Phosphogartrellit
# Phosphogartrellit

Phosphogartrellit ist ein selten vorkommendes Mineral aus der Mineralklasse der „Phosphate, Arsenate und Vanadate“. Er kristallisiert im triklinen Kristallsystem mit der chemischen Zusammensetzung $PbCuFe^{3+}(PO_4)_2(OH)∙H_2O$ und ist damit chemisch gesehen ein wasserhaltiges Blei-Kupfer-Eisen-Phosphat mit einem zusätzlichen Hydroxidion. Phosphogartrellit entwickelt an seiner Typlokalität winzige, parallel verwachsene, steil terminierte Kristalle bis zu maximal 50 μm Länge sowie daraus zusammengesetzte Aggregate bis zu 0,2 mm Größe. Die Typlokalität des Minerals ist ein verkieselter Barytgang, ca. 200 m südlich der Hohensteinklippe bei Reichenbach, einem Ortsteil von Lautertal (Odenwald) im Odenwald, Hessen, Deutschland.

## Etymologie und Geschichte

Bei der Bearbeitung von Sekundärmineralen aus einem silifizierten Barytgang bei Reichenbach im Odenwald wurde ein Mineral identifiziert, welches sich, obwohl ein Phosphat, als neuer Vertreter der Minerale der Tsumcoritgruppe erwies. Nach den notwendigen weiteren Untersuchungen durch ein Team von deutschen Mineralogen und Kristallographen um Werner Krause wurde das neue Mineral der International Mineralogical Association (IMA) vorgelegt, die es im Jahre 1996 als neues Mineral anerkannte. Bereits 1998 erfolgte die Erstbeschreibung als Phosphogartrellit durch Werner Krause, Klaus Belendorff, Heinz-Jürgen Bernhardt und Klaus Petitjean im deutschen Wissenschaftsmagazin „Neues Jahrbuch für Mineralogie, Monatshefte“. Die Autoren benannten das Mineral nach seinem Phosphorgehalt und der kristallchemischen Verwandtschaft mit Gartrellit als Phosphogartrellit. Das Typmaterial für Phosphogartrellit (Holotyp) wird in der Sammlung des Institut für Mineralogie, Geologie und Geophysik der Ruhr-Universität Bochum in Bochum, Nordrhein-Westfalen, aufbewahrt.

## Klassifikation

Die aktuelle Klassifikation der International Mineralogical Association (IMA) zählt den Phosphogartrellit zur Tsumcoritgruppe mit der allgemeinen Formel $Me(1)Me(2)_2(XO_4)_2(OH,H_2O)_2,$ in der Me(1), Me(2) und X unterschiedliche Positionen in der Struktur der Minerale der Tsumcoritgruppe mit Me(1) = $Pb^{2+},$ $Ca^{2+},$ $Na^+,$ $K^+$ und $Bi^{3+};$ Me(2) = $Fe^{3+},$ $Mn^{3+},$ $Cu^{2+},$ $Zn^{2+},$ $Co^{2+},$ $Ni^{2+},$ $Mg^{2+}$ und $Al^{3+}$ und X = $As^{5+},$ $P^{5+},$ $V^{5+}$ und $S^{6+}$ repräsentieren. Zur Tsumcoritgruppe gehören neben Phosphogartrellit noch Cabalzarit, Cobaltlotharmeyerit, Cobalttsumcorit, Ferrilotharmeyerit, Gartrellit, Helmutwinklerit, Kaliochalcit, Krettnichit, Lotharmeyerit, Lukrahnit, Manganlotharmeyerit, Mawbyit, Mounanait, Natrochalcit, Nickellotharmeyerit, Nickelschneebergit, Nickeltsumcorit, Rappoldit, Schneebergit, Thometzekit, Tsumcorit, Yancowinnait und Zinkgartrellit.

In der mittlerweile veralteten, aber noch gebräuchlichen 8. Auflage der Mineralsystematik nach Strunz gehörte der Phosphogartrellit zur Mineralklasse der „Phosphate, Arsenate und Vanadate“ und dort zur Abteilung der „Wasserhaltigen Phosphate ohne fremde Anionen“, wo er zusammen mit Cabalzarit, Cobaltlotharmeyerit, Cobalttsumcorit, Ferrilotharmeyerit, Gartrellit, Helmutwinklerit, Krettnichit, Lotharmeyerit, Lukrahnit, Manganlotharmeyerit, Mawbyit, Mounanait, Nickellotharmeyerit, Nickelschneebergit, Rappoldit, Schneebergit, Thometzekit, Tsumcorit und Zinkgartrellit die „Tsumcorit-Gartrellit-Gruppe“ mit der System-Nr. VII/C.31 bildete.

Die seit 2001 gültige und von der International Mineralogical Association (IMA) verwendete 9. Auflage der Strunz’schen Mineralsystematik ordnet den Phosphogartrellit ebenfalls in die Abteilung der „Phosphate usw. ohne zusätzliche Anionen; mit $H_2O“$ ein. Diese ist allerdings weiter unterteilt nach der relativen Größe der beteiligten Kationen und dem Stoffmengenverhältnis von Phosphat-, Arsenat- bzw. Vanadat-Komplex zum Kristallwassergehalt, so dass das Mineral entsprechend seiner Zusammensetzung in der Unterabteilung „Mit großen und mittelgroßen Kationen; $RO_4$ : $H_2O$ = 1 : 1“ zu finden ist, wo es zusammen mit den weiteren Mitgliedern Gartrellit, Helmutwinklerit, Lukrahnit, Rappoldit und Zinkgartrellit die „Helmutwinkleritgruppe“ mit der System-Nr. 8.CG.20 bildet.

Auch die vorwiegend im englischen Sprachraum gebräuchliche Systematik der Minerale nach Dana ordnet den Phosphogartrellit in die Klasse der „Phosphate, Arsenate und Vanadate“ und dort in die Abteilung der „Zusammengesetzten Phosphate etc.“ ein. Hier ist er als einziges Mitglied in der unbenannten Gruppe 42.02.05 innerhalb der Unterabteilung der „Wasserhaltigen Phosphate etc., mit Hydroxyl oder Halogen mit $(AB)_3(XO_4)Z_q$ × $x(H_2O)“$ zu finden.

## Chemismus

Zwölf Mikrosondenanalysen an Phosphogartrellit ergaben Mittelwerte von 39,02 % PbO; 0,20 % CaO; 14,14 % $Fe_2O_3;$ 14,41 % CuO; 22,05 % $P_2O_5;$ 4,58 % $As_2O_5$ sowie 4,83 % $H_2O$ (berechneter Gehalt). Aus ihnen errechnet sich auf der Basis von 10 Sauerstoffatomen die empirische Formel $(Pb_{0,99}Ca_{0,02})_{Σ=1,01}Cu_{1,02}Fe_{1,00}[(PO_4)_{1,75}(AsO_4)_{0,23}]_{Σ=1,98}[(OH)_{1,12}(H_2O)_{0,96}]_{Σ=2,08},$ welche zu $PbCuFe^{3+}(PO_4)_2(OH)∙H_2O$ idealisiert wurde. Diese erfordert Gehalte von 40,46 % PbO; 14,48 % $Fe_2O_3;$ 14,42 % CuO; 25,74 % $P_2O_5$ sowie 4,90 % $H_2O.$ Da das $Cu:Fe^{3+}-Verhältniss$ bei nahezu 1:1 liegt, sind formal gleiche Mengen von (OH) und $(H_2O)$ vorhanden. Gleichwohl können beide Moleküle auch in Klammern $(OH,H_2O)$ geschrieben werden, da beide auf ein und derselben kristallographischen Position sitzen, was allerdings die Schreibweise als $H_3O_2-Gruppe$ erfordert. Obwohl durch Mikrosondenanalysen nicht verifiziert, ist es wahrscheinlich, dass die für Gartrellit gefundenen Mischkristallreihe auch für Phosphogartrellit gilt, dass also Kupfer zumindest Teile des Eisens substituiert und Zink sowohl Kupfer als auch Eisen substituiert. Deshalb muss eine allgemeine Formel für Phosphogartrellit $Pb(Cu,Zn)(Fe,Cu,Zn)(PO_4)_2(OH,H_2O)_2$ lauten. Neben der Mischkristallbildung auf der Me(2)-Position ist im Phosphogartrellit durch hohe Arsenatgehalte auch eine Mischkristallbildung auf der X-Position verwirklicht.

Phosphogartrellit stellt das phosphatdominante Analogon zum arsenatdominierten Gartrellit dar.

## Kristallstruktur

Phosphogartrellit kristallisiert im triklinen Kristallsystem in der Raumgruppe P1 (Raumgruppen-Nr. 2)Vorlage:Raumgruppe/2 mit den Gitterparametern a = 5,320 Å; b = 5,528 Å; c = 7,434 Å; α = 67,61°; β = 69,68° und γ = 70,65° sowie einer Formeleinheit pro Elementarzelle.

Phosphogartrellit ist isotyp (isostrukturell) zu Gartrellit. Infolgedessen ist die Kristallstruktur identisch mit der von Gartrellit und der der anderen triklinen Vertreter der Tsumcoritgruppe, wie sie von Herta Effenberger und Koautoren beschrieben worden ist. Sie besteht aus Koordinationspolyedern, die über gemeinsame Kanten zu Ketten parallel [010] verknüpft sind. $PO_4-Tetraeder$ mit gemeinsamen Ecken verbinden diese Ketten, wodurch parallel zur a-b-Fläche liegende Schichten entstehen. Die Schichten werden durch Wasserstoffbrückenbindungen und durch $Pb^{[6+2]}-Atome$ auf der Me(1)-Position verbunden. Die Me(2)-Position ist wie bei den anderen triklinen Vertretern der Tsumcoritgruppe in zwei unterschiedliche Positionen aufgespalten. Wie im Gartrellit oder im Zinkgartrellit wird die trikline Symmetrie des Phosphoartrellits durch die unterschiedlichen stereochemischen Erfordernisse von Eisen und Kupfer verursacht. Die Aufspaltung der Me(2)-Position in zwei Positionen, Me(2a) und Me(2b), ermöglicht die Annahme unterschiedlicher kristallchemischer Umgebungen: Das Koordinationspolyeder $Me(2a)^{[4+2]}O_6$ ist verzerrt, da die $Cu^{2+}-Atome$ infolge ihrer durch den Jahn-Teller-Effekt verursachten Elektronenkonfiguration die tetragonal-bipyramidale [4+2]-Koordination bevorzugen. Für das Koordinationspolyeder $Me(2b)^{[6]}O_6$ wird die oktaedrische Koordination, die durch die $Fe^{3+}-Atome$ favorisiert wird, hingegen beibehalten.

## Eigenschaften

### Morphologie

Phosphogartrellit entwickelt an der Typlokalität Aggregate bis zu 0,2 mm Durchmesser, die aus parallelverwachsenen, steil terminierten Einzelkristallen bis zu maximal 50 µm Länge bestehen.

### Physikalische und chemische Eigenschaften

Die Kristalle und Aggregate des Phosphogartrellits sind hellgrünlich, während ihre Strichfarbe immer hellgelb ist. Die Oberflächen der durchscheinenden, nur in kleinen Fragmenten durchsichtigen Phosphogartrellite weisen einen glas- bis diamantartigen Glanz auf, was gut mit den sehr hohen Werten für die Lichtbrechung $(n_α$ = 1,900; $n_β$ = 1,930; $n_γ$ = 2,000) und für die Doppelbrechung (δ = 0,100) des Phosphogartrellits übereinstimmt. Unter dem Mikroskop zeigt das Mineral im durchfallenden Licht keinen Pleochroismus.

Das Mineral besitzt keine sichtbare Spaltbarkeit. Angaben zu Tenazität und Bruch fehlen. Mit einer Mohshärte von 4,5 gehört Gartrellit zu den mittelharten Mineralen, steht damit zwischen den Referenzmineralen Fluorit (Härte 4) und Apatit (Härte 5) und lässt sich wie diese mehr (Fluorit) oder weniger (Apatit) leicht mit dem Taschenmesser ritzen. Die berechnete Dichte des Minerals liegt bei 5,05 g/cm³. Das Mineral zeigt weder im lang- noch im kurzwelligen UV-Licht eine Fluoreszenz.

Gartrellit ist in warmer verdünnter Salzsäure, HCl, vollständig und ohne Sprudeln löslich.

## Bildung und Fundorte

Phosphogartrellit ist ein typisches Sekundärmineral, welches sich durch Verwitterung primärer Erzminerale in der Oxidationszone von Erzlagerstätten bildet. An der Typlokalität, einem in kristallinen Schiefern sitzenden verkieselten Barytgang, hat er sich wahrscheinlich durch Zersetzung aus primären Erzmineralen wie Galenit, Chalkopyrit, Tennantit, Emplektit und/oder Wittichenit gebildet.

Parageneseminerale aus dem Originalfund sind gleichfalls arsenhaltiger, dunkelgrüner Hentschelit, Pyromorphit, türkisgrüner Malachit und Cuprit.

Als sehr seltene Mineralbildung konnte Phosphogartrellit bisher (Stand 2018) nur von vier separaten Fundstellen im gleichen Fundgebiet beschrieben werden. Als Typlokalität gilt der „Fundpunkt 15.1“, ein verkieselter Barytgang, ca. 200 m südlich der Hohensteinklippe bei Reichenbach, einem Ortsteil von Lautertal (Odenwald) im Odenwald, Hessen, Deutschland. Hierbei handelt es sich um von 1993 bis 1994 durch die Walther GmbH aus Gadernheim abgebaute Aufschlüsse und lose Gerölle im Vorbachtal südlich der Hohensteinklippe. Eine weitere Lokalität ist der unweit gelegene „Fundpunkt 14.0“ – ein abgeworfener und rekultivierter, 1962–1964 durch das Unternehmen DESTAG aus Reichenbach und 1996–1997 durch die Walther GmbH aus Gadernheim bearbeiteter Quarzsteinbruch westlich der Hohensteinklippe im gleichen verkieselten Barytgang wie der „Fundpunkt 15.1“. Ferner auch vom „Fundpunkt 20.0“ an der Katzensteinklippe bei Raidelbach unweit Lautertal (Odenwald). Auch hierbei handelt es sich um einen stillgelegten Steinbruch in einem verkieselten Barytgang, der von 1978 bis 1982 durch die Helmut Walter GmbH aus Gadernheim bearbeitet und bereits 1984–1985 rekultiviert wurde.

Schließlich auch von der Lokalität „Bergweg“ bei Gadernheim, Lautertal (Odenwald), ebenfalls im hessischen Odenwald.

## Verwendung

Aufgrund seiner Seltenheit ist Phosphogartrellit nur für den Mineralsammler von Interesse.

