Welcher Stein ist das?*
Über die Schwierigkeiten, Freuden und Enttäuschungen der Mineralbestimmung, Gesteinsansprache, Schmuck- und Edelsteinzuordnung.
  Echt -
oder unecht?
Und die allgemeine Analyse von anorganischen Feststoffen. 
 


von Joachim Lorenz, Karlstein a. Main


Spessartin
Verzerrte Granat-Kristalle. In einem Pegmatit. Von einer Fundstelle in Brasilien.
Aber welcher Granat?
Ohne Hilfsmittel kommt man hier nicht weiter.
Und wenn man es genau wissen will, braucht man eine chemische Analyse.
Bildbreite 3 cm.

Spessartin-Analyse
Die Lösung: Die Element-Analyse erbringt einen Granat mit Mangan-Vormacht,
etwas Eisen und Titan,
also ein Spessartin.




Findet jemand einen Stein, so kommt automatisch die Fragen:

Aber dazu muss man wissen, wie das Mineral, der Stein, das Gestein oder auch das Erz heißt oder aus welchen Mineralien ist das Material zusammen gesetzt? Das ist manchmal ganz einfach, wenn man schöne Kristalle hat. Das kann aber auch sehr schwierig sein, wenn man ein Bruchstück ohne Kristallflächen vorgelegt bekommt. Und je kleiner die Körnchen und Kristalle sind, um so schwerer wird es, diese korrekt anzusprechen. In einem Gestein gebunden oder an der Sichtbarkeitsgrenze des Auges wird es um so schwerer, deren Eigenschaften zu erkennen oder zu bestimmen. Oder bei Gesteinen mit einem hohen Anteil an natürlichen Gläsern ist das oft gar nicht möglich.
Die Größe der Probe spielt eine Rolle, denn je kleiner das Stück ist und damit der Ausschnitt, um so schwerer ist die Ansprache. Die Herkunft oder der Fundort kann erhellend wirken. Weiter kann das Umfeld wertvolle Hinweise geben; fehlt diese Information, kann es gar unmöglich sein, eine korrekte Bestimmung vorzunehmen; man denke an die kleinen Kieselsteine in den Sedimenten.

Die Natur der Erde (und auch der anderen Planeten) schuf eine ganz große Vielfalt an Mineralien und Gesteinen. Da die Menschen den Dingen Namen geben wollen/müssen und deshalb schuf man dazu ein System an Namen. Diese änderten sich über die Zeit und mit dem Wachsen der Kenntnisse über den Aufbau der Materie wurde es komplexer. Hinzu kommen kulturelle Einflüsse (LÜSCHEN 1979). Das Erkennen der Bestandteile, Texturen, Habita, Alter, usw. führen dann zu einem Namen in verschiedenen Ordnungssystemen - ganz ähnlich wie bei der belebten Welt, wo man allerdings immer 2 Namen verwendet. Als dieses im 18. Jahrhundert geschaffen wurde, übertrug man dies auch auf die unbelebte Welt; das änderte sich im 19. Jahrhundert, als man erkannte, dass das nur bedingt tauglich ist und es setzte sich die Endung (Suffix) "-it" durch (im Englischen "-ite"). So enden alle Mineralien mit "-it", außer die, deren Namen bereits bestanden, wie z. B. der Spessartin. Und um es wieder komplex zu machen, enden auch manche Gesteinsnamen auf "-it", wie z. B. der Spessartit, der aber kein Mineral, sondern ein Gestein ist. Und auch bei den Gesteinen blieben die historischen Namen erhalten (z. B. Gneis), so dass man sich mit einem Altbestand abfinden muss, der oft unlogisch ist. Und es gibt Fälle, in denen der Name für das Mineral Dolomit auch für das Gestein Dolomit aus dem Mineral Dolomit so benannt wird. Hinzu kommen im internationalen Raum noch lokale Ausdrücke, so dass man diese Namen nicht einfach übertragen kann und sich diese separat merken muss.
Die Vergabe von Namen bei neuen Mineralien ist inzwischen sehr formal geregelt und wird von einer privaten Zusammenkunft, der International Mineraogical Association (IMA), gesteuert. Darin beschäftigt sich ein Zweig, die Commission on new Minerals, Nomenclature and Classication (CNMNC), mit den neu gefundenen Mineralien. Deren Daten werden zeitnah veröffentlicht und sind im Internet abrufbar. Unregelmäßig werden von Mineralogen ganze Mineralgruppen überarbeitet und unter Umständen mit neuen Namen versehen. Beispielsweise erhalten die Mineralien mit Seltenen Erden an den Namen dann ein Suffix mit dem dominierenden Element, z. B. Allanit-(La).
Neue Gesteine kommen kaum hinzu, denn das muss man davon ausgehen, dass man heute nahezu alle verbreiteten Gesteine kennt und auch mit Namen versehen hat. Hier gibt es eher den Trend, die Vielfalt einzudämmen, so dass man die Lokal- und sprachbasierten Namen zugunsten einer übersichtlichen Zahl an Namen aufgibt.

 
Bei den verbreiteten Mischkristallen hat man immer eine Spanne, die es auszufüllen gilt. Aber man kann in der Regel von außen nicht erkennen, welche Elemente am Aufbau in welcher Konzentration oder in welchem Verhältnis vorhanden sind. Das typische Beispiel ist der Granat, ein Name einer Gruppe von Mineralien, die sich durch die am Aufbau beteiligten Metalle unterscheiden, aber die kann man nicht sehen. Erst die Analyse bringt es an der Tag, welchers Metall dominiert und somit den Namen auslöst: Almandin (Fe), Spessartin (Mn), Pyrop (Mg) und Grossular (Ca). Damit sind die häufigsten Mineralien der Granatgruppe genannt. Hinzu kommt, dass nicht wenige Kristalle zoniert sind (z. B. Feldspäte), d. h. die Zusammensetzung ändert sich vom Kern zur Hülle oder von der Basis zur Spitze (z. B. Turmaline). Auch sind Pseudomorphosen gar nicht so selten, d. h. das Mineral sieht anders aus, als es nach seiner chemischen Zusammensetzung aussehen müsste.

Für die Ansprache kann man die Eigenschaften prüfen (mehr oder minder zerstörungsfrei):

Es gibt derzeit ~5.850 verschiedene, gut definierte Mineralien (5.739 mit Stand 9/2022 - BACK 2022:vii). Es werden ungefähr 50 Mineralien pro Jahr neu beschrieben, aber auch einige wieder diskreditiert, weil sich heraus stellt, dass sie z. B. Gemenge von bekannten Mineralien sind. Oder sie sind identisch mit einem bereits bekannten Mineral.
Von den fast 6.000 definierten Mineralien sind die meisten selten oder extrem selten, dass es weltweit weniger als 1 g Masse davon gibt. Oder sie kommen ausschließlich in Meteoriten vor (und vermutlich im unerreichbaren Erdkern). Verbreitet sind etwa 250 Mineralien, die oft schon seit mehr als 100 Jahren bekannt und beschrieben sind. Das sind die Mineralien, die man in den kleinen Bestimmungsbüchern findet.
Und es sind die Mineralien, von denen man eine Chance hat, die auch selbst zu finden. Aber ohne Aufwand und Kenntnisse sind es noch viel weniger, vielleicht so 30 - 50 verschiedene Mineralien: Quarz (Chalcedon), Calcit, Plagioklas, Kalifeldspat, Hornblende (Amphibole), Olivin, Goethit, Glimmermineralien (Muskovit, Biotit, ...), Tonmineralien (Illit, Kaolinit, ...), Dolomit, Siderit, Hämatit, Pyrit, Manganoxide (Kryptomelan, ...), Gips, Granate (Almandin, ...), aber auch Zeolithe in vulkanischen Gesteinen, usw.
Manche Mineralien kann man praktisch nicht selbst finden, wie z. B. einen größeren Diamant - oder bei uns Steinsalz, denn das überlebt den nächsten Regen nicht und steht ausschließlich unter Tage an.
 
Inzwischen gibt es auch einen "Rock Identifier - Felsen ID" für das Smartphone; die software soll einige tausend Steine erkennen können. Dazu ist noch eine Art Lexikon enthalten, die dann Auskunft über den Stein gibt. Nun, bei der Komplexität der Gesteine und Mineralien, ist es wenig wahrscheinlich, dass man damit belastbare Ergebnisse erzielt werden. 

 

Für den Abgleich mit bekannten Substanzen braucht man:

Der normale Weg ist, es wird einem ein Stein vorgelegt und den schaut man sich an. In vielen Fällen lassen sich sofort Aussagen treffen, denn die Wahrscheinlichkeit hilft einem, denn häufige Steine werden auch häufiger gefunden. Der nächste Schritt ist der Blick durch ein Mikroskop. Hier kann man Merkmale erkennen, die dem bloßen Auge verschlossen sind. Hilft das nicht weiter, versucht man es mit den einfachen Hilfsmitteln wie Magneten, Stahlnadel, Strichfarbe, ... um zusätzliche Eigenschaften erkennen zu können. Hilft das nicht, dann muss man eine apparative Untersuchung beginnen. 
  


Folgende Geräte können helfen, die Eigenschaften feststellen zu können (Labor):

Nun hat nicht jeder diese und viele weitere Geräte zur Analytik zu Hause zur Verfügung und könnte die auch bedienen. Für viele muss man die Proben sehr aufwändig vorbereiten, oft sogar zersägen (Pulver, An- und Dünnschliffe, Beschichtungen, usw.). Und selbst nicht jedes Mineralogische Museum oder jede Universität verfügt darüber bzw. hat Personal dafür bereit. Und selbst wenn, dann ist der Aufwand für die Pflege und Betriebsbereithaltung sehr aufwändig und damit auch teuer. Darüber hinaus ist das Anwendungsspektrum immer eingeschränkt, denn ein Gerät, welches alles kann, gibt es nicht.
Mit der Röntgendiffraktion kann man die Struktur heraus bekommen, aber keine chemischen Elemente. Mit den gängigen Verfahren zur chemischen Analyse (z. B. EDX oder RFA) in den Geowissenschaften lassen sich leider keine leichten Elemente wie Bor, Lithium oder Beryllium nachweisen. Also führt der Weg zur Bestimmung über viele Indizien und Geräte und unter Umständen führen nur mehrere Verfahren zum Ziel. Und dann kommt noch die Frage, ob sich der Aufwand lohnt, um am Ende für viel Geld gesagt zu bekommen, man habe beispielsweise einen etwas untypischen Hämatit.
Es gibt auch kommerziell arbeitende Mineralogen, die einen Bestimmungsservice für unbekannte Mineralien anbieten. Je nach Wert des Minerals kann aber ein solcher Aufwand gerechtfertigt sein. 

Bei Schmuck- und Edelsteinen bleibt nach der substanziellen Bestimmung dann noch die Frage, ob aus der Natur, synthetisch hergestellt oder behandelt; dies kann nur ein erfahrener Gemmologe entscheiden. Dies gilt auch für den Wert. Auf dem Markt wurden beispielsweise Moissanite gefunden, die mit einer Diamantschicht überzogen sein können, so dass diese bei einem Testgerät eine positiven Anzeige ergeben. Bei außerordentlichen Stücken ist eine gemmologische Begutachtung immer notwendig.

Bei wertvollen Kunstgegenständen, Unikaten oder bei archäologischen Funden ist es oft schwierig, eine Probe so zu nehmen, dass kein wesentlicher Sustanzverlust auftritt. Hier muss man (schwierige) Kompromisse machen, denn ein Echtheitsnachweis kann manchmal ohne Analyse nicht erbracht werden. Denn es gibt in nahezu allen Fachgebieten auch Fälschungen - siehe unten.  

Aber trotz aller apparativer Möglichkeiten bleibt ein Bodensatz von Proben (Steinen/Mineralien), der sich mit einem vertretbaren Aufwand nicht sicher ansprechen lässt. Das muss man dann halt akzeptieren.


Nun geht die Entwicklung von Geräten weiter.
Im Frühjahr 2023 bot der Hersteller des KEYENCE-Digitalmikroskops eine Elementanalyse an, die auf der Basis eines LIBS funktioniert:

LIBS Goldarmband
Links: Das Digitalmikroskop mit der Element-Analyse (LIBS) zur Untersuchung von Proben, die man im Mikroskop anschauen und dann analysieren kann.
Rechts: Ein Ergebnis mit dem Gerät an einem "Goldarmband", gestempelt mit "750". In dem Tiefsten des Kratzers im Gold ist eine andere Farbe erkennbar, so dass die Analyse hier
gemacht wurde. Neben Silber noch Nickel nachweisbar. Tiefer nur Nickel und dann nur noch Messing! Denn das Gerät kann an der gleichen Stelle nacheinander mehrere Analysen
machen und bohrt gleichsam in die tieferen Bereiche und man erhält damit Informationen über das Innere.
Bildbreite des Fotos 1 mm. 

Wir können nun ein Analysengerät nutzen, bei dem man niederschwellig anorganische Substanzen (Mineralien, Gesteine, Fossilien, Meteoriten, Edelsteine, Schmucksteine, Sand, Schwerminerale, archäologisches Fundgut, (Edel-)Metalle und ihre Legierungen, Gläser, Papier, ...) analysieren kann. Die Nachweisgrenzen sind je nach Element sehr unterschiedlich und auch von den begleitenden Elementen abhängig. Aber das Gerät kann auch leichte Elemente wie beispielsweise Lithium oder Beryllium erkennen. Besonders gut geeignet ist es zur Unterscheidung von Edelmetallen, Schmuck- und Edelsteinen. Das Verfahren ist nahezu zerstörungsfrei und hinterlässt einen wenige µm großen und tiefen Brennfleck, der mit dem bloßen Auge nicht sichtbar ist und auch an einer nicht auffallenden Stelle angebracht werden kann.

Bei dem Verfahren wird das zu untersuchende Gut (in der Regel kleiner als ein Pflasterstein) unter dem Mikroskop begutachtet, an der gewünschten Stelle positioniert und dann wechselt das optische Objektiv gegen die Analyse-Einheit an genau gleicher Stelle. Nach einer finalen Fokussierung regt ein Laserstrahl das Material in wenigen µm³ an, erzeugt ein Plasma und beim Zurückfallen der Elektronen wird ein Licht abgegeben, welches für alle chemischen Elemente wie ein Fingerabdruck fungiert, so dass man aus den Lichtwellenlängen und deren Maxima auf das emittierende Element zurück schließen kann. Dafür reichen wenige Sekundenbruchteile. Eine Datenbank fast aller Elemente und ein PC wertet dies aus und zeigt ein Ergebnis. Nun ist das automatische Auswerten nicht immer zielführend und so muss man kenntnisreich für mögliche Substanzen von Hand nachjustieren. In Kombination mit den visuellen Eigenschaften und den anderen Informationen, kann eine Bestimmung erfolgen, die die früheren Vorproben, wie die Lötrohrprobierkunde, ersetzen.
Natürlich gibt es Grenzen, denn man kann viele Silikate mit Al, Ca und Mg nicht nur nach der chemischen Zusammensetzung bestimmen, da es zu viele gibt. Auch bei den Pyroxenen, Amphibolen usw. ist die Vielfalt so groß, dass man zusätzliche Merkmale in die Bestimmung einfließen lassen muss. Ähnlich ist es auch bei den Sulfiden, wo es z. B. bei den Kupfersulfiden sehr viele mit einer ähnlichen chemischen Zusammensetzung gibt. Hinzu kommt, dass es sich bei den Angaben der Bücher um idealisierte Formeln handelt, die in der Wirklichkeit erheblich abweichen können; man denke nur an den Pyrit, der zahlreiche Elemente wie As, Ni, Cu, Co, Sb, Mo, usw. in Gew.-%-Gehalten einbauen kann - aber es immer noch ein Pyrit.
In den polierten Dünnschliffen kann man durch unterschiedliche Beleuchtungen (Auflicht oder Durchlicht) die Mineralphasen sehr gut ansprechen und dann analysieren. Das geht so weit, dass man sogar die nur wenige µm-großen Körnchen und Reste der Schleif- und Poliermittel erkennen kann (Siliziumcarbid, lanthanhaltiges Ceroxid, Aluminiumoxid, ...). Man könnte das Analysegerät am Mikroskop auch als die "Mikrosonde des Kleinen Mannes" bezeichnen.
Oder man findet bei der Durchmusterung unter dem Mikroskop Stahlspänchen, die beim Abbau des Gesteins von dem Baumaschinen und deren Werkzeugen abgeschabt wurden und dann zwischen den Kristallen so verspannen können, dass sie auch bei einer Reinigung nicht heraus fallen. Nähert man sich mit einem Magneten, so wackeln diese "Locken". 

Schlacke Stahlspan
Links: Der helle, eckige Partikel am Rand einer Gasblase in einer fayalitischen Schlacke aus einem Rennofen besteht aus SiC - also Schleifmittel! Bei den niedrigen
Temperaturen im Rennofen kann es nicht aus Sand und Kohle entstehen; dazu braucht man über 2.200 °C.
Bildbreite 1 mm
Rechts: Leicht gebogender und gedrehter Stahlspan aus einem rostfreien Stahl in einer Calcit-Druse;
Bildbreite 1 mm.

Diese Art der einfachen Analyse auf kleinsten Raum wird dazu führen, dass weitere Mineralien aus dem Spessart (und von sonstwo) bestimmt werden können, die infolge der Kleinheit, Seltenheit oder wegen der Einmaligkeit bisher nicht analysiert werden konnten. Im Prinzip kann man leicht auch einzelne Sandkörner oder kleine Kristalle untersuchen, ohne diese vorbereiten zu müssen. Aber man muss sie fixieren, denn Körnchen unter 0,1 mm fliegen sonst durch den Laserimpuls einfach weg.

Aber es gibt auch Enttäuschungen, denn wenn man analytisch in den Bereich unter 0,5 mm vordringt, dann findet man auch Dinge, die einem normalerweise verborgen sind. So auch Spänchen aus normalem oder rostfreiem Stahl - als Rest der beim Abbau der Gesteine verwandten Geräte.
Erste Nachweise für bisher übersehene Mineralien sind bereits gemacht worden. So fand ich in einem Dünnschliff aus der Grube Wilhelmine das auch im Kupferschiefer des Spessarts verbreitete Erzmineral Arsenopyrit (FeAsS) und Coronadit (PbMn8O16) als dendritisches Bildung im Calcit aus dem Zechstein-Dolomit von Rottenberg. Einen winzigen Coronadit fand Max RETTINGER auch in einem Hohlraum im Goethit vom Kalmus bei Langenborn. Oder Apatit im Kalksilikatfels von Laufach und Monazit-(La) aus dem Sand des Mains.


Es bleibt als Ergebnis, dass eine genaue Mineralbestimmung in vielen Fällen sehr schwierig ist. Dies gilt auch für alle damit verwandten Gebiete, wie Gemmologie, Petrographie, usw. Natürlich ist die Ansprache eines Quarzes leicht, aber es gibt einfach zu viele Mineralien, wenngleich die meisten sehr selten sind. Aber, wenn man genau schaut, findet man halt immer wieder ungewöhnliche Mineralien - oder Imitate.


Darüber hinaus lassen sich auch Fragen aus ähnlichen Gebieten der anorganischen Chemie mit einer Kombination aus einem mikroskopischen Befund mit einer Analyse beantworten:
Da keine oder eine nur geringe Probenvorbereitung notwendig ist, ist der Aufwand ebenfalls gering. Aber störend ist Schmutz unter dem Mikroskop, so dass man eine saubere Oberfläche braucht - es sei denn, man wollte wissen, aus was der Schmutz besteht. Zusätzlich kann es im Einzelfall sinnvoll und je nach Verwendungszweck des Ergebnisses notwendig sein, das Resultat mit anderen Methoden abzusichern. Dies gilt für inhomogene Pulver, Edelsteine mit bedeutendem Wert oder auch Edelmetallgegenstände, die einen anderen Kern haben können. 

Wichtig!
Sauberkeit der Proben ist das oberste Gebot.
Die Proben müssen so sauber sein, dass der Schmutz die Analysen nicht behindert; das klingt banal, ist aber im mikroskopischen Maßstab gemeint. Das bedeutet, dass weder Staub noch andere Beläge auf den zu analysierenden Stellen sein dürfen. Auch wenn man von der zu analysierenden Stelle ein Foto anfertigen will, sollte kein Staub, Späne oder Fasern das Bild beeinträchtigen.

Werden Proben vorgelegt, so muss man die unter dem Mikroskop so platzieren, dass es beim Verfahren des Tischs nicht wackelt. Weiter muss man darauf achten, dass die verfahrende Analyse-Einheit nicht gegen die Probe stoßen kann. Dann muss man den Analysenpunkt festlegen und der sollte repräsentativ für die Probe bzw. die Fragestellung sein und ausreichend bemessen, dass man sie auch mit dem Laser treffen kann. Wenn man dies alles berücksichtigt, dann kann man in einer Stunde mit einer einfachen Dokumentation etwa 12 Proben untersuchen. Wenn noch Fotos von den Mineralien gewünscht werden, reduziert sich das auf etwa 5 bis 7 in einer Stunde - ohne Prüfen und Nachdenken.
Wir berechnen für die Analysen einen angemessenen Betrag, je nachdem wie viele Analysen und mit welcher Dokumentation gewünscht sind. Dies kann im einfachsten Fall ein Bildschirm-Foto, aber auch ein schriftlicher Bericht mit Fotos sein. Diese werden anschließend per e-mail zugestellt.

Nun kann man Erwartungen haben und die lassen sich nicht immer bestätigen. Man kann so ein Analysengerät auch als "Wahrheitsmaschine" bezeichnen.  



Beispiel für ein Jade-Kunstwerk: 

Chinesischer Siegelstempel aus Jade(?) oder Speckstein, gekauft an den Longmengrotten bei Luoyang in der Provinz Henan in China am 04.05.1991. Der Stempel ist eindeutig dünn mit einem farblosen Lack überzogen, so dass man die Riefen der Bearbeitung noch sehen kann. Eine Probennahme für eine Pulver-Röntgenuntersuchung wurde nicht zugestimmt, so dass das kleine Kunstwerk unter dem Mikroskop nach einer Beschädigung abgesucht hat:

Siegelstempel Siegelschrift Beschädigung
Links: Chinesischer Siegelstempel mit einem Löwen von 11,5 cm Höhe.
Mitte: Stempelbild mit den Maßen 38 x 38 mm.
Rechts: Beschädigung an einer Kante,
Bildbreite 1,5 mm.

Elementanalyse
Printscreen einer multiplen Analyse des Materials mit dem LIBS;
Bildbreite 1 mm. 


Der Überzug aus einem farblosen Lack ist ein Hinweis, dass es sich vermutlich nicht um Jade handelt, denn der ist so hart, dass man nach einer Politur keinen Schutz benötigen würde. Das schlierige Gestein des Stempels scheint sehr weich zu sein, wie man an der Beschädigung an einer Kante am Podest des Löwen sehen kann. Unter der dünnen Lackschicht (hier ließ sich Kohlenstoff und Wasserstoff erkennen) ist ein weißes, schuppiges Pulver entstanden, welches sehr weich ist.
Mittels einer Element-Analyse unter dem Mikroskop konnten nur die Elemente Silizium und Aluminium (und Sauerstoff) nachgewiesen werden, so dass echte Jade (Jadeit) oder Nephrit wie auch Talk (als Speckstein) sicher ausgeschlossen werden kann, denn dann hätte man Natrium bzw. Magnesium finden müssen. Da gegründet, sollte es sich bei dem recht homogenen Material um einen Pyrophyllit (Al2[(OH2)|Si4O10]) handeln, der zur Talk-Gruppe gehört und damit auch ganz ähnliche Eigenschaften hat - insbesondere was die leichte Bearbeitung angeht. Das Material lässt sich wie Speckstein schnitzen, ist aber auch wegen der geringen Härte sehr empfindlich. 
Wollte man das Material genau charakterisieren, so müsste man doch mit einer Feile noch etwas Pulver abschleifen und dieses dann einer Röntgenbeugung unterziehen.
Ich denke, dass dies trotzdem als ausreichend anzusehen ist, insbesondere unter dem Aspekt, dass es sich nicht um Jade handelt. Eine sichtbare Beschädigung ist durch die Analyse nicht entstanden, sondern es wurde die bereits vorhandene ausgenutzt. 

Heute wird unter Jade eigentlich nur Jadeit (NaAl[Si2O6]) und Nephrit (als Aktinolith Ca2(Mg,Fe)5[OH|Si4O11]2, oder auch als "Soft-Jade" bezeichnet) verstanden. Dies war besonders in China nicht immer der Fall. So sind nach HARDER (1992:68) die alten chinesischen Kunstwerke aus Nephrit gearbeitet worden, da man der Jadeit-Jade aus Burma nicht kannte. Der (ja, Jade ist männlich!) gelangte erst im 19. Jahrhundert nach China und wurde zunächst nicht so hoch bewertet. Dieser Wandel zur höchst bewerteten Jadeit-Jade als "Imperiale Jade" erfolgte erst mit den Zeit. So muss man historisch akzeptieren, dass nicht das Mineral sondern Farbe, Transparenz, Härte usw. die Kriterien für eine Bewertung der "Jade" war und vermutlich noch ist. Der Mineralname Jadeit wurde erst 1863 eingeführt und gegen andere Mineralien abgegrenzt; der Name für Nephrit ist viel älter und stammt vom Stein Lapis nephriticus aus dem Jahr 1773. Also können sich hinter der "echten" Jade verschiedene Mineralien verbergen; dazu auch noch Jade aus Omphacit und Chloromelanit ("MawSitSit"). Nach STRATMANN (2022:150ff) wird auch Jade geölt, gewachst, gefärbt, ... und mit allen zur Verfügung stehenden Möglichkeiten verbessert.

Jadeit-Jade Analyse der
            Jade
Links: Lächelnder Budda mit Bohrungen für das Fixieren aus Jadeit-Jade, Slg. Bernhard BRUDER,
Bildbreite 3 cm.
Rechts: Chemische Analyse der Jade in dem dunklen Bereich, mit dem Ergebnis, dass es sich um Jadeit mit Chrom
und Eisen handelt.  

Dass es sich bei den Produkten im Handel nicht immer um Jade im Sinne von Jadeit handelt, ist eigentlich kein Wunder, denn der allermeiste im Handel befindliche "Jade" ist kein Jadeit im mineralogischen Sinn, sondern Nephrit oder ein anderes grünes Mineral (BRUDER 1998:71ff).
Dies kann ich bestätigen, denn ich habe bis jetzt im Schmuck noch keine Jadeit-Jade analysieren können. Die letzten, von mir zur Begutachtung vorgelegten Schmuckstücke aus "Jade" haben sich als Calcit, Serpentin und Diopsid ewiesen. Dabei waren die weichen Mineralien wie Calcit und Serpentin mit einem harten Klarlack überzogen. Beim relativ harten Diopsid ist das nicht notwendig, denn den kann man gut auch polieren.
 

Jadeschmuck
Vermeintlicher Jadeschmuck:
Helle Armkette aus Calcit, dunkelgrüne Kette aus Serpentin und Anhänger aus Diopsid,
Bildbreite 11 cm.

Jadeschmuck Jadeschleiferei
Links:
Im Mai 1991 in einer Schleiferei in China als Jade gekauft, ist aber ein Chalcedon (Moos-Achat) an einem Haken für´s Ohr aus vergoldetem Silber.
Nun in der Vergangenheit beachtete ich Jade nicht sehr, da ich die Bedeutung unterschätzte;
Bildbreite 6 cm.
Rechts:
Auf einer Reise besuchten wir am 15.05.1991 in Shanghai eine Jadeschleiferei und konnten hier den Arbeitern zuschauen, wie die Kunstwerke
geschliffen werden. Man beachte das Gefäß mit dem Henkel - aus einem Stück - in den Händen des Schleifers im Vordergrund.  


Dass gerade der Jade so oft gefläscht bzw. imitiert wird, hat wohl verschiedene Gründe. Der Hauptgrund ist die begrenzte Verfügbarkeit, denn es gibt weltweit nur wenige Fundstellen, die einen großen Markt nicht ausreichend befriedigen können. Die liegen alle von uns weit weg. Damit ist der Preis alleine durch den Transport teuer. Hinzu kommt, dass echte Jade (Jadeit) sehr hart ist; sie liegt nach der Literatur etwas unter der des Quarzes, ist aber wesentlich zäher. Somit wird eine Jade nicht geschnitzt (im Sinne von große Späne mit einem Messer abzutragen) sondern geschliffen.

Selbst der Versuch, eine echte Jadeit-Jade als Vergleich im Internet zu erhalten, ist schwierig, weil der Jade aus Nephrit (Aktinolith) den Markt dominiert. So wurde Jade aus Peru, Kanada und China untersucht. Das Ergebnis war eindeutig, denn alle Jaden waren Nephrit-Jade, wenn auch mit teils exotischen Mineralien wie Chromit ((Fe,Mg)Cr2O4) oder ein ohne Röntgenbeugung nicht genau ansprechbaren Magnesium-Borat.


Nur ein dunkler Stein.

Erzbrekzie
Eine Brekzie aus dem Quarzit-Steinbruch bei Hemsbach, zusammen gehalten von
einem schwarzen Erz;
Bildbreite 13 cm.

Das unscheinbare und nach klassischen Gesichtspunkten nicht schöne, aber auffallend schwere Gesteinsstück besteht aus einem brekziierten Quarzit (helle, cm-große Bruchstücke), silbrig glänzenden Glimmerschüppchen und schwarzen Erzmineralien, die man bis auf den metallisch glänzenden Hämatit nicht gleich ansprechen kann. Da hilft auch das Analysegerät, denn man kann ja die Elemente ortsauflösend anschauen. Das Ergebnis ist:

Damit haben wir erstmals Pyrolusit und Hollandit im Quarzit der Geiselbach-Formation gefunden. Das ganze Stück ist von einem Ton durchsetzt und war vor dem Waschen damit überzogen, der aus Illit und Kaolinit mit feinstschuppigem Hämatit zusammen gesetzt ist. 


Granat: Hessonit?

Spessartin Spessartin Spessartin
Links:
Rasen aus hoch glänzenden, tiefroten Spessartin-Kristallen (Slg. D. BLEISTEIN);
Bildbreite 6 cm.
Mitte:
Ausschnitt aus dem Bild links, der die gestreiften Kristallflächen zeigt;
Bildbreite 6 mm.
Rechts:
Ergebnis der Analyse mit den dem Spektrum der Elementanalyse;
Bildbreite 1 mm.

Nun wurde auf ebay im Sommer 2023 ein "Hessonit" (rötlicher Grossular Ca3Al2[SiO4]3), leider ohne Fundort angeboten. Das etwa 9 cm lange Stück ist beidseitig mit einem Rasen aus tiefroten und orangenen, auf den Flächen gestreiften und durchsichtigen Granat-Kristallen überzogen. Daneben ist noch etwas schwarzes Manganoxid auf den Rissen und Bruchflächen zu sehen. Die chemische Analyse erbrachte nun kein Ca (bzw. unter der Nachweisgrenze), dafür aber reichlich Mangan und etwas Eisen. Somit liegt ein Spessartin (Mn3Al2[SiO4]3) mit einer Almandin-Komponente vor (Verhältnis ~2,5:1) und eine Spur Ti. Dies zeigt, dass eine visuelle Bestimmung eines Granates nicht zielführend ist. Wenn man die Form, das Gestein aus einem alterierten Granit(?) und die Zusammensetzung des Granates berücksichtigen, dann könnte man denken, dass das Stück von der berühmten Fundstelle von Tongbei in China stammt. 



Türkis-Schmuck?

Indianerschmuck
Moderne Ohrstecker mit Türkis als lokal hergestellter Schmuck aus einem Stammes-
Geschäft der Indianer in Arizona, USA (Hotel Monument Valley Trading Post),
2017 gekauft;
Bildbreite 4 cm.

Die Untersuchung mit dem LIBS ergab, dass es sich bei der Fassung um ein 90%iges Silber ("Sterlingsilber") mit Kupfer als Legierungsbestandteil handelt. Der Türkis ist echt, aber mit einem Kunststoff (Kohlenwasserstoff?) getränkt bzw. gehärtet. Die blauen Dreiecke bestehen aus Sodalith und die restlichen Steine wurden aus Calcit gefertigt, der an der Oberfläche lackiert ist.


Meteoriten: Moldavite (Tektite)

Glasimitat Analyse
Durchsichtiges Glasimitat eines "Moldavits" (Slg. B. BRUDER) aus einem Kalium-Calcium-Natrium-Glas - wie die Analyse rechts belegt (Bildbreite 1 mm),
Bildbreite 3,5 cm.  


Moldavite sind die europäische Form der Tektite. Dabei handelt es sich um natürliche Gläser, die beim Einschlag von großen Meteoriten entstehen. Infolge eines geringen Eisengehaltes sind diese grün oder bei hohen Eisenanteilen auch schwarz. Das größte bekannte Streufeld in Südostasien umfasst etwas 1/10 der Erdoberfläche (HEINEN 1997:94ff).
Moldavite wurden beim Einschlag des Ries-Meteoriten vor ~15 Millionen Jahren geschaffen und könne heute in Sachsen, Tschechien und Österreich gefunden werden. Das Ausffinden der relativ kleinen Steine ist schwierig und somit sind diese teuer: je nach Form, Größe und Farbe. Sie werden gramm- oder caratweise ausgepreist. Viele werden zu Schmuck verarbeitet und auch zu facettierten Steinen verschliffen.


echter Moldavit Analyse Moldavit
Oberfläche eines echten Moldavits bei einer Bildbreite von 1,5 mm und daneben das Ergebnis der chemischen Analyse;
Bildbreite 1 mm.

Nun gibt es auch Fälschungen und Imitate aus Glas; im Internet werden Beispiele gezeigt, die sogar mit einem "Echtheits-Zertifikat" verkauft wurden! Diese Falsifikate sind so gut gemacht, dass eine Erkennung ohne Hilfsmittel schwer oder nicht möglich ist. Unter dem Mikroskop kann im Vergleich mit einem echten Moldavit ein Unterschied ausgemacht werden. Noch besser und zusätzlich eignet sich eine chemische Analyse, denn ein normales Glas hat eine ganz andere chemische Zusammensetzung als das Glas der natürliche Moldavite. Besonders auffällig ist der für ein Glas hohe Anteil an Aluminiumoxid in den Moldaviten; dies ist bei nahezu allen Tektiten so (HEINEN 1997).
Auch facettiert geschliffende Moldavite für Schmuck werden hergestellt und auf dem Markt als exotischer Schmuckstein angeboten. Mittels der Analysen konnte in einem Fall ein Bleikristallglas und in einem anderen Neodym-Yttrium-Aluminium-Silikat erkannt (eine Art YAG) werden.
 

Ackerfund Oberfläche Element-Analyse
Ackerfund einer alten leicht grünlichen Glasscherbe, die als "Moldavit" interpretiert wurde:
Links: Frische Bruchkanten und angelöste Oberfläche; Bildbreite 4 cm.
Mitte: Die Oberfläche ist angelöst, was zu kleinen narbigen Vertiefungen führt; Bildbreite 3 mm 
Rechts: Elementanalyse. Es fällt auf, dass kein Aluminiumoxid enthalten ist. 

Es gibt auch Ackerfunde, die man mit etwas Hoffnung als "Moldavit" ansprechen kann. Grundsätzlich denke ich, dass das Streufeld der Moldavite größer ist, als bisher bekannt. Denn es gibt ja keinen Grund, warum die Trümmermassen um das Ries allseitig ausgeworfen wurden - die Moldavite jedoch nur nach Osten geschleudert werden sollten. Nun sind die Sedimente aus dem Miozän nur noch punktuell vorhanden, so dass die Chancen, solch kleine Steinchen finden zu können, sehr gering sind. Dies gilt insbesondere nach einer Umlagerung in andere Sedimente und die damit verbundene Verdünnung. Da die Moldavite aus Glas bestehen, sind die mechanisch wenig stabil, so dass die beim Flusstransport schnell zerrieben werden. 
Die visulle Begutachtung des Fundes erbrachte nach der gleichmäßigen Wandstärke, Gasbläschen und Biegung eine Glasscherbe mit unterschiedlich alten Bruchkanten. Die angelöste Oberfläche spricht zunächst für eine relativ lange Liegzeit im Boden. Die Analyse zeigt, dass es sich um ein Glas ohne Aluminium handelt; damit scheidet ein Moldavit aus, denn diese enthalten, wie die meisten Tektite, so grob 10 Gew.-% Al2O3. Nach der Zusammensetzung ist das Glasfragment ein recht reines Kalium-Silikat-Glas, welches chemisch nicht so beständig ist und aus dem Grund ist es so stark angelöst, so dass die Liegezeit im Boden geringer ist, als die Oberfläche vermuten lässt. 


Metallisches Korn im Dünnschliff.

Dünnschliff Dünnschliff
Dünnschliff eines Sandsteins aus vielen rissigen Quarz-Körnchen: Der Porenraum ist mit einem blauen Kunstharz gefüllt, so dass man diesen gut unterscheiden kann. In der
Bildmitte befindet sich ein dunkles Korn (Durchlicht linkes Foto). Rechts ist der gleiche Ausschnitt im Auflicht, so dass sich das Korn aus Ilmenit, der randlich in einen Ti-
haltigen Goethit umgewandelt ist, metallisch glänzend abhebt. Der Ilmenit ist entmischt, so dass die dunklen Lamellen aus Hämatit bestehen. Die Analyse erbringt die Elemente
Titan, Eisen und Sauerstoff, so dass man das Korn als Ilmenit ansprechen kann;
Bildbreite 1 mm.

Für die Ansprache von Gesteinen ist der Dünnschliff eine probate, günstige und schnelle Methode, die seit mehr als 150 Jahren angewandt wird. Hier hat man das Problem, dass man nicht immer die Kristalle bzw. Körnchen in einer Lage vorfindet, die eine problemlose Indentifkation aufgrund von optischen Eigenschaften im Durchlicht ermöglicht; hier sind es die oft bunten Interferenzfarben, die auch die farblosen Bestandteile zeigen (wenn man nicht zufällig farbenblind ist, was bei einen Anteil von etwa 5 % der Männer gilt).
Besonders schwierig zu bestimmen sind die opaken, das heißt undurchsichtigen Gesteinsbestandteile, wie Erzmineralien. Dazu kann man den Schliff im Auflicht anschauen, aber es bleiben oft restliche Zweifel, so dass der Profi an einer Universität die Mikrosonde benutzen kann, um Sicherheit zu erhalten. Aber dau braucht man einen polierten Dünnschliff und der muss leitend beschichtet werden. Und die Stunden an so einem teuren Gerät sind kostbar, oft mit konkurrierenden Wissenschaftlern belegt und damit teuer.
Das ist mit dem LIBS einfacher, denn man braucht nicht in jedem Fall eine chemische Analyse auf die 2. Nachkommastelle. Wenn ich die Hauptelemente kenne, und dies mit Form und den optischen Eigenschaften kombiniere, dann wird eine Ansprache deutlich einfacher und man wird in den meisten Fällen eine Benamung vornehmen können. Sicher bleiben ein paar Kristalle übrig, die sich nicht ansprechen lassen, da auch die Kenntnis der Hauptelemente keine eindeutige Bestimmung zulässt, weil es zu viele mögliche Mineralarten gibt; z. B. bei den Amphibolen, Jahnsit-Gruppe oder bei den Zeolithen.



Silbermünze im Anhänger.

5-Kronen-Anhänger Analyse 
Links:
Anhänger aus einer gefassten Silbermünze (5 Kronen Österreich von 1900). Durch das Tragen sind viele Kratzer entstanden und es sind in den
Vertiefungen schwarze Beläge entstanden (Silber "läuft an");
Bildbreite 4 cm.
Rechts:
Blickt man durch das Mikroskop neben dem Relief, entdeckt man neben Staub, Hautzellen und auch Krusten. Analysiert man diese, dann zeigt es sich
dass es sich um Silberchlorid handelt. Dieses entsteht entsteht aus der Reaktion von dem Silber mit dem Salz (Natriumchlorid) im Schweiß auf der Haut;
Bildbreite 1 mm.

Mit der Kombination aus Mikroskop und Analyse erschließen sich auch kleinste Verunreinigungen, die man visuell aufspüren und dann chemisch analysieren kann. Diese große und auch schwere (mit Fassung ~30 g) Münze wurde in den 1960er Jahren als Zeichen eines bescheidenen Wohlstandes getragen. Dabei wurde die Münze verkratzt und es bildete sich mit der Zeit eine dünne, schwarze Kruste aus Silberchlorid (in der Natur als Chlorargyrit bekannt), die besonders zwischen den erhabenen Buchstaben sichtbar ist. So kann man auch kaum sichtbare Reste und Schmutz bestimmen und auf Plausibilität prüfen. 



Börsenkäufe - untersucht.

Euxenit Aeschynit 
Links:
Metamikte, fast schwarze und stängelige Euxenit-(Y)-Kristalle im blättrigen Albit (Feldspat) eines Pegmatits aus dem berühmten Heftetjern-Pegmatit, Tørdal,
Drangedal, Telemark, Norwegen. Das Mineral führt auch erhebliche Gehalte an Uran und Thorium;
Bildbreite 8 cm.
Rechts:
Idiomorpher Aeschynit-(Y)-Kristall aus einem Pegmatit; Slobrekka feltspatbrudd (Frikstad 7), Frikstad, Iveland, Aust-Agder, Norwegen. Der Kristall ist nach
der Bergung aus dem umgebenden Pegmatit herausgefallen. Der Kristall scheint metamikt und enthält nur wenig Uran und Thorium; 
Bildbreite 11 mm.

Mit einem Freund korrespondierte ich über das seltene SEE-Mineral Gadolinit (Y,REE)2Fe2+Be2[O|SiO4]2) und den Grund, warum für Gadolinit in der idealisierenden chemischen Formel der Literatur kein Gadolinium angegeben wird. Nun wollte ich für einen noch zu verfassenden Beitrag auf der Mineralienbörse in Oelsnitz (Vogtland) einen Gadolinit als Muster oder Belegstück kaufen und fand auch am Stand eines Händlers 2 Kleinstufen, die zumindest nach so einem Seltenerdmineral aussahen und auch Uran bzw. Thorium führten, so dass viele andere Mineralien ausscheiden. Der Händler war nach meiner Nachfrage, ob wirklich Gadolinit vorliegt, der Meinung, dass es sich um Stücke handeln würde, die der örtliche Führer seinerzeit als "Gadolinit" angesprochen habe. Und von den Vorkommen sei Gadolinit in größeren Kristallen beschrieben worden.
Die chemische Analyse erbrachte nun als Ergebnis, dass es sich in einem Fall um einen Euxenit und im anderen Fall um Aeschynit handelt. Gadolinit kann man sicher ausschließen, da sich kein Beryllium nachweisen ließ. Dies zeigt einmal mehr, dass seltene Mineralien selten sind und dass eine rein visuelle Bestimmung mit einer sehr großen Fehlerquote behaftet sein kann.   



UV-Mineral - Mejonit!

unbekanntes
      Gestein unter
      UV-Licht 
Links:
Pegmatitisches Gestein aus Mejonit (ein Al-Ca-Silikat), einer weiteren Phase, Glimmer und etwas Sulfid in kleinen Körnchen im Tageslicht; vermutlich stammt das Gesteins-
stück aus einem Vorkommen des Grenville Scapolite prospect, nordwestlich von Montreal in Quebec, Kanada. Es wird hier als "Wernerit" beschrieben. 
Bildbreite 5 cm.
Rechts:
Das gleiche Stück, jedoch unter kurzwelligem UV-Licht: es fluoresziert unheimlich stark leuchtend gelb, als sei es ein Uran-Mineral; 
Bildbreite 5 cm.

Am 10.11.2023 trafen sich die Mitglieder der Mineralien- und Fossilienfreunde Rhein-Neckar in Walldorf und hörten einen Vortrag von Boris RIXEN (Beindersheim) zum Thema "UV-Mineralien". Viele brachten eigene fluoreszierende Mineralien mit, die mit den UV-Leuchten begutachtet wurden. Herausragend waren rezente Hölzer aus dem Garten von Jürgen GREINER, die ein sehr starke Fluoreszenz aufwiesen; so auch das Kernholz der "Akazie", eigentlich der Robinie (Robina pseudacacia). Da Lignin nicht fluoresziert, handelt es sich vermutlich um ein Harz im Holz, was die grelle Fluoreszenz verursacht.
Aber auch unter den Mineralien gab es Besonderheiten: Roland KNEIS hatte ein als "Gips" beschriftetes Scheibchen eines merkwürdigen Gesteins dabei, welches mit seiner leuchtend gelben Fluoreszenz bei kurzwelligem UV-Licht alle anderen Mineralien in den Schatten stellte. Es stammt aus der Sammlung von Günter SEGENSCHMIDT (*1948 †2005), der einst viele UV-Mineralien sammelte. Es ist ganz sicher kein Gips, aber auch kein Scheelit, Sphalerit, Esperit oder Willemit. Der von mir vermutete "Hackmanit" (ein Sodalith) scheidet ebenso aus wie Wollastonit - wenn die Fotos in der einschlägigen Literatur vergleicht. Es ist auch kein Uran oder Thorium enthalten. Die Analyse mit dem LIBS erbrachte Si, Al, Ca, etwas Na und vielleicht noch weitere Elemente, die aber nicht ganz sicher sind. Somit führt das Verfahren hier nicht zu einem sinnvollen Ergebnis, so dass man einen Krümel davon mit Pulver-Röntgendiffraktion analysieren muss, wenn man wirklich wissen will, was das ist. Der Aufwand ist natürlich ungleich höher als mit LIBS. Das Ergebnis ist ein Mejonit! Sehr wahrscheinlich ist die Ursache in einem Schwefelgehalt zu suchen (HABERLAND 1949:642). 



Pigmente und Farben in und an Büchern?

Buchschnitte
Rotschnitt
Der Rotschnitt von 1809 unter dem Mikroskop: Man erkennt auf dem relativ dicken Papier und den vom Schneiden ausgefasterten Fasern den roten Farbstoff. Der Rotschnitt kann als sehr gut erhalten beschrieben werden;
Bildbreite 3 mm
Zinnober
Die Analyse mit dem LIBS erbringt an dem Rotschnitt Hg und S, so dass man hier als Pigment das Quecksilber-Mineral Zinnober ("Zinnoberrot") verwandte;
Bildbreite 1 mm.
Oben:
Die farbigen Buchschnitte (dreiseitig) von Büchern von Carl C. v. LEONHARD aus den Jahren 1809 (Topographische Mineralogie) und 1835 (Lehrbuch der Geognosie und Geologie).

Da man früher die Bücher als Buchblock oder gar in einzelnen Lieferungen die sich über Jahre erstrecken konnten, meist ohne Einband verkaufte (der Kunde konnte dann die Einbände passend zu seiner Bibliothek anfertigen lassen), kann es sein, dass die gleichen Bücher in anderen Bibliotheken andersfarbige Buchschnitte oder solche ohne Farbe im Schnitt besitzen. Verlagseinbände kamen um 1830 auf, waren bei wissenschaftlichen Büchern erst im 20. Jahrhundert üblich.

Eine Gefahr für die menschliche Gesundheit bei der Verwendung der historisch wertvollen Bücher besteht kaum, da die Farben sehr stabil sind und die Benutzungsdauer der Bücher ja gering ist. Außerdem, wenn man weiß, was man in Händern hält, kann man ja eine allgemeine Hygiene anwenden; beispielsweise in dem man die Finger nicht ableckt oder nicht mit den Lippen zum Blättern anfeuchtet.
Gelbschnitt
Der Buchschnitt am Buch von 1835 ist wahrscheinlich dünn aufgetragen worden und bereits durch eine intensive Nutzung etwas abgegriffen, so dass mehr Fasern der Papiers durchscheinen;
Bildbreite 3 mm.
Gelbschnitt
Die chemische Analyse erbrachte neben Pb noch Cr, so dass hier das gelbe Bleichromat ("Chromgelb") als Pigment einsetzte;
Bildbreite 1 mm.
Grünschnitt
Bücher aus den Jahren 1821 und 1831 mit einem Grünschnitt. Dabei könnte man vermuten, dass hier Schweinfurter Grün verwandt worden sein könnte. Erst die chemische Analyse zeigt, dass hier Kupfer- und Bleiverbindungen eingesetzt wurden.

Einen leicht lesbaren Überblick über die bunte Welt der Farb-Pigmente gibt COLES (2018).
Grünschnitt
Ein Grünschnitt an einem Buch von 1821, dünn aufgetragen und durch das Blättern enwas abgegriffen,
Bildbreite 3 mm.
Analyse
              Grünschnitt
Die chemische Analyse offenbart, dass es sich um ein Kupfercarbonat oder eine andere Kupferorgano-Verbindung handelt, aus dem das Pigment in der Farbe besteht;
Bildbreite 1 mm.  
Grünschnitt
BEUDANT, F. S., MILNE-EDWARDS, A. & JUSSIEU (1844): Populäre Naturgeschichte der drei Reiche - vollständig in 12 Bänden, etwa je 200 Seiten, Holzschnitte und gefaltete Tafeln, Verlag von Scheible, Rieger und Sattler - Preis pro Band 18 Kreuzer.
Die kleinen Bücher besitzen einen schönen, glänzenden Grünschnitt. Der beriebene Einband ist dagegen mit einer organischen Farbe beschichtet worden.
Grünschnitt
Der seidig glänzende Grünschnitt ist etwas abgegriffen, was auf eine intensive Benutzung schließen lässt.

Eine gesundheitliche Gefährdung kann man bei einer bestimmungsgemäßen Benutzung (Lesen) der Bücher ausschließen.
Man kann leicht ausrechnen, dass bei einer Schichtdicke von 0,05 mm auf dem Buch ungefähr 50 mg As verteilt in der Farbe mit dem Bindemittel stecken. Davon wird beim Blättern in der Regel nur ein kleiner Teil berührt, so dass der Schnitt oben und unten weitgehend intakt bleibt. Deshalb ist auch noch der größte Teil der Farbe vorhanden - trotz intensiver Nutzung, wie man an den abgestoßenen Ecken sehen kann.
Schweinfurter Grün
Die chemische Analyse offenbart neben Kupfer noch Arsen, so dass hier als Pigment Schweinfurter Grün verwandt wurde.
Diese Farbe war im 19. Jahrhundert sehr beliebt und sie wurde im frühen 19. Jahrhundert in nahezu allen Gebieten des Färbens eingesetzt, insbesondere in England.
Infolge der Mischung mit anderen Pigmenten kann man von der Farbe nicht auf die angewandten Pigmente schließen. Dies offenbart erst die sorgfältige chemische Analyse.


Vom 18. bis zum 20. Jahrhundert war es verbreitet Mode, den Schnitt der Buchblöcke von Büchern, ein- bis dreiseitig, mit einer Farbe zu versehen, was man auch als Schutz ansehen kann, denn ein weißes, aus Fasern ohne Füllstoff bestehendes Papier wirkt wie ein Wischtuch einer modernen Küchenrolle und so verschmutzen solche Büchblöcke schneller, wenn diese oft benutzt werden. Zur Gestaltung verwandte man die Farben, die
in der jeweiligen Zeit zu kaufen waren. Diese Farben wurden bei Bedarf in kleinen Gebinden aus Pigmenten und einem Bindemittel gemischt und konnten dann auf den gepressten Buchblock aufgetragen werden. Begehrt waren dabei auch kräftige Farben, die man heute als bedenklich ansieht:
Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass die Vergoldung (also die Belegung mit Blattgold) bei wertvollen Büchern weit verbreitet war; insbesondere im religiösen Umfeld wurden reichlich Goldschnitte aufgebracht, z. B. bei den katholischen Gebetbüchern für den Kirchenbesuch. Viele Bücher besitzen einem marmorierten Buchschnitt, bei dem auch verschiedene Pigmente (MUNTWYLER et al. 2023) zum Einsatz kamen. Mit dem Aufkommen der synthetischen Farben ab Mitte des 19. Jahrhunderts verloren die hier analysierten Pigmente an Bedeutung.

Nun kann man nicht immer das ganze Buch unter das Mikroskop legen. Es geht auch ganz einfach, man nimmt einen "TESA-Film" als Klebstreifen und klebt das auf die zu untersuchende Fläche; beim vorsichtigen Abziehen bleibt eine ausreichende Masse an Pigmenten hängen. Diesen Streifen klebt man auf Kunststoff, von dem man das wieder gut ablösen kann - bitte testen.
Tesafilm mit Pigmenten Pigmentanalyse
Links: Klebstreifen mit Pigmenten von einem Buch mit einer grünen Farbe,
Bildbreite 3 mm.
Rechts: Die Analyse des Pigments auf dem Klebstreifen zeigt, dass es sich um "Schweinfurter Grün" handelt,
Bildbreite 1 mm.


Natürlich finden sich solche Pigmente auch auf den Bucheinbänden und sehr wahrscheinlich auch in den Farben der Tafeln. Nun wurden von mir 2 Bücher mit grünen, zeitgenössischen Einbänden untersucht, eines von 1784 und eines von 1851. In beiden Fällen erwiesen sich die Einbanddecken als mit organischen Farben beschichtet, so dass man davon ausgehen kann, dass hier keine nach heutigem Wissen bedenkliche Pigmente eingesetzt wurden. Da die Einbände noch gut erhalten sind, war ein Abschuppen oder ein mechanisches Abtragen nicht zu beobachten, so dass das ursprüngliche Material noch vorhanden ist.

Zahlreiche Pigmente wurden auch in Malfarben verwandt, so dass man auch in den handcolorierten Büchern des 19. Jahrhunderts Farbbestandteile nachweisen kann, die man heute nicht mehr in Farben findet. Ein Beispiel ist das großformatige Buch von Dr. J[ohann]. G[ottlob]. v[on]. KURR (1858): Das Mineralreich in Bildern.- 78 S. Text, 23 ganzseitig kolorierte Tafeln mit über 400 Abbildungen, [Verlag von J. F. Schreiber] Esslingen a. N. 

Titel
      KURR 1858
Titelblatt
Tafel XV
Die Tafel 15 zeigt u. a. Quecksilbererze, darunter mit Fig. 2 auch den roten Zinnober mit Quecksilberperlen, die aber nicht gut erkennbar sind.
Zinnoberdruck
Die Zinnober-Abbildung auf der linken Tafel ist ist mit einer Farbe bemalt worden, welche aus gepulvertem Zinnober besteht, wie die Analyse bestätigt;
Bildbreite 1 mm.

Die Tafeln wurden in schwarzweiß gedruckt (Lithographie) und dann aufwändig von Hand coloriert, weshalb das Buch einst 4 Thaler und 15 Silbergroschen kostete. Das kann man daran erkennen, dass die Pinselführung nicht immer exakt den schwarzen Linien des Steindrucks folgt.
Die einzelnen Bilder sind teilweise mit einem farblosen Lack überzogen (im schrägen Licht sichtbar), so dass von den Pigmenten beim Betrachten und Blättern keine Gefahr ausgeht.
Tafel 16
Die Tafel 16 umfasst bunte Kupfermineralien. Das Grün des glaskopfartigen Malachits in der unteren Tafelmitte besteht aus einer Farbe aus "Schweinfurter Grün".
Schweinfurter Grün
Und hier der chemische Nachweis mit Cu, As, C und H, dass es sich um Schweinfurter Grün handelt;
Bildbreite 1 mm.

Für andere Mineralien auf den Tafeln wurden folgende Pigmente verwandt, was durch die Analysen heraus gefunden wurde:
Gold: Kupfer
Pyrit: Bronze
Azurit: Ultramarinblau
Kobalterze: Graphit 
Silber: Silber 
Auripigment: organische Farbe


Die gleichen Tafeln (also Lithographiesteine) wurden später nochmals verwandt (KENNGOTT, A. (1888): Illustrierte Mineralogie 24 Tafeln mit 490 kolorierten Abbildungen nebst erläuterndem Text Zum Anschauungs-Unterricht für die Jugend in Schulen und Familien.- 4. verbesserte Auflage, 78 S., [Verlag von J. F. Schreiber] Eßlingen bei Suttgart). Aber nicht mehr handcoloriert, sondern als Chromolithographie, d. h. im farbigen Steindruck. Hier sind die Farben nicht mehr so intensiv, aber präzieser nach der Kontur ausgeführt. Die abgebildeten Silber-Stufen bestehen jetzt aus einem Aluminium-Pulver, die "goldene Titelschrift" ist ein Messingpulver und die meisten Farben, so auch der Malachit, sind organischer Natur. 

Dass Bücher so stark mit Arsenoxid vergiftet wurden, so dass man durch das Blättern und Lesen getötet werden kann, wie im 1986er Film "Der Name der Rose" (Buch von Aristoteles) von Umberto ECO (*1932 †2016) gezeigt wird, ist sehr unwahrscheinlich. Damit nennenswerte Arsenmassen über die Haut und oral übertragen werden können, müsste man so viel Arsenoxid ablösbar auftragen, so dass das auffallen würde, denn Arsenoxid (als Mineral Arsenolith) glänzt stark und man würde das Fühlen - so wie man den Bestäuberpuder in Büchern des Offsetdruckes als "körnig" mit den Fingerkuppen wahrnimmt. Für eine Vergiftung müsste man schon das Papier essen, was bei so alten Büchern wohl niemand tut.



Magnetischer "Magnetit" in Rhodochrosit?
Jakobsit in
      Rhodochrosit
Ein merkwürdiges, "zebraähnliches" Gestein aus Rhodochrosit, Jakobsit, Rhodonit
und ein Mg-Silikat aus Sǎcǎrǎmb (früher Nagyág), 25 km SE von Brad in Rumänien;
Bildbreite 8 cm angeschliffen und poliert.

Auf der Mineralienbörse in Würzburg sah ich ein merkwürdiges Gestein mit einer "zebra-ähnlichen" Struktur und kaufte es. Es sollte Magnetit in Rhodochrosit aus einem Vorkommen in Rumänien sein. Dies erschien merkwürdig, denn Magnetit vermutet man nicht in einem Mangan-Carbonat. Das Stück zeigt tatsächlich einen starken Magnetismus und deshalb sollte es ein Eisenmineral sein. Die undeutliche Kristallform des Erzes - soweit in dem Carbonat sichtbar - passt zu einem Magnetit bzw. Mineral der Spinell-Gruppe.
Die Untersuchung mit der Elementanalyse bestätigte den Rhodochrosit und erbrachte in dem Erzmineral aus der Spinell-Gruppe aber einen so hohen Anteil an Mangan, so dass das kein Magnetit, sondern das recht seltene Mineral Jakobsit (MnFe23+O4) ist (da kein Al nachweisbar ist, scheidet Galaxit aus); dieser ist auch stark magnetisch. Dies zeigt einmal mehr, dass es einen Sinn macht, selbst alltägliche Mineralien zu prüfen. Zwischen den Erzkörnchen ist auch noch Rhodonit in kleinen Aggregaten nachweisbar.




Diamanten!
Oder doch nicht?

Diamantsand Sanindin Diamanten im
Links: "Diamant-Sand", also Sand, aus dem Diamanten gewonnen werden oder welche enthalten sein sollen, von Zvishavane in Simbabwe. Die Gelatinenkapseln
sollen jeweils 1 ct Diamanten beinhalten;
Bildbreite 6 cm.
Mitte: Die Sanidin-Kristalle sind angelöst und zeigen Oberflächen, die sich erheblich von Diamanten unterscheiden;
Bidbreite 3 mm.
Rechts: Der Inhalt einer Gelatinekapsel unter dem Mikroskop: Es handelt sich um kleine Sanidin- und einschlussreiche Quarz-Kristalle - wie man bereits an
der 6seitigen Kristallform erkennen kann. Es sind meist Dihexaeder, wie man sie auch sauren Vulkaniten kennt;
Bildbreite 1 cm.

Diamant
Zum Vergleich:
Diamant-Oktaeder-Fläche mit den typisch dreieckigen Vizinalflächen;
Bildbreite 6 mm.  

Vor einiger Zeit wurden mir 3 winzige Diamanten aus einer Gelatine-Kapsel vorgelegt. Die Untersuchung der für Diamanten merkwürdigen, angelöst erscheinenden, farblosen Körnchen erbrachte keinen Kohlenstoff, dafür Si, Al, K, Na - also ein Silikat - wie Sanidin.
Auf Mineralienbörsen werden verkorkte Gläschen angeboten, in denen sich "Diamanten-Sand" (holländische Beschriftung) befinden soll. Der Sand besteht aus einem vulkanogenem Sand mit den typischen Gesteinskörnchen wie Obsidian und Mineralkörner wie Amphibol usw. Darin sind auch kleine Quarz-Dihexaeder und reichlich farblose, gut spaltbare und glänzende Sanidin-Kristalle. Diese sind es wohl, die man als "Diamanten" anspricht.
In einer separaten, kleinen Gelatine-Kapsel befinden sich kleine Mineral-Körnchen. Diese sind rundlich angelöst, reich an Einschlüssen wie auch an Korrossionsbuchten, wie man sie aus Rhyolithen kennt. Die sechsseitige Form weist das Mineral als Quarz und nicht als Diamant aus. Andere Körnchen bestehen aus Sanidin, sehr ähnlich denen zwischen den Sandkörnchen. Die glänzen anders als ein Diamant und auch die Oberfläche ist anders - siehe Fotos. Somit liegt bei keinem der Körnchen der Nachweis vor, dass es sich um Diamanten handelt.
Nun könnte man neben der hohen Härte auch eine einfache Prüfung vornehmen, denn Diamanten bestehen aus Kohlenstoff und der schmilzt nicht, sondern verbrennt an Luft bei ~950 °C. Da dies nicht zerstörungsfrei ist, wird dieser Test kaum angewandt. Winzige Rohdiamanten zum Verbrennen werden für wenige € auf der Plattform ebay angeboten. 




Meteoriten? Hier aus Marokko! 
Jakobsit in Rhodochrosit
Reisemitbringsel aus Marokko. Als Meteorite gekauft, aber ist eine bunte Mischung aus verschiedenen Gegenständen, von links:
Bildbreite 14 cm.

Der Kauf von Meteoriten im Andenkenladen ist eine Sache des Vertrauens, besonders wenn es sich um Rohsteine ohne frischen Anbruch oder Schlifffläche handelt. Dazu muss man noch wissen, dass Meteorite auch in den ariden bis wüstenhaften Gebieten Marokkos selten sind. Davon zeugen diese Mitbringsel aus Marokko:
Fazit:
Man kaufe Meteoriten nur dann, wenn man sich auskennt oder wenn man sichere Indizien hat, dass es sich zweifelsfrei um solche handelt (z. B. sind ~95 % aller Meteorite magnetisch). Eine mündliche Versicherung in Marokko ist kein Beweis und sollte grundsätzlich hinterfragt werden, weil man ja auch keine Reklamation anbringen kann. Auch ein hoher Preis (oft ausgezeichnet in €/Gramm) ist kein Indiz - oder dass der Händler das eigentlich nicht verkaufen will.
Auf Meteoriten spezialisierte Aussteller auf hiesigen Mineralienbörsen, Händler und Geschäfte im deutschen Sprachraum verkaufen Meteorite, so dass man sicherer sein kann, dass das was drauf steht, auch drin ist. Im bereichtigten Zweifelsfall kann man ja reklamieren. 



Spessart-Glas?

Schlacke Glas Einschluss 
Links:
Grünes, weil eisenreiche, glasige Schlacke aus einem nicht bekannten Prozess: Um nicht schmelzende Einschlüsse bildeten sich Kristalle, die strahlig in das Glas einwuchen;
Bildbreite 1,5 cm.
Mitte:
Chemische Analyse des Glases außerhalb der "Sonnen". 
Rechts:
Chemische Analyse des Einschlusses in einem der "Sonnen", mit dem Ergebnis, dass es sich um Korund handelt;
Bildbreite 1 mm.

Da geht man im Spessart spazieren oder wandern und findet ein Stück Glas. Der Finder ist sich sicher, dass es sich um Glas handelt, denn es gab ja zahlreiche Glashütten, die Glas herstellten. Und es sieht auch aus wie Glas. Also alles richtig.
Wirklich?
Zunächst fällt auf, dass das Stück keine Verwitterungsrinde besitzt. Diese kann man erwarten, wenn solche Gläser lange im Boden liegen. Weiter ist zu erkennen, dass das Glas merkwürdige, strahlige Bereiche enthält. Und im Zentrum dieser hellen, radialstrahligen "Sonnen" sitzen dunkle Punkte. Nun offenbart die Element-Analyse, dass das Glas neben reichlich Eisen noch Aluminium und Calcium enthält, was für ein Glas einer Glashütte ungewöhnlich ist. Schaut man sich die Körnchen im Zentrum an, dann findet man ein Al-Oxid, also Korund. Dies ist für ein mittelalterliches Glas doch sehr exotisch. So kann man folgern, dass die hochschmelzenden Körnchen im Glas nicht aufgeschmolzen wurden und als Fremdeinschluss das Glas zur Kristallisiation anregten, so dass sich die "Sonnen" bildeten. Diese Umstand und der hohe Al-Gehalt sprechen für eine Schlacke, denn ein mittelalterlicher Glashersteller im Spessart hatte keinen Korund zur Verfügung. Und als Bestandteil des Sandsteins sind bisher keine Korunde nachgewiesen worden.

Spessartglas
Typisches Spessart-Glas als Ca-K-Silikat-Glas ohne einen merklichen Al-Gehlat. Das
Glas ist angelaufen, d. h. durch die lange Lagerung im Boden haben sich Strukturen
gebildet, die eine blaue Interferenzfarbe zeigen;
Bildbreite 1 mm.

Also nicht jedes Stück Glas, welches man findet, stammt aus einer Glashütte, sondern es gibt zahlreiche Prozesse, die auch Gläser erzeugen. Selbst ein einfaches Feuer im Ofen kann Schlacken erzeugen. 



Es ist nicht alles Gold, was (golden) glänzt!

goldene Kette Gold auf
      Nickel Gold auf
      rostfreiem Stahl 
Links:
Ausschnitt eines Kettenglieds aus Stahl, der mit einige µm mit gelb metallisch glänzendem Titannitrid beschichtet ist. Das sieht "golden" aus, ist sehr hart und beständig, so dass es nicht leicht abgeschuppt
oder verkratzt werden kann. Es ist auch chemisch sehr beständig und wird selbst von Säuren kaum angegriffen.
Mitte:
Diese Perle eines Armreifs besteht aus Nickel, welches dünn mit Gold beschichtet ist. An den höchsten Stellen ist das weiche Gold bereits abgerieben, so dass das silbrige Nickel hervor schaut. Dies ist dann
problematisch, wenn ein Hautkontakt besteht und das kann zu einer Nickelallergie führen. Der Hinweis, dass es "Nickelfrei" ist, muss nicht automatisch stimmen, wie eigene Untersuchungen belegen.  
Rechts:
Die chemische Analyse in die Tiefe offenbart, dass in dieser Perle ein Kern aus einem Chrom-Nickel-Stahl mit TiN beschichtet wurde, den man final mit einer hauchdünnen Schicht aus Gold ausstattete. So
fällt der Abrieb des Goldes kaum auf, denn das TiN ist sehr hart und haftet auf dem Cr-Ni-Stahl sehr gut;
Bildbreiten immer 1 mm.

Man findet einen gelben, metallisch glänzenden und auch noch schweren Stein und denkt, das könnte Gold sein. Aber es ist Pyrit (oder Markasit), ein Eisensulfid, das oft in Spuren Gold enthalten kann. 
Aber nicht alles was golden aussieht, ist auch aus dem Metallelement Gold (Au) hergestellt worden. Es kann Bronze (Cu-Sn-Legierung), aber auch Messing (Cu-Zn-Legierung) oder Kupfer (Cu) sein. Oder es ist einfach mehr oder weniger dünn vergoldetes Metall. Oder es ist gar kein Gold, sondern es handelt sich um Metalle, die an der Oberfläche mit goldenen Stoffen, wie Titannitrid (TiN), beschichtet sind. Dies zu erkennen ist schwierig und ohne Hilfsmittel und Tests meist kaum möglich. In den oben abgebildeten Schmuckbestandteilen sind die Beschichtungen - gleich welcher Art - immer nur wenige tausendstel mm (µm) dick, so dass bei dem hier beschriebenen Analysenverfahren selbst der schwache Laser immer Grundmaterial mit analysiert.






Quellen und weiter führende Literatur:

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BAUM, J., GEHRKE, J., KERBER, B.,  KIENZLE, J., REICHMANN, B., STOLL, K. &  WÜRTEMBERGER, G. (2005): Technisch-wissenschaftliche Grundlagen des Goldschmiedens. Teil 3: Spezielle Techniken der Herstellung von Schmuck und Gerät.- 1. Aufl., 276 S., sehr viele farb. Abb., [Verlag Chmielorz GmbH] Wiesbaden. 
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BRUDER, B. (1998): Geschönte Steine. Das Erkennen von Imitationen und Manipulationen bei Edel- und Schmucksteinen.- 109 S., 28 farb. Abb. und mehrere Abb. im Text, [Neue Erde Verlag] Saarbrücken.
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WIBERG, N. [Hesg.] (1995): Holleman-Wiberg. Lehrbuch der Anorganischen Chemie.- 81. Aufl., 2.033 S., zahlreiche Strukturen, Tab., [Walter de Gruyter] Berlin. 
 



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