Simmonsit

Simmonsit
Allgemeines und Klassifikation
IMA-Nummer

IMA 1997-045[1]

IMA-Symbol

Sim[2]

Chemische Formel
Mineralklasse
(und ggf. Abteilung) 		Halogenide
System-Nummer nach
Lapis-Systematik
(nach Strunz und Weiß)
Strunz (9. Aufl.)
III/B.03-025[5]

3.CB.15[6]
Kristallographische Daten
Kristallsystem monoklin
Kristallklasse; Symbol monoklin-prismatisch; 2/m
Raumgruppe P21/n (Nr. 14, Stellung 2)Vorlage:Raumgruppe/14.2[7]
Gitterparameter a = synthetisch: 5,2842(1) Å; b = synthetisch: 5,3698(1) Å; c = synthetisch: 7,5063(2) Å
β = synthetisch: 89,98(1)°[7]
Formeleinheiten Z = 4[7]
Zwillingsbildung komplex, polysynthetisch[3]
Physikalische Eigenschaften
Mohshärte 2,5 bis 3[3]
Dichte (g/cm3) berechnet: 3,06(1); gemessen: 3,05(2)[3]
Spaltbarkeit fehlt[5]
Bruch; Tenazität muschelig[3]
Farbe hellbeige bis cremefarben[3]
Strichfarbe weiß[3]
Transparenz durchscheinend bis durchsichtig[3]
Glanz Wachsglanz[3]
Kristalloptik
Brechungsindex n = 1,359(1)[3]
Doppelbrechung δ = 0,0009[3]

Simmonsit ist ein extrem selten vorkommendes Mineral aus der Mineralklasse der „Halogenide“ mit der idealisierten chemischen Zusammensetzung Na2LiAlF6 und damit chemisch gesehen ein Natrium-Lithium-Aluminium-Fluorid. Strukturell gesehen ist Simmonsit ein stöchiometrischer Doppelperowskit aus der Perowskit-Supergruppe.

Simmonsit kristallisiert mit monokliner Symmetrie und bildet lamellar verzwillingte Kristalle mit Kantenlängen von meist unter einem Millimeter. Die durchscheinenden bis durchsichtigen Kristalle sind von hellbeige bis cremeweißer Farbe mit einem wachsähnlichen Glanz auf den Oberflächen.[3]

Die Typlokalität ist der Zapot Pegmatite nordöstlich von Hawthorne im Fitting Mining District, Mineral County, Nevada, USA.[3]

Etymologie und Geschichte

Der Ende des 19. Jahrhunderts entwickelte Hall-Héroult-Prozess zur Gewinnung von Aluminium beruht auf der Schmelzflusselektrolyse von Aluminiumoxid, dass in einer Na-Al-Fluoridschmelze (vorwiegend Na3AlF6 – Kryolith) gelöst ist. Um diesen sehr energieintensiven Prozess zu optimieren, wurden die Verbindungen und Schmelzen des Systems NaF–LiF–AlF2 und das binäre Subsystem Na3AlF6–Li3AlF6 experimentell untersucht und dabei auch die Verbindung Na2LiAlF6 beschrieben.[8][9][10][11][12]

Das Mineral Simmonsit wurde 1992 von Arthur E. Soregaroli bei der Kartierung des Zapot Pegmatits entdeckt und 1997 von der International Mineralogical Association (IMA) als neues Mineral anerkannt. Benannt wurde das Mineral der Perowskitgruppe nach dem Professor für Mineralogie und Petrologie der University of New Orleans William B. Simmons in Anerkennung seiner zahlreichen Arbeiten zu granitischen Pegmatiten.[3]

Die Struktur konnte mit dem Typmaterial nicht abschließend geklärt werden, weil die Kristalle komplex lamellar verzwillingt sind. Dies gelang Kirk C. Ross, Roger H. Mitchell, Anton R. Chakhmouradian mit synthetischen Na2LiAlF6.[7]

Klassifikation

Die strukturelle Klassifikation der International Mineralogical Association (IMA) zählt den Simmonsit zur Gruppe der stöchiometrischen Doppelperowskite in der Perowskit-Supergruppe. Hier bildet er zusammen mit Elpasolith und Kryolith die Elpasolith-Untergruppe.[13]

Da Simmonsit erst 1997 als eigenständiges Mineral anerkannt wurde, ist er in der veralteten Systematik der Minerale nach Strunz (8. Auflage) nicht verzeichnet.

In der zuletzt 2018 überarbeiteten Lapis-Systematik nach Stefan Weiß, die formal auf der alten Systematik von Karl Hugo Strunz in der 8. Auflage basiert, erhielt das Mineral die System- und Mineralnummer III/B.03-025. Dies entspricht der Klasse der „Halogenide“ und dort der Abteilung „Doppelhalogenide“, wobei in den Gruppen III/B.01 bis 03 die Doppelhalogenide mit [BF4]1−, [SiF6]2− und [AlF6]3− eingeordnet sind. Simmonsit bildet hier zusammen mit Bøgvadit, Calcjarlit, Colquiriit, Elpasolith, Fluornatrocoulsellit, Jarlit, Jørgensenit, Kryolith und Kryolithionit eine unbenannte Gruppe mit der Systemnummer III/B.03.[5]

Die von der IMA zuletzt 2009 aktualisierte 9. Auflage der Strunz’schen Mineralsystematik ordnet den Simmonsit in die Abteilung der „Komplexen Halogenide“ ein. Diese ist weiter unterteilt nach der Art der Kristallstruktur, so dass das Mineral entsprechend seinem Aufbau in der Unterabteilung „Insel-Aluminofluoride (Neso-Aluminofluoride)“ zu finden ist, wo es mit Elpasolith und Kryolith die „Kryolithgruppe“ mit der Systemnummer 3.CB.15 bildet.[6]

In der vorwiegend im englischen Sprachraum gebräuchlichen und zuletzt 1997 veröffentlichten Systematik der Minerale nach Dana ist Simmonsit wie in der veralteten Strunz-Systematik (8. Auflage) ebenfalls noch nicht verzeichnet. Die von der Mineraldatenbank „Webmineral“ teilweise weitergeführte Dana-Systematik führt den Simmonsit allerdings unter der System- und Mineralnummer 11.06.01.02. Dies entspricht ebenfalls der Klasse der „Halogenide“ und dort der Abteilung „Komplexe Halogenide – Aluminiumfluoride“ (englisch Halide Complexes; Alumino-fluorides). Auch hier ist er mit Kryolith in der „Kryolithgruppe“ mit der Systemnummer 11.06.01 innerhalb der Unterabteilung „Komplexe Halogenide – Aluminiumfluoride mit verschiedenen Formeln“ (englisch Halide Complexes; Alumino-fluorides with miscellaneous formulae) zu finden.[14]

Chemismus

Simmonsit ist das Lithiumanalog von Kryolith und hat die Endgliedzusammensetzung Na2LiAlF6. Der Simmonsit aus der Typlokalität ist sehr rein und hat die empirische Zusammensetzung Na1,98Li1,00Al1,00F6.[3]

Experimentelle Untersuchungen zeigen eine ausgedehnte Mischkristallbildung von Kryolith und Simmonsit.[11][12]

Kristallstruktur

Simmonsit kristallisiert mit monokliner Symmetrie der Raumgruppe P21/n (Raumgruppen-Nr. 14, Stellung 2)Vorlage:Raumgruppe/14.2 und den Gitterparametern a=5,2842(1) Å, b=5,3698(1)Å, c=7,5063(2)Å und ß=89,98(1)° sowie 4 Formeleinheiten pro Elementarzelle. Simmonsit hat die Struktur von Perowskit. Natrium (Na+) besetzt die von 12 Fluorionen kuboktaedrisch umgebene A-Position. Die 6-fach koordinierte, oktaedrische B-Position ist in 2 Positionen aufgespalten, die von Natrium (Na+) und Lithium (Li+) besetzt sind. Natrium und Lithium verteilen sich streng geordnet auf die beiden alternierenden Oktaederpositionen.[7]

Bildung und Fundorte

Simmonsit ist ein extrem seltenes Mineral und wurde bislang nur an zwei Fundorten weltweit dokumentiert (Stand 2026).[15]

Das Natrium-Aluminiumfluorid bildet sich zusammen mit Kryolith und einigen anderen Fluoriden in granitischen Pegmatiten und pegmatitisch-hydrothermalen Gängen, wo es dichte Massen von einigen Dezimetern Größe bilden kann.[3] Experimentelle Untersuchungen deuten darauf hin, dass in fluor- und lithiumreichen Pegmatiten bei 1–2 kbar und ca. 700 °C eine Entmischung von Aluminiumfluorid- und Silikatschmelzen eintritt. Aus diesen Fluoridschmelzen kristallisieren dann Kryolith, Kryolithionit, Simmonsit und Elpasolith zusammen mit seltenerdreichen Verbindungen. Kryolith wird daher auch als Indexmineral für Seltenerdvorkommen angesehen.[16][17]

Die Typlokalität ist der Zapot Pegmatite nordöstlich von Hawthorne im Fitting Mining District, Mineral County, Nevada, USA. Simmonsit tritt hier in späten Kristallisaten des Pegmatits in dichten Massen zusammen mit Kryolith, Kryolithionit und etwas Elpasolith auf. In sekundären, wasserreicheren Bildungen wird Simmonsit hier begleitet von Pachnolit, Weberit, Thomsenolit, Prosopit, Ralstonit, Kryolithionit und Fluorit.[3]

Das einzige weitere Vorkommen ist die Ta-­Nb-Lagerstätte Katugin im Bezirk Kalarsky des Rajon Sabaikalsk in der Region Transbaikalien, Russland. Simmonsit tritt hier als Einschluss in Kryolith auf, zusammen mit Ilmenit, Columbit, Pyrit, Ferberit, Elpasolit, Magnetit, Kassiterit, Bafertisit, Li-Glimmer, Siderit, Rhodochrosit, Rutil und Baryt.[18]

Siehe auch

Literatur

  • Eugene E. Foord, Joseph T. O’Connor, John M. Hughes, Stephen J. Sutley, Alexander U. Falster, Arthur E. Soregaroli, Frederick E. Lichte, and Daniel E. Kile: Simmonsite, Na2LiAlF6, a new mineral from the Zapot amazonite-topaz-zinnwaldite pegmatite, Hawthorne, Nevada, U.S.A. In: The American Mineralogiste. Band 84, Nr. 5–6, 1999, S. 769–772 (englisch, minsocam.org [PDF; 1,7 MB; abgerufen am 1. August 2026]).
  • Simmonsite. In: John W. Anthony, Richard A. Bideaux, Kenneth W. Bladh, Monte C. Nichols (Hrsg.): Handbook of Mineralogy, Mineralogical Society of America. 2021 (englisch, handbookofmineralogy.org [PDF; 84 kB; abgerufen am 1. August 2026]).

Einzelnachweise

  1. ↑ a b Malcolm Back, Cristian Biagioni, William D. Birch, Michel Blondieau, Hans-Peter Boja und andere: The New IMA List of Minerals – A Work in Progress – Updated: July 2026. (PDF; 3,2 MB) In: cnmnc.units.it. IMA/CNMNC, Marco Pasero, Juli 2026, abgerufen am 7. August 2026 (englisch).
  2. ↑ Laurence N. Warr: IMA–CNMNC approved mineral symbols. In: Mineralogical Magazine. Band 85, 2021, S. 291–320, doi:10.1180/mgm.2021.43 (englisch, cambridge.org [PDF; 351 kB; abgerufen am 19. April 2026]).
  3. ↑ a b c d e f g h i j k l m n o p q Eugene E. Foord, Joseph T. O’Connor, John M. Hughes, Stephen J. Sutley, Alexander U. Falster, Arthur E. Soregaroli, Frederick E. Lichte, and Daniel E. Kile: Simmonsite, Na2LiAlF6, a new mineral from the Zapot amazonite-topaz-zinnwaldite pegmatite, Hawthorne, Nevada, U.S.A. In: American Mineralogist. Band 84, Nr. 5–6, 1999, S. 769–772 (englisch, minsocam.org [PDF; 1,7 MB; abgerufen am 1. August 2026]).
  4. ↑ Hugo Strunz, Ernest H. Nickel: Strunz Mineralogical Tables. Chemical-structural Mineral Classification System. 9. Auflage. E. Schweizerbart’sche Verlagsbuchhandlung (Nägele u. Obermiller), Stuttgart 2001, ISBN 3-510-65188-X, S. 161 (englisch).
  5. ↑ a b c Stefan Weiß: Das große Lapis Mineralienverzeichnis. Alle Mineralien von A – Z und ihre Eigenschaften. Stand 03/2018. 7., vollkommen neu bearbeitete und ergänzte Auflage. Weise, München 2018, ISBN 978-3-921656-83-9.
  6. ↑ a b Ernest H. Nickel, Monte C. Nichols: IMA/CNMNC List of Minerals 2009. (PDF; 1,9 MB) In: cnmnc.units.it. IMA/CNMNC, Januar 2009, archiviert vom Original am 29. Juli 2024; abgerufen am 30. Juli 2024 (englisch).
  7. ↑ a b c d Kirk C. Ross, Roger H. Mitchell, Anton R. Chakhmouradian: The crystal structure of synthetic simmonsite, Na2LiAlF6. In: Journal of Solid State Chemistry. Band 172, Nr. 1, 2003, S. 95–101, doi:10.1016/S0022-4596(02)00137-8 (englisch).
  8. ↑ P. Drossbach: Zur Kenntnis der Vorgänge bei der Aluminiumgewinnung durch Elektrolyse von Kryolith-Tonerde-Schmelzen. In: Zeitschrift für Elektrochemie und angewandte physikalische Chemie. Band 43, Nr. 11, 1937, S. 891–907.
  9. ↑ V. P. Mashovets, V. I. Petrov: Phase Diagram of the System Na3AlF6 – Li3AlF6 – Al2O3. In: Zhurnal prikladnoj Khim. Band 30, Nr. 11, 1957, S. 1695–1698 (englisch).
  10. ↑ Maurice Rolin and Roger Muhlethaler: Study of the system Na3AlF6-Li3AlF6 and dissolution Al2O3 in it. In: Bull. Soc. Chim. Fr. Band 10, 1964, S. 2593–2599 (englisch).
  11. ↑ a b G. Garton, B. M. Wanklyn: Reinvestigation of the System Na3AlF6 – Li3AlF6. In: Journal of the American Ceramic Society. Band 50, Nr. 8, 1967, S. 395–399, doi:10.1111/j.1151-2916.1967.tb15142.x (englisch).
  12. ↑ a b David P. Stinton, Jesse J. Brown Jr.: Phase Equilibria in the System Na3AlF6-Li3AlF6. In: Journal of the American Ceramic Society. Band 58, Nr. 5-6, 1975, S. 257–258, doi:10.1111/j.1151-2916.1975.tb11461.x (englisch).
  13. ↑ Roger H. Mitchell, Mark D. Welch, Anton R. Chakhmouradian: Nomenclature of the perovskite supergroup: A hierarchical system of classification based on crystal structure and composition. In: Mineralogical Magazine. Band 81, Nr. 3, 2017, S. 411–461, doi:10.1180/minmag.2016.080.156 (englisch, cambridge.org [PDF; 2,3 MB; abgerufen am 19. April 2026]).
  14. ↑ David Barthelmy: Simmonsite Mineral Data. In: webmineral.com. Abgerufen am 7. August 2026 (englisch).
  15. ↑ Fundortliste für Simmonsit beim Mineralienatlas (deutsch) und bei Mindat (englisch), abgerufen am 7. August 2026.
  16. ↑ A. A. Rusak, T. I. Shchekina, N. G. Zinovieva, A. Y. Bychkov & O. A. Lukanin: Cryolite as a Reference Mineral of Rare Metal Mineralization: An Experimental Study. In: Geochemistry International. Band 62, 2024, S. 714–732, doi:10.1134/S0016702924700332 (englisch, springer.com [PDF; 3,0 MB; abgerufen am 5. August 2026]).
  17. ↑ E. V. Tolmacheva, S. D. Velikoslavinskii, A. B. Kotov, A. M. Larin, E. V. Sklyarov, D. P. Gladkochub, T. V. Donskaya, T. M. Skovitina, V. P. Kovach & O. L. Galankina: Role of Liquid Immiscibility in the Formation of the Rare Metal Granites of the Katugin Massif, Aldan Shield. In: Petrology. Band 32, 2024, S. 551–568, doi:10.1134/S0869591124700127 (englisch).
  18. ↑ Victor V. Sharygin, Nikolay Vladykin: Mineralogy of cryolite rocks from Katugin massif, Transbaikalia, Russia. In: International Conference on “Ore Potential of Alkaline, Kimberlite and Carbonatite Magmatism”. Band 30, 2014, S. 166–168, doi:10.13140/2.1.2031.3602 (englisch).

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