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Covellin

Mineral aus der Gruppe der Sulfide

Covellin, veraltet auch als Kupferindig oder Blaues Kupferglas sowie unter seiner chemischen Bezeichnung Kupfer(II)-sulfid bekannt, ist ein häufig vorkommendes Mineral aus der Mineralklasse der „Sulfide und Sulfosalze“. Er kristallisiert im hexagonalen Kristallsystem mit der chemischen Zusammensetzung CuS, besteht also zu gleichen Teilen aus Kupfer und Schwefel.

Covellin
Pfauenblau schimmernder Covellin aus der „East Colusa Mine“ bei Butte (Montana, USA)
Allgemeines und Klassifikation
IMA-Symbol

Cv[1]

Andere Namen
  • Kupferindig
  • Covellit bzw. Covellinit
  • Covellonit
Chemische Formel CuS
Mineralklasse
(und ggf. Abteilung) 		Sulfide und Sulfosalze
System-Nummer nach
Strunz (8. Aufl.)
Lapis-Systematik
(nach Strunz und Weiß)
Strunz (9. Aufl.)
Dana
II/B.15
II/C.22-010

2.CA.05a
02.08.12.01
Ähnliche Minerale Bornit, Chalkosin, Chalkopyrit
Kristallographische Daten
Kristallsystem hexagonal
Kristallklasse; Symbol dihexagonal-dipyramidal; 6/m2/m2/m[2]
Raumgruppe P63/mmc (Nr. 194)Vorlage:Raumgruppe/194[3]
Gitterparameter a = 3,79 Å; c = 16,34 Å[3]
Formeleinheiten Z = 6[3]
Häufige Kristallflächen {0001}, {1011}, seltener {1013}, {1014}[4]
Zwillingsbildung keine
Physikalische Eigenschaften
Mohshärte 1,5 bis 2 (VHN100 = 128–138)[5]
Dichte (g/cm3) gemessen: 4,6 bis 4,76; berechnet: 4,602[5]
Spaltbarkeit vollkommen nach {0001}[5]
Bruch; Tenazität uneben; biegsam in dünnen Blättchen[5]
Farbe indigoblau bis blauschwarz
Strichfarbe grau bis schwarz
Transparenz undurchsichtig, in dünnen Blättchen durchscheinend
Glanz halbmetallisch
Kristalloptik
Brechungsindizes nω = 1,450
nε = 2,620[6]
Doppelbrechung δ = 1,170[6]
Optischer Charakter einachsig positiv
Pleochroismus sichtbar: blau bis blauweiß
Weitere Eigenschaften
Chemisches Verhalten löslich in Salpetersäure

Covellin ist im Allgemeinen undurchsichtig und nur in sehr dünnen Spaltblättchen durchscheinend. Er entwickelt nur selten gut ausgebildete, tafelige bis blättrige Kristalle von bis zu 10 cm Größe. Meist findet er sich in Form feinkörniger Krusten oder pulvriger Anflüge auf anderen Mineralen. Frische Covellin-Proben sind von charakteristischer, indigoblauer bis blauschwarzer Farbe und weisen einen fettigen bis halbmetallischen Glanz auf. An der Luft läuft das Mineral nach einiger Zeit teilweise schwärzlich oder buntfarbig[7] an und wird matt.

Etymologie und Geschichte

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Erstmals beschrieben wurde das Mineral 1815 durch Johann Carl Freiesleben als „Kupfererz von ausgezeichnet dunkel lasur-, indig- oder schwärzlichblauer Farbe, die auf dem Bruche etwas lichter und frischer als an der Oberfläche ist, wo sie bald schwärzlich anläuft“, das in der Nähe von Sangerhausen im „Carolinenschacht“ (gegen Morgen) teilweise in Form dicker Platten und Lagen zwischen Lagen im Kupferschiefer entdeckt wurde. Freiesleben vermutete hinter dem blauen Kupferglas eine neue Mineralart und ordnete es zwischen Buntkupfererz (Chalkopyrit) und Kupferglas (Chalkosin) ein, erwähnte aber zusätzlich, dass es von Klaproth als eine Varietät von Buntkupfererz angesehen wird.[8]

1818 zitierte August Breithaupt die Entdeckung von Freiesleben in seinem Werk Handbuch der Mineralogie, stellte aber fest, dass das Mineral nicht wie vermutet nur ein angelaufenes Buntkupfererz oder -glas, sondern durchgehend von blauer Farbe und unmetallisch war. Er bezeichnete das Mineral daher nach seiner charakteristischen Farbe als Kupferindig, ohne allerdings seine chemische Zusammensetzung zu bestimmen.[9]

Die genaue chemische Zusammensetzung wurde erst 1827 von Nicola Covelli (auch Niccolò Covelli, 1790–1829)[10] am Material vom Vesuv und Friedrich August Walchner (1799–1865) an Proben der Grube Haus Baden (Badenweiler, Baden-Württemberg) bestimmt.[11]

Seinen bis heute gültigen Namen Covellin legte schließlich 1832 François Sulpice Beudant fest, der das Mineral nach dem italienischen Mineralogen Nicola Covelli (Niccolò Covelli; 1790–1829) benannte.[12] Dieser Name setzte sich auch in der deutschsprachigen Literatur durch.[13][4][14]

Da der Covellin bereits lange vor der Gründung der International Mineralogical Association (IMA) bekannt und als eigenständige Mineralart anerkannt war, wurde dies von ihrer Commission on New Minerals, Nomenclature and Classification (CNMNC) übernommen und Covellin als sogenanntes „grandfathered“ (G) Mineral bezeichnet.[15] Die seit 2021 ebenfalls von der IMA/CNMNC anerkannte Kurzbezeichnung (auch Mineral-Symbol) von Covellin lautet „Cv“.[1]

Klassifikation

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Bereits in der 8. Auflage der Mineralsystematik nach Strunz gehörte Covellin zur Klasse der „Sulfide und Sulfosalze“ und dort zur Abteilung der „Sulfide mit dem Stoffmengenverhältnis von Metall (M) : Schwefel (S) = 1 : 1“, wo er unter der Rubrik Weitere Strukturtypen als Namensgeber die „Covellin-Reihe“ mit der Systemnummer II/B.15 und den weiteren Mitgliedern Idait, Klockmannit und Valleriit sowie im Anhang mit Vulcanit bildete.

In der zuletzt 2018 überarbeiteten Lapis-Systematik nach Stefan Weiß, die formal auf der alten Systematik von Karl Hugo Strunz in der 8. Auflage basiert, erhielt das Mineral die System- und Mineralnummer II/C.22-010. Dies entspricht der Abteilung „Sulfide mit Metall : S,Se,Te ≈ 1 : 1“, wo Covellin zusammen mit Erazoit, Idait, Klockmannit und Nukundamit eine unbenannte Gruppe mit der Systemnummer II/C.22 bildet.[13]

Die von der International Mineralogical Association (IMA) zuletzt 2009 aktualisierte[16] 9. Auflage der Strunz’schen Mineralsystematik ordnet den Covellin ebenfalls in die Abteilung der „Metallsulfide, M : S = 1 : 1 (und ähnliche)“ ein. Diese ist allerdings weiter unterteilt nach den in der Verbindung vorherrschenden Metallen, so dass das Mineral entsprechend seiner Zusammensetzung in der Unterabteilung „mit Kupfer (Cu)“ zu finden ist, wo es als einziges Mitglied eine unbenannte Gruppe mit der Systemnummer 2.CA.05a bildet.

In der vorwiegend im englischen Sprachraum gebräuchlichen Systematik der Minerale nach Dana hat Covellin die System- und Mineralnummer 02.08.12.01. Auch dies entspricht der Klasse der „Sulfide und Sulfosalze“ und dort in die Abteilung der „Sulfidminerale“. Hier ist er zusammen mit Klockmannit in der „Covellingruppe“ mit der Systemnummer 02.08.12 innerhalb der Unterabteilung „Sulfide – einschließlich Seleniden und Telluriden – mit der Zusammensetzung AmBnXp, mit (m+n) : p = 1 : 1“ zu finden.

Kristallstruktur

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Covellin kristallisiert isotyp mit Klockmannit im hexagonalen Kristallsystem in der Raumgruppe P63/mmc (Raumgruppen-Nr. 194)Vorlage:Raumgruppe/194 mit den Gitterparametern a = 3,79 Å und c = 16,34 Å sowie sechs Formeleinheiten pro Elementarzelle.[3]

Im Vergleich mit anderen Verbindungen, deren Verhältnisformel ebenfalls AB ist und die meist in dichtesten Kugelpackungen kristallisieren, ist Covellin deutlich komplizierter gebaut. Von den sechs in der Elementarzelle vorhandenen Schwefelatomen liegen vier, ähnlich wie die Schwefelatome in Pyrit oder Patrónit, als zwei Disulfid-Anionen (S22−) mit einer Bindungslänge von d(S–S) = 2,07 Å vor. Bei den übrigen zwei Schwefelatomen handelt es sich um isolierte Sulfidanionen (S2−) vor. Bei den Kupferkationen sind ebenfalls zwei verschiedene Gruppen vorhanden. Vier der Kationen sind einfach geladen (Cu+) und tetraedrisch von Schwefel umgeben. Eine Ecke des Tetraeders besteht aus einem einzelnen Sulfidanion und die übrigen drei Ecken von Schwefelatomen gebildet, die Teil eines Disulfid-Anions sind. Die beiden weiteren Kupferatome sind zweifach geladen (Cu2+) und trigonal-planar von drei einzelnen Schwefelanionen umgeben.[17]

Kristallstruktur von Covellin
  •  
    mit Blickrichtung parallel zur a-Achse
  •  
    mit Blickrichtung parallel zur c-Achse
  •  
    räumliche Darstellung in der kristallographischen Standardausrichtung
Farbtabelle: _ Cu 0 _ S

Eigenschaften

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Mit einer Mohshärte von 1,5 bis 2 gehört Covellin zu den weichen Mineralen, die sich ähnlich wie das Referenzmineral Gips (2) mit dem Fingernagel ritzen lassen. Aufgrund seines schichtförmigen Aufbaus lässt sich das Mineral zudem sehr leicht in dünne, biegsame Blättchen spalten.

Covellin besitzt ungewöhnliche optische Eigenschaften. Bedingt durch eine hohe Dispersion ändert sich die Farbe des Minerals stark, je nachdem, in welchem Medium es sich befindet. So erscheint das trockene Mineral an der Luft blau, ist es mit Wasser benetzt, violett. Taucht man es in ein Öl, das stark lichtbrechend ist, erscheint Covellin schließlich rot.

Vor dem Lötrohr schmilzt Covellin leicht und brennt mit blauer Flamme. Er ist leicht löslich in Salpetersäure, wobei elementarer Schwefel abgeschieden wird.

Unterhalb von 1,63 Kelvin wird Covellin zum Supraleiter. Covellin ist das erste bekannte natürliche Mineral, das diesen Effekt zeigt.[18]

Modifikationen und Varietäten

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Es sind insgesamt drei Varietäten des Covellins bekannt. Der blaubleibende Covellin, der erstmals 1931 von Paul Ramdohr beschrieben wurde, enthält einen Überschuss an Kupfer (68 anstatt 66 Gewichtsprozent Kupfer). Dadurch kommt es zu einer deutlichen Änderung der optischen Eigenschaften. Die Varietät bleibt auch in Wasser und Öl blau und ändert ihre Farbe nicht.[19]

Zwei weitere Varietäten enthalten zusätzlich zum Kupfer und Schwefel noch Silber beziehungsweise Selen.[20]

Bildung und Fundorte

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Covellin in hexagonal-tafeligem Habitus (teilweise bunt angelaufen) mit Pyrit
 
Covellin (blau) verdrängt entlang Spaltrissen Bornit (braun)

Covellin ist ein typisches Sekundärmineral und bildet sich durch Verwitterung zusammen mit anderen Sekundärmineralen wie Anilith, Bornit, Chalkosin, Digenit und Djurleit in der sogenannten Zementationszone (unterhalb der Oxidationszone) im Bereich des Grundwasserspiegels bzw. knapp darunter. Die Ausgangsminerale Pyrit (FeS2) und Chalkopyrit (CuFeS2) sowie der bereits in der Oxidationszone entstandene, in Lösung gehende Chalkanthit (CuSO4·5 H2O) werden dabei entsprechend folgender Reaktionsgleichungen umgewandelt:

 
 

Aufgrund seiner Bildungsbedingungen ist Covellin oft als dünne Schicht auf anderen Mineralen zu finden. Diese Art von Covellin-Überzüge findet man in vielen Kupfermineral-Lagerstätten. Mächtige und erzreiche Oxidations- und Zementationszonen treten vor allem dort auf, wo der Grundwasserspiegel großen Schwankungen unterliegt. Aride und tropisch-aride Klimazonen bieten daher besonders günstige Bildungsbedingungen.[21]

Selten bildet sich Covellin auch als Primärmineral unter hydrothermalen Bedingungen.

Covellin wird bei andauernder Verwitterung selbst zum Ausgangsmineral bei der Entstehung von Azurit und Malachit, sowie einem unter der Bezeichnung Kupferpecherz bekannten, inhomogenen Mineralgemenge.[21]

Covellin kommt zwar häufig vor, ist meist jedoch nur in geringen Mengen vorhanden. Ein wichtiger Fundort und gleichzeitig die Typlokalität ist der Vesuv in Italien, an dem es als Sublimationsprodukt entstanden ist. Größere Kristalle wurden in Alghero auf Sardinien gefunden. Weitere Funde mit größeren Mengen Covellin sind unter anderem im Mansfelder Kupferschiefer bei Sangerhausen, in den schichtgebundenen niederschlesischen Kupferlagerstätten um Lubin in Polen, bei Leogang in Österreich, Bor in Serbien, den US-Bundesstaaten Montana, Alaska, Colorado und Utah sowie La Rioja in Argentinien gemacht worden.[22]

Verwendung

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Covellin ist ein Kupfererz, da es aber kaum reichhaltige Lagerstätten gibt, spielt der Abbau als Rohstoff für die Kupferproduktion nur als Beiprodukt beim Abbau anderer Erze eine Rolle.

Siehe auch

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Literatur

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Commons: Covellite – Sammlung von Bildern

Einzelnachweise

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  1. ↑ a b Laurence N. Warr: IMA–CNMNC approved mineral symbols. In: Mineralogical Magazine. Band 85, 2021, S. 291–320, doi:10.1180/mgm.2021.43 (englisch, cambridge.org [PDF; 320 kB; abgerufen am 5. Januar 2023]).
  2. ↑ David Barthelmy: Covellite Mineral Data. In: webmineral.com. Abgerufen am 13. Oktober 2019 (englisch).
  3. ↑ a b c Hugo Strunz, Ernest H. Nickel: Strunz Mineralogical Tables. Chemical-structural Mineral Classification System. 9. Auflage. E. Schweizerbart’sche Verlagsbuchhandlung (Nägele u. Obermiller), Stuttgart 2001, ISBN 3-510-65188-X, S. 75 (englisch).
  4. ↑ a b Helmut Schröcke, Karl-Ludwig Weiner: Mineralogie. Ein Lehrbuch auf systematischer Grundlage. de Gruyter, Berlin; New York 1981, ISBN 3-11-006823-0, S. 223–224.
  5. ↑ a b c d Covellite. In: John W. Anthony, Richard A. Bideaux, Kenneth W. Bladh, Monte C. Nichols (Hrsg.): Handbook of Mineralogy, Mineralogical Society of America. 2001 (englisch, handbookofmineralogy.org [PDF; 60 kB; abgerufen am 13. Oktober 2019]).
  6. ↑ a b Covellite. In: mindat.org. Hudson Institute of Mineralogy, abgerufen am 13. Oktober 2019 (englisch).
  7. ↑ Petr Korbel, Milan Novák: Mineralien-Enzyklopädie (= Dörfler Natur). Edition Dörfler im Nebel-Verlag, Eggolsheim 2002, ISBN 978-3-89555-076-8, S. 38.
  8. ↑ Johann Carl Freiesleben: Geognostischer Beytrag zur Kenntniß des Kupferschiefergebirges, mit besonderer Hinsicht auf einen Theil der Grafschaft Mansfeld und Thüringens. Band 3. Graz und Gerlach, Freiberg 1815, S. 129–130 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche [abgerufen am 13. Oktober 2019]).
  9. ↑ Christian August Siegfried Hoffmann, August Breithaupt: Kupferindig. In: Handbuch der Mineralogie. 2. Auflage. Band 4. Graz und Gerlach, Freiberg 1818, S. 179–180 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
  10. ↑ Marco E. Ciriotti, Lorenza Fascio, Marco Pasero: Italian Type Minerals. 1. Auflage. Edizioni Plus – Università di Pisa, Pisa 2009, ISBN 978-88-8492-592-3, S. 93.
  11. ↑ Thomas Witzke: Entdeckung von Covellin. In: www.strahlen.org. 23. April 2018, abgerufen am 13. Oktober 2019.
  12. ↑ F. S. Beudant: Traité Élémentaire de Minéralogie. 2. Auflage. Verdière, Paris 1832, S. 409–410 (französisch, rruff.info [PDF; 163 kB; abgerufen am 13. Oktober 2019] Abschnitt „Appendice“: Sulfure de cuivre du Vésuve).
  13. ↑ a b Stefan Weiß: Das große Lapis Mineralienverzeichnis. Alle Mineralien von A – Z und ihre Eigenschaften. Stand 03/2018. 7., vollkommen neu bearbeitete und ergänzte Auflage. Weise, München 2018, ISBN 978-3-921656-83-9.
  14. ↑ Hans Jürgen Rösler: Lehrbuch der Mineralogie. 4. durchgesehene und erweiterte Auflage. Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie (VEB), Leipzig 1987, ISBN 3-342-00288-3, S. 299–300.
  15. ↑ Malcolm Back, Cristian Biagioni, William D. Birch, Michel Blondieau, Hans-Peter Boja und andere: The New IMA List of Minerals – A Work in Progress – Updated: July 2024. (PDF; 3,6 MB) In: cnmnc.units.it. IMA/CNMNC, Marco Pasero, Juli 2024, abgerufen am 13. August 2024 (englisch).
  16. ↑ Ernest H. Nickel, Monte C. Nichols: IMA/CNMNC List of Minerals 2009. (PDF; 1,9 MB) In: cnmnc.units.it. IMA/CNMNC, Januar 2009, archiviert vom Original am 29. Juli 2024; abgerufen am 30. Juli 2024 (englisch).
  17. ↑ Howard T. Evans, Judith A. Konnert: Crystal structure refinement of covellite. In: American Mineralogist. Band 61, 1976, S. 996–1000 (englisch, minsocam.org [PDF; 577 kB; abgerufen am 13. Oktober 2019]).
  18. ↑ Francesco Di Benedetto, Miria Borgheresi, Andrea Caneschi, Guillaume Chastanet, Curzio Cipriani, Dante Gatteschi, Giovanni Pratesi, Maurizio Romanelli, Roberta Sessoli: First evidence of natural superconductivity: covellite. In: European Journal of Mineralogy. Band 18, Nr. 3, 2006, S. 283–287, doi:10.1127/0935-1221/2006/0018-0283 (englisch, PDF-Datei online verfügbar bei researchgate.net [abgerufen am 13. Oktober 2019]).
  19. ↑ Kurt v. Gehlen, Horst Piller: Zur Optik von Covellin. In: Beiträge zur Mineralogie und Petrographie. Band 10, 1964, S. 94–110, doi:10.1007/BF01192539.
  20. ↑ Argentian Covellite. In: mindat.org. Hudson Institute of Mineralogy, abgerufen am 13. Oktober 2019 (englisch). und Selenian Covellite. In: mindat.org. Hudson Institute of Mineralogy, abgerufen am 13. Oktober 2019 (englisch).
  21. ↑ a b Martin Okrusch, Siegfried Matthes: Mineralogie. Eine Einführung in die spezielle Mineralogie, Petrologie und Lagerstättenkunde. 7., vollständig überarbeitete und aktualisierte Auflage. Springer, Berlin [u. a.] 2005, ISBN 3-540-23812-3, S. 32, 36, 37, 282 und 283.
  22. ↑ Fundortliste für Covellin/Covellite beim Mineralienatlas (deutsch) und bei Mindat (englisch), abgerufen am 12. Juni 2024.
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