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Calderit

Mineral, Inselsilikat aus der Granatgruppe

Calderit ist ein selten vorkommendes Mineral aus der Mineralklasse der „Silikate und Germanate“ mit der Endgliedzusammensetzung Mn2+3Fe3+2[SiO4]3[2][3] und damit chemisch gesehen ein Mangan-Eisen-Silikat. Strukturell gehört Calderit zu den Inselsilikaten und dort zur Gruppe der Granate.

Calderit
Calderit Kristalle auf Matrix aus Litzdalen in Sunndal (Norwegen)
Allgemeines und Klassifikation
IMA-Symbol

Cdr[1]

Chemische Formel Mn2+3Fe3+2[SiO4]3[2][3]
Mineralklasse
(und ggf. Abteilung) 		Silikate und Germanate – Inselsilikate
System-Nummer nach
Strunz (8. Aufl.)
Lapis-Systematik
(nach Strunz und Weiß)
Strunz (9. Aufl.)
Dana
VIII/A.06b
VIII/A.08-040[4]

9.AD.25
51.04.03a.06
Ähnliche Minerale Granatgruppe
Kristallographische Daten
Kristallsystem kubisch
Kristallklasse; Symbol hexakisoktaedrisch; 4/m32/m
Raumgruppe Ia3d (Nr. 230)Vorlage:Raumgruppe/230[2]
Gitterparameter a = natürlich: 11,81, synthetisch: 11,821[5] Å[6]
Formeleinheiten Z = 8[6]
Physikalische Eigenschaften
Mohshärte 7[7]
Dichte (g/cm3) gemessen: 4,05; berechnet: 4,07[7]
Spaltbarkeit fehlt[4]
Farbe dunkelrötlichbraun, dunkelgelb, rötlichgelb, rotbraun; in dünnen Schichten gelb bis hell grünlichgelb[7][4]
Strichfarbe weiß[4]
Transparenz durchscheinend[7]
Glanz Glasglanz[8]
Kristalloptik
Brechungsindex n = 1,875 natürlich, 1,970 (synthetisch)[5]
Doppelbrechung keine, da isotrop

Da Calderit Mischkristalle mit Spessartin (Mn3Al2[SiO4]3) und Andradit (Ca3Fe2[SiO4]3) bildet und daher meist geringe Anteile von Mangan durch Calcium und Eisen durch Aluminium diadoch ersetzt sein können, wird die chemische Formel allgemein auch mit (Mn2+,Ca)3(Fe3+,Al)2[SiO4]3[4] angegeben.

Calderit kristallisiert im kubischen Kristallsystem, ist durchsichtig bis durchscheinend und entwickelt nur kleine, glasglänzende Kristalle von orangegelber, dunkelgelber, rötlichgelber oder rotbrauner Farbe. In dünnen Schichten kann er auch gelb bis grünlichgelb sein. Meist findet sich das Mineral in Form körniger bis massiger Mineral-Aggregate.

Etymologie und Geschichte

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Erstmals wissenschaftlich beschrieben wurde Calderit 1909 durch Lewis Leigh Fermor (1880–1954), der das Mineral nach dem Geologen James Calder benannte, um seine Arbeiten in Bezug auf die Geologie Indiens zu würdigen.

Der Name Calderit wurde auch für einen Felsen (Kut-Kumsany 12 miles N.W. of Hazareebagh) verwendet und später für das dort vorkommende Mineral. Der englisch-indische Wissenschaftler Henry Piddington beschrieb als erster das in Gesteinsproben des Felsens enthaltene Calderit. Die schon länger im Museum gelagerten Proben wurden vorher nur als undescribed Siliceo-Iron-and-Magnese Rock, from the district of Burdwan bezeichnet. Die Beschreibung des Minerals erschien 1851 in einem Artikel Piddingtons im Journal of the Asiatic Society of Bengal, wobei sowohl Piddington als auch Calder Mitglieder in der Asiatic Society of Bengal waren.[9]

Da der Calderit bereits lange vor der Gründung der International Mineralogical Association (IMA) bekannt und als eigenständige Mineralart anerkannt war, wurde dies von ihrer Commission on New Minerals, Nomenclature and Classification (CNMNC) übernommen und bezeichnet den Calderit als sogenanntes „grandfathered“ (G) Mineral.[3] Die seit 2021 ebenfalls von der IMA/CNMNC anerkannte Kurzbezeichnung (auch Mineral-Symbol) von Calderit lautet „Cdr“.[1]

Ein Aufbewahrungsort für das Typmaterial des Minerals ist nicht definiert[7] beziehungsweise nich dokumentiert.[10]

Klassifikation

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Die strukturelle Klassifikation der International Mineralogical Association (IMA) zählt den Calderit zur Granat-Obergruppe, wo er zusammen mit Almandin, Andradit, Eringait, Goldmanit, Grossular, Knorringit, Morimotoit, Majorit, Menzerit-(Y), Momoiit, Pyrop, Rubinit, Spessartin und Uwarowit die Granatgruppe mit 12 positiven Ladungen auf der tetraedrisch koordinierten Gitterposition bildet.[11]

In der veralteten 8. Auflage der Mineralsystematik nach Strunz gehörte der Calderit zur Mineralklasse der „Silikate“ und dort zur Abteilung „Inselsilikate (Nesosilikate)“, wo er gemeinsam mit Andradit in der Gruppe „Eisen(III)-Granate“ mit der Systemnummer VIII/A.06b 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 VIII/A.08-040. Dies entspricht ebenfalls der Abteilung „Inselsilikate mit [SiO4]-Gruppen“, wo Calderit zusammen mit Almandin, Andradit, Eltyubyuit, Eringait, Goldmanit, Grossular, Henritermierit, Holtstamit, Hutcheonit, Irinarassit, Jeffbenit, Katoit, Kerimasit, Kimzeyit, Knorringit, Majorit, Menzerit-(Y), Momoiit, Morimotoit, Pyrop, Schorlomit, Spessartin, Toturit, Uwarowit und Wadalit sowie dem 1967 diskreditierten Hydrougrandit die „Granatgruppe“ mit der Systemnummer VIII/A.08 bildet.[4]

Die von der International Mineralogical Association (IMA) zuletzt 2009 aktualisierte[12] 9. Auflage der Strunz’schen Mineralsystematik ordnet den Andradit in die erweiterte Klasse der „Silikate und Germanate“, dort aber ebenfalls in die Abteilung der „Inselsilikate“ ein. Diese ist allerdings weiter unterteilt nach der möglichen Anwesenheit zusätzlicher Anionen sowie der Koordination der beteiligten Kationen. Das Mineral ist hier entsprechend seiner Zusammensetzung und seinem Aufbau in der Unterabteilung der „Inselsilikate ohne zusätzliche Anionen; Kationen in oktaedrischer [6]er- und gewöhnlich größerer Koordination“ zu finden, wo es zusammen mit Almandin, Calderit, Goldmanit, Grossular, Henritermierit, Hibschit, Holtstamit, Katoit, Kimzeyit, Knorringit, Majorit, Momoiit, Morimotoit, Pyrop, Schorlomit, Spessartin, Uwarowit und Wadalit sowie den hypothetischen bzw. bisher nicht anerkannten Blythit, Hydroandradit und Skiagit die „Granatgruppe“ mit der Systemnummer 9.AD.25 bildet. Wadalit erwies sich als strukturell unterschiedlich und wird heute mit Chlormayenit und Fluormayenit einer eigenen Gruppe zugeordnet.[11]

In der vorwiegend im englischen Sprachraum gebräuchlichen Systematik der Minerale nach Dana hat Calderit die System- und Mineralnummer 51.04.03a.06. Auch dies entspricht der Klasse der „Silikate“ und dort der Abteilung „Inselsilikatminerale“. Hier findet er sich innerhalb der Unterabteilung „Inselsilikate: SiO4-Gruppen nur mit Kationen in [6] und >[6]-Koordination“ in der „Granatgruppe (Pyralspit-Reihe)“, in der auch Almandin, Spessartin, Knorringit und Majorit eingeordnet sind.

Chemismus

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Calderit mit der Endgliedzusammensetzung [X]Mn2+3[Y]Fe3+[Z]Si3O12 ist das Eisen-Analog von Spessartin ([X]Mn2+3[Y]Al[Z]Si3O12) bzw. das Mangan-Analog von Andradit ([X]Ca3[Y]Fe3+[Z]Si3O12) mit denen es Mischkristalle bildet entsprechend den Austauschreaktionen[6]

  • [Y]Fe3+ = [Y]Al3+, (Spessartin),
  • [X]Mn2+ = [X]Ca2+ (Andradit),

wobei [X], [Y] und [Z] die Positionen in der Granatstruktur sind.

Reiner Calderit ist in der Natur noch nicht gefunden worden und viele als Calderit bezeichnete Funde sind streng genommen nur calderithaltige Mischkristalle, z. B. Andradite.[6]

Für den Calderit aus den Typlokalitäten werden folgende empirische Zusammensetzungen angegeben:

  • Wabush (Labrador): [X](Mn2,20Ca0,82)[Y]Fe3+2,02[Z]Si4+3O12[13][6]
  • Otjosondu (Namibia): [X](Mn1,96Ca1,09)[Y](Fe3+1,04Al3+0,87Mg2+0,07Ti4+0,01)[Z](Si4+2,97Al3+0,03)O12,[6]

Eine spätere, genauere Untersuchung von Calderiten aus Otjosondu ergab Calderitgehalte von nur noch 22 – 36 mol-%, berechnet mit Andradit und Spessartin. Bei diesen Otjosondu-Granaten handelt es sich um calderitreiche Andradite (48 – 68 mol-%).[14]

Synthetischer Calderit enthält einige mol-% des hypothetischen Endgliedes Blythit ([X]Mn2+3[Y]Mn3+[Z]Si3O12)[5] entsprechend der Austauschreaktion

  • [Y]Fe3+ = [Y]Mn3+ (Blythit).

Bei den calderitreichen Andraditen aus Otjosondu wurde Mn3+ auf der oktaedrisch koordinierten Y-Position direkt spektroskopisch in natürlichen Granaten nachgewiesen. Auch diese natürlichen Granate enthalten mit 1 – 5 mol-% Blythit Mangan in zwei verschiedenen Oxidationsstufen.[14]

Kristallstruktur

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Calderit kristallisiert mit kubischer Symmetrie in der Raumgruppe Ia3d (Raumgruppen-Nr. 230)Vorlage:Raumgruppe/230 mit 8 Formeleinheiten pro Elementarzelle. Der natürliche Mischkristall aus der Typlokalität Otjosondu hat dem Gitterparameter a = 11,81 Å.[6] Für synthetischen Calderit wurde a = 11,821 Å[5] oder a = 11.82239 Å gemessen.[15]

Die Struktur ist die von Granat. Mangan (Mn2+) besetzt die dodekaedrisch von 8 Sauerstoffionen umgebenen X-Positionen, Eisen (Fe3+) die oktaedrisch von 6 Sauerstoffionen umgebene Y-Position und die tetraedrisch von 4 Sauerstoffionen umgebenen Z-Position ist ausschließlich mit Silicium (Si4+) besetzt.[5][14]

Bildung und Fundorte

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Körniges Calderit-Aggregat aus Otjosondu, Otjozondjupa, Namibia (Gesamtgröße: 6 × 5,5 × 4,2 cm)

Calderitreiche Granate bilden sich bei der druckbetonten Metamorphose von Mangan- und Eisenreichen Sedimenten unter oxidierenden Bedingungen und treten zusammen mit Aegirin, Kutnohorit, Hämatit, Pyrolusit, Quarz, Rhodonit und Rhodochrosit auf.[16][7]

Reiner Calderit ist nur bei hohem Druck oberhalb von 20–30 kBar bei 700–900 °C stabil. Dieser Druck-Temperaturbereich der Eklogit-Fazies wird in der Natur in Subduktionszonen erreicht. Bei geringeren Druck oder höheren Temperaturen wird reiner Calderit abgebaut zu Pyroxmangit und Magnetit.[5] Die Abbaureaktion ist stark abhängig von der Zusammensetzung der Granate und Calderit-Andradit-Spessartin-Mischkristalle sind bereits unter den Bedingungen der Amphibolit-Fazies stabil.[14] Dies konnte auch für Granate mit 60–80 mol-% Calderit betätigt werden und Calderit wird nicht mehr als Indexmineral für hohe Drucke empfohlen.[17]

Als seltene Mineralbildung konnte Calderit nur an wenigen Orten nachgewiesen werden, wobei weltweit bisher rund 20 Vorkommen dokumentiert sind (Stand 2024).[18] Als Typlokalität gelten die Wabush Eisen-Formation im Gebiet Labrador in Kanada und Otjosondu in der namibischen Region Otjozondjupa. Es sind auch die bisher einzigen bekannten Fundorte in diesen Staaten.

In Otjosondu tritt calderitreicher Granat zusammen mit Hämatit, Quarz, Hyalophan und Apatit auf.[19]

In Wabush findet sich calderitreeicher Granat zusammen mit Rhodonit und Kutnahorit sowie Aegirin, Rhodonit und Rhodochrosit.[13]

In Europa konnte das Mineral unter anderem in Italien (Saint-Marcel (Aostatal), Valtournenche (Tal)), Rumänien (Iacobeni (Sibiu)), Schweden (Pajsberg/Filipstad) und der Schweiz (Ferreratal) gefunden werden.[20]

Daneben trat Calderit noch bei Katkamsandi (Jharkhand) und Netra (Madhya Pradesh) in Indien und bei Aggeneys in Südafrika auf.[20]

Verwendung

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Reiner Calderit ist erst bei Drücken oberhalb von 30 kbar stabil. Sein Anteil nimmt allerdings mit steigenden Drücken in den entstehenden Granatmischkristallen kontinuierlich zu, weshalb er sich gut als Geobarometer[21] eignet.[16]

Literatur

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  • L. L. Fermor: The manganese-ore deposits of India. In: I. Introduction and mineralogy: Calderite, Memoirs of the Geological Survey of India. Band 37, 1909, S. 182–186 (englisch, rruff.info [PDF; 261 kB; abgerufen am 19. September 2024]).
  • L. L. Fermor: On the composition of some Indian garnets. In: Records of the Geological Survey of India. Band 59, 1927, S. 191–207 (englisch, rruff.info [PDF; 2,1 MB; abgerufen am 19. September 2024]).
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Commons: Calderite – Sammlung von Bildern

Einzelnachweise

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  1. ↑ a b Laurence N. Warr: IMA–CNMNC approved mineral symbols. In: Mineralogical Magazine. Band 85, 2021, S. 291–320, doi:10.1180/mgm.2021.43 (englisch, cambridge.org [PDF; 351 kB; abgerufen am 19. September 2024]).
  2. ↑ a b c Hugo Strunz, Ernest H. Nickel: Strunz Mineralogical Tables. Chemical-structural Mineral Classification System. 9. Auflage. E. Schweizerbart’sche Verlagsbuchhandlung (Nägele u. Obermiller), Stuttgart 2001, ISBN 3-510-65188-X, S. 541 (englisch).
  3. ↑ a b c Malcolm Back, Cristian Biagioni, William D. Birch, Michel Blondieau, Hans-Peter Boja und andere: The New IMA List of Minerals – A Work in Progress – Updated: September 2024. (PDF; 3,8 MB) In: cnmnc.units.it. IMA/CNMNC, Marco Pasero, September 2024, abgerufen am 19. September 2024 (englisch).
  4. ↑ a b c d e f Stefan Weiß: Das große Lapis Mineralienverzeichnis. Alle Mineralien von A – Z und ihre Eigenschaften. Stand 03/2018. 7., vollkommen neu bearbeitete und ergänzte Auflage. Weise, München 2018, ISBN 978-3-921656-83-9.
  5. ↑ a b c d e f Dominique Lattard, Werner Schreyer: Synthesis and stability of the garnet calderite in the system Fe-Mn-Si-O*. In: Contributions to Mineralogy and Petrology. Band 84, 1983, S. 199–214 (englisch, Download verfügbar bei researchgate.net [PDF; 2,0 MB; abgerufen am 19. September 2024]).
  6. ↑ a b c d e f Pete J. Dunn: On the Validity of Calderite. In: Canadian Mineralogist. Band 17, 1979, S. 569–571 (rruff.info [PDF; 199 kB; abgerufen am 19. September 2024]).
  7. ↑ a b c d e f Calderite. In: John W. Anthony, Richard A. Bideaux, Kenneth W. Bladh, Monte C. Nichols (Hrsg.): Handbook of Mineralogy, Mineralogical Society of America. 2001 (englisch, handbookofmineralogy.org [PDF; 72 kB; abgerufen am 19. September 2024]).
  8. ↑ David Barthelmy: Calderite Mineral Data. In: webmineral.com. Abgerufen am 19. September 2014 (englisch).
  9. ↑ Henry Piddington: Calderite, an undescribed Silico-Iron and Manganese Rock, from the district of Burdwan. In: Asiatic Society of Bengal (Hrsg.): Journal of the Asiatic Society of Bengal. Band 19. Bishop's College Press, 1851, S. 145–148 (englisch, eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche [abgerufen am 19. September 2024]).
  10. ↑ Catalogue of Type Mineral Specimens – C. (PDF 312 kB) Commission on Museums (IMA), 9. Februar 2021, abgerufen am 20. September 2024 (Gesamtkatalog der IMA).
  11. ↑ a b Edward S. Grew, Andrew J. Locock, Stuart J. Mills, Irina O. Galuskina, Evgeny V. Galuskin, Ulf Hålenius: IMA Report – Nomenclature of the garnet supergroup. In: American Mineralogist. Band 98, Nr. 4, 2013, S. 785–811, doi:10.2138/am.2013.4201 (rruff.info [PDF; 1,1 MB; abgerufen am 19. September 2024]).
  12. ↑ Ernest H. Nickel, Monte C. Nichols: IMA/CNMNC List of Minerals 2009. (PDF; 1,9 MB) In: cnmnc.units.it. IMA/CNMNC, Januar 2009, archiviert vom Original am 29. Juli 2024; abgerufen am 30. Juli 2024 (englisch).
  13. ↑ a b Cornelis Klein, Jr.: Mineralogy and Petrology of the Metamorphosed Wabush Iron Formation, Southwestern Labrador. In: Journal of Petrology. Band 7, 1966, S. 246–305, doi:10.1093/petrology/7.2.246 (englisch).
  14. ↑ a b c d Georg Amthauer, Kerstin Katz-Lehnert, Dominique Lattard, Martin Okrusch, Eduard Woermann: Crystal chemistry of natural Mn3+-bearing calderite-andradite garnets from Otjosondu, SW A/Namibia. In: Zeitschrift für Kristallographie. Band 189, 1989, S. 43–56, doi:10.1524/zkri.1989.189.1-2.43 (Download verfügbar bei researchgate.net [PDF; 744 kB; abgerufen am 28. April 2018]).
  15. ↑ F. Alex Cevallos, R.J. Cava: Comparison of the Magnetic properties of Mn3Fe2Si3O12 as a crystalline garnet and as a glass. In: Journal of Magnetism and Magnetic Materials. Band 469, 2019, S. 510–514, doi:10.1016/j.jmmm.2018.09.025 (Preprint bei arxiv.org [PDF; 696 kB; abgerufen am 19. September 2024]).
  16. ↑ a b Maximilian Glas et al.: Granat. Die Mineralien der Granatgruppe: Edelsteine, Schmuck und Laser (= Christian Weise [Hrsg.]: extraLapis. Band 9). Weise, München 1995, ISBN 3-921656-35-4, S. 4.
  17. ↑ Eric J. Essene: Critical evaluation of the high-pressure status of Calderite, Mn3Fe2Si3O12. In: Geological Society of America Abstracts with Programs. Band 38, 2006, S. 208 (Abstract (Memento vom 5. Mai 2018 im Internet Archive)).
  18. ↑ Localities for Calderite. In: mindat.org. Hudson Institute of Mineralogy, abgerufen am 19. September 2024 (englisch).
  19. ↑ A. R. Cabral, J. M. Moore, Benjamin S. Mapani, Magdalena Koubova, Carl-Diedrich Sattler: Geochemical and mineralogical constraints on the genesis of the Otjosondu ferromanganese deposit, Namibia: Hydrothermal exhalative versus hydrogenetic (including snowball-Earth) origins. In: South African Journal of Geology. Band 114, 2011, S. 57–76 (Download verfügbar bei researchgate.net [PDF; 4,0 MB; abgerufen am 19. September 2024]).
  20. ↑ a b Calderite. In: mindat.org. Hudson Institute of Mineralogy, abgerufen am 19. September 2024 (englisch).
  21. ↑ Das Lexikon der Erde – Geobarometer. Geo Data Zone (GeoDZ), abgerufen am 19. September 2024.
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