Spinelle

Die Spinell-Supergruppe, auch Spinellobergruppe bzw. Spinell-Obergruppe oder kurz Spinelle, umfasst Minerale des chemischen Verbindungstyps AB₂X₄, die in der Spinellstruktur kristallisiert sind. In dieser Formel sind A und B Metallkationen und X die Anionen O^2-, S^2- und Se^2-. Synthetisch sind noch Spinelle mit den Anionen N^3- (z. B. SiTi₂N₄), Te^2- (z. B. Cr²⁺Cr³⁺₂Te₄), Cl^- (z. B. ZnLi₂Cl₄), F^- (z. B. NiLi₂F₄) und (CN)^- (z. B. ZnK₂(CN)₄) bekannt.

In der Spinellstruktur bilden die X-Anionen eine annähernd kubisch dichteste Kugelpackung, in der 1/8 der Tetraederlücken (umgeben von 4 Anionen) und die Hälfte der Oktaederlücken (umgeben von 6 Anionen) mit Kationen besetzt sind.

Aufgrund der hohen, kubischen Symmetrie ist die Spinellstruktur recht starr. Sie enthält nur drei unterschiedliche Gitterpositionen und wird durch nur 2 variable Parameter beschrieben. Dennoch ist die Bandbreite der Zusammensetzungen erstaunlich hoch. Über 200 Verbindungen mit Spinellstruktur sind bekannt, davon kommen 61 (Stand 2023) natürlich vor. Die Kationenpositionen werden von rund 36 verschiedenen Ionen (Leerstellen inklusive) mit Ladungen zwischen 0 (Leerstelle) und +6 besetzt.

Spinelle bilden meist oktaedrische Kristalle. Oxispinelle (auch Oxospinelle genannt) sind transparent und je nach Zusammensetzung farblos bis gelblich, grün, blau, violett, rot oder schwarz und opak. Sie zeigen Glasglanz und sind mit einer Mohshärte von 5 bis 8 recht hart. Thio- und Selenospinelle sind opak mit einem silbrig-grauen bis messing- oder bronzefarbenen Metallglanz und von geringerer Härte (2,5 - 5).

Minerale der Spinell-Supergruppe bilden sich unter verschiedensten Bedingungen zu allen Phasen der Entwicklung unseres Sonnensystems. Sie gehören zu den ersten Kondensaten aus dem präsolaren Nebel (Spinell) und sind schon von Mireille Christophe Michel-Lévy bei der ersten Beschreibung eines Calcium-Aluminium-reichen Einschlusses in einem Chondriten gefunden worden. Sie bilden sich magmatisch durch Kristallisation z. B. aus basischen und ultrabasischen Schmelzen (Chromit, Magnesiochromit, Ulvöspinell) sowie metasomatisch und metamorph. Spinelle finden sich im oberen Erdmantel (Spinell-Peridotit) und in der Mantelübergangszone in einer Tiefe zwischen 500 und 660 km liegt die Verbindung Mg₂SiO₄, die einen Großteil des Erdmantels ausmacht, in der Spinellstruktur (Ringwoodit) vor. Viele Spinelle sind sehr hart und verwitterungsbeständig und reichern sich daher in Sedimenten wie Schwermineralsanden und Seifen an.