Sphärocobaltit ist ein selten vorkommendes Mineral aus der Mineralklasse „Carbonate und Nitrate“ (ehemals Carbonate, Nitrate und Borate). Es kristallisiert im trigonalen Kristallsystem mit der idealisierten chemischen Zusammensetzung Co[CO3], ist also chemisch gesehen Cobalt(II)-carbonat.
Sphärocobaltit entwickelt nur relativ selten rhomboedrische Kristalle bis zu 5 mm Größe, die hellrosa bis dunkel rosaviolett bzw. violettrot gefärbt sind. Viel häufiger sind grobstrahlige, konzentrische, kugelige oder massige Mineral-Aggregate, die pfirsichblütenfarben, tief rosarot, dunkel magentarot oder rot gefärbt sein können und an der Oberfläche häufig grau, braun oder samtschwarz umgewandelt sind.
Die Typlokalität des Sphärocobaltits ist der Gang „Adam Heber Flacher“ der „Daniel Fundgrube“ () unweit der ehemals selbständigen, heute in Schneeberg eingemeindeten Bergstadt Neustädtel (Schneeberg) im Erzgebirgskreis, westliches Erzgebirge, Sachsen, Deutschland.
Etymologie und Geschichte mini|links|300px|Huthaus, Vorratskammer und Zimmerhaus (v. r. n. l.) der „Daniel Fundgrube“ in Schneeberg – der Sphärocobaltit-Typlokalität. Zustand im Oktober 2014. Das Mineral wurde erstmals 1877 von dem deutschen Mineralogen Albin Julius Weisbach im Jahrbuch für das Berg- und Hüttenwesen im Königreiche Sachsen beschrieben.
Weisbach verwies auf einen Artikel aus dem Jahre 1874, in welcher die Fundumstände des „Roselith neuen Vorkommens“ beschrieben werden und der genaue Fundort genannt wird. „Im September erhielt ich nun von Herrn Bergverwalter Tröger in Neustädtel 2 Stufen zugeschickt mit der Bemerkung, daß nachdem seit Jahren in seinen Gruben auf Roselith gefahndet worden, er denselben nun endlich doch in einer neulich aufgeschlossenen Druse des Adam Heber Flachen der Grube Daniel gefunden zu haben vermuthe.“
Ein Auszug aus der Typpublikation erschien im gleichen Jahr im von Gustav von Leonhard und Hanns Bruno Geinitz herausgegebenen Neuen Jahrbuch für Mineralogie, Geologie und Palaeontologie. Weisbach beschrieb das Mineral unter dem Namen Kobaltspath, schlug im weiteren Text aber den „internationalen Namen“ Sphärocobaltit für das neue Mineral vor:
Der Name (von über mit derselben Bedeutung) bezieht sich auf die Form der Mineral-Aggregate sowie den Gehalt an Cobalt. Charles Palache, Harry Berman und Clifford Frondel lehnten den Namen Sphärocobaltit in der 7. Auflage des „The System of Mineralogy“ aufgrund der damit (unbeabsichtigt) suggerierten – aber nicht vorhandenen! – Beziehung zu Cobaltit sowie die Verwendung der Form der Aggregate für den offiziellen Mineralnamen anstelle einer Ausbildungs-Varietät ab. Sie verwendeten stattdessen den neuen Namen Cobalto-Calcite.
Hierbei handelte es sich aber um eine unglückliche Wahl, da seit dem 19. Jahrhundert mit diesem Terminus Calcite benannt wurden, die durch geringfügige Cobalt-Gehalte rosa gefärbt sind. Folglich änderte die „Commission on New Minerals and Mineral Names“ der International Mineralogical Association (IMA) im Jahre 1980 den Namen zu „Spherocobaltite, not cobaltocalcite or sphaero-cobaltite“ – eine weitere unglückliche Entscheidung, da der originale Name Sphärocobaltit und nicht Spherocobaltit lautete. Spherocobaltite ist allerdings bis heute die offizielle Benennung der IMA für dieses Mineral.
Typmaterial des Minerals befindet sich in den „Geowissenschaftlichen Sammlungen“ an der Technischen Universität Bergakademie Freiberg in Freiberg, Sachsen, Deutschland (Katalog-Nr. 15183 am Standort „b 8,1“).
Klassifikation In der letztmalig 1977 überarbeiteten 8. Auflage der Mineralsystematik nach Strunz gehörte der Sphärocobaltit zur Mineralklasse der „Nitrate, Carbonate und Borate“ und dort zur Abteilung „Wasserfreie Carbonate ohne fremde Anionen“, wo er zusammen mit Calcit, Gaspéit, Magnesit, Otavit, Rhodochrosit, Siderit und Smithsonit sowie im Anhang mit Vaterit die „Calcit-Gruppe“ mit der Systemnummer Vb/A.02 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 V/B.02-070. Dies entspricht ebenfalls der Abteilung „Wasserfreie Carbonate [CO3]2−, ohne fremde Anionen“, wo Sphärocobaltit zusammen mit Calcit, Gaspéit, Magnesit, Otavit, Rhodochrosit, Siderit, Smithsonit und Vaterit die „Calcitgruppe“ mit der Systemnummer V/B.02 bildet.
Auch die von der International Mineralogical Association (IMA) zuletzt 2009 aktualisierte 9. Auflage der Strunz’schen Mineralsystematik ordnet den Sphärocobaltit in die Abteilung der „Carbonate ohne zusätzliche Anionen; ohne H2O“ ein. Diese ist allerdings weiter unterteilt nach den Elementgruppen, deren Vertreter in den Mineralen enthalten sind, so dass das Mineral entsprechend seiner Zusammensetzung in der Unterabteilung „Erdalkali- (und andere M2+) Carbonate“ zu finden ist, wo es zusammen mit Calcit, Gaspéit, Magnesit, Otavit, Rhodochrosit, Siderit und Smithsonit die „Calcitgruppe“ mit der Systemnummer 5.AB.05 bildet.
In der vorwiegend im englischen Sprachraum gebräuchlichen Systematik der Minerale nach Dana hat Sphärocobaltit die System- und Mineralnummer 14.01.01.05. Dies entspricht ebenfalls der Klasse der „Carbonate, Nitrate und Borate“ und dort der Abteilung „Wasserfreie Carbonate“, wo das Mineral zusammen mit Calcit, Gaspéit, Magnesit, Otavit, Rhodochrosit, Siderit und Smithsonit in einer unbenannte Gruppe/„Calcitgruppe (Trigonal: Rc)“ mit der Systemnummer 14.01.01 innerhalb der Unterabteilung „Wasserfreie Carbonate mit einfacher Formel A+CO3“ zu finden ist.
Chemismus Mittelwerte aus zehn Mikrosondenanalysen an Sphärocobaltit aus Bou Azzer in Marokko lieferten 39,82 % CoO; 4,56 % MgO; 4,00 % NiO; 2,26 % CaO; 2,09 % FeO; 0,53 % MnO; 0,20 % Na2O; (Summe 53,44 %, C wurde nicht gemessen, sondern aus der Differenz und Stöchiometrie berechnet). Auf der Basis von drei Sauerstoff-Atomen errechnet sich daraus die empirische Formel (Co0,68Mg0,15Ni0,07Ca0,05Fe0,04Mn0,01)Σ=1,00CO3, die sich zu CoCO3 idealisieren lässt. Diese idealisierte Formel erfordert 63,00 % CoO und 37,00 % CO2.
Auch andere Analysen (z. B. in Charles Palache, Harry Berman und Clifford Frondel 1951) zeigen, dass Sphärocobaltit fast immer messbare Anteile an den formelfremden Elementen Calcium, Nickel und Eisen enthält.
Die alleinige Elementkombination Co–C–O weist unter den derzeit bekannten Mineralen lediglich Sphärocobaltit auf. Chemisch ähnlich sind Comblainit, Ni4Co2(OH)12[CO3]·3H2O; Julienit, Na2[Co(SCN)4]·8H2O; und Kolwezit, CuCo(CO3)(OH)2; sowie cobalthaltige Varietäten von Calcit, (Ca,Co)CO3; Dolomit, (Ca,Mg,Co)CO3; Rhodochrosit, (Mn,Co)CO3; und Smithsonit, (Zn,Co)CO3.
Aus chemischer Sicht ist Sphärocobaltit das Cobalt-dominante Analogon zum Ca-dominierten Calcit, zum Ni-dominierten Gaspéit, zum Mg-dominierten Magnesit, zum Cd-dominierten Otavit, zum Mn-dominierten Rhodochrosit, zum Fe-dominierten Siderit und zum Zn-dominierten Smithsonit. Zwischen allen diesen Komponenten existieren Mischkristalle, jedoch bestehen in der Natur nur zwischen wenigen dieser Minerale vollständige Mischkristallreihen. So existieren z. B. zwischen Sphärocobaltit und Calcit Mischungslücken. Cobalt-reicher Dolomit, Ca(Mg,Co)(CO3)2, und Co-reicher Calcit, (Ca,Co)CO3, können bis zu 20 Mol-% Co bzw. bis zu 2 Mol.% Co in ihr Kristallgitter einbauen. Zwischen Sphärocobaltit und Magnesit wurde allerdings eine vollständige Mischkristallreihe nachgewiesen, was auch auf die große Ähnlichkeit der Ionenradien für Co2+ (0,745 Å) und oktaedrisch koordiniertes Mg2+ (0,72 Å) zurückzuführen ist.
Kristallstruktur mini|300px|Räumliche Darstellung der Struktur von Sphärocobaltit in kationenzentrierter polyedrischer Darstellung und kristallographischer Standardausrichtung. Der orangefarbene Umriss zeigt die Einheitszelle. Farblegende: Co C O Sphärocobaltit kristallisiert im trigonalen Kristallsystem in der mit den Gitterparametern a = 4,6581 Å und c = 14,958 Å sowie sechs Formeleinheiten pro Elementarzelle. Diese von Donald L. Graf in den Crystallographic tables for the rhombohedral carbonates zusammengestellten kristallographischen Daten wurden an natürlich gebildetem Sphärocobaltit ermittelt. Franz Pertlik verwendete für eine Einkristall-Strukturanalyse des Sphärocobaltits hingegen unter hydrothermalen Bedingungen synthetisiertes Cobalt(II)-carbonat und bestimmte hieran die Gitterparameter mit a = 4,6618 Å und c = 14,963 Å.
Die Kristallstruktur des Sphärocobaltits besteht aus Schichten planarer, parallel (0001) ausgerichteter CO3-Gruppen, wobei jedes C-Atom von drei O-Atomen wie in einem gleichseitigen Dreieck umgeben ist. Ferner finden sich Schichten aus sechsfach koordinierten Co-Oktaedern mit gemeinsamen Ecken, die in Richtung alternieren. Jedes Sauerstoff-Atom einer CO3-Gruppe verbindet ein Co-Atom der unterlagernden Schicht mit einem Co-Atom der darüber liegenden Schicht, wodurch ein dreidimensionales Netzwerk gebildet wird.
Sphärocobaltit ist isotyp (isostrukturell) mit seinen Ca-, Ni-, Mg-, Cd Mn-, Fe2+- und Zn-Analoga Calcit, Gaspéit, Magnesit, Otavit, Rhodochrosit, Siderit und Smithsonit – alle diese Minerale weisen also eine identische Kristallstruktur auf.
Cobaltcarbonat-Einkristalle (Sphärocobaltit) können in wässrigen Lithiumchlorid-Lösungen bei hohen Temperaturen und Drucken gezüchtet werden. Der im System CoCO3-H2O-LiCl gebildete Komplex transportiert dabei die gelösten Verbindungskomponenten von der Auflösungszone zur Wachstumszone. CoCO3 ist in der Calcitstruktur bis zu mindestens 56 GPa und 1200 K stabil. Bei 57 GPa und nach einer Lasererwärmung über 2000 K zersetzt sich CoCO3 teilweise und bildet Cobalt(II)-oxid. Diese Werte legen nahe, dass Carbonate bei niedrigeren Mantelbedingungen in der Struktur vom Calcit-Typ stabil sein können, wenn der Radius des in der Carbonatstruktur eingebauten Kations gleich oder kleiner als der von Co2+ (0,745 Å) ist.
Eigenschaften Morphologie mini|300px|links|Flachrhomboedrische, diskusförmige Sphärocobaltit-Kristalle auf Quarz. „Agoudal Centre Quarry“, Bergbaubezirk Bou Azzer, Taznakht, Provinz Ouarzazate, Drâa-Tafilalet, Marokko Der Sphärocobaltit des Erstfundes bildet Sphäroide, die im Bruch eine grobe radialstrahlige Struktur zeigen und an den einzelnen Stängeln ausgezeichnete Krummblättrigkeit erkennen lassen. Bei Betrachtung der Oberfläche der Sphäroide unter dem Mikroskop zeigt sich eine Vielzahl von kleinen Kriställchen, deren freie Enden Kombinationen eines flachen Rhomboeders – möglicherweise {100} – und der Basis {0001} derart darstellen, dass die Basen die sphäroidische Oberfläche der Aggregate tangieren, also die Hauptaxen der Individuen mit den Längsrichtungen der Stängel zusammenfallen. Anders ausgedrückt zeigen die meist traubigen und kugeligen Aggregate gelegentlich raue Oberflächen, die aus mikroskopisch kleinen Rhomboedern mit der Basis bestehen. Aus Aghbar im marokkanischen Bergbaurevier Bou Azzer stammen reiskornförmige, an Smithsonit erinnernde Aggregate. Andere Aggregate sind meist hahnenkammförmig, kompakt radialstrahlig oder konzentrisch ausgebildet. Ferner kommt Sphärocobaltit massiv oder krustenbildend vor.
mini|Sphärocobaltit-Kristalle mit typischen „Scheinflächen“. Schneeberg, Sachsen/Deutschland