Spaltbarkeit und Bruch: wie ein Mineral zerbricht (und warum)
Die Spaltbarkeit ist die Neigung eines Kristalls, sich entlang glatter Ebenen zu spalten; der Bruch ist das Zerbrechen außerhalb dieser Ebenen. Glimmer, Calcit, Halit, Quarz und Obsidian zeigen die Typen.
Das Wichtigste
| Spaltbarkeit | Zerbrechen entlang ebener Flächen, bedingt durch die Atomstruktur |
|---|---|
| Bruch | Unregelmäßiger Bruch, außerhalb der Spaltebenen |
| Qualität der Spaltbarkeit | Vollkommen, gut, deutlich, unvollkommen, fehlend |
| Gängige Bruchformen | Muschelig, splittrig, uneben, erdig, hakig |
| Beispiele | Glimmer (1 Spaltrichtung), Halit (3 bei 90°), Calcit (3, 74°55'), Fluorit (4) |
| Merksatz | Härte, Spaltbarkeit und Zähigkeit sind drei verschiedene Dinge |
Zwei Arten zu zerbrechen
Wenn ein Mineral einem Schlag ausgesetzt wird, sind zwei Verläufe möglich. Im ersten spaltet sich der Kristall entlang glatter, ebener Flächen: das ist die Spaltbarkeit. Im zweiten bricht er unregelmäßig: das ist der Bruch.
Der Grund liegt in der Struktur. Ein Kristall ist ein Verband aus Atomen, die miteinander verbunden sind. In bestimmten Richtungen sind die Bindungen schwächer: Der Kristall trennt sich dort leichter. Bei Mineralen ohne solche Schwachstellen verläuft der Bruch auf einem beliebigen Weg. Die Spaltbarkeit ist daher eine richtungsabhängige Eigenschaft, die von der inneren Ordnung des Minerals herrührt; siehe die Seiten zum kubischen und zum monoklinen System.
Verwechseln Sie Spaltbarkeit nicht mit natürlichen Wachstumsflächen. Die Flächen eines frei gewachsenen Kristalls sind glänzend und eben, sie sind aber beim Wachsen entstanden, nicht beim Zerbrechen. Eine Spaltfläche dagegen entsteht beim Bruch: Sie ist oft mit kleinen Stufen versehen, und mehrere parallele Spaltflächen reflektieren das Licht gleichzeitig, wenn man das Stück dreht.
Anzahl der Richtungen und Qualität
| Spaltbarkeit | Richtungen | Winkel | Beispiele |
|---|---|---|---|
| Eine Richtung | 1 (Blättchen) | - | Glimmer (vollkommen), Talk, Topas (vollkommen, senkrecht zur Längsachse), Gips |
| Zwei Richtungen | 2 | Etwa 90° (Feldspäte, je nach Art von 86° bis 94°), 87° und 93° (Pyroxene), 56° und 124° (Amphibole) | Orthoklas, Plagioklase, Diopsid, Hornblende, Spodumen |
| Drei Richtungen im rechten Winkel | 3 (kubisch) | 90° | Halit, Bleiglanz |
| Drei nicht senkrechte Richtungen | 3 (rhomboedrisch) | Etwa 74°55' und 105°05' | Calcit, Dolomit |
| Vier Richtungen | 4 (oktaedrisch) | Etwa 70°32' und 109°28' | Fluorit, Diamant |
| Sechs Richtungen | 6 (dodekaedrisch) | 60° und 120° | Zinkblende |
| Keine | 0 | - | Quarz, Granat, Turmalin, Beryll (unvollkommen) |
Die Qualität wird als vollkommen (fast spiegelglatte Fläche, sehr leicht zu erhalten), gut, deutlich, unvollkommen oder fehlend bezeichnet. Der Winkel des Calcits, 74°55', wurde aus seiner Elementarzelle berechnet (berechneter Wert: etwa 74,95°). Der Winkel des Fluorits (109°28' zwischen benachbarten Oktaederflächen) lässt sich ebenfalls geometrisch nachprüfen.
Die Bruchformen
- Muschelig: gekrümmte Fläche mit konzentrischen Wellen, wie das Innere einer Muschelschale. Quarz, Obsidian, Feuerstein, Glas, Opal. Die ersten Steinwerkzeuge nutzten diesen Bruch aus, weil er sehr scharfe Kanten liefert.
- Splittrig: in Splittern und Fasern. Nephrit, manche versteinerte Hölzer.
- Uneben oder unregelmäßig: beliebige Oberfläche. Pyrit, Granat und zahlreiche andere Minerale.
- Erdig: zerfällt zu Staub. Kreide, Kaolin, Limonit.
- Hakig: zackige Spitzen. Gediegene Metalle (Kupfer, Silber).
Sicherheit. Ein Splitter von Feuerstein, Obsidian, Quarz oder Glas ist scharf, manchmal schärfer als eine Rasierklinge. Behandeln Sie zerbrochene Rohsteine mit Vorsicht, fern von Kindern. Schlagen Sie nie einen Stein mit dem Hammer auf, ohne Schutzbrille, im Freien und auf einem Tuch.
Härte, Spaltbarkeit, Zähigkeit: drei verschiedene Begriffe
Die Härte ist der Widerstand gegen Ritzen (siehe die Mohs-Skala). Die Spaltbarkeit ist die Richtung, in der sich ein Stein spaltet. Die Zähigkeit ist der Widerstand gegen Bruch unter einem Stoß. Ein Mineral kann sehr hart und dennoch spröde sein: Diamant (10) lässt sich durch einen kräftigen Schlag in der richtigen Richtung spalten. Der Steinschleifer Joseph Asscher spaltete zu Beginn des 20. Jahrhunderts, im Jahr 1908 den sehr großen Diamanten Cullinan entlang seiner Spaltebenen, ein Beleg dafür, dass die Spaltbarkeit ein Werkzeug sein kann.
| Material | Mohs-Härte | Spaltbarkeit | Zähigkeit |
|---|---|---|---|
| Diamant | 10 | 4 Richtungen, vollkommen | Gut, aber empfindlich gegen einen Schlag in der Spaltebene |
| Topas | 8 | 1 Richtung, vollkommen | Mittel, bricht bei Stoß |
| Quarz | 7 | Keine | Gut |
| Jade (Nephrit) | 6 bis 6,5 | Keine deutliche | Ausgezeichnet: verflochtene Fasern |
| Fluorit | 4 | 4 Richtungen, vollkommen | Mäßig, spaltet leicht |
| Calcit | 3 | 3 Richtungen, vollkommen | Mäßig |
| Obsidian | 5 bis 5,5 | Keine (Glas) | Sehr spröde |
Die Zähigkeit wird mit genauen Begriffen beschrieben: spröde (zerbricht in Splitter), hämmerbar (lässt sich zu Blechen schlagen, wie Gold), dehnbar (lässt sich zu Draht ziehen), biegsam (lässt sich biegen und bleibt gebogen, wie Talk), elastisch (lässt sich biegen und springt zurück, wie Glimmer). Nephrit gehört zu den zähesten Steinmaterialien: Deshalb verwendete man ihn für die geschliffenen Äxte der Vorzeit, zusammen mit Jadeit, der im Neolithikum in ganz Europa verbreitet wurde.
Folgen für Schmuck und Pflege
- Steine mit vollkommener Spaltbarkeit (Topas, Fluorit, Kunzit, Tansanit) brauchen schützende Fassungen und Vorsicht: Ein Schlag auf die Kante kann sie spalten. Bevorzugen Sie sie als Anhänger oder Ohrringe statt als täglich getragenen Ring.
- Vermeiden Sie Temperaturschocks (heißes, dann kaltes Wasser) und Ultraschallreiniger bei rissigen oder spaltbaren Steinen: Smaragd, Topas, Tansanit, Opal.
- Sehr spröde Steine mit muscheligem Bruch (Obsidian, Glas) bekommen an den Kanten Scharten.
- Ein weicher, spaltbarer Stein (Selenit, Calcit) verkratzt sich und zerfällt: Bewahren Sie ihn getrennt in einem weichen Tuch auf. Siehe Steine auswählen und pflegen.
Gefahrlose Beobachtungen
Ein paar sanfte Versuche: Lösen Sie mit dem Fingernagel ein Blättchen von einer Glimmerplatte; betrachten Sie mit der Lupe Körner von grobem Salz, von denen viele kleine Würfel mit rechten Winkeln sind (kubische Spaltbarkeit des Halits); drehen Sie ein Calcit-Rhomboeder unter einer Lampe, damit seine Spaltebenen auf einmal aufleuchten. Versuchen Sie nicht, einen Stein zu spalten, um „das Innere zu sehen“: Sie würden ein Stück zerstören, das Ihnen gefällt, und die Splitter sind gefährlich.
Häufige Fragen
Worin unterscheiden sich Spaltbarkeit und Bruch?
Die Spaltbarkeit folgt regelmäßigen Ebenen, die mit der Kristallstruktur zusammenhängen. Der Bruch ist unregelmäßig und folgt diesen Ebenen nicht.
Hat Quarz eine Spaltbarkeit?
Nein, er hat keine deutliche. Er bricht muschelig, mit gekrümmten und scharfen Flächen.
Warum kann ein harter Stein leicht zerbrechen?
Weil die Härte den Widerstand gegen Ritzen misst, nicht gegen Bruch. Ein harter Stein mit vollkommener Spaltbarkeit, etwa Topas, kann unter einem Schlag zerspringen.
Was ist ein muscheliger Bruch?
Ein Bruch mit gekrümmter, glatter Fläche und konzentrischen Wellen, wie das Innere einer Muschelschale. Er ist typisch für Glas, Obsidian, Feuerstein und Quarz.
Kann man einen Topas mit Ultraschall reinigen?
Davon wird abgeraten: Seine Struktur mit vollkommener Spaltbarkeit und mögliche Risse machen ihn empfindlich gegen Schwingungen. Ein weiches Tuch und lauwarmes Wasser genügen.
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Die genannten Bedeutungen gehören zu Tradition und Symbolik. Sie sind weder Erfolgsversprechen noch medizinische Ratschläge. Zurück zu Mineralogie für den Einstieg.