Das Mineral Epididymit ist ein selten vorkommendes Kettensilikat aus der Mineralklasse der „Silikate und Germanate“ mit der idealisierten chemischen Zusammensetzung Na2Be2[Si6O15]·H2O und damit ein wasserhaltiges Natrium-Beryllium-Silikat (Beryllosilikat).
Epididymit kristallisiert im orthorhombischen Kristallsystem und entwickelt häufig tafelige, pseudohexagonale und verzwillingte Kristalle bis zu 6 cm Größe, die entweder farblos-wasserklar oder weiß gefärbt sind. Seltener finden sich auch violett getönte, blaue oder gelbe Epididymite. Das Mineral ist eine charakteristische späte Bildung in Nephelinsyenit-Pegmatiten und wird dort von Albit, Aegirin, Eudialyt, Elpidit, Neptunit, Tugtupit, Leukophan, Natrolith und Analcim sowie seinem Dimorph Eudidymit begleitet.
Die Typlokalität des Epididymits ist der Nephelinsyenit-Pegmatit Narssârssuk () auf dem gleichnamigen Plateau bei der Siedlung Igaliku, Distrikt Narsaq in der Kommune Kujalleq in Grönland.
Etymologie und Geschichte mini|links|Epididymit-Kristallzwilling aus dem Poudrette Quarry am Mount Saint-Hilaire, Québec, Kanada (Größe: 1,5 × 1,5 × 0,8 cm) Im März 1893 zeigte der schwedische Staatsgeologe Nils Olof Holst dem schwedischen Mineralogen Gustaf Flink eine aus Grönland stammende große Suite von interessanten Mineralen. Erst viel später stellte sich heraus, dass diese Sammlung vom ehemaligen Handelsvertreter und Kolonialverwalter Carl Emil Olfert Lytzen in Julianehåb auf Grönland stammte. Da verschiedene Minerale aus dieser Sammlung bei einer oberflächlichen Betrachtung nicht zu bestimmen waren, wurde Flink von Holst mit deren Untersuchung beauftragt.
Der genaue Fundort der Sammlung war nicht mehr zu ermitteln. Aufgrund der Paragenese mit Eudialyt, Arfvedsonit und Aegirin, die bisher „nicht an mehr als einem Ort in Grönland gefunden wurden, nämlich bei Kangerdluarsuk bei Julianehaab“, nahm Flink diese berühmte grönländischen Lagerstätte als Fundort des Mineralkonvoluts an. Kurz nach der Veröffentlichung von Flink äußerten die beiden Mineralogen Knud Johannes Vogelius Steenstrup und Niels Viggo Ussing in Kopenhagen aber die Vermutung, dass das Material aus der Nähe von Igaliko stammen könnte. Bei einer Reise nach Süd-Grönland im Sommer 1898 stellte Flink dann tatsächlich fest, dass die ganze Sammlung einschließlich des Epididymits nicht von der bekannten Typlokalität des Sodaliths stammte, sondern von Narssârssuk beim inneren Tunulliarfik-Fjord.
Zwei Minerale aus der erwähnten Sammlung erwiesen sich als neue Spezies, welche Flink im Jahre 1893 in dem im schwedischen Wissenschaftsmagazin Geologiska Föreningens i Stockholm Förhandlingar veröffentlichten Artikel „Über einige Mineralien aus Grönland“ () beschrieb. Im Jahre 1894 folgte der Erstbeschreibung eine im Wissenschaftsmagazin Groths Zeitschrift für Krystallographie und Mineralogie veröffentlichte deutsche Übersetzung. Die beiden neuen Minerale waren der Neptunit sowie ein Mineral, welches dem wenige Jahre vorher von der norwegischen Insel Lille Arøya im Langesundsfjord in der Kommune Larvik, Fylke Vestfold erstbeschriebenen Eudidymit ähnelte und zudem chemisch völlig identisch mit ihm war. Wenige Jahre später konnte Flink das Mineral auch von der Ostseite der Insel Vesle Arøya im Langesundsfjord bei Larvik, der so genannten Eudidymit-Epididymit-Lokalität, identifizieren.
Flink benannte dieses zweite neue Mineral aus der aus Grönland stammenden Suite von Mineralen wegen seiner nahen Verwandtschaft zum Eudidymit (beide sind dimorph) nach , und , als „Epididymit“.
Es ist kein Material erhalten geblieben, welches in Zusammenhang mit Flinks ersten Untersuchungen und Beschreibungen steht. Typmaterial (Cotypen) für Epididymit wird in der Sammlung des Geologischen Museums der Universität Kopenhagen in Kopenhagen in Dänemark aufbewahrt, wobei keine Katalognummern angegeben sind.
Klassifikation In der veralteten 8. Auflage der Mineralsystematik nach Strunz gehörte der Epididymit zur Abteilung der „Silikate und Germanate mit Übergangsstrukturen zu Schichtsilikaten (Phyllosilikaten)“, wo er mit Eudidymit und Litidionit die Eudidymit-Epididymit-Gruppe mit der System-Nr. VIII/D*.02 bildete.
Im zuletzt 2018 überarbeiteten und aktualisierten Lapis-Mineralienverzeichnis nach Stefan Weiß, das sich im Aufbau noch nach dieser alten Form der Systematik von Karl Hugo Strunz richtet, erhielt das Mineral die System- und Mineral-Nr. VIII/G.04-010. In der „Lapis-Systematik“ entspricht dies ebenfalls der Abteilung „Übergangsstrukturen zwischen Ketten- und Schichtsilikaten“. Epididymit bildet hier zusammen mit Eudidymit die unbenannte Gruppe VIII/G.04.
Die von der International Mineralogical Association (IMA) zuletzt 2009 aktualisierte 9. Auflage der Strunz’schen Mineralsystematik ordnet den Eudidymit in die Abteilung der „Ketten- und Bandsilikate (Inosilikate)“ ein. Diese ist weiter unterteilt nach der Kristallstruktur, so dass das Mineral entsprechend seinem Aufbau in der Unterabteilung „Ketten- und Bandsilikate (Inosilikate) mit 3-periodischen Einfach- und Mehrfachketten“ zu finden ist, wo er als einziges Mitglied die unbenannte Gruppe 9.DG.55 bildet.
In der vorwiegend im englischen Sprachraum gebräuchlichen Systematik der Minerale nach Dana hat Epididymit die System- und Mineralnummer 66.03.01.04. Dies entspricht der Klasse der „Silikate“ und dort der Abteilung „Kettensilikate: Doppelte unverzweigte Ketten, W = 2“, wo das Mineral zusammen mit Chivruaiit, Eudidymit, Haineaultit, Xonotlit, Yuksporit und Zorit in der „P = 3“ mit der Systemnummer 66.03.01 innerhalb der Unterabteilung „Kettensilikate: Doppelte unverzweigte Ketten, W = 2 mit Ketten P > 2“ zu finden ist.
Chemismus Die erste nasschemische Analyse am Typmaterial stammt von Gustaf Flink aus der Originalpublikation des Epididymits und lieferte 73,74 % SiO2; 10,56 % BeO; 12,88 % Na2O und 3,73 % H2O+ (Summe 99,84 %). Dies entspricht einer vereinfachten Formel von NaHBeSi3O8, welche 73,44 % SiO2; 10,24 % BeO; 12,24 % Na2O und 3,67 % H2O (Summe 100,00 %) erfordert.
Repräsentative Analysen an Epididymit vom Mount Malosa in Malawi lieferten 11,16 Na2O; 0,45 % K2O; 10,10 % BeO; 0,05 % CaO; 0,13 % Fe2O3; 0,34 % Al2O3; 73,20 % SiO2 und 4,05 % H2O (Summe 99,48 %). Auf der Basis von 15 Sauerstoff-Atomen wurde daraus die empirische Formel (Na1,778K0,047Ca0,004)Σ=1,829Be1,993(Si6,014Al0,033Fe3+0,008)Σ=6,055O15·1,110H2O ermittelt, die zu Na2Be2Si6O15·H2O vereinfacht werden kann. Diese Formel entspricht auch der offiziellen Formel der IMA für Epididymit.
Die gelegentlich noch zu sehende Formel NaBeSi3O7(OH) ist falsch.
Die alleinige Elementkombination Na–Be–Si–O–H, wie sie der offiziellen Formel der IMA für den Epididymit zu entnehmen ist, weisen unter den derzeit bekannten Mineralen (Stand 2022) nur Eudidymit, Na2Be2Si6O15·H2O, und Nabesit, Na2BeSi4O10·4H2O, auf. Chkalovit, Na2BeSi2O6, ist chemisch ähnlich.
Kristallstruktur mini|300px|Räumliche Darstellung der Struktur von Epididymit in kationenzentrierter polyedrischer Darstellung mit Blickrichtung parallel zur c-Achse. Der orangefarbene Umriss zeigt die Einheitszelle. Farblegende:
Epididymit kristallisiert orthorhombisch in der mit den Gitterparametern a = 12,7334 Å; b = 13,6298 Å und c = 7,3467 Å sowie vier Formeleinheiten pro Elementarzelle.
Die Kristallstruktur von Epididymit wurde erstmals von Tei-Ichi Itō gelöst und dann von E. A. Pobedimskaya und Nikolai Wassiljewitsch Below erneut untersucht. Eine weitere Untersuchung durch Paul D. Robinson und Jen-Ho Fang mit Hilfe der Einkristall-Röntgenbeugung und Buerger-Präzessionsaufnahmen zeigte jedoch, dass die zuvor veröffentlichten Strukturmodelle falsch waren. Die Autoren verfeinerten die Kristallstruktur von Epididymit in der Raumgruppe Pnma, was aufgrund der widersprüchlichen Ergebnisse über das Vorhandensein von Wassermolekülen oder Hydroxylgruppen zwei mögliche chemische Formeln ergab: 4(NaBeSi3O7OH) oder 4(Na2Be3Si6O15·H2O).
Die Kristallstruktur von Epididymit enthält [Si6O15]∞-Doppelketten aus SiO4-Tetraedern, die parallel zur c-Achse verlaufen. Die Silikat-Doppelketten sind durch zwei BeO4-Tetraeder mit gemeinsamen Kanten verbunden. Die Si- und Be-Tetraeder bilden auf diese Weise das Gerüst (Framework) dieser Kristallstruktur. Die Na-Position befindet sich außerhalb des Gerüstes (Extra-Framework) und weist eine unregelmäßige siebenfache Koordinierung auf. Obwohl das allgemeine Strukturmodell von Robinson und Fang – wie aus den Bindungsabständen und -winkeln hervorgeht – recht plausibel ist, waren die Autoren nicht in der Lage, die anisotropen Verschiebungsfaktoren der Positionen der Atome zu verfeinern. Sie konnten auch nicht die Position des Protons (oder der Protonen) lokalisieren, so dass die topologische Konfiguration des Wassermoleküls (oder der Hydroxylgruppe) und die Beziehung zwischen dem Extra-Framework (d. h. Na + H2O) und dem Inhalt des Gerüsts, dabei insbesondere die Rolle der H-Bindungen, offen bleiben mussten.
Giacomo Diego Gatta und Kollegen haben die Kristallstruktur und die Kristallchemie von natürlichem Epididymit bei Umgebungsbedingungen mittels energiedispersiver Röntgenspektroskopie, thermogravimetrischer Analyse, optischer Emissionsspektrometrie mit induktiv gekoppeltem Plasma und Einkristallneutronenbeugung ein weiteres Mal untersucht. Sie konnten die Geometrie des Wassermoleküls und die Wasserstoffbrückenbindungen im Epididymit gut definieren: die Abstände OW-H1 und OW-H2 betragen ≈ 0,987 bzw. ≈ 0,993 Å und es treten zwei starke Wasserstoffbrückenbindungen zu den O-Atomen des Gerüsts auf. Die beiden Wasserstoffbrückenbindungen liegen in einer Ebene parallel zu (010), während sich die beiden Na-OW-Bindungen in einer Ebene nahezu parallel zu (001) befinden.
Die Verbindung Na2Be2Si6O15·H2O ist dimorph und kristallisiert neben dem orthorhombischen Epididymit noch als monokliner Eudidymit.
Eigenschaften
Morphologie mini|Epitaxie von Epididymit (weiß, oben) auf einem V-förmigen, auf der Basis {001} gestreiften Eudidymit-Kristallzwilling nach Gustaf Flink
Epididymit bildet pseudohexagonale, dick- bis dünntafelige, nach gestreckte Kristalle, die Größen bis zu 6 cm erreichen. Für sie ist das Basispinakoid c {001} trachtbestimmend, die Tracht wird durch die Pinakoide a {100} und b {010}, die Prismen {011} und {110} sowie die orthorhombischen Dipyramiden {111} und {112} vervollständigt. Die häufigsten Kristallformen in den verschiedenen Gesteinen am kanadischen Mont Saint-Hilaire sind {012}, {011}, {310}, {110} und {001}. Hier treten faserige, nadelige, langtafelige, blockige und prismatische Kristalle auf, die sehr häufig verzwillingt sind und Längen bis 2,5 cm aufweisen.
Sehr charakteristisch ist die Zwillingsbildung des Epididymits nach {001}. Die häufig auftretenden Zwillinge können sowohl einfach als auch polysynthetisch ausgebildet sein, daneben existieren auch typisch sternförmige Drillinge und durch wiederholte Zwillingsbildung nach {110} unter 60° (reticulated twinning) auch gitterförmige Bildungen, wie sie erstmals Flink beschrieben hatte. Insbesondere auf der Insel Vesle Arøya, der Typlokalität des Eudidymits, sind epitaktische Verwachsungen mit Eudidymit sehr typisch (vgl. die nebenstehende Kristallzeichnung). Am Mont Saint-Hilaire sind epitaktische Aufwachsungen von Katapleiit auf Epididymit beobachtet worden. Auch Ole V. Petersen und Kollegen haben gezeigt, dass die Bildung pseudohexagonaler Drillinge ein charakteristisches Merkmal der Mineralart Epididymit ist. Alle diese Drillinge sind sich sehr ähnlich und bilden stumpfe, deutlich pseudohexagonale Prismen.