Titel: Smith, über die Lagerstätten des Smirgels in Kleinasien.
Autor: Dufrénoy,
Fundstelle: 1851, Band 120, Nr. XV. (S. 55–64)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj120/ar120015

XV. Bericht über eine Abhandlung des Hrn. Laurence Smith, die Lagerstätten des Smirgels in Kleinasien und die technische Benutzung dieses Minerals betreffend; von Dufrénoy.

Aus den Comptes rendus, 1850, 2me semest. Nr. 18.

Der Smirgel besteht aus körnigem Corund, gemengt mit Eisenoxydul und einem eigenthümlichen Silberglimmer. Obwohl dieses Mineral auf der Insel Naxos seit mehreren Jahrhunderten ausgebeutet wird, kannte man sein Vorkommen vor wenigen Jahren noch nicht genau; die Menge des darin enthaltenen Glimmers verleitete zu dem Schluß, daß der Smirgel Glimmerschiefer-Lagern angehöre, in welchen sich die Corundkrystalle concentrirt haben.

Die neuerliche Entdeckung des Smirgels bei Ephesus in Kleinasien bot Gelegenheit ihn an Ort und Stelle zu studiren, und wir besitzen nun ziemlich genaue Details über die Ausdehnung der smirgelführenden Strecke, die Lagerstätten des Smirgels und die Natur und Anordnung der ihn begleitenden Mineralien.

Jener Smirgel scheint im Jahr 1846 von einem Schleifer entdeckt worden zu seyn, welcher ihn wegen seiner Schwere zum Belasten der Räder zu benutzen pflegte und einige Steine davon in Smyrna zurückgelassen hatte. Die HHrn. Tchihatchef und L. Smith, welche diese |56| interessante Entdeckung fast gleichzeitig erfuhren, eilten, jeder für sich, an Ort und Stelle zu kommen.

Hr. Tchihatchef theilte der französischen Akademie im März 1848 das Resultat seiner im Jahr zuvor angestellten Untersuchungen mit; er bemerkt, daß der smirgelführende Landesstrich sich 33 Kilometer weit, in einer Breite von mehr als vier Kilometern erstreckt. Diese Strecke, welche bei Ekihissar beginnt, zieht sich von Südwest nach Nordwest gegen das Meeresufer, welches sie dann bei Alamandagh erreicht.

Im Anfange des Jahrs 1847 untersuchte auch Hr. Smith die Smirgellager Kleinasiens; die Stellung, welche dieser Gelehrte damals bei der türkischen Regierung einnahm, gestattete ihm, dieß im Detail zu thun, wobei er mit vieler Umsicht und Sorgfalt verfuhr. Er bestätigte Tchihatchef's Angabe, daß die Blöcke, welche man auf der Erdoderfläche sieht, dem Gebirge angehören, auf welchem man sie verbreitet findet.

Das Gebirge Gumuch-Dagh, vier Lieues östlich von Ephesus, ist eine der interessantesten Stellen für das Studium der Smirgellagerung; die geologischen Beziehungen des Smirgels zu den umgebenden Gesteinarten sind hier am leichtesten nachzuweisen. Der Smirgel bildet daselbst mehr oder weniger große Massen, wovon einige mehr als fünfzehn Quadratmeter Oberfläche haben; sie befinden sich in einem körnigen Kalkstein eingeschlossen, in welchem gar keine Fossile vorkommen und dessen Alter man nicht angeben kann. Er liegt auf mit Gneiß verbundenem Glimmerschiefer, scheint aber von diesen Gebirgsarten, mit welchen der Kalkstein nirgends abwechselt, unabhängig zu seyn. Die Smirgelmassen sind in dem Kalkstein unregelmäßig eingesprengt; sie verlaufen gewissermaßen in demselben, denn man sieht von der Mitte desselben aus starke Knollen sich in verschiedenen Richtungen verzweigen, wie sonst die Kieselnieren im Kalkstein. Wo der Kalkstein mit den Smirgelknollen in Berührung ist, ist er eisenhaltig, nicht durch Eisenoxydäderchen, welche in die Masse verlaufen und sie färben, sondern durch Eisenoxydul, welches eine gewisse Menge Kalks im stöchiometrischen Verhältniß vertritt, was ihm das Aussehen von Spatheisenstein gibt. Dieser Umstand, welcher sich in vielen Eisenerzlagern der Pyrenäen wiederfindet, namentlich in den meisten von Canigou, spricht gegen die Annahme, daß der Kalkstein und die Massen von Corund-Smirgel einer gleichen Zeit angehören; vielmehr ist es wahrscheinlich, |57| daß zu Gumuch-Dagh, wie in den Pyrenäen, zweierlei Naturprocesse vorgegangen seyen, deren Producte sich gleichsam durchflochten haben.

Außer dem Kalkstein welcher die Gangart des Smirgels von Gumuch-Dagh bildet, sind an diesem Orte auch Incrustationen von faserigem Kalkstein einer spätern Zeit wahrzunehmen, welche über die wahre Natur der Lagerung irre leiten könnten; man könnte nach den eingesandten Proben glauben, daß der Kalkstein jünger sey, während wahrscheinlich das Gegentheil der Fall ist.

Die Umgegend von Kulah, einer 30 Lieues von Gumuch am Ufer des Hermus liegenden Stadt, besitzt ein zweites, dem obigen in allen Stücken ähnliches Lager; auch hier bildet der Smirgel in Marmorkalkstein unregelmäßige Massen. Aus Glimmerschiefer, Gneiß, Granit und Hornblende bestehendes Gestein, bildet die eine Stunde südlich von den Smirgelgruben befindlichen Gebirge; auf diesen ruht ebenfalls Kalkstein, ohne sonst in einer Verbindung mit ihnen zu stehen, selbst nicht mit dem Glimmerschiefer.

Hr. Smith untersuchte mit der größten Sorgfalt, ob in diesem Gestein, oder in dem Gneiß Corund eingesprengt sey, konnte aber nicht einen einzigen Krystall darin entdecken; hiernach ist also der Smirgel auf den Kalkstein beschränkt; da ferner der Corund reine Thonerde ist, so glaubt Hr. Smith annehmen zu können, daß er sich auf Kosten des den Kalkstein sehr häufig begleitenden Thons gebildet habe; er ist, wie er glaubt, das Resultat einer Abscheidung und Krystallisation der Thonerde durch ähnliche Processe wie die Bildung der Erznieren in den anstoßenden Lagerstätten.

Wirklich befindet sich in Smith's Sammlung eine Smirgelniere, welche mit einer concentrischen Hülle von krystallisirtem Chloritoid (Chloritspath), und mit einer zweiten Zone von Emerilit umgeben ist; ersteres Mineral, aus Kieselerde, Thonerde und Eisenoxyd bestehend, theilt die Zusammensetzung des Smirgels, während der Emerilit-Glimmer, welcher 50 Proc. Thonerde und 13 Kalk enthält, seine Bestandtheile zum Theil dem Kalkstein entlehnt zu haben scheint, in welchem er unmittelbar eingeschlossen ist.

Daß die Smirgelnieren und Massen im Marmor eingeschlossen sind, der Kalkstein eisenhaltig und mit Thonerde gemengt ist, dieß läßt zusammengenommen allerdings vermuthen, daß der Smirgel sich von dem Gestein, worin er sich befindet, abgeschieden habe; auch der Umstand spricht für diese Ansicht, daß den Corund mehrere hauptsächlich |58| aus Thonerde bestehende Mineralien begleiten; diese Mineralien sind überdieß in geringem Abstand von ihm in den Kalkstein eingesprengt und bilden, um mich eines glücklichen Ausdrucks des Hrn. v. Humboldt zu bedienen, den Halbschatten desselben. Eine gewisse Verknüpfung unter allen diesen Mineralien ist also nicht zu verkennen. Unter dieselben gehören der Diaspor (Thonerde-Hydrat) und der Emerilit; als einen Umstand, welcher es wahrscheinlich macht daß die Smirgelbildung immer gleiche Ursachen habe, erwähnt Hr. Smith, daß diesebeiden Mineralien, welche in den Smirgellagern Kleinasiens und Naxos häufig vorkommen, sich unter gleichen Umständen auch in Sibirien und in den Vereinigten Staaten vorfinden; Hr. v. Marignac fand den Diaspor in Gesellschaft mit dem Corund auch auf dem St. Gothard.

Die Probe des Corunds auf seine Härte, auf welche Probe wir am Ende dieses Berichtes zurückkommen, ergab Hrn. Smith, daß beim Corund von verschiedenen Fundorten, das Vermögen harte Steine abzunützen (die effective Härte) zwischen 100 und 55 wechselt. Hr. Smith analysirte eine Reihe Corunde aus Indien und Kleinasien; er fand daß die indischen Sapphire und die Rubine in reinen, durchsichtigen Krystallen, welche eine absolute Härte von 100 zeigen, nicht die geringste Spur Wasser enthalten, und daß ihr specifisches Gewicht 4,06 bis 4,08 beträgt. Der harmophane Corund aus China, welcher undurchsichtig ist, sowie der Corund aus Kleinafien, welcher, obschon blau, ebenfalls undurchsichtig und unvollkommen krystallisirt ist, hat ein Abnützungsvermögen von nur 59 bis 55; sie enthalten 3,80 und 3,91 Wasser; ihr specif. Gewicht ist 3,24 und 3,10. Diese Corunde bilden die beiden Endglieder der von Hrn. Smith aufgestellten Härtetabelle; aber die Reihe der Härtegrade ist eine beinahe stätige; ein anderes Exemplar des Corunds aus Kleinasien von 3,92 specif. Gewicht und 1,60 Wassergehalt besitzt z. B. eine Abnützungskraft von nur 77. Das specifische Gewicht des Corunds und sein Wassergehalt stehen also in constanter Beziehung zu seiner Wirksamkeit als Smirgel. Smith frägt nun ob man deßhalb nicht die durchsichtigen Corunde als plutonischen Ursprungs, die jenigen aber, welche eine gewisse Menge Wasser enthalten, als neptunischen Ursprungs betrachten müßte. Ich glaube dieß nicht; es scheint mir aber aus diesen wichtigen Resultaten hervorzugehen, daß das Wasser nur als beigemischt und nicht als chemisch gebunden zu betrachten ist; auch hygrometrisches Wasser ist es nicht, weil es erst bei der dunklen Rothglühhitze ausgetrieben wird.

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Man war lange der Meinung, daß das Vorhandenseyn von Wasser oder seiner Elemente sich nicht mit der plutonischen Entstehung eines Minerals vertrage; es ist jetzt aber gewiß, daß die Laven im flüssigen Zustande fast immer Wasser eingeschlossen enthalten, welches in dem Maaße, als sie erkalten, entweicht; überdieß findet man Mineralien im Hydratzustand in denselben, welche man lange Zeit als das Product späterer Infiltration betrachtete, die aber größtentheils zugleich mit der Lava krystallisirten.

Es ist also anzunehmen, daß das Wasser in den Mineralien dieselbe Rolle spielt, wie die Kieselerde, Thonerde und andere in ihre Constitution eingehende Bestandtheile, welche entweder chemisch gebunden oder bloß beigemengt seyn können. Viele Analysen könnte man sich nicht erklären, ohne anzunehmen, daß die Mineralien im Augenblick ihrer Krystallisation ihrer Constitution fremde Elemente sich mechanisch einverleibt haben, gerade so wie die Salze, welche wir in trübem Wasser krystallisiren lassen, sich mit den in demselben schwebenden Substanzen verunreinigen; warum sollte das bloße Wasser eine Ausnahme von der Regel machen?

Diese Hypothese ist der Schlüssel für viele schwer zu begreifende Analysen; z. B. des Bronzit (Diallage), welcher den Blätterdurchgang des Pyroxen hat, und auch dessen Zusammensetzung mit der einzigen Ausnahme, daß er 2,1 bis 3,3 Procent Wasser enthält; nach meiner Ansicht ist der Bronzit also ein Pyroxen, welcher unter Umständen krystallisirte, die ihm gestatteten Wasser als Gemengtheil in sich zu behalten.

Der Corund scheint für diese Ansicht ein schlagendes Beispiel zu seyn; aus den Analysen von Smith geht nämlich hervor, daß die Corunde, welche in reinem Zustande kein Wasser enthalten, je nach Umständen ½, 1, 2½ bis 4 Procent Wasser einschließen; daß das specifische Gewicht dieser Corunde mit ihrem Wassergehalt differirt; endlich daß ihr Abnützungsvermögen ähnliche Abweichungen zeigt. Letzteres ist von der mineralogischen Härte wohl zu unterscheiden; denn alle Corunde ritzen dieselben Körper, aber sie lassen sich um so leichter zu einem unfühlbaren Pulver reiben und sind von desto geringerer Wirkung auf den zu polirenden Körper, je mehr Wasser sie enthalten. Letzteres hat also das Gefüge der Corunde verändert und sie nicht nur leichter, sondern auch zerbrechlicher gemacht.

Hr. Smith machte seine Corund-Analysen mittelst sauren schwefelsauren Natrons, welches Salz in weniger als einer Viertelstunde den feingepulverten (aber nicht zerriebenen) Corund angreift.

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Um die effective Härte des Corunds zu bestimmen, oder richtiger sein Vermögen die Körper abzunützen, verwandelt Hr. Smith die Corunde in einem Stahlmörser, wie man ihn zum Zerstoßen des Diamants anwendet, in feines Pulver; dieser Mörser besteht in einem hohlen, sehr dicken Cylinder von 1 Centimeter (44/10 Pariser Lin.) innerm Durchmesser, in welchen ein voller Cylinder (Stempel) von genau gleichem Kaliber dicht paßt, wie der Kolben bei einer Dampfmaschine; wenn dieser Stempel den Boden des hohlen Cylinders berührt, ist kein leerer Raum im Mörser. Man bringt den zu zerstoßenden Corund in denselben, und verwandelt durch 2–3 Hammerschläge auf den Kopf des Stempels den größten Theil der Substanz in Pulver; mehr Hammerschläge dürfen nicht gegeben werden, um kein zu zartes Corundpulver zu erhalten.

Endlich wird das Pulver, um alle Proben vergleichbar zu machen, durch ein Haarsieb von neunhundert Löchern im Quadratcentimeter geschlagen; man nimmt nun 1 Gramm des Pulvers, um zu probiren, wie viel Glas es abnützen kann. Zu diesem Behufe benutzt Hr. Smith eine Glasscheibe von 1 Decimeter (3″ 8′″) Durchmesser, auf welche er eine gewisse Menge Pulvers bringt, und reibt dieses schnell und im Kreise herum mittelst eines achatenen Läufers, bis die Substanz nicht mehr kreischt und die Hand keinen Widerstand mehr empfindet. Der Corund ist dann in ein unfühlbares Pulver verwandelt, aber mit Glasstaub, welchen er von der Scheibe abrieb, verunreinigt; das Gewicht dieses Staubes entspricht dem Abnützungsvermögen des probirten Minerals.

Dieses Verfahren gewährt große Genauigkeit; die von Hrn. Smith vor der Commission der Akademie der Wissenschaften (in Paris) angestellten Versuche variirten in ihren Resultaten nicht um zwei Procente. Der blaue durchsichtige Sapphir aus Indien gab von 1 Gramm Pulver 0,85 bis 0,86 Gramme Glasstaub; der beste im Handel vorkommende Smirgel reibt die Hälfte seines Gewichts Glas ab. Hr. Smith wählte den erwähnten Sapphir als Basis seiner Scale und bezeichnete dessen Härte mit 100. Wenn wir also oben sagten, daß der harmophane Corund eine Härte von 55 habe, so heißt dieß, daß 1 Gramm seines Pulvers der Glasscheibe 0,46 Gramme Staub entzog.

Der Smirgel, welchen Hr. Smith als ein Gemenge von Corund und Eisenoxydul betrachtet, ist um so besser, je mehr Corund er enthält, folglich, je stärker er die Probescheibe abnützt. Das beschriebene Verfahren |61| bietet also ein praktisches Mittel dar, um den Werth eines Smirgels zu bestimmen; der Verfasser hat mittelst desselben die verschiedenen Smirgel-Varietäten Kleinasiens classificirt.

Zusatz.

Wir ergänzen vorstehenden Bericht im Folgenden aus der Abhandlung von L. Smith in Silliman's american Journal of Science. Novemberheft 1850.

Bestimmung der effectiven Härte eines Smirgels.

Man bricht Stückchen von dem zu prüfenden Smirgel ab, und zerstoßt sie in einem Stahlmörser durch zwei bis drei Hammerschläge, gibt sie dann in ein Sieb (von 400 Löchern auf den Quadratcentimeter), sammelt das durchfallende Pulver, und bringt den auf dem Sieb zurückgebliebenen Antheil wieder in den Mörser, um zwei oder drei Schläge darauf zu geben, worauf man ihn wieder auf das Sieb schüttet; diese Operation wird wiederholt, bis aller Smirgel durch das Sieb gegangen ist. Man darf jedesmal nur zwei oder drei Schläge auf den Stempel geben, damit nicht ein Theil des Smirgels in ein zu feines Pulver verwandelt wird.

Sämmtliche Pulver werden innig gemengt, und vom Ganzen wird ein gewisser Theil (niemals über 1 Gramm) abgewogen (die Waage muß auf einen Milligramm empfindlich seyn); zur Bestimmung der effectiven Härte dieser Probe benutzt man eine kreisförmige Glasscheibe von beiläufig 4 Zoll Durchmesser, und einen kleinen Läufer von Achat. Das Glas wird vorher gewogen und auf ein Blatt geglätteten Papiers gelegt; dann bringt man den gepulverten Smirgel portionenweise hinzu, indem man ihn jedesmal gegen das Glas mit dem Boden des Achatläufers reibt.

Der Smirgel wird von Zeit zu Zeit vom Glas mit einer Feder beseitigt, und nachdem aller Smirgel einmal über das Glas gerieben worden ist, sammelt man ihn vom Papier, um dieselbe Operation mit ihm durchzumachen, welche drei-bis viermal wiederholt wird. Man wiegt nun das Glas, worauf man es derselben Behandlung wie vorher unterzieht, wo dann der Smirgel in ein unfühlbares Pulver verwandelt seyn wird. Diese Reihe von Operationen wird fortgesetzt, bis |62| nach wiederholtem Wiegen das Glas nur mehr einen Gewichtsverlust von einigen Milligrammen zeigt. Man notirt den Gesammtverlust des Glases; wird dieses Verfahren mit den verschiedenen Smirgelmustern unter gleichen Umständen durchgeführt, so erhält man eine genaue Scale ihrer relativen Härte.

Diese Probe ist etwas langwierig, aber sicher; bei den härteren Smirgelsorten ist es nöthig, das Reiben sechs bis siebenmal zu wiederholen, und es erfordert fast zwei Stunden zur Beendigung.

Bei diesen Proben ergab sich, daß der beste Smirgel vom Glase (es war gewöhnliches französisches Fensterglas) beiläufig die Hälfte seines Gewichts abzureiben vermag. Der blaue Sapphir von Ceylon, welcher zur Vergleichung der Resultate als Einheit angenommen wird, reibt unter denselben Umständen vom Glase über vier Fünftel seines Gewichts ab. Die Resultate der Versuche sind unten in der Tabelle zusammengestellt.

Chemische Zusammensetzung des Smirgels.

Um den Smirgel, welcher ein Gemenge von Corund und Eisenoxydul ist, zu analysiren, zerstoßt man ihn (gerade so wie für die beschriebene Härteprobe) in einem Stahlmörser, und siebt das Pulver ab. Dasselbe wurde 24 Stunden über concentrirter Schwefelsäure getrocknet; dann wurde 1 Gramm davon in einem kleinen Platintiegel (von beiläufig ¼ Kubikzoll Inhalt) mit gut passendem Deckel abgewogen; dieser Tiegel wurde in einen irdenen gestellt, und der Raum zwischen beiden mit Quarzpulver ausgefüllt, welches noch einen halben Zoll über den Platintiegel hinaufreichte. (Gewöhnlicher Sand ist nicht anwendbar, weil er in angehenden Fluß kommen und dann an dem Platin haftend bleiben könnte; Kohlenpulver würde aber den Luftzutritt vom Tiegelinhalt nicht besser ausschließen als Quarzpulver.) So angeordnet, wurden die Tiegel 30 Minuten bis 1 Stunde lang der hellen Rothglühhitze ausgesetzt; nach ihrem Erkalten wurde der Platintiegel sorgfältig herausgezogen und gewogen. Der Gewichtsverlust ergab den Wassergehalt des Smirgels.

Das ausgeglühte Smirgelpulver wurde hierauf in einer weiten Achatschale, welche man auf ein Blatt geglätteten Papiers stellte, zu einem unfühlbaren Pulver zerrieben, hierauf sorgfältig von der Reibschale getrennt, in eine Platinschale gebracht, gelinde erhitzt, um alle hygroskopische Feuchtigkeit zu verjagen, und gewogen; die Gewichtszunahme ergab die von der Reibschale aufgenommene Kieselerde.

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Das Zerreiben von 1 Gramm wurde in zwei Operationen bewerkstelligt, wovon jede etwa 20 Minuten erforderte; durch Anwendung einer Achatschale von geeigneter Größe und einer Feder oder eines kleinen Pinsels, ist man im Stande jeden merklichen Verlust an Mineral zu vermeiden, und den Betrag der von der Schale abgeriebenen Kieselerde mit hinreichender Genauigkeit zu bestimmen.

Der in ein unfühlbares Pulver verwandelte Smirgel wird in einem großen Platintiegel mit seinem 6-bis 8fachen Gewicht doppeltschwefelsaurem Natron8 gebracht, und das Gemenge über einer Lampe 15 bis 30 Minuten lang erhitzt. Man läßt die Masse erkalten, versetzt sie mit Wasser nebst einigen Tropfen Schwefelsäure, und erhitzt das Ganze, worauf es sich bald auflöst, mit Ausnahme von ein wenig Kieselerde, welche die Flüssigkeit milchig macht, nebst einer kleinen Menge unzersetzten Minerals, welches man bald entdeckt, wenn man mit einem Glasstab gegen den Boden der Schale fährt. Die Flüssigkeit wird nun filtrirt, und das Filter einmal mit ein wenig Wasser gewaschen; dann bringt man es mit seinem Inhalt in einen Platintiegel, verbrennt es vollständig, und erhitzt den Rückstand mit ein wenig doppelt-schwefelsaurem Natron, welches die Zersetzung vervollständigt; behandelt man ihn dann mit Wasser nebst einigen Tropfen Schwefelsäure, so löst sich alles mit Ausnahme der Kieselerde auf. Die Flüssigkeit, welche nun durch das Filter geht, wird der ersten beigemischt, und die Analyse fortgesetzt. Von der erhaltenen Kieselerde zieht man die bekannte Quantität ab, welche von der Reibschale aufgenommen wurde. Die filtrirte Auflösung wird mit ein wenig Salpetersäure erhitzt, um alles Eisenoxydul in Oxyd zu verwandeln, dann mit einem Ueberschuß von Aetznatron und ein wenig kohlensaurem Natron behandelt, um die anfangs gefällte Thonerde wieder aufzulösen und sie so vom Eisenoxyd und einer Spur Kalk zu trennen. Eisenoxyd und Kalk werden auf gewöhnliche Art getrennt; die alkalische Thonerdelösung wird angesäuert und die Thonerde mit kohlensaurem Ammoniak niedergeschlagen.

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Nach diesem analytischen Verfahren ergab Smirgel von verschiedenen Fundorten folgende Zusammensetzung:

Textabbildung Bd. 120, S. 64

In einigen Smirgelsorten fanden sich überdieß kaum bestimmbare Mengen von anderen Substanzen, z. B. Titansäure, Manganoxyd, Zirkonerde und Schwefel (von Schwefelkies).

Das im Smirgel gefundene Wasser gehört dem Corund an. Die im Smirgel enthaltene Kieselerde ist sehr oft mit Thonerde oder Eisenoxydul, oder auch mit beiden verbunden; deßwegen entspricht der Thonerdegehalt eines Smirgels nicht immer seinem Gehalt an Corund.

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Um dieses Salz zu bereiten, versetzt man neutrales schwefelsaures Natron mit reiner Schwefelsäure, und erhitzt es in einer Schale, bis nicht nur alles Wasser ausgetrieben ist, sondern auch soviel Säure, daß die Masse beim Erkalten fest wird

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