Mineralien

Rutil



Eine Titanquelle, ein weißes Pigment in der Farbe, eine Ursache für "Augen" und "Sterne" in Edelsteinen.


Rutilquarz: Ein Stein aus rutilisiertem Quarz. Rutil kann als nadelförmige Kristalle in Mineralien wie Quarz, Korund, Granat und Andalusit vorkommen.

Was ist Rutil?

Rutil ist ein Titanoxidmineral mit einer chemischen Zusammensetzung von TiO2. Es kommt in magmatischen, metamorphen und sedimentären Gesteinen auf der ganzen Welt vor. Rutil kommt auch als nadelförmige Kristalle in anderen Mineralien vor.

Rutil hat ein hohes spezifisches Gewicht und wird häufig durch Strömungs- und Welleneinwirkung in „schweren Mineralsanden“ konzentriert, die heute sowohl in Onshore- als auch Offshore-Lagerstätten vorkommen. Ein Großteil der Rutilproduktion der Welt wird aus diesen Sanden gewonnen.

Rutil wird als Titanerz verwendet, es wird zu einem weißen Pulver zerkleinert, das als Pigment in Farben verwendet wird, und es wird zur Verwendung in einer Vielzahl von Produkten verarbeitet. Netzwerke aus nadelförmigen Rutilkristallen produzieren die "Augen" und "Sterne" in vielen Edelsteinen, wie Sternrubin und Sternsaphir.

Schwerer Mineralsand: Beim Graben in Folly Beach, South Carolina, werden dünne Schichten von schwerem Mineralsand freigelegt. Diese Sande sind oft eine Quelle von natürlichem Rutil. Fotografie von Carleton Bern, United States Geological Survey.

Geologisches Vorkommen von Rutil

Rutil kommt als akzessorisches Mineral in plutonischen magmatischen Gesteinen wie Granit und in magmatischen Gesteinen mit tiefer Quelle wie Peridotit und Lamproit vor. In metamorphen Gesteinen ist Rutil ein häufig vorkommendes Mineral in Gneis, Schiefer und Eklogit. Gut ausgebildete Rutilkristalle kommen manchmal in Pegmatit und Skarn vor.

Rutil und eine Reihe anderer metallischer Erzmineralien werden zusammen aus Sedimentablagerungen gewonnen, die als „schwere Mineralsande“ bekannt sind. Diese Sedimente stammen aus der Verwitterung magmatischer und metamorpher Gesteine, die reichlich winzige Körner hochspezifischer Mineralien wie Rutil, Ilmenit, Anatas, Brookit, Leukoxen, Perowskit und Titanit (auch als Sphen bekannt) enthalten.

Wenn diese Gesteine ​​wetterfest werden, werden ihre widerstandsfähigeren Mineralpartikel in die Meeresküstenumgebung gespült, wo sie sortiert und gemäß ihrer Dichte durch Wellen- und Strömungseinwirkung konzentriert werden. Wenn die Bedingungen stimmen und schwere Mineralien im Überfluss vorhanden sind, können diese Sedimente zu Ablagerungen werden.

Bergbau Schwermineralien: Bagger entfernen schweren Mineralsand in der Concord-Mine in Süd-Zentral-Virginia. Diese Sande, die bis zu 4% schwere Mineralien enthalten, werden abgebaut und dann verarbeitet, um Rutil, Ilmenit, Leukoxen und Zirkon zu entfernen. Der Sand war verwittert und erodiert von einer Exposition in kurzer Entfernung. Foto von der United States Geological Survey.

Rutile Mining

Schwere mineralische Sande werden in der seichten Meeresumgebung von Schiffen abgebaut, die Sedimente ausgraben, die schweren mineralischen Körner abtrennen, die schweren Mineralien an Bord zurückhalten und die leichteren Sedimentfraktionen wieder in den Boden ableiten.

Schwere Mineralsande finden sich auch an Land in Sedimentablagerungen, die sich zu Zeiten angesammelt haben, als der Meeresspiegel viel höher war als heute. Diese Sedimente werden abgebaut, verarbeitet, um die schweren Mineralien zu entfernen, und in eine Landschaft zurückgeführt, die wieder ihrer ursprünglichen Topographie entspricht.

Schwerer Mineralsand: Ein schweres Mineralkonzentrat aus einem Onshore-Bergbau in Georgia. Es besteht aus sandgroßen Körnern, hauptsächlich Rutil, Ilmenit und Zirkon.

Polymorphe und Verunreinigungen

Rutil ist die am häufigsten vorkommende natürliche Form von TiO2. Es gibt zahlreiche Polymorphe, darunter Anatas und Brookit. Eisen (Fe+2) ersetzt manchmal Titan in einigen Rutilproben. Wenn dies auftritt, muss ein Wertigkeitsunterschied zwischen Eisen und Titan ausgeglichen werden - und dieses Gleichgewicht wird häufig durch Substitution von Niob (Nb+5) und / oder Tantal (Ta+5) für ein anderes Titan. Die Substitution dieser Elemente erhöht das spezifische Gewicht von Rutil und bewirkt eine schwarze Farbe sowohl im Mineral als auch in seinem Streifen.

Physikalische Eigenschaften von Rutil

Chemische EinstufungOxid
FarbeRot bis rotbraun, schwarz, gelb bis gold
StreifenRot bis braun
LüsterAdamantin bis submetallisch
DurchsichtigkeitUndurchsichtig, transparent an dünnen Rändern
SpaltungGut
Mohs-Härte6 bis 6,5
Spezifisches Gewicht4.2 bis 4.4
DiagnoseeigenschaftenGlanz, Farbe, spezifisches Gewicht, prismatischer Kristallhabitus
Chemische ZusammensetzungTitanoxid, TiO2
KristallsystemTetragonal
VerwendetEin Titanerz, Pigmente, inerter Überzug auf Schweißstäben

Rutilquarz: Ein facettierter Edelstein aus Rutilquarz. Die langen prismatischen Kristalle mit goldenem Glanz sind Rutil. Probe und Foto von Arkenstone / www.iRocks.com.

Rutil und Gemmologie

Wie kaum ein anderes Mineral wächst Rutil in prismenförmigen Kristallen in anderen Mineralien. Lange Rutilprismen kommen in vielen verschiedenen Edelsteinmineralien vor. Quarz, Korund (Rubin und Saphir), Granat und Andalusit sind einige der bekannteren.

Manchmal sind diese Nadeln im Edelstein grob und deutlich sichtbar, wie bei vielen Exemplaren von Rutilquarz. Diese Nadeln produzieren attraktive und interessante Schmuckstücke, wenn sie eine ansprechende Farbe und Anordnung haben. Siehe das nebenstehende Foto von Rutilquarz.

Der Stern von Indien: Dieser Edelstein ist ein Sternsaphir mit 563,35 Karat, der aus in Sri Lanka gefundenem Rohmaterial geschnitten wurde. Es hat eine graublaue Farbe und wurde so geschnitten, dass oben und unten ein Stern angezeigt wird. Es ist im American Museum of Natural History in New York ausgestellt. Wikimedia Commons-Foto von Daniel Torres, Jr.

In einigen Edelsteinen, wie Rubin und Saphir, erzeugen die Lichtreflexionen eines Netzwerks feiner Rutilkristalle in einem richtig geschnittenen Cabochon einen schönen „Lichtstern“ auf der Oberfläche des Edelsteins. Edelsteinrubine und Edelsteinsaphire mit diesem Stern werden im Handel als "phänomenale Edelsteine" bezeichnet, und das Phänomen des Sterns wird als "Asterismus" bezeichnet. Siehe das nebenstehende Foto eines hellblauen Sternsaphirs mit dem Namen „The Star of India“.

In anderen Edelsteinen bildet eine Richtung paralleler Kristalle eine Lichtlinie auf der Oberfläche des Edelsteins, die als „Katzenauge“ bezeichnet wird. Das Phänomen, das ein Katzenauge erzeugt, ist als "Chatoyance" bekannt, und Edelsteine, die dieses Phänomen aufweisen, werden als "chatoyant" bezeichnet. Das bekannteste Juwel für seine Chatoyance ist das Katzenauge Chrysoberyl.

Rutilquarz mit Katzenauge: Ein Cabochon aus brasilianischem Rutilquarz. Die Rutilnadeln haben eine goldene Farbe und eine Textur, die so grob ist, dass viele einzelne Nadeln deutlich zu erkennen sind. Das Cabochon ist ungefähr 12 x 16 Millimeter groß.

Verwendung von Rutil

Die Hauptanwendungen von Rutil und Titanoxid aus Rutil sind: Herstellung von Titanoxidpigmenten, Herstellung von feuerfester Keramik und Herstellung von Titanmetall. Die Verwendung von Rutil zur Herstellung von Pigmenten berührt in vielerlei Hinsicht fast jeden Tag das Leben fast aller Menschen in den Vereinigten Staaten.

Wenn Rutil fein zerkleinert und zur Entfernung von Verunreinigungen verarbeitet wird, wird es zu einem hellweißen Pulver, das als ausgezeichnetes Pigment dient. Es wird zur Herstellung von Farbe verwendet, indem das Pulver in einer Flüssigkeit suspendiert wird. Die Flüssigkeit dient als Träger beim Auftragen der Farbe und verdampft, um eine Titanoxidschicht auf dem lackierten Objekt abzuscheiden. Titanoxidpigmente wurden 1978 in der Farbenindustrie von großer Bedeutung, als die US-Regierung die Verwendung von Pigmenten auf Bleibasis in Verbraucherfarbenprodukten verbot.

Titanoxidpigmente werden zur Erzeugung weißer Farbe in Kunststoffen und zur Herstellung von Papier mit hoher Helligkeit verwendet. Titanoxid verleiht diesen Produkten eine lichtbeständige Farbe. Titanoxid ist auch ungiftig und chemisch stabil. Diese Eigenschaften ermöglichen die Verwendung als Pigment in Lebensmitteln, Kosmetika, Pharmazeutika und vielen Verbraucherprodukten wie Zahnpasta.

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Synthetisches Rutil

Rutil hat einen sehr hohen Brechungsindex, eine starke Dispersion und einen Adamantin-Glanz. Dies sind optische Eigenschaften, die einen großartigen Edelstein hervorbringen können, und diese Eigenschaften in Bezug auf Rutil können mit denen von Diamant mithalten oder diese übertreffen. Leider hat natürliches Rutil selten die Klarheit und Farbe, die erforderlich sind, um als alternatives Juwel für Diamanten zu dienen.

Synthetisches Rutil kann jedoch mit ausgezeichneter Klarheit nahezu farblos gemacht werden. Als es in den 1940er und 1950er Jahren zum ersten Mal hergestellt wurde, wurde es in Edelsteine ​​geschnitten und als Diamantsimulanz mit dem Namen „Titania“ verkauft. Es erlangte etwas frühe Popularität, aber das begann zu verblassen, als Käufer entdeckten, dass synthetisches Rutil in kurzer Zeit an Abriebschäden litt - Rutil hat eine Mohs-Härte von 6 im Vergleich zu Diamant-Härte von 10.

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