Farbzentren des Eisens als Ursache der Farbe von Amethyst

Abstract

Durch Elektronenspinresonanzuntersuchungen wurden drei Zentren dreiwertigen Eisens in Amethyst nachgewiesen: auf Si-Gitterplatz mit einem Alkali- oder Erdalkaliion auf benachbartem Zwischengitterplatz (Si) bzw. mit einem Proton an einem der vier nächsten Sauerstoffatome (S2) und ein völlig andersartiges Zentrum, das auf Grund optischer Absorptionsuntersuchungen als Zwischengitterion (I) gedeutet wird. Die Intensitätsänderungen dieser Zentren beim Bleichen und Verfärben des Amethysts lassen sich verstehen unter der Annahme, daß beim Verfärben S1-Zentren zu vierwertigem Eisen oxydiert und ebenso viele I-Zentren zu zweiwertigem reduziert werden. Dabei entstehen S2-Zentren aus S1 als Nebenprodukt der Bestrahlung: Eine ESR-Linie des Amethystzentrums wurde gefunden, die mit dieser Deutung in Einklang ist. Die Absorptionsbanden bei 545 und 357 nm werden als Elektronenüberführungsbanden ti(π)→2e und t1(π)3t2 gedeutet. Eine eindeutige Zuordnung der schwächeren Kristallfeldbande bei 950 nm ist dagegen bisher nicht möglich. Für Fe4+ in tetraedrischer Anordnung ist eine Bande in diesem Spektralbereich zu erwarten, andererseits zeigt auch zweiwertiges Eisen in synthetischen Quarzen eine gleiche oder zumindest sehr ähnliche Bande. Ihre Lage erlaubt eine klare Entscheidung darüber, welcher von zwei möglichen Zwischengitterplätzen durch das zweiwertige Eisen und damit wahrscheinlich auch durch die I-Zentren des dreiwertigen besetzt wird.