Mineralzustände

Mineralzustände bezeichnet in der Mineralogie die Oxidationszustände der in Mineralen enthaltenen Elemente. Sie hängen eng mit Redox- und Umweltbedingungen zusammen und beeinflussen Stabilität, Farbe, Dichte, Magnetismus und Reaktivität der Minerale. Das Verständnis der Mineralzustände hilft, geologische Prozesse wie Kristallbildung, Metamorphose, Verwitterung und Erzbildung zu interpretieren.

Grundlage ist die Elektronenzustandschemie in Kristallen: Elemente können in unterschiedlichen Oxidationsstufen vorkommen, deren Stabilität von Temperatur, Druck und dem Redoxpotential der Umgebung abhängt. Typisch sind Fe2+/Fe3+ in Oxiden und Sulfiden, Mn2+/Mn4+ in Mn-Oxiden sowie Ti3+/Ti4+ und Cr3+/Cr6+ in geeigneten Mineralen. Veränderungen der Mineralzustände erfolgen durch Redoxprozesse während geologischer Prozesse wie Oxidation, Reduktion, Metamorphose oder Verwitterung und können zu Phasenumwandlungen führen (z. B. Magnetit zu Hämatit durch Oxidation).

Typische Beispiele: Magnetit (Fe3O4) enthält sowohl Fe2+ als auch Fe3+; Hämatit (Fe2O3) dominiert mit Fe3+; Goethit (FeO(OH)) ist ebenfalls Fe3+-haltig. Pyrrhotit Fe1−xS weist variable Fe-Stöme auf; Pyrit FeS2 enthält Fe vorwiegend in der Stufe +2. In Titan- und Chrommineralen können Ti3+/Ti4+ bzw. Cr3+/Cr6+ auftreten, was Farbe und Stabilität beeinflusst.

Bedeutung und Anwendungen: Kenntnis der Mineralzustände dient der Interpretation der geologischen Geschichte, der Beurteilung von Erzbildung und Umweltprozessen (Redox-Puffer, Löslichkeiten von Elementen, saurer Abbau). Methoden zur Bestimmung umfassen Mößbauer-Spektroskopie (vor allem für Eisen), XANES/X-ray Absorption, Mikrosonden-analysen (EPMA), EPR und Raman-Spektroskopie.