Gips, geologisch auch als Gipsspat bekannt, ist ein sehr häufig vorkommendes Mineral aus der Mineralklasse der „Sulfate (und Verwandte)“ mit der chemischen Zusammensetzung Ca[SO4]·2H2O und damit chemisch gesehen wasserhaltiges Calciumsulfat oder auch Calciumsulfat-Dihydrat.
Gips kristallisiert im monoklinen Kristallsystem und entwickelt meist tafelige oder prismatische bis nadelige Kristalle, aber auch körnige bis massige Aggregate. Im Allgemeinen ist Gips farblos oder weiß. Er kann aber durch Aufnahme von Fremdionen oder Beimengungen unterschiedlicher Art (Sand, Bitumen) eine gelbliche, rötliche, graue oder braune Farbe annehmen. Seine Strichfarbe ist jedoch weiß.
Ganz überwiegend aus dem Mineral Gips bestehende, also monomineralische Gesteine mit nur geringen Beimengungen anderer Minerale wie Anhydrit, Quarz oder Tonmineralen werden ebenfalls als Gips oder auch als Gipsstein bezeichnet.
Etymologie und Geschichte Der Name Gips ist vom altgriechischen Wort („Kreide, Gips“) abgeleitet, das seinerseits aus dem semitischen Sprachbereich übernommen wurde. Das lateinische Wort lautet (später auch ) und bezeichnete vor allem den gewöhnlichen Gips (im Gegensatz zum Alabastergips). Weitere antike, jedoch nicht in jedem Fall synonym gebrauchte Bezeichnungen für Gips sind („Mondstein“, daher Selenit), (davon Alabaster) und („Spiegelstein“). In deutschsprachigen Enzyklopädien des 18., 19. und 20. Jahrhunderts wird die Bezeichnung „Gyps“ und entsprechende Komposita genutzt.
Schon in der Jungsteinzeit wurde Gips als Baumaterial verwendet. Bereits 7000 v. Chr. wurde in Kleinasien in der heutigen Stadt Çatalhöyük Gips zur Verzierung der Innenräume verwendet. In den Keilschriften der Sumerer und Babylonier finden sich Hinweise für die Verwendung von Gips, ebenso in Jericho (6000 v. Chr.). Ab 3000 v. Chr. wurde in Uruk und später in Ägypten Gips auch als Mörtel verwendet, dem Kalk oder Steine als Verunreinigung oder zur Streckung beigemengt waren. Beispielsweise wurde bei der Sphinx (2700–2600 v. Chr.) für bestimmte Arbeiten ein kalkhaltiger Gipsmörtel verwendet. Auch lichtdurchlässige Scheiben aus Alabaster waren bei den Ägyptern bekannt. Die minoische Kultur verwendete Gipsmörtel und Alabaster anstatt Marmor als Fußboden oder Wandbelag und als Baustein (Palast von Knossos, 2100–1800 v. Chr., und Palast von Phaistos), und der griechische Naturforscher Theophrastos von Eresos beschrieb in einer Abhandlung die Herstellung von Gips. In Griechenland wurde Gips wegen seiner leichten Bearbeitbarkeit auch für Bauornamente an den Häusern genutzt.
Die Römer verwendeten Gips nur für Ornamentik im Innenbereich, da sie für den Außenbereich mit dem wesentlich dauerhafteren Kalk vertraut waren.
In Europa nahm die Verwendung von Gips ab dem 11. Jahrhundert wieder zu, Gips wurde zum Verfugen von Mauerwerk und zum Ausfachen von Innenwänden und ab dem 17. Jahrhundert für Stuckarbeiten verwendet. Gips wird in Gipswerken gewonnen und gebrannt.
Da der Gips 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 bezeichnet den Gips als sogenanntes „grandfathered“ (G) Mineral. Die seit 2021 ebenfalls von der IMA/CNMNC anerkannte Kurzbezeichnung (auch Mineral-Symbol) von Gips lautet „Gp“.
Klassifikation Bereits in der veralteten 8. Auflage der Mineralsystematik nach Strunz gehörte der Gips zur Mineralklasse der „Sulfate, Chromate, Molybdate und Wolframate“ und dort zur Abteilung „Wasserhaltige Sulfate ohne fremde Anionen“, wo er gemeinsam mit Ardealit in der „Gips-Reihe“ mit der Systemnummer VI/C.16 steht.
Im zuletzt 2018 überarbeiteten „Lapis-Mineralienverzeichnis“, das sich im Aufbau noch nach der alten Form der Systematik von Karl Hugo Strunz richtet, erhielt das Mineral die System- und Mineralnummer VI/C.22-020. In der „Lapis-Systematik“ entspricht dies ebenfalls der Abteilung „Wasserhaltige Sulfate, ohne fremde Anionen“, wo Gips zusammen mit Ardealit, Bassanit und Rapidcreekit eine unbenannte Gruppe mit der Systemnummer VI/C.22 bildet.
Auch die von der International Mineralogical Association (IMA) zuletzt 2009 aktualisierte 9. Auflage der Strunz’schen Mineralsystematik ordnet den Gips in die Abteilung „Sulfate (Selenate usw.) ohne zusätzliche Anionen, mit H2O“ ein. Diese ist allerdings weiter unterteilt nach der relativen Größe der beteiligten Kationen, so dass das Mineral entsprechend seiner Zusammensetzung in der Unterabteilung „Mit ausschließlich großen Kationen“ zu finden, wo es als einziges Mitglied eine unbenannte Gruppe mit der Systemnummer 7.CD.40 bildet.
In der vorwiegend im englischen Sprachraum gebräuchlichen Systematik der Minerale nach Dana hat Gips die System- und Mineralnummer 29.06.03.01. Dies entspricht ebenfalls der Klasse der „Sulfate, Chromate und Molybdate“ und dort der Abteilung „Wasserhaltige Säuren und Sulfate“. Hier findet er sich als einziges Mitglied in einer unbenannten Gruppe mit der Systemnummer 29.06.03 innerhalb der Unterabteilung „Wasserhaltige Säuren und Sulfate mit AXO4 × x(H2O)“.
Kristallstruktur mini|Perfekter, durchsichtiger Gipskristall, Blickrichtung auf die b-Achse Gips kristallisiert monoklin in der mit den Gitterparametern a = 6,52 Å; b = 15,18 Å; c = 6,29 Å und β = 127,4° sowie vier Formeleinheiten pro Elementarzelle.
Eigenschaften mini|Abspaltung von Kristallwasser bei CaSO4 in der DTA
Physikalische Eigenschaften Gips hat die sehr geringe Mohshärte von 2 und ist neben Halit ein Standardmineral auf der Härteskala nach Friedrich Mohs. Seine Dichte beträgt zwischen 2,2 und 2,4 g/cm³, und er ist im Gegensatz zum häufig vergesellschafteten Mineral Halit nur schwer in Wasser löslich. Die Löslichkeit in Wasser beträgt unter Normalbedingungen 2,1 g/l, die von Halit dagegen 358 g/l. Aus reiner wässriger Lösung kristallisiert Calciumsulfat unterhalb von 66 °C stets als Gips, oberhalb von 66 °C als Anhydrit. Bei Gegenwart anderer Ionen, zum Beispiel Natrium, verschieben sich die Löslichkeitsgleichgewichte.
Chemische Eigenschaften Beim Erhitzen geht das Kristallwasser verloren (TG-Kurve = Masseverlust, onset = Beginn der Wasserabspaltung, Peaks = Maxima der Reaktion), und es entsteht zuerst ein Hemihydrat (auch Halbhydrat, gebrannter Gips bzw. Bassanit genannt) mit der chemischen Formel CaSO4 • ½ H2O, bei weiterem Wasserverlust entsteht schließlich über den löslichen Anhydrit III der unlösliche Anhydrit II (CaSO4), letztere beide werden mineralogisch schlicht Anhydrit genannt.
Gesteinsbildner Gips kann unter besonderen natürlichen Umständen einem gesteinsbildenden Prozess unterliegen. Durch Verdunstung von calciumsulfathaltigem Meerwasser fallen Gips und Anhydrit in früher Phase der Carbonatabscheidung aus. Primär sedimentiert dabei Gips. Das in größeren Schichten beziehungsweise Aggregaten entstehende Gestein wird in der Petrographie zur Gruppe der Evaporite gezählt und ist auch unter dem Kulturbegriff Alabaster bekannt. Die Genese führt dabei zu kryptokristallinen oder kristallinen Ausbildungen mit einer Korngröße bis in den Zentimeterbereich.
Im Nahbereich von solchen Lagerstätten können kristalline Neubildungen des Minerals Gips entstehen, Marienglas genannt.
Varietäten und Modifikationen Gips kommt sowohl massiv, in feinkörniger Form als farbloser, weißer, gelber, roter oder grauer Alabaster vor als auch feinfaserig als Fasergips. Für letzteren ist auch die Bezeichnung Seidenspat bzw., genauer, Alabaster-Seidenspat und gelegentlich die Bezeichnung Atlasspat im Gebrauch. Die Bezeichnung Atlasspat ist allerdings uneinheitlich und wird auch für feinfaserigen Calcit mit Seidenglanz verwendet.
Alabasteraugen entstehen aus Calciumsulfat, das sich an einzelnen Stellen innerhalb eines Muttergesteins sammelte, bevor sich dieses gefestigt hatte, und dann später zu Alabasterkugeln verhärtete. Daneben finden sich manchmal durchsichtige Kristalltafeln, die als Marienglas oder Fraueneis (Selenit) bekannt sind.
Das Mineral wird in verschiedenen Kristallformen gefunden: So sind die Kristalle oft sehr groß, plastisch biegsam, vollkommen spaltbar, dicktafelig, oft krummflächig, manchmal auch verzwillingt; andererseits kommt Gips auch rosettenartig verwachsen als sogenannte Sandrose, Gipsrose oder Wüstenrose vor.
Irreführend als Polyhalit wird eine Gips-Varietät bezeichnet, welche mit Kaliumsulfat und Magnesiumsulfat verbunden ist. Sie kommt in den Steinsalzlagern von Staßfurt, Berchtesgaden und Bad Ischl vor.
Bildung und Fundorte Die Gipsvorkommen in Deutschland sind weit überwiegend Evaporite, das heißt, sie sind durch Auskristallisierung aus mineralübersättigtem Meerwasser entstanden (siehe auch Zechsteinmeer). Dabei ist der Gips oft zwischenzeitlich aufgrund sedimentärer Auflast zu Anhydrit umgewandelt und später wieder hydratisiert worden. Man findet Gips aber auch als Verwitterungsprodukt sulfidischer Erze und in vulkanischen Schloten (sogenannte White Smoker), wo er durch Reaktion von austretender Schwefelsäure mit Kalkstein entstehen kann. Die natürlichen Lagerstätten sind meist mit Beimengungen versehen, die eine Parallelentwicklung bzw. aufeinanderfolgende Bildung verschiedener Minerale (Paragenese) begünstigen. So tritt Gips in Paragenese unter anderem mit Anhydrit, Aragonit, Calcit, Coelestin, Dolomit, Halit und Schwefel auf.
Gips gehört zu den weit verbreiteten Mineralbildungen. Weltweit sind bisher über 7800 Fundorte dokumentiert (Stand: 2022). Besonders häufig trat er unter anderem in Algerien, Argentinien, Armenien, Australien, Belgien, Bolivien, Brasilien, Bulgarien, Chile, der Volksrepublik China, Deutschland, Frankreich, Griechenland, Indonesien, Iran, in Irland, Italien, Japan, Kanada, Kasachstan, Madagaskar, Marokko, Mexiko, Namibia, Norwegen, Österreich, Peru, auf den Philippinen, in Polen, Portugal, Rumänien, Russland, Schweden, der Schweiz, der Slowakei, Spanien, Südafrika, Tschechien, der Türkei, Ungarn, im Vereinigten Königreich (Großbritannien) und den Vereinigten Staaten (USA) auf.
In Deutschland ist das Mineral unter anderem im Neckar-Odenwald-Kreis (Umgebung von Mosbach), bei Osterode am Harz, Eisleben in Sachsen-Anhalt, Borken bei Kassel und im Segeberger Kalkberg zu finden, als Bestandteil der Grabfeld-Formation (Gipskeuper) auch im Steigerwald, der Frankenhöhe und nördlich der Schwäbischen Alb. Hier entstand es meist durch Hydratisierung von bereits vorhandenem Anhydrit während der pleistozänen Kaltzeiten und liegt auch deshalb, bevorzugt an exponierten Westseiten.
In Österreich gibt es Lagerstätten in Preinsfeld bei Heiligenkreuz, Puchberg am Schneeberg, Wienern am Grundlsee, Spital am Pyhrn, Moosegg bei Golling, Abtenau und Weißenbach am Lech.
Bekannt aufgrund außergewöhnlicher Gipsfunde ist unter anderem die Mine von Naica in Chihuahua (Mexiko), wo in verschiedenen Höhlen Gips-Riesenkristalle von bis zu 15 Meter Länge entdeckt wurden. In der Mina Quien Tal Pensara (Mina Rica) bei Pulpí in der spanischen Provinz Almería fanden Bergleute eine ovale Riesengeode mit einem Durchmesser von 1,8 × 1,7 Metern und einer Länge von 8 Metern (Innenmaße), die mit durchschnittlich einem halben Meter langen Marienglas-Kristallen ausgekleidet ist und als „Geode von Pulpí“ (kurz Pulpí-Geode) bezeichnet wird.
Des Weiteren konnte Gips auch in Mineralproben vom Meeresboden der Barentssee (Arktischer Ozean), des Mittelatlantischen Rückens, des Zentralindischen Rückens sowie in der Bismarcksee (Pazifischer Ozean) und am Ostpazifischen Rücken nachgewiesen werden.
Außerhalb der Erde gelang der Nachweis für Gips durch Sonden auf dem Mars, genauer bei Juventae Chasma im Valles Marineris, in der Terra Margaritifer und der Yellowknife Bay im Aeolis-Gradfeld sowie im Krater Endeavour in der Meridiani-Ebene.