Türkis (Mineral)

Das Mineral Türkis ist ein eher selten vorkommendes, wasserhaltiges Kupfer-Aluminium-Phosphat aus der Mineralklasse der „Phosphate, Arsenate und Vanadate“ mit der chemischen Zusammensetzung CuAl6(PO4)4(OH)8·4H2O. Anstelle von Aluminium kann Eisen als Fe3+ in die Kristallstruktur eingebaut werden (Diadochie), daher wird die chemische Formel auch oft als Cu(Al,Fe)6(PO4)4(OH)8·4H2O angegeben.

Türkis kristallisiert im triklinen Kristallsystem und ist Namensgeber einer Gruppe von Mineralen mit gleicher Struktur aber unterschiedlicher Zusammensetzung, der Türkisgruppe mit den weiteren Mitgliedern Faustit, Chalkosiderit, Aheylit und Planerit.

In der Natur bildet Türkis meist traubenförmige oder erdig-massige Mineral-Aggregate. Mit dem bloßen Auge sichtbare Kristalle sind sehr selten und dann nur wenige Millimeter groß mit prismatischem bis nadeligem Habitus. Seiner charakteristischen blaugrünen Farbe verdankt die Farbe Türkis ihren Namen.

Türkis wird ausschließlich zu Schmucksteinen verarbeitet.

Etymologie Als frühe Bezeichnung kann relativ sicher das altgriechische καλάϊνος kalláïnos „blau und grün schillernd“ angenommen werden (aus Plinius, Naturalis historia). Davon abgeleitet ist das lateinische callaina. Gotthelf Fischer von Waldheim verwendete um 1806 die Bezeichnung Kallait für Türkis; diese ist heutzutage jedoch kaum noch im Gebrauch.

Etwa Anfang des 13. Jahrhunderts kam die französische Bezeichnung turkoys auf, die sich ab dem frühen 15. Jahrhundert in die Bezeichnung pierre turquoise wandelte und übersetzt „türkischer Stein“ bedeutet. Türkis erlebte ihren Durchbruch im Rahmen des Osmanischen Reiches und wurde dort für Schmuckstücke, aber auch in der Architektur genutzt. Das Gestein wurde aus dem Iran in die Türkei importiert und dort gehandelt. Heimkehrende Kreuzfahrer machten ihn schließlich auch in Europa bekannt.

Weitere Synonyme für Türkis sind Bisbee Blue – nach seinem Fundort Bisbee – sowie Chalchit bzw. Chalchuit.

Die irreführende Bezeichnung Eilat-Stein steht dagegen für die im Süden Israels bei Eilat vorkommende farbähnliche Mineralienmischung der sämtlich kupferhaltigen Mineralien Malachit, Chrysokoll, Türkis. Pseudomalachit und Azurit.

Klassifikation Bereits in der veralteten 8. Auflage der Mineralsystematik nach Strunz gehörte der Türkis zur Mineralklasse der „Phosphate, Arsenate und Vanadate“ und dort zur Abteilung „Wasserhaltige Phosphate, Arsenate und Vanadate mit fremden Anionen“, wo er gemeinsam mit Chalkosiderit, Coeruleolaktit, Faustit und Planerit in der „Türkis-Reihe“ mit der Systemnummer VII/D.08 steht.

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 VII/D.15-040. Dies entspricht ebenfalls der Abteilung „Wasserhaltige Phosphate, mit fremden Anionen“, wo Türkis zusammen mit Afmit, Aheylit, Chalkosiderit, Clarait, Faustit, Kobokoboit und Planerit die „Türkisgruppe“ mit der Systemnummer VII/D.15 bildet.

Auch die von der International Mineralogical Association (IMA) zuletzt 2009 aktualisierte 9. Auflage der Strunz’schen Mineralsystematik ordnet den Türkis in die Klasse der „Phosphate, Arsenate und Vanadate“ und dort in die Abteilung „Phosphate usw. mit zusätzlichen Anionen; mit H2O“ ein. Diese ist allerdings weiter unterteilt nach der relativen Größe der beteiligten Kationen und dem Stoffmengenverhältnis der zusätzlichen Anionen (OH usw.) zum Phosphat-, Arsenat- bzw. Vanadatkomplex (RO4). Das Mineral ist hier entsprechend seiner Zusammensetzung in der Unterabteilung „Mit ausschließlich mittelgroßen Kationen; (OH usw.) : RO4 = 2 : 1“ zu finden, wo es zusammen mit Aheylit, Chalkosiderit, Faustit und Planerit die „Türkisgruppe“ mit der Systemnummer 8.DD.15 bildet.

In der vorwiegend im englischen Sprachraum gebräuchlichen Systematik der Minerale nach Dana hat Türkis die System- und Mineralnummer 42.09.03.01. Das entspricht ebenfalls der Klasse der „Phosphate, Arsenate und Vanadate“ und dort der Abteilung „Wasserhaltige Phosphate etc., mit Hydroxyl oder Halogen“. Hier findet er sich innerhalb der Unterabteilung „Wasserhaltige Phosphate etc., mit Hydroxyl oder Halogen mit (A)3(XO4)2Zq × x(H2O)“ in der „Türkisgruppe“, in der auch Coeruleolaktit, Faustit, Chalkosiderit, Aheylit und Planerit eingeordnet sind.

Kristallstruktur Kristallographische Daten 200px|Elementarzelle von TürkisElementarzelle von Türkis Kristallsystem triklin Raumgruppe P Gitterparameter a = 7,410 Åb = 7,633 Åc = 9,904 Å α = 68,42°β = 69,65°γ = 65,05° Zahl (Z) der Formeleinheiten Z = 1

Gemessen an den Jahrtausenden, in denen Türkis weltweit bekannt und als Schmuckstein geschätzt wurde, ist seine Kristallstruktur ungewöhnlich spät aufgeklärt worden. Solche Strukturanalysen beruhen auf der Auswertungen von Röntgenbeugungsexperimenten an Einkristallen ausreichender Größe und Qualität. Türkis jedoch war von jeher nur in Form erdiger, kryptokristalliner Massen bekannt. Türkiseinkristalle wurden erstmals 1912 aus einem Vorkommen in Virginia (USA) beschrieben und erst 1965 konnte die Türkisstruktur mit Einkristallen dieser Lokalität vollständig aufgeklärt werden.

Türkis kristallisiert im triklinen Kristallsystem in der . Das einzige Symmetrieelement ist ein Inversionszentrum, das die Atome durch Punktspiegelung vervielfältigt. Da Kupfer in seiner Lage mit dem Inversionszentrum zusammenfällt, tritt es als einziges Teilchen in der chemischen Formel nur einmal auf. In der Kristallographie wird das Zusammenfallen von Teilchen mit einem Symmetrieelement als spezielle Lage bezeichnet. Alle anderen Atome befinden sich in symmetriefreier, so genannter allgemeiner Lage. Die Gitterparameter der Elementarzelle sind in der Tabelle angegeben.

Die Kationen werden in der Kristallstruktur vier- und sechsfach von Sauerstoff koordiniert. Die zwei kristallographisch unterschiedlichen Phosphor-Kationen (P5+) im Kristallgitter werden als einzige Teilchen von nur vier Sauerstoffatomen in Form eines Tetraeders koordiniert. Diese [PO4]3−-Tetraeder sind nicht untereinander verbunden, sondern liegen isoliert in der Struktur vor. Jedes Phosphorion ist über zwei Sauerstoffatome mit zwei Al-Ionen auf der Position Al-3 verbunden, mit einem Al-Ion auf Al-1 und einem weiteren auf Al-2.

Aluminium (Al3+) sowie die geringen Gehalte an Fe3+-Ionen befinden sich auf drei verschiedenen Positionen, die jeweils oktaedrisch von sechs Sauerstoffatomen umgeben sind. Al auf den Positionen Al-1 und Al-2 wird von zwei Sauerstoffatomen, drei OH-Gruppen und einem H2O-Molekül koordiniert. Al auf der Position Al-3 wird von vier Sauerstoffatomen und zwei OH-Gruppen umgeben.

Kupfer befindet sich in einem Inversionszentrum auf den Ecken der Elementarzelle und wird verzerrt oktaedrisch von vier OH-Gruppen und zwei H2O-Molekülen umgebenen. Dieses stark verzerrte [CuO6]-Oktaeder ist über gemeinsame Kanten mit vier [AlO6]-Oktaedern verbunden, von denen wiederum jeweils zwei über eine gemeinsame Kante miteinander verbunden sind. Diese Gruppe aus fünf verknüpften Oktaedern innerhalb der Kristallstruktur kann als Cluster bezeichnet werden und zur einfacheren Beschreibung der Struktur als eine Baueinheit betrachtet werden.

Die Cluster kantenverknüpfter [CuO6]- und [AlO6]-Oktaeder sind untereinander über ein weiteres AlO6-Oktaeder sowie die PO4-Tetraeder verbunden. Die Verbindung dieses dritten [AlO6]-Oktaeders mit den [PO4]-Tetraedern und den Cu-Al-Oktaeder-Clustern erfolgt über gemeinsame Ecken, also gemeinsame Sauerstoff-Atome.

Auf den Strukturabbildungen sind zur Vereinfachung nicht die Atome und ihre Bindungen dargestellt, sondern die Koordinationspolyeder (Tetraeder und Oktaeder). Die Kationen Cu2+, Al3+, P5+ befinden sich annähernd im Zentrum der Polyeder und die an sie gebundenen Sauerstoff-Atome in den Polyederecken. Ebenfalls nicht dargestellt sind die Wasserstoffe der OH-Gruppen und H2O-Moleküle. Deren Sauerstoffatome tragen zur oktaedrischen Koordination des Kupfers und Aluminiums bei. Die blauen Linien in der zweiten Abbildung markieren die Kanten der Elementarzelle.

Eigenschaften mini|Verschiedene Türkis-Rohsteine und Trommelsteine mit Matrix Reine Türkise erreichen eine maximale Mohshärte von knapp unter 6 und sind damit in etwa so hart wie Fensterglas. Entsprechend den jeweiligen Bildungsbedingungen weist der Türkis eine mehr oder weniger große Porosität auf. Je poröser aber der Stein ist, desto geringer ist seine relative Dichte, die zwischen 2,6 und 2,9 g/cm³ schwankt, und desto geringer ist auch seine Härte. Die Größe des Steins hat ebenfalls Einfluss auf diese Eigenschaften. Die Strichfarbe ist ein blasses Bläulichweiß und seine Bruchstelle perlmuttartig (konchoid) mit wachsartigem Glanz. Trotz seiner geringen Härte im Vergleich zu anderen Edelsteinen lässt er sich leicht polieren.

Türkise sind eher selten von reiner, blaugrüner Farbe. Viel häufiger werden sie mit kleinen Flecken übersät oder mit braunen, grauen oder schwarzen, spinnenwebenartigen Adern durchsetzt gefunden, der sogenannten Matrix (entsprechend Türkis-Matrix oder Matrix-Türkis). Diese besteht entweder aus anderen Mineralen wie Pyrit oder aus Nebengestein wie Limonit und anderen.

Der Brechungsindex, bei Natriumlicht (589,3 nm Wellenlänge) gemessen, beträgt ungefähr 1,61 bis 1,62, wobei dieser Wert auf einer Einzelmessung durch ein Refraktometer beruht. Die polykristalline Struktur des Türkis macht es schwer, einen für das ganze Mineral einheitlichen Wert zu bestimmen. Bei einzelnen Kristallen wurden auch schon Werte von 1,61 bis 1,65 (Doppelbrechung 0,040 zweiachsig positiv) gemessen. Ein Absorptionsspektrum kann man mittels eines manuellen Spektroskops erhalten. Gute Ergebnisse erlangt man bei stark reflektiertem Licht. Unter langwelligem UV-Licht fluoresziert Türkis grün, gelb oder hellblau. Es ist inaktiv unter kurzwelligem UV-Licht oder Röntgenstrahlen.

Salzsäure greift Türkis nur in erhitztem Zustand an. Organische Säuren wie Ameisen-, Zitronen- oder Essigsäure wirken dagegen auf alle Minerale der Türkisgruppe ein. Kalilauge zersetzt den Türkis ebenfalls. Vor der Lötlampe schmilzt das Mineral zwar nicht, zerfällt aber unter knisternden Geräuschen zwischen 200 und 600 °C zu einem schwarzen Pulver.

Varietäten mini|Blaue und grüne Türkis-Halsketten Sowohl Henwoodit (erstmals beschrieben 1876 von Collins) als auch Rashleighit (Rashleigit, Eisentürkis, erstmals beschrieben 1948 von Russel) werden als Varietät mit geringem Eisengehalt dem Türkis zugeordnet. Andere Quellen werten die Bezeichnung Henwoodit als Synonym für Türkis.

Zwischen dem vorwiegend blauen Türkis und dem vorwiegend grünen Chalkosiderit existiert eine lückenlose Mischkristallreihe, wobei die aluminiumreichen Verbindungen entsprechend dem Türkis und die eisenbetonten Zusammensetzungen dem Chalkosiderit zugeordnet werden. Das Farbspektrum ist daher so vielfältig wie die Eigenschaften des Minerals – es reicht von weiß über hellblau bis tiefblau und kann sowohl grün-blau als auch gelb-blau sein. Die blaue Färbung schreibt man dem idiochromatischen Kupfer zu, während Grün das Ergebnis der Beimengung des Eisens ist, welches das Aluminium ersetzt hat. Auch weitere, geringe Beimengungen von beispielsweise Calcium können eine Variation der Farbe hervorrufen.

Durch Dehydratation (Austrocknung), wie sie bereits kurz nach dem Abbau des Minerals außerhalb des Bergwerks stattfindet, verliert der Türkis an Farbkraft und wird heller.

Agapit (Agaphit) und Johnit sind dagegen Bezeichnungen für Türkise mit glasartiger Oberfläche.

Bildung und Fundorte