Jakobsit-Einschlüsse in Bixbyit vom Solar Wind Claim, Thomas Mountain Range, Utah, USA

Projektleitung

  • Johannes Peter, Maximilian Trapp, Stefan Lauterbach und Hans-Joachim Kleebe

Beschreibung

Bixbyit (Mn,Fe)2O3, Raumgruppe Ia-3 (Nr. 206), ist ein häufiges Mineral, das normalerweise in Kristallen von bis zu 2 mm Größe vorkommt. Jedoch gibt weltweit eine Fundstelle in der Thomas Range, Utah, USA, wo Kristallen bis zu 5 cm auftreten.

Die Mikrostruktur der großen Bixbyit-Kristalle im TEM zeigt Lamellen, die entlang {100} in der Struktur verlaufen. Die Lamellen haben eine atomar scharfe Grenzfläche zur umgebenden Bixbyit-Matrix. Ein interessantes Merkmal sind parallel ausgerichtete Kristalle, die die Lamellen dekorieren. Es wurde ein Modell zur Erklärung der großen Kristalle und der Bixbyit-Einschlüsse entwickelt, das auf der Annahme schneller Diffusion entlang der Lamellen beruht.

Laufende rastertransmissionselektronenmikroskopische (STEM) Untersuchungen mit dem neuen Cs-korrigierten JEOL TEM ARM200F in Kombination mit Simulationen ergaben, dass es sich bei den Einschlüssen, die mit den Lamellen verbunden sind, aber auch zufällig ohne offensichtlichen Bezug zu den Lamellen in der Matrix verteilt sind, tatsächlich um Jacobsit (MnFe2O4) handelt, ein Mitglied der Spinellgruppe. Jacobsit wurde für den Standort bisher nicht beschrieben. Der Bixbyit aus der Thomas Range hat ein Mn/Fe-Verhältnis von etwa 50/50, das Phasendiagramm Mn2O3–Fe2O3 weist für diese Zusammensetzung ein stabiles Phasenfeld für Jacobsit bei höheren Temperaturen auf. Daher ist die aktuelle Hypothese, dass die Bildung des Jacobsits in der Bixbyit-Matrix durch ein Hoch-Temperatur Ereignis ausgelöst wurde, nachdem sich die großen Kristalle gebildet haben. Durch Auslagerungsexperimente bei der Bildungstemperatur von Jacobsit mit einschlussfreien Bixbyit-Kristallen konnte das aktuelle Modell für die Bildung von Jacobsit in der Bixbyit-Matrix validiert werden.

Abb. 1: a) und b) HR-TEM-Abbildungen der Braunit-Lamellen und daran gekoppelt einer Jacobsit-Ausscheidung, beide eingebettet im Bixbyit-Wirtkristall.