Wadsleyit

Wadsleyit ist die Hochdruckmodifikation von Forsterit, dem magnesiumhaltigen Endglied der Olivin-Mischreihe. Anders als bei der α-Modifikation Forsterit und der γ-Modifikation Ringwoodit gibt es beim als β-Phase bezeichneten Wadsleyit keine durchgängige Mischreihe mit bis zu 100 % Eisen anstelle von Magnesium (siehe auch Fayalit#Modifikationen und Varietäten).

Aufgrund der Anisotropie des orthorhombischen bzw. monoklinen Kristallstruktur zeigen die Kristalle Doppelbrechung.

Wadsleyit tritt auf der Erde vor allem im oberen Teil der Übergangszone des Erdmantels zwischen etwa 410 und 520 km Tiefe auf und bildet dort die dominierende Mineralphase. Das Vorhandensein überzähliger Bindungselektronen des Sauerstoffs in den Si2O7-Gruppen der Wadsleyit-Kristallstruktur erlaubt den relativ leichten Einbau von bis zu drei Massenprozent Wasser in das eigentlich wasserfreie Mineral. Dadurch wird Wadsleyit potenziell zu einem wichtigen Wasserspeicher im Erdinneren. Außerdem ist das Mineral mitunter auch als Produkt von Stoßwellenmetamorphose in Meteoriten gefunden worden. Die erste bekannte natürliche Probe stammt von einem Steinmeteorit (Chondrit), der nahe dem Peace River in der kanadischen Provinz Alberta gefunden wurde. Weitere Meteoriten, in denen Wadsleyit nachgewiesen werden konnte, sind der Tenham-Steinmeteorit in der australischen Provinz Queensland, die Chondriten Boxian und Sixiangkou in den chinesischen Provinzen Anhui und Jiangsu, der Chassigny-Marsmeteorit im französischen Département Haute-Marne, der kohlige Chondrit Gujba im nigerianischen Bundesstaat Yobe und der Chondrit Dhofar 922 in der gleichnamigen Region des Sultanats Oman. Daneben fand man Wadsleyit noch in den ultramafischen Gesteinen des Maowu-Komplexes im Kreis Qianshan in der chinesischen Provinz Anhui sowie auf den Schlackefeldern der Richelsdorfer Hütte im gleichnamigen hessischen Gebirge in Deutschland.

Wadsleyit kristallisiert orthorhombisch in der Raumgruppe Imma (Raumgruppen-Nr. 74)Vorlage:Raumgruppe/74 mit den Gitterparametern a = 5,71 Å; b = 11,47 Å und c = 3,28 Å sowie 8 Formeleinheiten pro Elementarzelle. Wadsleyit hat eine modifizierte Spinellstruktur. Die Mg- und Si-Atome sind vollkommen geordnet. Es gibt drei unterschiedliche oktaedrische Gitterpositionen (M1, M2 und M3) und eine tetraedrische Position. Von den vier unterschiedlichen Sauerstoffionen der Struktur ist das auf der O1-Position nicht an Silicium gebunden, sondern liegt zwischen vier Mg-Oktaedern. Bei Hydrierung (Wasseraufnahme) kann es eine Bindung mit einem Wasserstoffion, also einem Proton, eingehen und dabei eine Mg-Fehlstelle auf der M3-Position erzeugen. Übersteigt der Wassergehalt etwa 1,5 %, ordnen sich die M3-Fehlstellen so, dass sich die normale orthorhombische Symmetrie des Kristalls zu einer monoklinen mit einem Winkel β von bis 90,4° verringert.

Die Vorstellung, dass Olivin bei hohem Druck Phasentransformationen durchläuft, geht auf Experimente des Kristallchemikers Victor Mordechai Goldschmidt in den 1920er Jahren und darauf aufbauende Überlegungen von Harold Jeffreys und John Bernal aus den 1930er Jahren zurück. Der erste dieser Phasenübergänge, also der von Olivin zu Wadsleyit, wurde jedoch experimentell erst 1966 von Ringwood und Major nachgewiesen. Zwei Jahre später bestätigten Akimoto und Sato Wadsleyit, das zunächst als β-Phase bezeichnet wurde, als stabile Phase. Das Mineral ist nach dem Mineralogen Arthur David Wadsley (1918–1969) benannt.