Glimmergruppe
Glimmer ⓘ | |
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Allgemein | |
Kategorie | Schichtsilikate |
Formel (wiederkehrende Einheit) | AB2-3(X, Si)4O10(O, F, OH)2 |
IMA-Symbol | Mca |
Kennzeichnung | |
Farbe | violett, rosig, silber, grau (Lepidolith); dunkelgrün, braun, schwarz (Biotit); gelblich-braun, grün-weiß (Phlogopit); farblos, durchsichtig (Muskovit) |
Spaltbarkeit | nahezu perfekt |
Bruch | flockig |
Härte nach der Mohs-Skala | 2,5-4 (Lepidolith); 2,5-3 Biotit; 2,5-3 Phlogopit; 2-2,5 Muskovit |
Glanz | perlmuttartig, glasig |
Schlieren | weiß, farblos |
Spezifisches Gewicht | 2.8–3.0 |
Diagnostische Merkmale | Spaltbarkeit |
Referenzen |
Glimmer (/ˈmaɪkəz/ MY-kəz) sind eine Gruppe von Silikatmineralen, deren herausragende physikalische Eigenschaft darin besteht, dass sich einzelne Glimmerkristalle leicht in extrem dünne elastische Platten spalten lassen. Diese Eigenschaft wird als perfekte Basalspaltung bezeichnet. Glimmer ist in magmatischem und metamorphem Gestein weit verbreitet und kommt gelegentlich als kleine Flocken in Sedimentgestein vor. Besonders ausgeprägt ist er in vielen Graniten, Pegmatiten und Schiefergesteinen, und in einigen Pegmatiten wurden "Bücher" (große Einzelkristalle) aus Glimmer mit einem Durchmesser von mehreren Metern gefunden. ⓘ
Glimmer wird in Produkten wie Trockenbauwänden, Farben, Füllstoffen, insbesondere in Autoteilen, Dächern und Schindeln, sowie in der Elektronik verwendet. Das Mineral wird in Kosmetika verwendet, um "Schimmer" oder "Frost" hinzuzufügen. ⓘ
Als Glimmergruppe, kurz Glimmer oder Mica, bezeichnet man eine Gruppe von Mineralen aus der Abteilung der Schichtsilikate mit dem gleichen atomaren Aufbau. ⓘ
Hervortretendes Merkmal der Glimmer ist ihre Schichtstruktur und die sehr schwache Bindung zwischen diesen Schichten. Daraus folgt die für diese Minerale charakteristische perfekte Spaltbarkeit parallel zu diesen Schichtpaketen. Sie haben eine geringe Mohshärte von 2 (parallel zu den Schichtebenen) bis 4 (alle anderen Richtungen). Ihre Farbe variiert von Weiß bis Braunschwarz; seltener sind Grün oder Rosa. Die Strichfarbe ist weiß. Für viele technische Anwendungen ist die sehr geringe elektrische Leitfähigkeit der Glimmer ausschlaggebend. ⓘ
Glimmer gehören zu den häufigsten gesteinsbildenden Mineralien und sind wichtige Bestandteile vieler magmatischer (beispielsweise Granite, Diorite, Pegmatite) und metamorpher (Glimmerschiefer, Gneise) Gesteine. ⓘ
Auch andere blättrig oder schuppig brechende Mineralien, die nicht zur Glimmergruppe gehören, werden als Glimmer bezeichnet, so etwa Eisenglimmer. ⓘ
Eigenschaften und Struktur
Die Glimmergruppe setzt sich aus 37 Schichtsilikatmineralen zusammen. Alle kristallisieren im monoklinen System mit einer Tendenz zu pseudohexagonalen Kristallen und sind in ihrer Struktur ähnlich, unterscheiden sich aber in ihrer chemischen Zusammensetzung. Glimmer ist durchscheinend bis undurchsichtig mit einem ausgeprägten Glas- oder Perlglanz, und die Farben der verschiedenen Glimmerminerale reichen von weiß über grün und rot bis schwarz. Ablagerungen von Glimmer neigen dazu, ein flockiges oder plattiges Aussehen zu haben. ⓘ
Die Kristallstruktur von Glimmer wird als TOT-c beschrieben, was bedeutet, dass er aus parallelen TOT-Schichten besteht, die durch Kationen (c) schwach aneinander gebunden sind. Die TOT-Schichten bestehen ihrerseits aus zwei tetraedrischen Schichten (T), die stark an die beiden Seiten einer einzigen oktaedrischen Schicht (O) gebunden sind. Es ist die relativ schwache Ionenbindung zwischen den TOT-Schichten, die dem Glimmer seine perfekte Basalspaltung verleiht. ⓘ
Die tetraedrischen Schichten bestehen aus Siliziumtetraedern, d. h. Siliziumionen, die von vier Sauerstoffionen umgeben sind. In den meisten Glimmern ist jedes vierte Siliziumion durch ein Aluminiumion ersetzt, während in spröden Glimmern die Hälfte der Siliziumionen durch Aluminiumionen ersetzt ist. Die Tetraeder teilen sich jeweils drei ihrer vier Sauerstoffionen mit benachbarten Tetraedern, um eine hexagonale Platte zu bilden. Das verbleibende Sauerstoff-Ion (das apikale Sauerstoff-Ion) steht zur Verfügung, um sich mit dem oktaedrischen Blatt zu verbinden. ⓘ
Das oktaedrische Blatt kann dioktaedrisch oder trioktaedrisch sein. Ein trioktaedrisches Blatt hat die Struktur eines Blattes des Minerals Brucit, wobei Magnesium oder Eisen das häufigste Kation ist. Eine dioktaedrische Platte hat die Struktur und (typischerweise) die Zusammensetzung einer Gibbsitplatte, wobei Aluminium das Kation ist. Apikale Sauerstoffionen treten an die Stelle einiger Hydroxylionen, die in einem Brucit- oder Gibbsitblech vorhanden wären, und binden die tetraedrischen Bleche fest an das oktaedrische Blech. ⓘ
Die tetraedrischen Platten sind stark negativ geladen, da ihre Grundzusammensetzung AlSi3O105- ist. Das oktaedrische Blatt hat eine positive Ladung, da seine Grundzusammensetzung Al(OH)2+ (für ein dioktaedrisches Blatt, bei dem die apikalen Stellen unbesetzt sind) oder M3(OH)24+ (für ein trioktaedrisches Blatt, bei dem die apikalen Stellen unbesetzt sind; M steht für ein zweiwertiges Ion wie Eisen oder Magnesium) ist. Die kombinierte TOT-Schicht hat eine negative Restladung, da ihre Grundzusammensetzung Al2(AlSi3O10)(OH)2- oder M3(AlSi3O10)(OH)2- ist. Die verbleibende negative Ladung der TOT-Schicht wird durch die Kationen in den Zwischenschichten (in der Regel Natrium-, Kalium- oder Kalziumionen) neutralisiert. ⓘ
Da die Sechsecke in den T- und O-Schichten leicht unterschiedlich groß sind, sind die Schichten leicht verzerrt, wenn sie sich zu einer TOT-Schicht verbinden. Dadurch wird die hexagonale Symmetrie gebrochen und auf eine monokline Symmetrie reduziert. Die ursprüngliche hexaedrische Symmetrie ist jedoch im pseudohexagonalen Charakter der Glimmerkristalle zu erkennen. ⓘ
Ansicht der trioktaedrischen Glimmerstruktur mit Blick entlang der Schichten ⓘ
Klassifizierung und Nomenklatur
Nach der Klassifikation von Dana gehören die Glimmer zu den Schichtsilikaten (Klasse 71) mit Silikatschichten aus Sechserringen und einem Verhältnis von Silikat- zu Oktaederschichten von 2:1 (Dana 71.1). Darin sind die Glimmer durch die Untergruppen 71.2.2.a (Muskovituntergruppe), 71.2.2.b (Biotituntergruppe), 71.2.2.c (Margarituntergruppe) und 71.2.2.d (Hydroglimmer) vertreten. ⓘ
Strunz ordnet die Glimmer zu den Schichtsilikaten (Klasse VIII/H) und unterteilt sie in die Gruppen VIII/H.10 (Glimmergruppe Muskovitreihe), VIII/H.11 (Glimmergruppe Biotitreihe), VIII/H.12 (Glimmergruppe Lepidolithreihe) und VIII/H.13 (Glimmergruppe Glaukonitreihe). ⓘ
Die aktuelle Klassifikation der Glimmer wurde von einer Arbeitsgruppe der IMA Kommission für neue Minerale, Klassifikation und Nomenklatur vorgelegt. Sie unterteilt die Glimmergruppe anhand der Besetzung der D-Position, das ist die Kationenposition zwischen den Tetraeder-Oktaeder-Tetraeder-Stapeln (T-O-T), in drei Untergruppen:
- Echte Glimmer: Glimmer mit mehr als 50 % einwertigen Kationen auf der D-Position
- Sprödglimmer: Glimmer mit mehr als 50 % zweiwertigen Kationen auf der D-Position
- Zwischenschicht-defizitäre Glimmer: Glimmer mit weniger als 0,85 positiven Ladungen pro Formeleinheit auf der D-Position ⓘ
Diese Untergruppen werden wiederum unterteilt nach der Besetzung der oktaedrisch koordinierten G-Position:
- Dioktaedrische Glimmer: Glimmer mit weniger als 2,5 Kationen auf der G-Position
- Trioktaedrische Glimmer: Glimmer mit mehr als 2,5 Kationen auf der G-Position ⓘ
Später wurde diese Einteilung um weitere Untergruppen ergänzt. Die Einteilung erfolgt anhand der Kationen auf der D-Position (Na, Rb, Cs, NH4 statt K) sowie der vorrangigen Besetzung der G- T- und X-Positionen mit für Glimmer ungewöhnlichen Ionen (z. B. Mn, Cr, V statt Fe oder Mg auf den M-Positionen, O oder F statt OH). ⓘ
Im Folgenden sind die verschiedenen Glimmer der einzelnen Untergruppen mit ihren idealisierten Zusammensetzungen aufgeführt. Strunz, Dana und die IMA nehmen in Einzelfällen eine unterschiedliche Zuordnung der Glimmerminerale zu den Gruppen vor. Hier ist die Klassifikation der IMA wiedergegeben. ⓘ
Chemisch gesehen haben Glimmer die folgende allgemeine Formel
- X2Y4-6Z8O20(OH, F)4,
in dem
- X ist K, Na oder Ca oder seltener Ba, Rb oder Cs;
- Y Al, Mg oder Fe oder seltener Mn, Cr, Ti, Li, usw. ist;
- Z hauptsächlich Si oder Al ist, aber auch Fe3+ oder Ti enthalten kann.
Strukturell lassen sich die Glimmer in dioktaedrisch (Y = 4) und trioktaedrisch (Y = 6) einteilen. Ist das X-Ion K oder Na, handelt es sich um einen gewöhnlichen Glimmer, ist das X-Ion dagegen Ca, wird der Glimmer als Sprödglimmer eingestuft. ⓘ
Echte Glimmer
Gewöhnliche Kaliumglimmer ⓘ
Muskovit-Seladonit-Reihe (dioktaedrisch)
- Muskovit: K Al2 [AlSi3O10(OH)2]
- Aluminoseladonit: K Al(Mg, Fe2+) [Si4O10(OH)2] mit Mg / (Mg + VIFe2+) > 0,5
- Ferroaluminoseladonit: K Al(Mg, Fe2+) [Si4O10(OH)2] mit Mg/(Mg + VIFe2+) < 0,5
- Seladonit: K Fe3+(Mg, Fe2+) [Si4O10(OH)2] mit Mg/(Mg + VIFe2+) > 0,5
- Ferroseladonit: K Fe3+(Mg, Fe2+) [Si4O10(OH)2] mit Mg/(Mg + VIFe2+) < 0,5 ⓘ
Phlogopit-Annit-Reihe (trioktaedrisch)
- Annit: K Fe2+3 [AlSi3O10(OH)2]
- Phlogopit: K Mg2+3 [AlSi3O10(OH)2] ⓘ
Siderophyllit-Polylithionit-Reihe (trioktaedrisch), auch Zinnwaldit
- Siderophyllit: K Fe2+2Al [Al2Si2O10(OH)2]
- Polylithionit: K Li2 Al [Si4O10F2] ⓘ
Tainiolith-Gruppe
- Tainiolith: K Li Mg2 [Si4O10F2] ⓘ
Ungewöhnliche Kaliumglimmer ⓘ
Dioktaedrisch
- Roscoelith: K V2 [AlSi3O10(OH)2]
- Chromphyllit: K Cr2 [Al Si3O10(OH)2]
- Boromuskovit: K Al2 [BSi3O10(OH)2] ⓘ
Trioktaedrisch
- Eastonit: K Mg2+2Al [Al2Si2O10(OH)2]
- Hendricksit: K Zn2+3 [AlSi3O10(OH)2]
- Montdorit: K Fe2+1,5 Mn2+0,5 Mg0,5 [Si4O10F2]
- Trilithionit: K Li1,5 Al1,5 [AlSi3O10F2]
- Masutomilith: K Li Mn2+Al [AlSi3O10F2]
- Norrishit: K Li Mn3+2 [Si4O10O2]
- Tetraferriannit: K Fe2+3 [Fe3+Si3O10(OH)2]
- Tetraferriphlogopit: K Mg2+3 [Fe3+Si3O10(OH)2] ⓘ
Nicht-Kaliumglimmer ⓘ
Na-Glimmer
- Aspidolith: Na Mg2+3 [AlSi3O10(OH)2]
- Preiswerkit: Na Mg2+2 Al [Al2Si2O10(OH)2]
- Ephestit: Na Li Al2 [Al2Si2O10(OH)2]
- Paragonit: Na Al2 [AlSi3O10(OH)2] ⓘ
Cs-Glimmer
- Nanpingit: Cs Al2 [AlSi3O10(OH)2]
- Sokolovait: Cs Li2 Al [Si4O10F2] ⓘ
NH4-Glimmer
- Tobelith: (NH4,K) Al2 [AlSi3O10(OH)2] ⓘ
Sprödglimmer
Nach Dana stellen diese die Margarituntergruppe, nach Strunz die Lepidolithreihe dar. ⓘ
Gewöhnliche Sprödglimmer ⓘ
Trioktaedrisch
- Clintonit: Ca Mg2Al [Al3Si O10(OH)2]
- Ferrokinoshitalith: Ba Fe2+3 [Al2Si2 O10(OH)2]
- Kinoshitalith: Ba Mg3 [Al2Si2 O10(OH)2] ⓘ
Dioktaedrisch
- Margarit: Ca Al2 [Al2Si2O10(OH)2]
- Ganterit: Ba0,5(Na,K)0,5 Al2 [Al1,5Si2,5O10(OH)2] ⓘ
Ungewöhnliche Sprödglimmer ⓘ
Trioktaedrisch
- Bityit: Ca LiAl2 [BeAlSi2 O10(OH)2]
- Anandit: Ba Fe2+3 [Fe3+Si3 O10(OH)2] ⓘ
Dioktaedrisch
- Chernykhit: Ba V2 [Al2Si2O10(OH)2]
- Oxykinoshitalith: Ba Mg2Ti [Al2Si2 O10O2] ⓘ
Zwischenschicht-defizitäre Glimmer
Nach Dana stellen diese die Hydroglimmer, nach Strunz die Glaukonitreihe dar. ⓘ
Dioktaedrisch
- Illit (Serie): K0,65Al2 [Al0,65Si3,35O10(OH)2]
- Glaukonit (Serie): K0,8R3+1.33 R2+0,67 [Al0,13Si3,87O10(OH)2]
- Brammallit (Serie): Na0,65 Al2 [Al0,65Si3,35O10(OH)2] ⓘ
Trioktaedrisch
- Wonesit: Na0,5Mg2,5Al0,5 [Al Si3O10(OH)2] ⓘ
Seriennamen
Einige althergebrachte Namen sind als Bezeichnungen für Mischkristallzusammensetzungen zulässig, wenn eine genauere Charakterisierung nicht möglich ist.
- Biotit: Dunkle lithiumfreie Glimmer mit Zusammensetzungen zwischen Annit, Phlogopit, Siderophyllit und Eastonit.
- Glaukonit: Dioktaedrische Zwischenschicht-defizitäre Glimmer mit mehr als 15 % zweiwertiger Kationen auf der M-Position und vorwiegend Fe3+ als dreiwertigem Kation auf der M-Position
- Illit: Dioktaedrische Zwischenschicht-defizitäre Glimmer mit weniger als 25 % zweiwertiger Kationen auf der M-Position und vorwiegend Al als dreiwertigem Kation auf der M-Position
- Lepidolith: Lithiumreiche trioktaedrische Glimmer mit Zusammensetzungen zwischen Trilithionit und Polylithionit
- Zinnwaldit: Dunkle lithiumhaltige Glimmer mit Zusammensetzungen zwischen Siderophyllit und Polylithionit. ⓘ
Sprödglimmer:
- Clintonit ⓘ
Dioktaedrische Glimmer
- Muskovit
- Paragonit ⓘ
Sprödglimmer:
- Margarit ⓘ
Glimmer mit Zwischenschichtdefizit
Sehr feinkörnige Glimmer, die typischerweise größere Unterschiede im Ionen- und Wassergehalt aufweisen, werden informell als "Tonglimmer" bezeichnet. Dazu gehören:
- Hydro-Muskovit mit H3O+ zusammen mit K in der X-Stelle;
- Illit mit einem K-Mangel in der X-Stelle und entsprechend mehr Si in der Z-Stelle;
- Phengit mit Mg oder Fe2+ als Ersatz für Al in der Y-Stelle und einer entsprechenden Zunahme von Si in der Z-Stelle. ⓘ
Serizit ist die Bezeichnung für sehr feine, zerklüftete Körner und Aggregate aus weißen (farblosen) Glimmern. ⓘ
Vorkommen und Herstellung
Glimmer ist weit verbreitet und kommt in magmatischen, metamorphen und sedimentären Gesteinen vor. Große Glimmerkristalle, die für verschiedene Anwendungen verwendet werden, werden in der Regel in granitischen Pegmatiten abgebaut. ⓘ
Der größte dokumentierte Glimmereinzelkristall (Phlogopit) wurde in der Lacey Mine, Ontario, Kanada, gefunden; er maß 10 m × 4,3 m × 4,3 m (33 ft × 14 ft × 14 ft) und wog etwa 330 Tonnen (320 lange Tonnen; 360 kurze Tonnen). Kristalle ähnlicher Größe wurden auch in Karelien, Russland, gefunden. ⓘ
Schrott- und Flockenglimmer wird in der ganzen Welt hergestellt. Im Jahr 2010 waren die wichtigsten Produzenten Russland (100.000 Tonnen), Finnland (68.000 t), die Vereinigten Staaten (53.000 t), Südkorea (50.000 t), Frankreich (20.000 t) und Kanada (15.000 t). Die weltweite Gesamtproduktion betrug 350.000 t, wobei für China keine zuverlässigen Daten vorlagen. Der meiste Blattglimmer wurde in Indien (3.500 t) und Russland (1.500 t) hergestellt. Flockenglimmer stammt aus verschiedenen Quellen: aus dem metamorphen Gestein Schiefer als Nebenprodukt der Verarbeitung von Feldspat- und Kaolinvorkommen, aus Seifenlagerstätten und aus Pegmatiten. Blattglimmer ist wesentlich seltener als Flocken- und Bruchglimmer und wird gelegentlich aus Bergbauabfällen und Flockenglimmer gewonnen. Die wichtigsten Quellen für Tafelglimmer sind Pegmatitlagerstätten. Die Preise für Blattglimmer variieren je nach Qualität und können von weniger als 1 $ pro Kilogramm für minderwertigen Glimmer bis zu mehr als 2.000 $ pro Kilogramm für die beste Qualität reichen. ⓘ
In Madagaskar und Indien wird Glimmer auch handwerklich, unter schlechten Arbeitsbedingungen und mit Hilfe von Kinderarbeit abgebaut. ⓘ
Während des Zweiten Weltkriegs gab es im "Muster"-Konzentrationslager Theresienstadt eine Glimmerwerkstatt. In einer Werkstatt in einer großen Baracke spalteten die Häftlinge in Zwölfergruppen Glimmerplatten in immer dünnere Scheiben. Der Glimmer wurde mit speziell angefertigten Messern, die wie Brieföffner aussahen, in Platten geschnitten. Der Glimmer wurde zur Isolierung von elektrischen Geräten, insbesondere in Flugzeugen, verwendet. Die Häftlinge waren überwiegend Frauen und wurden im Akkord bezahlt. Diejenigen, die die Quote nicht erfüllten, wurden in andere, schlimmere Lager gebracht. "Viele Frauen starben auf diese Weise." Die Produktion wurde erst eingestellt, als die Russen das Lager befreiten. ⓘ
Verwendungen
Die kommerziell wichtigsten Glimmer sind Muskovit und Phlogopit, die in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden. ⓘ
Nützliche Eigenschaften
Der Wert von Glimmer beruht auf seinen einzigartigen physikalischen Eigenschaften: Die kristalline Struktur von Glimmer bildet Schichten, die gespalten oder in dünne Platten aufgespalten werden können, was in der Regel zu einer Schieferung im Gestein führt. Diese Schichten sind chemisch inert, dielektrisch, elastisch, flexibel, hydrophil, isolierend, leicht, plättchenförmig, reflektierend, lichtbrechend, elastisch und haben eine Opazität von transparent bis undurchsichtig. Glimmer ist stabil, wenn er Elektrizität, Licht, Feuchtigkeit und extremen Temperaturen ausgesetzt ist. Er hat hervorragende elektrische Eigenschaften als Isolator und Dielektrikum und kann ein elektrostatisches Feld aufrechterhalten, während er nur minimale Energie in Form von Wärme abgibt. Er kann sehr dünn gespalten werden (0,025 bis 0,125 Millimeter oder dünner) und behält dabei seine elektrischen Eigenschaften bei, hat einen hohen dielektrischen Durchschlag, ist thermisch stabil bis 500 °C und widerstandsfähig gegen Koronaentladungen. Muskovit, der wichtigste Glimmer in der Elektroindustrie, wird für Kondensatoren verwendet, die sich ideal für Hoch- und Hochfrequenzanwendungen eignen. Phlogopit-Glimmer bleibt auch bei höheren Temperaturen (bis 900 °C) stabil und wird für Anwendungen verwendet, bei denen eine Kombination aus hoher Hitzestabilität und elektrischen Eigenschaften erforderlich ist. Muskovit und Phlogopit werden in Form von Platten und gemahlenem Glimmer verwendet. ⓘ
Gemahlener Glimmer
Der wichtigste Verwendungszweck von trocken gemahlenem Glimmer in den USA ist die Fugenmasse zum Füllen und Ausbessern von Nähten und Fehlstellen in Gipskartonplatten (Trockenbauwänden). Der Glimmer dient als Füll- und Streckmittel, sorgt für eine geschmeidige Konsistenz, verbessert die Verarbeitbarkeit der Spachtelmasse und macht sie widerstandsfähig gegen Rissbildung. Im Jahr 2008 entfielen 54 % des Verbrauchs an trocken gemahlenem Glimmer auf Fugenmasse. In der Farbenindustrie wird gemahlener Glimmer als Pigmentstreckmittel verwendet, das auch die Suspension erleichtert, die Kreidung verringert, das Schrumpfen und Abscheren des Farbfilms verhindert, die Beständigkeit des Farbfilms gegen das Eindringen von Wasser und die Verwitterung erhöht und den Farbton von Farbpigmenten aufhellt. Glimmer fördert auch die Farbhaftung in wässrigen und oleoresinösen Formulierungen. Der Verbrauch von trocken gemahlenem Glimmer in Farben, die zweithäufigste Verwendung, machte 2008 22 % des verwendeten trocken gemahlenen Glimmers aus. ⓘ
Gemahlener Glimmer wird in der Bohrindustrie als Zusatz zu Bohrspülungen verwendet. Die grob gemahlenen Glimmerflocken tragen dazu bei, den Verlust der Zirkulation zu verhindern, indem sie poröse Bereiche des Bohrlochs abdichten. Auf Bohrschlämme entfielen 2008 15 % der Verwendung von trocken gemahlenem Glimmer. Die Kunststoffindustrie verwendet trocken gemahlenen Glimmer als Streckmittel und Füllstoff, insbesondere in Autoteilen als leichte Isolierung, um Schall und Vibrationen zu dämpfen. Glimmer wird in Kunststoff-Automobilverkleidungen und -kotflügeln als Verstärkungsmaterial verwendet und sorgt für bessere mechanische Eigenschaften und eine höhere Dimensionsstabilität, Steifigkeit und Festigkeit. Glimmerverstärkte Kunststoffe haben auch eine hohe Wärmeformbeständigkeit, geringeren Verzug und die besten Oberflächeneigenschaften aller gefüllten Kunststoffverbundstoffe. Im Jahr 2008 machte der Verbrauch von trocken gemahlenem Glimmer in Kunststoffanwendungen 2 % des Marktes aus. Die Gummiindustrie verwendet gemahlenen Glimmer als inerten Füllstoff und Formtrennmittel bei der Herstellung von geformten Gummiprodukten wie Reifen und Bedachungen. Die plättchenförmige Textur wirkt als Anti-Blockier- und Anti-Haft-Mittel. Schmiermittel für Gummiformen machten 2008 1,5 % des verwendeten trocken gemahlenen Glimmers aus. Als Gummizusatz verringert Glimmer die Gasdurchlässigkeit und verbessert die Elastizität. ⓘ
Trocken gemahlener Glimmer wird bei der Herstellung von Walzdächern und Asphaltschindeln verwendet, wo er als Oberflächenbeschichtung dient, um das Verkleben benachbarter Oberflächen zu verhindern. Die Beschichtung wird von frisch hergestellten Dächern nicht absorbiert, da die plättchenförmige Struktur des Glimmers weder von der Säure im Asphalt noch von den Witterungsbedingungen beeinträchtigt wird. Glimmer wird in dekorativen Beschichtungen auf Tapeten, Beton, Stuck und Fliesenoberflächen verwendet. Er wird auch als Bestandteil von Flussmittelbeschichtungen auf Schweißstäben, in einigen Spezialfetten und als Beschichtung für Kern- und Formtrennmittel, Verblendmittel und Formwaschmittel in Gießereien verwendet. Trocken gemahlener Phlogopit-Glimmer wird in Bremsbelägen und Kupplungsscheiben von Kraftfahrzeugen verwendet, um Geräusche und Vibrationen zu reduzieren (Asbestersatz); als schalldämpfende Isolierung für Beschichtungen und Polymersysteme; in Verstärkungsadditiven für Polymere, um die Festigkeit und Steifigkeit zu erhöhen und die Stabilität gegenüber Hitze, Chemikalien und ultravioletter (UV) Strahlung zu verbessern; in Hitzeschilden und Temperaturisolierung; in industriellen Beschichtungsadditiven, um die Durchlässigkeit von Feuchtigkeit und Kohlenwasserstoffen zu verringern; und in polaren Polymerformulierungen, um die Festigkeit von Epoxiden, Nylons und Polyestern zu erhöhen. ⓘ
Farben und Kosmetika
Nassgeschliffener Glimmer, der den Glanz seiner Spaltflächen beibehält, wird vor allem in der Automobilindustrie für Perlglanzlacke verwendet. Viele metallisch aussehende Pigmente bestehen aus einem Substrat aus Glimmer, das mit einem anderen Mineral, in der Regel Titandioxid (TiO2), beschichtet ist. Das so entstandene Pigment erzeugt eine reflektierende Farbe, die von der Dicke der Beschichtung abhängt. Diese Produkte werden zur Herstellung von Autolacken, schimmernden Kunststoffbehältern, hochwertigen Druckfarben für die Werbung und Sicherheitsanwendungen verwendet. In der Kosmetikindustrie ist Glimmer aufgrund seiner reflektierenden und lichtbrechenden Eigenschaften ein wichtiger Bestandteil von Rouge, Eyeliner, Lidschatten, Foundation, Haar- und Körperglitter, Lippenstift, Lipgloss, Mascara, Feuchtigkeitslotionen und Nagellack. Einige Zahnpastamarken enthalten pulverisierten weißen Glimmer. Dieser wirkt als mildes Schleifmittel, um die Politur der Zahnoberfläche zu unterstützen, und verleiht der Paste außerdem einen kosmetisch ansprechenden, glitzernden Schimmer. Glimmer wird Latexballons zugesetzt, um eine farbige, glänzende Oberfläche zu erhalten. ⓘ
Aufgebauter Glimmer
Muskovit- und Phlogopit-Splitter können zu verschiedenen Glimmerprodukten verarbeitet werden. Durch maschinelles oder manuelles Setzen von sich überlappenden Splittern und abwechselnden Schichten von Bindemitteln und Splittern hergestellt, wird Glimmer in erster Linie als elektrisches Isoliermaterial verwendet. Glimmerisolierungen werden in Hochtemperatur- und feuerfesten Stromkabeln in Aluminiumwerken, Hochöfen, kritischen Stromkreisen (z. B. Verteidigungssysteme, Brand- und Sicherheitsalarmanlagen und Überwachungssysteme), Heizungen und Kesseln, Holzöfen, Metallhütten sowie Tanks und Ofenleitungen verwendet. Spezielle mit Glimmer isolierte Hochtemperaturdrähte und -kabel können bis zu 15 Minuten lang in geschmolzenem Aluminium, Glas und Stahl arbeiten. Die wichtigsten Produkte sind Klebematerialien, flexible, Heiz-, Form- und Segmentplatten, Glimmerpapier und Klebeband. ⓘ
Flexible Platten werden für Anker von Elektromotoren und Generatoren, zur Isolierung von Feldspulen sowie zur Isolierung von Magneten und Kommutatorkernen verwendet. Der Glimmerverbrauch für flexible Platten betrug 2008 in den USA etwa 21 Tonnen. Heizplatten werden verwendet, wenn eine Hochtemperaturisolierung erforderlich ist. Formplatten sind Glimmerplatten, aus denen V-Ringe geschnitten und gestanzt werden, um die Kupfersegmente von den Stahlwellenenden eines Kommutators zu isolieren. Formplatten werden auch zu Rohren und Ringen für die Isolierung von Ankern, Motorstartern und Transformatoren verarbeitet. Segmentbleche dienen als Isolierung zwischen den Kupferkommutatorsegmenten von Gleichstrom-Universalmotoren und -generatoren. Phlogopit-Glimmer wird bevorzugt, weil er sich im gleichen Maße abnutzt wie die Kupfersegmente. Muskovit ist zwar verschleißfester, verursacht aber ungleichmäßige Rillen, die den Betrieb eines Motors oder Generators beeinträchtigen können. Der Verbrauch von Segmentplatten betrug 2008 in den USA etwa 149 t. Bei einigen Arten von Strukturglimmer sind die gebundenen Spaltflächen mit Stoff, Glas, Leinen, Musselin, Kunststoff, Seide oder Spezialpapier verstärkt. Diese Produkte sind sehr flexibel und werden in breiten, endlosen Bahnen hergestellt, die entweder versandt, gerollt, in Bänder oder Streifen geschnitten oder auf bestimmte Abmessungen zugeschnitten werden. Aufgebaute Glimmerprodukte können auch gewellt oder durch Mehrfachschichten verstärkt sein. Im Jahr 2008 wurden in den USA etwa 351 t Glimmer verbraucht, hauptsächlich für Formplatten (19 %) und Segmentplatten (42 %). ⓘ
Blatt-Glimmer
Technischer Blattglimmer wird in elektrischen Bauteilen, in der Elektronik, in der Rasterkraftmikroskopie und als Fensterscheiben verwendet. Weitere Verwendungszwecke sind Membranen für Sauerstoffatmungsgeräte, Markierungsscheiben für Navigationskompasse, optische Filter, Pyrometer, Wärmeregler, Fenster für Öfen und Kerosinheizungen, Abdeckungen von Strahlungsöffnungen für Mikrowellenöfen und mikathermische Heizelemente. Glimmer ist doppelbrechend und wird daher häufig zur Herstellung von Viertel- und Halbwellenplatten verwendet. Spezielle Anwendungen für Glimmerplatten finden sich in der Luft- und Raumfahrt für luft-, boden- und seegestützte Raketensysteme, Lasergeräte, medizinische Elektronik und Radarsysteme. Glimmer ist mechanisch stabil in mikrometerdünnen Platten, die relativ transparent für Strahlung (z. B. Alphateilchen) und gleichzeitig undurchlässig für die meisten Gase sind. Daher wird er als Fenster in Strahlungsdetektoren wie Geiger-Müller-Röhren verwendet. ⓘ
Im Jahr 2008 machten Glimmersplitter den größten Teil der Glimmerplattenindustrie in den Vereinigten Staaten aus. Der Verbrauch von Muskovit- und Phlogopit-Splittern belief sich 2008 auf etwa 308 t. Auf Muskovit-Splitt aus Indien entfiel im Wesentlichen der gesamte US-Verbrauch. Der Rest wurde hauptsächlich aus Madagaskar importiert. ⓘ
Kleine quadratische Glimmerblätter werden auch bei der traditionellen japanischen Kōdō-Zeremonie zum Verbrennen von Weihrauch verwendet: Ein brennendes Stück Kohle wird in einen Kegel aus weißer Asche gelegt. Das Glimmerblatt wird obenauf gelegt und dient als Trennwand zwischen der Wärmequelle und dem Weihrauch, um den Duft zu verbreiten, ohne ihn zu verbrennen. ⓘ
Elektrisch und elektronisch
Blattglimmer wird vor allem in der Elektronik- und Elektroindustrie verwendet. Seine Nützlichkeit für diese Anwendungen ergibt sich aus seinen einzigartigen elektrischen und thermischen Eigenschaften und seinen mechanischen Eigenschaften, die es ermöglichen, ihn mit engen Toleranzen zu schneiden, zu stanzen, zu prägen und zu bearbeiten. Die Besonderheit von Glimmer liegt darin, dass er ein guter elektrischer Isolator und gleichzeitig ein guter Wärmeleiter ist. Die Hauptanwendung von Blockglimmer ist die Verwendung als elektrischer Isolator in elektronischen Geräten. Hochwertiger Blockglimmer wird wegen seiner Flexibilität, Transparenz und Widerstandsfähigkeit gegen Hitze und chemische Angriffe zur Auskleidung der Schaugläser von Hochdruckdampfkesseln verarbeitet. Nur hochwertiger Muskovit-Folienglimmer, der auch als Indischer Rubinglimmer oder Rubin-Muskovit-Glimmer bezeichnet wird, wird als Dielektrikum in Kondensatoren verwendet. Die hochwertigste Glimmerfolie wird zur Herstellung von Kondensatoren für Kalibrierstandards verwendet. Die nächst niedrigere Qualität wird in Sendekondensatoren verwendet. In Empfangskondensatoren wird eine etwas geringere Qualität von hochwertigem Muskovit verwendet. ⓘ
Glimmerfolien werden zur Strukturierung von Heizdrähten (z. B. in Kanthal oder Nichrome) in Heizelementen verwendet und können bis zu 900 °C (1.650 °F) standhalten. ⓘ
Einseitig gesockelte, selbstzündende Lampen sind mit einer Glimmerscheibe isoliert und befinden sich in einer Gasentladungsröhre aus Borosilikatglas (Lichtbogenröhre) und einem Metallsockel. Zu ihnen gehört die Natriumdampflampe, die als Gasentladungslampe in der Straßenbeleuchtung eingesetzt wird. ⓘ
Rasterkraftmikroskopie
Eine weitere Verwendung von Glimmer ist die Verwendung als Substrat bei der Herstellung ultraflacher, dünner Schichten, z. B. von Goldoberflächen. Obwohl die Oberfläche der abgeschiedenen Schicht aufgrund der Abscheidekinetik noch rau ist, ist die Rückseite der Schicht an der Grenzfläche zwischen Glimmer und Schicht ultraflach, sobald die Schicht vom Substrat entfernt wird. Frisch gespaltene Glimmeroberflächen wurden als saubere Abbildungssubstrate in der Rasterkraftmikroskopie verwendet und ermöglichen beispielsweise die Abbildung von Wismutfilmen, Plasmaglykoproteinen, Membrandoppelschichten und DNA-Molekülen. ⓘ
Gucklöcher
Dünne transparente Glimmerplatten wurden als Gucklöcher in Kesseln, Laternen, Öfen und Kerosinheizungen verwendet, da sie bei extremen Temperaturschwankungen weniger leicht zerbrechen als Glas. Solche Gucklöcher wurden auch in "Isinglasvorhängen" in Pferdekutschen und Autos des frühen 20. Jahrhunderts verwendet. ⓘ
Etymologie
Das Wort Glimmer leitet sich vom lateinischen Wort mica ab, was so viel wie Krümel bedeutet, und wurde wahrscheinlich von micare, glitzern, beeinflusst. ⓘ
Frühe Geschichte
Die Verwendung von Glimmer durch den Menschen reicht bis in prähistorische Zeiten zurück. Glimmer war den alten indischen, ägyptischen, griechischen, römischen und chinesischen Zivilisationen sowie der aztekischen Zivilisation in der Neuen Welt bekannt. ⓘ
Die früheste Verwendung von Glimmer wurde in Höhlenmalereien aus dem Jungpaläolithikum (40.000 bis 10.000 v. Chr.) gefunden. Die ersten Farbtöne waren rot (Eisenoxid, Hämatit oder roter Ocker) und schwarz (Mangandioxid, Pyrolusit), obwohl auch Schwarz aus Wacholder- oder Kiefernkohle entdeckt wurde. Gelegentlich wurde auch Weiß aus Kaolin oder Glimmer verwendet. ⓘ
Wenige Kilometer nordöstlich von Mexiko-Stadt befindet sich die antike Stätte von Teotihuacan. Das auffälligste Bauwerk von Teotihuacan ist die hoch aufragende Sonnenpyramide. Die Pyramide enthielt beträchtliche Mengen an Glimmer in bis zu 30 cm dicken Schichten. ⓘ
Natürlicher Glimmer wurde und wird auch heute noch von den Taos- und Picuris-Pueblos-Indianern im Norden von New Mexico zur Herstellung von Töpferwaren verwendet. Die Töpferwaren werden aus verwittertem präkambrischem Glimmerschiefer hergestellt und weisen überall auf den Gefäßen Glimmerflecken auf. Bei der Herstellung von Tewa-Pueblo-Töpferwaren wird der Ton mit Glimmer beschichtet, um eine dichte, glitzernde Glimmerschicht auf dem gesamten Objekt zu erzeugen. ⓘ
Glimmerflocken (in Urdu abrak genannt und als ابرک geschrieben) werden in Pakistan auch zur Verzierung der Sommerkleidung von Frauen verwendet, insbesondere von Dupattas (lange, leichte, oft bunte und zum Kleid passende Schals). Dünne Glimmerflocken werden in eine heiße Stärkewasserlösung gegeben, und die Dupatta wird 3-5 Minuten lang in dieses Wassergemisch getaucht. Dann wird sie zum Lufttrocknen aufgehängt. ⓘ
Glimmerpulver
Im Laufe der Jahrhunderte wurden feine Glimmerpulver zu verschiedenen Zwecken verwendet, unter anderem zur Dekoration. Glimmerpulver wird in Indien, Pakistan und Bangladesch zur Verzierung traditioneller Wassertontöpfe verwendet; es wird auch auf traditionellen Pueblo-Töpferwaren verwendet, wenn auch in diesem Fall nicht nur auf Wassertöpfen. Die Gulal und Abir (Farbpulver), die von nordindischen Hindus während des Holi-Festes verwendet werden, enthalten feine Glimmerkristalle, die einen funkelnden Effekt erzeugen. Der majestätische Padmanabhapuram-Palast, 65 km von Trivandrum in Indien entfernt, hat farbige Glimmerfenster. ⓘ
Glimmerpulver wird auch als Dekoration im traditionellen japanischen Holzschnitt verwendet, denn wenn man es mit Gelatine als Verdickungsmittel in der Kirazuri-Technik auf die nasse Tinte aufträgt und trocknen lässt, funkelt es und reflektiert das Licht. Frühere Beispiele finden sich unter den Papierdekorationen, wie die Nishi Honganji 36 Poets Collection, Codices von illuminierten Manuskripten in und nach ACE 1112. Für metallisches Glitzern verwendeten Ukiyo-e-Drucke sehr dicke Lösungen mit oder ohne Farbpigmente, die auf Haarnadeln, Schwertklingen oder Fischschuppen auf Karpfenschlangen (鯉のぼり, Koinobori) schabloniert wurden. ⓘ
Der Boden um Nishio in Zentraljapan ist reich an Glimmervorkommen, die bereits in der Nara-Zeit abgebaut wurden. Die Yatsuomote-Keramik ist eine Art lokaler japanischer Keramik von dort. Nach einem Vorfall am Berg Yatsuomote wurde eine kleine Glocke geopfert, um den Kami zu besänftigen. Katō Kumazō begründete eine lokale Tradition, bei der kleine keramische Tierkreisglocken (きらら鈴) aus lokalem Glimmer hergestellt wurden, der in den Ton eingeknetet wurde, und nach dem Brennen im Brennofen einen angenehmen Klang erzeugten, wenn sie geläutet wurden. ⓘ
Medizin
Im Ayurveda, dem in Indien vorherrschenden hinduistischen Medizinsystem, wird Glimmer bei der Herstellung von Abhraka bhasma gereinigt und verarbeitet, das zur Behandlung von Erkrankungen der Atemwege und des Verdauungstrakts eingesetzt wird. ⓘ
Gesundheitliche Auswirkungen
Glimmerstaub am Arbeitsplatz gilt ab bestimmten Konzentrationen als Gefahrstoff für die Atemwege. ⓘ
Vereinigte Staaten
Die Occupational Safety and Health Administration (OSHA) hat den gesetzlichen Grenzwert (zulässiger Expositionsgrenzwert) für die Glimmerexposition am Arbeitsplatz auf 20 Millionen Teile pro Kubikfuß (706.720.000 Teile pro Kubikmeter) an einem 8-Stunden-Arbeitstag festgelegt. Das National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH) hat einen empfohlenen Grenzwert (REL) von 3 mg/m3 für die Exposition der Atemwege während eines 8-stündigen Arbeitstages festgelegt. Bei einer Konzentration von 1.500 mg/m3 ist Glimmer unmittelbar lebens- und gesundheitsgefährlich. ⓘ
Ersatzstoffe
Einige leichte Zuschlagstoffe, wie Kieselgur, Perlit und Vermiculit, können gemahlenen Glimmer ersetzen, wenn sie als Füllstoff verwendet werden. Gemahlener synthetischer Fluorophlogopit, ein fluorhaltiger Glimmer, kann natürlichen gemahlenen Glimmer für Anwendungen ersetzen, die die thermischen und elektrischen Eigenschaften von Glimmer erfordern. Viele Materialien können Glimmer in zahlreichen elektrischen, elektronischen und isolierenden Anwendungen ersetzen. Zu den Ersatzstoffen gehören Acrylatpolymere, Zelluloseacetat, Glasfaser, Fischpapier, Nylon, Phenolharz, Polycarbonat, Polyester, Styrol, Vinyl-PVC und Vulkanfiber. Glimmerpapier, das aus Glimmerabfällen hergestellt wird, kann bei elektrischen und isolierenden Anwendungen als Ersatz für Glimmerplatten verwendet werden. ⓘ
Etymologie und Geschichte
Glimmern (oder glimmen) heißt schwach glühen oder glänzen. Aber von alters her meinte man mit dem Namen einen Blender, der nicht hält, was er verspricht. Daher werden auch manche Glimmerarten abwertend als „Katzensilber“ bezeichnet. Im Englischen heißt das Mineral mica, von lateinisch mica ‚Krümelchen‘ (häufiges Vorkommen in kleinen Blättchen) beziehungsweise micare „funkeln“, „schimmern“, „strahlen“. ⓘ
Glimmer wurden bereits 1546 von dem Mineralogen Georgius Agricola erwähnt. Im 20. Jahrhundert wurden Glimmer erstmals durch Charles-Victor Mauguin mit Röntgenstrahlen untersucht. ⓘ
Kristallstruktur
Strukturell zeichnen sich die Glimmer durch Schichten von TO4-Tetraedern und GO6-Oktaedern aus. Eine Oktaederschicht wird hierbei von 2 Tetraederschichten eingeschlossen. Untereinander sind diese „TOT-Sandwiches“ nur sehr schwach über große niedrig geladene Zwischenschichtkationen verbunden.
Durch Schnitteffekte sind in Dünnschliffen oft ausgeprägte Farbspiele zu beobachten. Dieses Szintillieren (engl. birds-eye structure) ist ein wichtiges Bestimmungsmerkmal.
Verknüpfung der Schichten
Charakteristisch für die Glimmerstruktur ist, dass diese Silikat- und Oktaederschichten miteinander so verbunden sind, dass jede Oktaederschicht von zwei Silikatschichten eingeschlossen wird. Hierbei sind die Silikattetraeder mit ihrer freien Spitze (Sauerstoff) mit der Oktaederschicht verbunden. Diese Baueinheit ist vergleichbar mit den I-Beams der Pyroxene, Amphibole und anderer Biopyribole. Die Ladungen sind innerhalb dieser Baugruppe weitgehend ausgeglichen. Die abschließenden Sauerstoffe an den nach außen weisenden Basisflächen der SiO4-Tetraeder sind alle an zwei Si-Ionen gebunden und weisen nahezu keine freien Bindungsvalenzen mehr auf. Untereinander sind diese Glimmerstruktureinheiten daher nur noch über schwache ionische Bindungen mit den Zwischenschichtkationen der D-Position verbunden. Dies ist die strukturelle Erklärung für die exzellente blättrige Spaltbarkeit der Glimmer. ⓘ
Diese Glimmerstruktureinheiten, auch als T-O-T- oder 2:1-Schichten bezeichnet, sind in Richtung der kristallographischen c-Achse aufeinandergestapelt (Abb. 3) und können dabei um die c-Achse mit n * 60° gegeneinander verdreht sein (0 ≤ n ≤ 5). Unterschiedliche Stapelfolgen verschieden orientierter Glimmerstruktureinheiten ergeben diverse Glimmerpolytype mit unterschiedlicher Symmetrie (monoklin, orthorhombisch, trigonal). Durch eine geordnete Verteilung unterschiedlicher Kationen auf den oktaedrisch koordinierten G-Positionen wird die Symmetrie der Polytype mitunter herabgesetzt, z. B. von C2/m (monoklin) auf C-1 (triklin). ⓘ
Die Glimmerpolytype können in drei Unterfamilien aufgeteilt werden:
- A-Polytype: Rotation der TOT-Schichten nur um 2n*60° (0°, 120°, 240°). In diese Unterfamilie gehören die häufigsten Glimmerpolytypen 1M, 2M1 und 3T
- B-Polytype: Rotation der TOT-Schichten nur um (2n+1)*60° (60°, 180°, 300°). Aus dieser Gruppe sind bislang nur die seltenen Polytype 2M2 und 2O in der Natur gefunden worden.
- Gemischte Polytype: Sowohl 2n*60° wie auch (2n+1)*60° – Rotationen der Glimmerschichten (1Md) ⓘ
Die Bezeichnungen der Polytype setzen sich im Wesentlichen zusammen aus der Anzahl unterschiedlich orientierter Baueinheiten (Zahlen, d für 'disordered – ungeordnet') und der Kristallklasse (Großbuchstaben M für monoklin, T für trigonal, O für orthorhombisch, H für hexagonal). ⓘ
Vorkommen
Glimmer sind häufige Bestandteile von magmatischen, metamorphen und Sedimentgesteinen. Die Varietät Muskovit findet sich beispielsweise besonders oft in quarzreichen Graniten oder Pegmatiten, daneben auch in metamorphen Gesteinen wie Phyllit. Als sehr verwitterungsbeständige Varietät tritt sie auch in Sedimentgesteinen wie Sandstein auf. Biotit verwittert wesentlich leichter und findet sich daher eher in Granit oder Diorit. ⓘ
Hauptproduzenten sind die USA, Indien (Bundesstaaten Jharkhand, Bihar und Rajasthan) und die Volksrepublik China. ⓘ