Kristallversetzungen

Kristallversetzungen bezeichnen das Ersetzen von Ionen oder Atomen in der Kristallgitterstruktur durch andere Ionen, die ähnliche Größe und oft ähnliche Ladung besitzen. Dadurch entstehen Mischkristalle oder Festkörperlösungen, bei denen die Grundstruktur des Kristalls erhalten bleibt, auch wenn die chemische Zusammensetzung variiert.

Das Phänomen ergibt sich hauptsächlich durch isomorphen Ersatz, bei dem Ionen die Gitterstellen besetzen, ohne die Kristallstruktur wesentlich zu stören. Bei aliovalentem Ersatz ist die Ladung der Substitutionspartner unterschiedlich; dieser Unterschied wird meist durch gekoppelte Substitutionen oder Defekte kompensiert, damit das Kristallnetz stabil bleibt. Die Ausprägung reicht von vollständigen soliden Lösungen bis zu partiellen Versetzungen, je nach Druck, Temperatur und chemischer Umgebung.

Typische Beispiele finden sich in Mineralen: In der Olivin-Familie folgt die Mg2+/Fe2+-Substitution der Mischkristallbildung zwischen Forsterit Mg2SiO4 und Fayalit Fe2SiO4. In der Plagioklas-Feldspat-Reihe substituieren Na+- und Ca2+-Ionen einander, wodurch Albite- bis Anorthite-Charaktere entstehen. Weitere Beispiele treten in Pyroxenen, Amphibolen und Feldspäten auf, wo ähnliche Substitutionen die Kristallchemie beeinflussen.

Bedeutung und Anwendungen: Kristallversetzungen bestimmen geochemische Eigenschaften, Dichte und optische Merkmale von Mineralen. Sie ermöglichen Einblicke in Entstehungsbedingungen, helfen bei der Geothermobarometrie und spielen eine zentrale Rolle in der Petrologie, Mineralogie und Materialwissenschaft.