraederposition das Aluminium Al (Beryll: Beryllium Be) und auf den Oktaederpositionen Magnesium Mg (Beryll: Aluminium Al). Diese Analogie zur Beryllstruktur und die Zuordnung des gesamten Si zu den 6er-Tetraederring-Positionen führten zu der Klassifikation des Cordierit als Ringsilikat. Spätere Untersuchungen zur Verteilung von Al und Si zeigten, dass für die Beschreibung der Si-Al-Verteilung alle tetraedrischen Positionen berücksichtigt werden müssen und Si auch auf der ringverbindenden Al-Tetraederposition eingebaut wird. Bei Temperaturen oberhalb von 830 °C verteilen sich das Si und Al gleichmäßig über alle Tetraederpositionen (Hochtemperaturmodifikation Indialith). Auch bei der ideal geordneten Tieftemperaturmodifikation Cordierit ist 1/3 der ringverknüpfenden Tetraeder mit Si besetzt. Für Cordierit und Indialith ergibt sich somit eine Alumosilikat-Gerüststruktur aus Ketten von 4er-Ringen in c-Richtung, die seitlich zu 6er-Ringen verbunden sind. Strukturell ist Cordierit ein Gerüstsilikat mit der idealisierten Strukturformel Mg2[Si5Al4]. Die Substitution von Si durch Al und deren geordnete Verteilung führt zu einer Verzerrung des Kristallgitters und damit zur Verringerung der Symmetrie. Cordierit ist daher orthorhombisch, jedoch aufgrund von Zwillingsbildung ähnlich wie beim Aragonit mit pseudohexagonalem Habitus.

Iolit wurde von den Wikingern verwendet, um die Richtung der Sonne an bewölkten oder regnerischen Tagen zu finden und wird in „Die Saga von König Olaf“ erwähnt. Symbolisch ist Iolit der Edelstein, der mit einem 21. Hochzeitstag verbunden ist.

Das Mineral war bereits Abraham Gottlob Werner (1749–1817) bekannt und erhielt von diesem den Namen Iolith – aus dem Griechischen ἴον [ion] für Veilchen und λίθος [lithos] für Stein, zusammen also „Veilchenstein“ – aufgrund seiner schwärzlichblauen, ins Violette spielenden Farbe, die Werner an ein Veilchen erinnerte. Der französische Mineraloge Louis Cordier (1777–1861) gab dem Mineral 1809 den Namen Dichroit („der Doppelfarbige“; siehe Description du dichroite, erschienen 1809). Da die Eigenschaft des Minerals jedoch eigentlich ein Pleochroismus ist, wurde es 1813 von J. A. H. Lucas in Cordierit umbenannt. Im Handel sind zudem folgende, teils irreführende Synonyme für den Cordierit im Umlauf: Luchssaphir (auch für Saphir mit fleckiger Färbung) Wassersaphir (auch für farblosen Topas) Polychroit Als Typlokalität gilt Bodenmais bzw. der nahegelegene Große Arber im Bayerischen Wald.