Sekundärmineral im Eisernen Hut der Zinklagerstätten
Hemimorphit entsteht nicht primär aus einer Schmelze oder aus heißen Lösungen, sondern durch Verwitterung. Wenn eine sulfidische Blei-Zink-Lagerstätte durch Hebung und Erosion in den Bereich des sauerstoffhaltigen Grundwassers gerät, wird der Zinkträger Sphalerit oxidiert und gelöst. Die zinkhaltigen Lösungen wandern abwärts und reagieren mit dem Nebengestein. Trifft das gelöste Zink auf Kieselsäure, wie sie beim Zerfall von Silikaten im Nebengestein oder aus tonigen Zwischenlagen frei wird, fällt Hemimorphit aus. In reinen Karbonatgesteinen ohne Kieselsäureangebot bildet sich stattdessen Smithsonit, weshalb beide Minerale in derselben Lagerstätte nebeneinander und in Wechsellagerung auftreten können. Die Bildung verlangt niedrige Temperaturen und ein neutrales bis schwach basisches Milieu. Typisch ist die Ausbildung als Kruste auf Klüften, als traubig-nieriger Überzug in Hohlräumen und als Auskleidung von Lösungskavernen im Kalkstein. Solche Zonen werden bergmännisch als Eiserner Hut oder Oxidationszone bezeichnet und liegen über dem unverwitterten sulfidischen Erz.
Doppeltetraeder und eine Achse ohne Gegenstück
Chemisch ist Hemimorphit ein wasserhaltiges basisches Zinksilikat mit der Formel Zn4Si2O7(OH)2 · H2O. Er gehört zu den Gruppensilikaten: Jeweils zwei SiO4-Tetraeder teilen sich ein Sauerstoffatom und bilden eine hantelförmige Si2O7-Einheit. Diese Doppeltetraeder werden über ZnO3(OH)-Tetraeder zu einem dreidimensionalen Gerüst verknüpft, in dessen Kanälen die zusätzlichen Wassermoleküle sitzen. Dieses Kanalwasser ist nur schwach gebunden und entweicht beim Erhitzen, lange bevor die Hydroxylgruppen abgegeben werden; das erklärt die Hitzeempfindlichkeit des Materials. Die Raumgruppe Imm2 besitzt kein Symmetriezentrum und keine Spiegelebene senkrecht zur c-Achse. Diese Achse ist damit polar, und die Kristalle wachsen an ihren beiden Enden verschieden. Aus derselben fehlenden Symmetrie folgen Piezo- und Pyroelektrizität. Die vollkommene Spaltbarkeit nach {110} verläuft entlang der schwächsten Bindungsebene des Gerüsts und ist die wichtigste praktische Konsequenz dieses Bauplans für alle, die den Stein bearbeiten oder fassen.
Begleitminerale und der Weg zur eigenen Art
In der Oxidationszone tritt Hemimorphit selten allein auf. Als Begleiter finden Sie regelmäßig Smithsonit, Aurichalcit, Rosasit, Cerussit, Anglesit, Calcit, Gips, Limonit und Hämatit, in bleireichen Lagerstätten auch Mimetesit und Pyromorphit. Genau diese Paragenese hat die historische Verwirrung erzeugt: Smithsonit und Hemimorphit sehen in derber Ausbildung gleich aus, sitzen nebeneinander und lieferten beide Zink. Der Bergbau führte sie deshalb bis ins 19. Jahrhundert gemeinsam als Galmei. James Smithson trennte die beiden Substanzen 1803 analytisch und nutzte dabei unter anderem das unterschiedliche Verhalten beim Erwärmen. Die heute gebräuchliche Bezeichnung Hemimorphit geht auf Gustav Adolph Kenngott zurück, der sie 1853 einführte. Als Typlokalität wird in der Literatur meist der rumänische Bergbaubezirk Băița, historisch Rézbánya im Bihor-Gebirge, angegeben. Da das Mineral schon lange vor jeder formalen Beschreibung abgebaut wurde, ist diese Zuordnung eine nachträgliche Festlegung und wird in den Quellen nicht einheitlich gehandhabt.