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Uwarowit

Mineral, Inselsilikat aus der Granatgruppe

Das Mineral Uwarowit (englisch Uvarovite) ist ein selten vorkommendes Inselsilikat aus der Granatgruppe mit der Endgliedzusammensetzung Ca3Cr2[SiO4]3.[12]

Uwarowit
Uwarowit aus der Saranowski-Mine bei Sarany (Сараны), Region Perm, Russland (Gesamtgröße der Stufe: 18,3 × 13,1 × 2,0 cm)
Allgemeines und Klassifikation
IMA-Nummer

1967 s.p.[1]

IMA-Symbol

Uv[2]

Chemische Formel Ca3Cr2[SiO4]3[3]
Mineralklasse
(und ggf. Abteilung) 		Silikate und Germanate – Inselsilikate (Nesosilikate) – Granatgruppe
System-Nummer nach
Strunz (8. Aufl.)
Lapis-Systematik
(nach Strunz und Weiß)
Strunz (9. Aufl.)
Dana
VIII/A.06c
VIII/A.08-130

9.AD.25
51.04.03b.03
Ähnliche Minerale Dioptas
Kristallographische Daten
Kristallsystem kubisch
Kristallklasse; Symbol hexakisoktaedrisch; 4/m32/m[4]
Raumgruppe Ia3d (Nr. 230)Vorlage:Raumgruppe/230[3]
Gitterparameter a = synthetisch: 11,996 Å[5][6]
Formeleinheiten Z = 8[5][6]
Physikalische Eigenschaften
Mohshärte 6,5 bis 7[7]
Dichte (g/cm3) natürlich: 3,77 bis 3,81; synthetisch: 3,5952 (berechnet)[6]
Spaltbarkeit keine
Bruch; Tenazität muschelig bis uneben[7]
Farbe smaragdgrün bis dunkelgrün[7]
Strichfarbe weiß[7]
Transparenz durchsichtig bis durchscheinend
Glanz Glasglanz[7]
Kristalloptik
Brechungsindex n = 1,865[5][6]
Doppelbrechung keine, gelegentlich anormal doppelbrechend[8][9][10][11]

Uwarowit kristallisiert im kubischen Kristallsystem und entwickelt meist kleine, gut bis vollkommen geformte Kristalle, aber auch körnige Aggregate. Aufgrund von Mischkristallbildung und Fremdbeimengungen schwankt der Farbton von dunkel- über smaragd- bis braungrün. Je nach Reinheit, Kristallfehlern und/oder der Menge an Einschlüssen können die Kristalle glas- bis fettglänzend sowie durchsichtig bis undurchsichtig sein.

Etymologie und Geschichte

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Während seines Aufenthaltes in St. Petersburg untersuchte der schweizerisch-russische Chemiker und Mineraloge Germain Henri Hess einen "Dioptas von Bissersk" aus der dortigen Sammlung, den er zu Vergleichszwecken angefordert hatte. Das Vorkommen eines Kupferminerals auf einem Chromerz veranlasste ihn zu einer genaueren Untersuchung, in deren Verlauf sich der vermeintliche Dioptas als ein neuer, chromhaltiger Granat erwies. Er benannte das neue Mineral aus der Lagerstätte Biserskoje (Biser) im Mittelural nach dem russischen Grafen, Mineraliensammler und Präsidenten der kaiserlichen Akademie der Wissenschaften Sergei Semjonowitsch Uwarow Uwarowit.[13]

Die Kristallstruktur klärte Georg Menzer 1929 auf[14] und die erste Synthese von reinem Uwarowit gelang F. A. Hummel 1950 an der Pennsylvania State University.[15]

Klassifikation

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

In der veralteten 8. Auflage der Mineralsystematik nach Strunz gehörte der Uwarowit zur Mineralklasse der „Silikate“ und dort zur Abteilung „Inselsilikate (Nesosilikate)“, wo er gemeinsam mit Knorringit in der Gruppe der „Chrom-Granate“ mit der Systemnummer VIII/A.06c 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.08-130. Dies entspricht ebenfalls der Abteilung „Inselsilikate mit [SiO4]-Gruppen“, wo Uwarowit zusammen mit Almandin, Andradit, Calderit, Eltyubyuit, Eringait, Goldmanit, Grossular, Henritermierit, Holtstamit, Hutcheonit, Irinarassit, Jeffbenit, Katoit, Kerimasit, Kimzeyit, Knorringit, Majorit, Menzerit-(Y), Momoiit, Morimotoit, Pyrop, Schorlomit, Spessartin, Toturit und Wadalit sowie dem 1967 diskreditierten Hydrougrandit die „Granatgruppe“ mit der Systemnummer VIII/A.08 bildet.[16]

Die von der International Mineralogical Association (IMA) zuletzt 2009 aktualisierte[17] 9. Auflage der Strunz’schen Mineralsystematik ordnet den Uwarowit in die erweiterte Klasse der „Silikate und Germanate“, dort aber ebenfalls in die Abteilung „Inselsilikate (Nesosilikate)“ ein. Diese ist allerdings weiter unterteilt nach der möglichen Anwesenheit weiterer Anionen und der Koordination der beteiligten Kationen. Das Mineral ist hier entsprechend seiner Zusammensetzung und seinem Aufbau in der Unterabteilung „Inselsilikate ohne zusätzliche Anionen; Kationen in oktaedrischer [6]er- und gewöhnlich größerer Koordination“ zu finden, wo es zusammen mit Almandin, Andradit, Calderit, Goldmanit, Grossular, Henritermierit, Hibschit, Holtstamit, dem bisher nicht anerkannten Hydroandradit, Katoit, Kimzeyit, Knorringit, Majorit, Momoiit, Morimotoit, Pyrop, Schorlomit, Spessartin und Wadalit sowie den bisher als hypothetisch geltenden Blythit 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.[12]

In der vorwiegend im englischen Sprachraum gebräuchlichen Systematik der Minerale nach Dana hat Uwarowit die System- und Mineralnummer 51.04.03b.03. Auch das 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 (Ugrandit-Reihe)“, in der auch Andradit, Grossular und Goldmanit eingeordnet sind.

Zusammensetzung

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Uwarowit mit der Endgliedzusammensetzung [X]Ca2+3[Y]Cr3+[Z]Si3O12 ist das Chrom-Analog von Grossular ([X]Ca2+3[Y]Al[Z]Si3O12) und kommt in der Natur immer als Mischkristall mit Grossular und Andradit vor. Mit beiden Endgliedern besteht unbegrenzte Mischbarkeit, entsprechend den Austauschreaktionen

Auf der dodekaedrisch koordinierten X-Position kann Ca2+ durch Mg2+ ersetzt werden, entsprechend den Austauschreaktionen

  • [X]Ca2+ = [X]Mg2+ (Knorringit)[23],
  • [X]Ca2+ + [Y]Cr3+ = [X]Mg2+ +[Y]Al3+ (Pyrop)[24]

Die Gehalte an Fe2+ und Mn2+ sind durchweg gering.

Anders als bei Grossular und Andradit sind bislang keine OH-reichen Uwarowite beschrieben worden.

Kristallstruktur

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Uwarowit kristallisiert im kubischen System in der Raumgruppe Ia3d (Raumgruppen-Nr. 230)Vorlage:Raumgruppe/230 mit dem Gitterparameter a = 12,00 Å sowie acht Formeleinheiten pro Elementarzelle.[14][25][5]

Die Struktur ist die von Granat. Calcium (Ca2+) besetzt die dodekaedrisch von 8 Sauerstoffionen umgebenen X-Positionen, Chrom (Cr3+) die oktaedrisch von 6 Sauerstoffionen umgebene Y-Position und die tetraedrisch von 4 Sauerstoffionen umgebenen Z-Position ist ausschließlich mit Silicium (Si4+) besetzt.[14][25]

Wie viele Kalziumgranate sind auch natürliche Uwarowite gelegentlich leicht doppelbrechend[8], was meist als Hinweis auf eine niedrigere, nicht kubische Symmetrie gewertet wird[9][10]. Neuere Untersuchungen mit hochauflösender Synchrotron-Röntgenbeugung konnten zeigen, dass zumindest die untersuchten doppelbrechenden Uwarowite Gemische aus zwei bis drei jeweils kubischen Granaten unterschiedlicher Zusammensetzung und leicht unterschiedlichen Gitterparametern sind. Diese Verwachsung von Granaten mit unterschiedlichen Gitterkonstanten führt zu Gitterspannungen, die die Doppelbrechung hervorrufen.[11]

Eigenschaften

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Natürliche Uwarowite sind immer Mischkristalle, deren physikalische Eigenschaften mit der Zusammensetzung variieren. So reicht beispielsweise die Skala der Mohshärte beim Uwarowit von 6,5 bis 7 (nach anderen Quellen 7 bis 7,5[16]) und die Dichte von 3,4 bis 3,8 g/cm³.

Die Farbe zeigt eine komplexere Abhängigkeit von der Zusammensetzung der Uwarowitmischkristalle. Mit steigenden Chromgehalten (Cr3+) nimmt die Intensität der grünen Farbe zu. Mit zunehmenden Ersatz von Kalzium (Ca2+) durch Magnesium (Mg2+) auf der X-Position ändert sich die Farbe von grün über grau zu tief violett-rot, zumindest bei grossularreichen Uwarowiten. Mit der Farbänderung bei zunehmenden Mg-Gehalten geht eine Abnahme des kovalenten Anteils der Chrom-Sauerstoff-Bindung einher. Die Bindungslänge bleibt dabei nahezu unverändert.[23]

Ein ähnlicher Effekt wird auch durch eine Änderung des Druckes hervorgerufen. An einem natürlichen Uwarowit wurde mit steigenden Druck eine Änderung der Farbe von grün (0,0001 GPa) über grau (8 GPa) zu rot (13 GPa) beobachtet. Anders als bei der Farbänderung in Mischkristallen ändert sich hier der Charakter der Bindung nicht, sondern die Bindungslänge.[26]

Bildung und Fundorte

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Uwarowit auf Quarz aus dem Outokumpu-Erzfeld, Ostfinnland. Größe des Uwarowitkristalls 1,2 cm

Uwarowit bildet sich vorwiegend in metamorphen oder hydrothermalen Zusammenhängen, seltener in magmatischen Gesteinen wie Pegmatit. Das Mineral braucht zur Entstehung erhöhte Chrom-Gehalte und eine ultrabasische Umgebung, das heißt einen besonders niedrigen Gehalt an Siliciumdioxid (SiO2). Diese Bedingungen finden sich unter anderem in chromithaltigen Serpentiniten und Skarnen.

Als bekannteste Fundorte in Russland sind vor allem die Bergwerke der Region Perm bei Biser im Süden von Saranowskoje und Teplaja Gora bei Sarany, wo Uwarowitkristalle von bis zu acht Millimetern gefunden wurden. In Oblast Swerdlowsk sind unter anderem Verch-Nejvinskij, Alapaewsk, Stary Itkul’skoje und Iremel’skoje zu nennen.

Kristalle von bis zu zwei Zentimetern sowie besonders große Kristallaggregate stammen aus der finnischen Lagerstätte Outokumpu.

Weitere Fundorte sind unter anderem Assosa in der Provinz Wollega in Äthiopien; die Chromitlagerstätten im südöstlichen Teil von New South Wales und auf Tasmanien in Australien; Xinjiang in der Volksrepublik China; Mokkivaara und Pohjois-Karjala in Finnland; die Lombardei und Val Malenco in Italien; die Präfekturen Kōchi und Ehime in Japan; Québec in Kanada; im Moa-Baracoa-Massiv, als Einlagerungen im Serpentinit in der Provinz Guantánamo auf Kuba; Nordland, Røros, Grua und Velfjord in Norwegen; Steiermark und Tirol in Österreich; im Serpentinitmassiv der Region um Sobótka in Polen; Ostanatolien und Kap Dağları in der Türkei; sowie Alaska, Arizona, verschiedene Regionen in Kalifornien, Colorado, Maine, Michigan, Nevada, New Mexico, New York, Oregon, Pennsylvania, Texas, Vermont und Washington in den USA.[27]

Verwendung als Schmuckstein

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Uwarowit-Anhänger

Uwarowit wird überwiegend zu Schmucksteinen verarbeitet. Schmuckstücke, bei denen Uwarowit verarbeitet wurde, sind bereits seit der Merowingerzeit nachweisbar.[28]

Auf dem Vorkommen im Ural beruht die wissenschaftliche Erstbeschreibung von Uwarowit. Die besten Kristalle aus dieser Lagerstätte nutzte man zur Preziosenherstellung am kaiserlichen Hof. In der russischen Geschichte spricht man vom „kaiserlichen Stein“, weil die Neigung der Zarin Katharina II. für dieses Mineral bekannt ist.

Uwarowit wird gelegentlich mit der ebenso seltenen und etwas heller grünen Andradit-Varietät Demantoid (Fe3+ Cr3+) verwechselt. Eine weitere farbliche Verwechslungsmöglichkeit besteht mit der Grossular-Varietät Tsavorit sowie mit Smaragd und Dioptas.

Siehe auch

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Literatur

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Monographien
  • Takeo Bamba, Kenzo Yagi, Kenjiro Maed: Chrome Garnet from the Vicinity of Nukabira Mine, Hidaka Province, Hokkaido, Japan. In: Proceedings of the Japan Academy. Band 45, Nr. 2, 1969, S. 109–114 (jstage.jst.go.jp [PDF; 1,5 MB; abgerufen am 16. September 2024]).
  • R. J. Ford: A hydro garnet from Tasmania. In: Mineralogical Magazine. Band 37, Nr. 292, Dezember 1970, S. 942–943 (rruff.info [PDF; 102 kB; abgerufen am 16. September 2024]).
  • Ian T. Graham, M. David Colchester: The Occurrence and Origin of Well-crystallised Uvarovite Garnet from the Podiform Chromitite Deposits of South-eastern New South Wales. In: Journal and Proceedings of The Royal Society of New South Wales. Band 128, Nr. 3-4, 1995, S. 79–88 (online verfügbar auf biodiversitylibrary.org [abgerufen am 16. September 2024]).
Kompendien
  • Hans Jürgen Rösler: Lehrbuch der Mineralogie. 4., durchgesehene und erweiterte Auflage. Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie (VEB), Leipzig 1987, ISBN 3-342-00288-3, S. 460 ff.
  • Petr Korbel, Milan Novák: Mineralien-Enzyklopädie (= Dörfler Natur). Edition Dörfler im Nebel-Verlag, Eggolsheim 2002, ISBN 978-3-89555-076-8, S. 199.
  • Martin Okrusch, Siegfried Matthes: Mineralogie. Eine Einführung in die spezielle Mineralogie, Petrologie und Lagerstättenkunde. 7., vollständig überarbeitete und aktualisierte Auflage. Springer, Berlin [u. a.] 2005, ISBN 3-540-23812-3, S. 83 ff.
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Commons: Uwarowit (Uvarovite) – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien
Wikisource: Ueber den Kalkchromgranat – Quellen und Volltexte
Wiktionary: Uwarowit – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

Einzelnachweise

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  1. ↑ 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: July 2024. (PDF; 3,6 MB) In: cnmnc.units.it. IMA/CNMNC, Marco Pasero, Juli 2024, abgerufen am 1. September 2024 (englisch).
  2. ↑ 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 16. September 2024]).
  3. ↑ a b 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).
  4. ↑ David Barthelmy: Uvarovite Mineral Data. In: webmineral.com. Abgerufen am 16. September 2024 (englisch).
  5. ↑ a b c d H. G. Huckenholz, D. Knittel: Uvarovite: Stability of uvarovite-grossularite solid solution at low pressure. In: Contributions to Mineralogy and Petrology. Band 49, 1975, S. 211–232, doi:10.1007/BF00376589.
  6. ↑ a b c David K. Teertstra: Index-of-refraction and unit-cell constraints on cation valence and pattern of order in garnet-group minerals. In: The Canadian Mineralogist. Band 44, 2006, S. 341–346 (rruff.info [PDF; 197 kB; abgerufen am 16. September 2024]).
  7. ↑ a b c d e Uvarovite. 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; 73 kB; abgerufen am 16. September 2024]).
  8. ↑ a b Oleg von Knorring: A new occurrence of uvarovite from northern Karelia in Finland. In: Mineralogical Magazine. Band 29, 1951, S. 594–601 (rruff.info [PDF; 2,8 MB; abgerufen am 16. September 2024]).
  9. ↑ a b Michael Andrut, Manfred Wildner: The crystal chemistry of birefringent natural uvarovites: Part I. Optical investigations and UV-VIS-IR absorption spectroscopy. In: The American Mineralogist. Band 86, 2001, S. 1219–1230 (minsocam.org [PDF; 39 kB; abgerufen am 16. September 2024]).
  10. ↑ a b Manfred Wildner, Michael Andrut: The crystal chemistry of birefringent natural uvarovites: Part II. Single-crystal X-ray structures. In: American Mineralogist. Band 86, 2001, S. 1231–1251 (minsocam.org [PDF; 47 kB; abgerufen am 16. September 2024]).
  11. ↑ a b Jeffrey Juan Salvador: Crystal Chemistry and Structure of Anomalous Birefringent Cubic Uvarovite Garnet, Ideally Ca3Cr2Si3O12. In: Graduate Program in Geology and Geophysics. 2017 (als Download verfügbar auf prism.ucalgary.ca [PDF; 19,6 MB; abgerufen am 16. September 2024]).
  12. ↑ a b c 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 16. September 2024]).
  13. ↑ H. Hess: Ueber den Uwarowit, eine neue Mineralspecies. In: Annalen der Physik und Chemie. Band 24, 1832, S. 388–389 (rruff.info [PDF; 132 kB; abgerufen am 16. September 2024]).
  14. ↑ a b c G. Menzer: Die Kristallstruktur der Granate. In: Zeitschrift für Kristallographie – Crystalline Materials. Band 69, 1929, S. 300–396, doi:10.1524/zkri.1929.69.1.300.
  15. ↑ F. A. Hummel: Synthesis of Uvarovite. In: American Mineralogist. Band 35, Nr. 3–4, 1950, S. 324–325 (minsocam.org [PDF; 224 kB; abgerufen am 16. September 2024]).
  16. ↑ a b 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.
  17. ↑ 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).
  18. ↑ a b T. Isaacs: A study of uvarovite. In: Mineralogical Magazine. Band 35, 1965, S. 341–346 (rruff.info [PDF; 328 kB; abgerufen am 16. September 2024]).
  19. ↑ Joaquín Proenza, Jesús Solé, Joan Carles Melgarejo: Uvarovite in podiform chromitite: the Moa-Baracoa ophiolitic massif, Cuba. In: The Canadian Mineralogist. Band 37, 1999, S. 679–690 (rruff.info [PDF; 3,4 MB; abgerufen am 16. September 2024]).
  20. ↑ H. G. Huckenholz, D. Knittel: Uvarovite: Stability of uvarovite-andradite solid solutions at low pressure. In: Contributions to Mineralogy and Petrology. Band 56, 1976, S. 61–76, doi:10.1007/BF00375421.
  21. ↑ Tapan Pal, Dipankar Das: Uvarovite from chromite-bearing ultramafic intrusives, Orissa, India, a crystal-chemical characterization using 57Fe Mössbauer spectroscopy. In: American Mineralogist. Band 95, 2010, S. 839–843, doi:10.2138/am.2010.3328 (minsocam.org [PDF; 342 kB; abgerufen am 16. September 2024]).
  22. ↑ Biswajit Ghosh, Tomoaki Morishita: Andradite–Uvarovite solid solution from hydrothermally altered podiform chromitite, Rutland Ophiolite, Andaman, India. In: The Canadian Mineralogist. Band 49, 2011, S. 573–580, doi:10.3749/canmin.49.2.573.
  23. ↑ a b Alexej N. Platonov, Klaus Langer, Stanislav S. Matsyuk: Crystal field and covalency of octahedral chromium in natural [8](Mg1−xCax)3 [6](Al0.67Cr0.33)2Si3O12 garnets from upper mantle rocks. In: Physics and Chemistry of Minerals. Band 35, Nr. 6, 2008, S. 331–337, doi:10.1007/s00269-008-0226-6.
  24. ↑ K. L. Chakraborty: Mineralogical note on the chrome-chlorite (kämmererite) and chrome-garnet (uvarovite) from the chromite deposits of Kalrangi, Orissa, India. In: Mineralogical Magazine. 1968, doi:10.1180/minmag.1968.283.036.07 (rruff.geo.arizona.edu [PDF; 183 kB; abgerufen am 16. September 2024]).
  25. ↑ a b G. A. Novak, G. V. Gibbs: The crystal chemistry of the silicate garnets. In: American Mineralogist. Band 56, 1971, S. 791–825 (rruff.info [PDF; 2,3 MB; abgerufen am 16. September 2024]).
  26. ↑ M. N. Taran, K. Langer, M. Koch-Müller: Pressure dependence of colour of natural uvarovite: the barochromic effect. In: Physics and Chemistry of Minerals. Band 35, Nr. 6, 2008, S. 175–177, doi:10.1007/s00269-007-0209-z (gfzpublic.gfz-potsdam.de [PDF; 960 kB; abgerufen am 16. September 2024]).
  27. ↑ Fundortliste für Uwarowit beim Mineralienatlas (deutsch) und bei Mindat (englisch), abgerufen am 16. September 2024.
  28. ↑ Dieter Quast, Ulrich Schüßler: Mineralogische Untersuchungen zur Herkunft der Granate merowingerzeitlicher Cloisonnéarbeiten. In: Germania. Band 78, 2000, ISSN 0016-8874, S. 75–96, doi:10.11588/ger.2000.94948.
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