Calderit

Calderit
Datei:Calderite garnet.jpg Calderit Kristalle auf Matrix aus Litzdalen in Sunndal (Norwegen)
Allgemeines und Klassifikation
IMA-Symbol	Cdr<ref name="Warr" />
Chemische Formel	Mn2+3Fe3+2[SiO4]3<ref name="StrunzNickel" /><ref name="IMA-Liste" />
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<ref name="Lapis" /> 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<ref name="StrunzNickel" />
Gitterparameter	a = natürlich: 11,81, synthetisch: 11,821<ref name="Lattard & Schreyer 1983" /> Å<ref name="Dunn 1979" />
Formeleinheiten	Z = 8<ref name="Dunn 1979" />
Physikalische Eigenschaften
Mohshärte	7<ref name="Handbookofmineralogy" />
Dichte (g/cm3)	gemessen: 4,05; berechnet: 4,07<ref name="Handbookofmineralogy" />
Spaltbarkeit	fehlt<ref name="Lapis" />
Farbe	dunkelrötlichbraun, dunkelgelb, rötlichgelb, rotbraun; in dünnen Schichten gelb bis hell grünlichgelb<ref name="Handbookofmineralogy" /><ref name="Lapis" />
Strichfarbe	weiß<ref name="Lapis" />
Transparenz	durchscheinend<ref name="Handbookofmineralogy" />
Glanz	Glasglanz<ref name="Webmineral" />
Kristalloptik
Brechungsindex	n 1,875 natürlich, 1,970 (synthetisch)<ref name="Lattard & Schreyer 1983" />
Doppelbrechung	keine, da isotrop

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

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<ref name="Lapis" /> 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

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.<ref name="AsiaticSocietyBengal" />

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.<ref name="IMA-Liste" /> Die seit 2021 ebenfalls von der IMA/CNMNC anerkannte Kurzbezeichnung (auch Mineral-Symbol) von Calderit lautet „Cdr“.<ref name="Warr" />

Ein Aufbewahrungsort für das Typmaterial des Minerals ist nicht definiert<ref name="Handbookofmineralogy" /> beziehungsweise nicht dokumentiert.<ref name="IMA-Typmaterialkatalog" />

Klassifikation

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.<ref name="Grew et al. 2013" />

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.<ref name="Lapis" />

Die von der International Mineralogical Association (IMA) zuletzt 2009 aktualisierte<ref name="IMA-Liste-2009" /> 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.<ref name="Grew et al. 2013" />

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

Calderit mit der Endgliedzusammensetzung ^[X]Mn²⁺₃^[Y]Fe^3+[Z]Si₃O₁₂ ist das Eisen-Analog von Spessartin (^[X]Mn²⁺₃^[Y]Al^[Z]Si₃O₁₂) bzw. das Mangan-Analog von Andradit (^[X]Ca₃^[Y]Fe^3+[Z]Si₃O₁₂) mit denen es Mischkristalle bildet entsprechend den Austauschreaktionen<ref name="Dunn 1979" />

• ^[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.<ref name="Dunn 1979" />

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

• Wabush (Labrador): ^[X](Mn_2,20Ca_0,82)^[Y]Fe³⁺_2,02^[Z]Si⁴⁺₃O₁₂<ref name="Klein 1966" /><ref name="Dunn 1979" />
• Otjosondu (Namibia): ^[X](Mn_1,96Ca_1,09)^[Y](Fe³⁺_1,04Al³⁺_0,87Mg²⁺_0,07Ti⁴⁺_0,01)^[Z](Si⁴⁺_2,97Al³⁺_0,03)O₁₂,<ref name="Dunn 1979" />

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-%).<ref name="Amthauer et al 1989" />

Synthetischer Calderit enthält einige mol-% des hypothetischen Endgliedes Blythit (^[X]Mn²⁺₃^[Y]Mn^3+[Z]Si₃O₁₂)<ref name="Lattard & Schreyer 1983" /> 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.<ref name="Amthauer et al 1989" />

Kristallstruktur

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.<ref name="Dunn 1979" /> Für synthetischen Calderit wurde a = 11,821 Å<ref name="Lattard & Schreyer 1983" /> oder a = 11.82239 Å gemessen.<ref name="Cevallos & Cava" />

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.<ref name="Lattard & Schreyer 1983" /><ref name="Amthauer et al 1989" />

Bildung und Fundorte

Datei:Calderite-327821.jpg

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.<ref name="extraLapis" /><ref name="Handbookofmineralogy" />

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.<ref name="Lattard & Schreyer 1983" /> Die Abbaureaktion ist stark abhängig von der Zusammensetzung der Granate und Calderit-Andradit-Spessartin-Mischkristalle sind bereits unter den Bedingungen der Amphibolit-Fazies stabil.<ref name="Amthauer et al 1989" /> Dies konnte auch für Granate mit 60–80 mol-% Calderit betätigt werden und Calderit wird nicht mehr als Indexmineral für hohe Drucke empfohlen.<ref name="Essene 2006" />

Als seltene Mineralbildung konnte Calderit nur an wenigen Orten nachgewiesen werden, wobei weltweit bisher rund 20 Vorkommen dokumentiert sind (Stand 2024).<ref name="MindatAnzahl" /> 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.<ref name="CABRAL et al. 2011" />

In Wabush findet sich calderitreeicher Granat zusammen mit Rhodonit und Kutnahorit sowie Aegirin, Rhodonit und Rhodochrosit.<ref name="Klein 1966" />

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.<ref name="Mindat" />

Daneben trat Calderit noch bei Katkamsandi (Jharkhand) und Netra (Madhya Pradesh) in Indien und bei Aggeneys in Südafrika auf.<ref name="Mindat" />

Verwendung

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<ref name="GeoDZ" /> eignet.<ref name="extraLapis" />

Weblinks

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Commons: Calderite – Sammlung von Bildern

• Calderit. In: Mineralienatlas Lexikon. Geolitho Stiftung; abgerufen am 19. September 2024 
• IMA Database of Mineral Properties – Calderite. In: rruff.info. RRUFF Project; abgerufen am 19. September 2014 (). 
• American-Mineralogist-Crystal-Structure-Database – Calderite. In: rruff.geo.arizona.edu. Abgerufen am 20. April 2024 (). 

Einzelnachweise

<references> <ref name="Amthauer et al 1989"> 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]).  </ref> <ref name="AsiaticSocietyBengal"> </ref> <ref name="CABRAL et al. 2011"> 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]).  </ref> <ref name="Cevallos & Cava"> 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]).  </ref> <ref name="Dunn 1979"> 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]).  </ref> <ref name="Essene 2006"> 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)).  </ref> <ref name="extraLapis"> 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.  </ref> <ref name="GeoDZ"> Das Lexikon der Erde – Geobarometer. Geo Data Zone (GeoDZ), abgerufen am 19. September 2024.  </ref> <ref name="Grew et al. 2013"> 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]).  </ref> <ref name="Handbookofmineralogy"> </ref> <ref name="IMA-Liste"> 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 ().  </ref> <ref name="IMA-Liste-2009"> 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 Vorlage:IconExternal am 29. Juli 2024; abgerufen am 30. Juli 2024 ().  </ref> <ref name="IMA-Typmaterialkatalog"> Catalogue of Type Mineral Specimens – C. (PDF 312 kB) Commission on Museums (IMA), 9. Februar 2021, abgerufen am 20. September 2024 (Gesamtkatalog der IMA).  </ref> <ref name="Klein 1966"> </ref> <ref name="Lapis"> </ref> <ref name="Lattard & Schreyer 1983"> </ref> <ref name="Mindat"> Calderite. In: mindat.org. Hudson Institute of Mineralogy, abgerufen am 19. September 2024 ().  </ref> <ref name="MindatAnzahl"> Localities for Calderite. In: mindat.org. Hudson Institute of Mineralogy, abgerufen am 19. September 2024 ().  </ref> <ref name="StrunzNickel"> </ref> <ref name="Warr"> </ref> <ref name="Webmineral"> David Barthelmy: Calderite Mineral Data. In: webmineral.com. Abgerufen am 19. September 2014 ().  </ref> </references>