Colemanit

Colemanit
Datei:Colemanite-177306.jpg Farblose bis weiße Colemanit_Kristalle aus der Baker Mine bei Boron, Kramer District, Kern County, Kalifornien, USA. Größe: 19,9 × 17,9 × 5,6 cm.
Allgemeines und Klassifikation
IMA-Symbol	Cole<ref name="Warr" />
Andere Namen	Borspat Neocolemanit
Chemische Formel	Ca[B3O4(OH)3]·H2O<ref name="StrunzNickel" /> Ca2B6O11·5H2O<ref name="Handbookofmineralogy" />
Mineralklasse (und ggf. Abteilung)	Borate (ehemals Carbonate, Nitrate und Borate)
System-Nummer nach Strunz (8. Aufl.) Lapis-Systematik (nach Strunz und Weiß) Strunz (9. Aufl.) Dana	Vc/C.03 V/J.03-010<ref name="Lapis" /> 6.CB.10 26.03.05.01
Ähnliche Minerale	Datolith<ref name="Rath_1885" /><ref name="Ramdohr_Strunz" />
Kristallographische Daten
Kristallsystem	monoklin
Kristallklasse; Symbol	monoklin-prismatisch; 2/m
Raumgruppe	P21/a (Nr. 14, Stellung 3)Vorlage:Raumgruppe/14.3<ref name="StrunzNickel" />
Gitterparameter	a = 8,71 Å; b = 11,25 Å; c = 6,09 Å β = 110,1°<ref name="StrunzNickel" />
Formeleinheiten	Z = 4<ref name="StrunzNickel" />
Häufige Kristallflächen	{110}, {301}, {221}, {011}<ref name="Handbookofmineralogy" />
Physikalische Eigenschaften
Mohshärte	4,5
Dichte (g/cm3)	gemessen: 2,423(5); berechnet: 2,42<ref name="Handbookofmineralogy" />
Spaltbarkeit	sehr vollkommen nach {010}, deutlich nach {001}
Bruch; Tenazität	uneben bis halbmuschelig; spröde
Farbe	farblos, milchweiß, blassgelb, gelb, grau, zimtbraun, braun, schwarz; im durchfallenden Licht farblos
Strichfarbe	weiß
Transparenz	durchscheinend bis durchsichtig
Glanz	Glas- bis Diamantglanz
Kristalloptik
Brechungsindizes	nα 1,586<ref name="Mindat" /> nβ 1,592<ref name="Mindat" /> nγ 1,614<ref name="Mindat" />
Doppelbrechung	δ 0,028<ref name="Mindat" />
Optischer Charakter	zweiachsig positiv<ref name="Mindat" />
Achsenwinkel	2V = 55 bis 56° (gemessen), 56° (berechnet)<ref name="Mindat" />
Weitere Eigenschaften
Chemisches Verhalten	löslich in heißer HCl, bei Abkühlung wird Borsäure frei; schwach löslich in Wasser (1 Teil in 1100 Teilen H2O bei 20–25 °C)<ref name="Dana" />
Besondere Merkmale	Hell blassgelbe Fluoreszenz, blassgrüne Phosphoreszenz. Bei sehr geringen Temperaturen pyro- und piezoelektrisch.<ref name="Handbookofmineralogy" />

Colemanit ist ein selten vorkommendes Mineral aus der Mineralklasse der „Borate“. Er kristallisiert im monoklinen Kristallsystem mit der chemischen Zusammensetzung Ca[B₃O₄(OH)₃]·H₂O<ref name="StrunzNickel" /> und ist damit chemisch gesehen ein wasserhaltiges Calcium-Borat mit drei zusätzlichen Hydroxygruppen.

Colemanit bildet bis zu 30 cm große, isometrische bis kurzprismatische sowie auch pseudorhomboedrische und pseudoktaedrische Kristalle. Er tritt ferner in Form von kryptokristallinen massiven, spaltbaren, körnigen und knolligen Aggregaten auf.<ref name="Handbookofmineralogy" /> In reiner Form ist Colemanit farblos und durchsichtig mit glas- bis diamantähnlichem Glanz auf den Oberflächen. Durch vielfache Lichtbrechung aufgrund von Gitterbaufehlern oder polykristalliner Ausbildung kann er aber auch durchscheinend weiß sein und durch Fremdbeimengungen eine graue bis hellgelbe oder zimtbraune bis schwarze Farbe annehmen. Seine Strichfarbe ist dagegen immer weiß.

Die Typlokalität des Minerals ist der Furnace Creek Borate District (Death Valley Area Borate Deposits), Inyo County, Kalifornien, USA, der zum 1882 durch R. Neuschwander entdeckten Bergbaugebiet gehört, in dem Bor-Minerale abgebaut worden sind.

Etymologie und Geschichte

Datei:William Tell Coleman.jpg

William Tell Coleman

Als Entdecker des Colemanit gilt R. Neuschwander, der erste Stufen des Minerals bereits im Oktober 1882 an der Typlokalität gefunden haben soll.<ref name="Evans_1884" /> Der kalifornische „Staats-Mineraloge“ Henry Garber Hanks beschrieb das Mineral dann 1883 aus dem Death Valley als kristalline Varietät des aus Oregon bekannten kreideartigen Priceit.<ref name="Hanks" />

„As this mineral possesses certain physical properties differing from priceite, the name colemanite has been given to it to distinguish it from the soft chalky mineral found both in southern Oregon and San Bernardino County, California.“

– Henry G. Hanks<ref name="Hanks" />

„Da indes das neue Vorkommen gewisse Verschiedenheiten von Priceit darbietet, so dürfte sich ein besonderer Name zur Unterscheidung von dem weichen kreideähnlichen Minerale von Süd Oregon und S. Bernadino Co. empfehlen.“

– Hermann Steinmetz<ref name="Steinmetz" />

Earl Pemberton<ref name="Pemberton_1973" /> weist aber darauf hin, dass der Name „R. Neuschwander“ nur in der Arbeit von Evans<ref name="Evans_1884" />, nicht hingegen in der Typpublikation erwähnt wird. Hanks gilt demnach sowohl als Finder als auch als Erstbeschreiber.

Benannt wurde das neue Mineral nach dem amerikanischen Minenbesitzer, Begründer und Pionier der Boraxindustrie in Kalifornien William Tell Coleman (1824–1893), der auch der Besitzer der „Harmony Borax Works“ war, wo das Mineral erstmals gefunden wurde. Coleman selbst hatte zu Ehren seines Geschäftspartners Francis Marion Smith den Namen „Smithit“ vorgeschlagen.<ref name="Hildebrand" /> Obwohl in dem „Report on the Borax deposits of California and Nevada“ von Hanks<ref name="Hanks" /> bereits eine chemische Analyse und eine Reihe von Eigenschaften des Colemanits zusammengestellt sind, gilt die Arbeit von J. T. Evans<ref name="Evans_1884" /> im amerikanischen Wissenschaftsmagazin „Bulletin of the California Academy of Sciences“ als die wissenschaftliche Erstbeschreibung des Colemanits. Die mehrere Zentimeter großen Kristalle des Colemanit riefen auch im internationalen Maßstab großes Aufsehen hervor, so dass das Erscheinen mehrerer Arbeiten<ref name="Rath_1885" /><ref name="Kenngott" /><ref name="Hiortdahl" /><ref name="Bodewig_Rath" /> in deutscher Sprache über chemische und kristallographische Untersuchungen an diesem Mineral bereits im Jahre 1885 nicht verwunderlich ist.

Wie Anna Hedlik zeigte, kam Adolf Kenngott<ref name="Kenngott" /> aufgrund der chemischen Analysen von Benjamin Silliman<ref name="Silliman" />, A. W. Chase<ref name="Chase" /> und Félix Pisani<ref name="Pisani" /> zu der Annahme, dass sich sowohl für Priceit und Pandermit als auch für Colemanit ein einheitliches CaO:B₂O₃-Verhältnis ergibt, weshalb er keine scharfe Trennung dieser Minerale vornahm. Im Fall von Priceit und Pandermit war das auch gerechtfertigt, da beide Namen für dasselbe Mineral stehen und Pandermit heute lediglich ein Synonym für Priceit ist. Henri Buttgenbach (zitiert in Hermann Steinmetz<ref name="Steinmetz_Pandermit" />) nahm auf Grund optischer Untersuchungen sogar die Identität von Pandermit und Colemanit an. Esper Larsen wies zwar die Identität von Priceit und Pandermit nach, hielt aber aufgrund der verschiedenen optischen Eigenschaften Priceit/Pandermit einerseits sowie Colemanit andererseits für unterschiedliche Minerale.<ref name="Larsen" /> Erst 1948 konnte Anna Hedlik die aus den genannten Untersuchungen geschlussfolgerte Identität von Pandermit mit Colemanit durch Röntgenstrukturanalysen vollständig ausschließen.<ref name="Hedlik" />

Ein von Arthur Starr Eakle 1911 gefundenes, chemisch mit Colemanit identisches Mineral, welches sich aber optisch und kristallographisch von ihm unterscheiden sollte und deshalb Neocolemanit genannt wurde, stellte sich bei Untersuchungen von Arthur Hutchinson später als identisch mit Colemanit heraus.<ref name="Hutchinson" />

Typmaterial für Colemanit ist nicht definiert<ref name="Handbookofmineralogy" /> beziehungsweise dessen Aufbewahrungsort unbekannt.<ref name="IMA-Typmaterialkatalog" />

Klassifikation

In der veralteten 8. Auflage der Mineralsystematik nach Strunz gehörte der Colemanit zur Mineralklasse der „Nitrate, Carbonate und Borate“ und dort zur Unterklasse der „Borate“. Hier steht er innerhalb der Abteilung „Kettenborate (Inoborate)“, wo er gemeinsam mit Hydroboracit die „Colemanit-Hydroboracit-Gruppe“ mit der Systemnummer Vc/C.03 bildet.

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 V/J.03-010. Dies entspricht ebenfalls der Abteilung „Kettenborate [B₂O₄]²⁻ bis [B₆O₁₀]²⁻“, wo Colemanit zusammen mit Hydroboracit und Jarandolit eine unbenannte Gruppe mit der Systemnummer V/J.03 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 Colemanit in die neu definierte Klasse der „Borate“ und dort in die Abteilung „Triborate“ ein. Diese ist weiter unterteilt nach der Struktur der Boratgruppen. Das Mineral ist hier entsprechend seinem Aufbau in der Unterabteilung „Ketten- und Band-Triborate (Ino-Triborate)“ zu finden, wo es als einziges Mitglied eine unbenannte Gruppe mit der Systemnummer 6.CB.10 bildet.

In der vorwiegend im englischen Sprachraum gebräuchlichen Systematik der Minerale nach Dana hat Colemanit die System- und Mineralnummer 26.03.05.01. Das entspricht wie in der alten Strunz-Systematik der gemeinsamen Klasse der „Carbonate, Nitrate und Borate“ und dort der Abteilung „Wasserhaltige Borate mit Hydroxyl oder Halogen“. Hier findet er sich innerhalb der Unterabteilung „Wasserhaltige Borate mit Hydroxyl oder Halogen“ als einziges Mitglied in einer unbenannten Gruppe mit der Systemnummer 26.03.05.

Chemismus

Eine chemische Analyse eines Colemanits aus dem Death Valley ergab 27,31 % CaO, 0,10 % MgO, 50,70 % B₂O₃ sowie 21,87 % H₂O.<ref name="Handbookofmineralogy" /> Veröffentlichte chemische Analysen von Colemanit sind meist relativ alt, die genannten Werte stammen aus einer Bestimmung aus dem Jahre 1887!<ref name="Whitfield" /> Dreizehn Mikrosondenanalysen an Colemanit ergaben Mittelwerte von 25,38 % CaO; 0,26 % SiO₂; 0,16 % Na₂O; 0,07 % Al₂O₃; 0,01 % K₂O; 0,01 % FeO; 0,01 % MgO sowie 0,01 % TiO₂ (Bor-Gehalte über Stöchiometrie und Massenbalance angenommen). Aus ihnen errechnet sich auf der Basis von einem Sauerstoffatom die empirische Formel Ca_0,99Na_0,01B_3,00O₄(OH)₃·H₂O, welche zu Ca[B₃O₄(OH)₃]·H₂O idealisiert wurde und Gehalte von 27,28 % CaO, 50,81 % B₂O₃ sowie 21,91 % H₂O erfordert.<ref name="Handbookofmineralogy" />

Insbesondere türkische Colemanit-Kristalle weisen Gehalte von Arsen in Form von As³⁺ und/oder As⁵⁺ auf, die bis zu 125 ppm betragen können und die für die Fluoreszenz dieser Kristalle verantwortlich sein sollen.<ref name="LIN" /><ref name="Helvacı" />

Colemanit ähnelt chemisch Hydroboracit, CaMg[B₃O₄(OH)₃]₂·3H₂O, weist aber keine formelwirksamen Gehalte an Magnesium auf und ist auch deutlich ärmer an Kristallwasser.<ref name="StrunzNickel" /> Inyoit, Ca[B₃O₃(OH)₅]·4H₂O, Meyerhofferit, Ca[B₃O₃(OH)₅]·H₂O, Nifontovit, Ca₂[B₃O₃(OH)₆]₂·2H₂O, Tertschit, Ca₂[B₅O₇(OH)₅]·7H₂O, und Ginorit, Ca₂[B₁₄O₂₀(OH)₆]·5H₂O, sind alle deutlich wasserreicher als Colemanit und besitzen zudem eine andere Struktur.<ref name="StrunzNickel" />

Kristallstruktur

Datei:Struktur Colemanit.png

Kristallstruktur von Colemanit, projiziert parallel [001]

Colemanit kristallisiert im monoklinen Kristallsystem in der Raumgruppe P2₁/a (Raumgruppen-Nr. 14, Stellung 3)Vorlage:Raumgruppe/14.3 mit den Gitterparametern a = 8,71 Å; b = 11,25 Å; c = 6,09 Å; und β = 110,1° sowie vier Formeleinheiten pro Elementarzelle.<ref name="StrunzNickel" />

Im Colemanit bilden eckenvernüpfte [B^[3]B₂^[4]O5(OH)₃]-Ringe, die aus jeweils zwei [BO₃OH]-Tetraedern und einer planaren [BO₂OH]-Gruppe bestehen, wellenförmige Borat-Ketten parallel der a-Achse [100]. Ketten aus CaO₃(OH)₄H₂O-Polyedern verlaufen ebenfalls parallel [100]. Beide Kettentypen sind über gemeinsame Ecken und Kanten verbunden und bilden stabile Schichten parallel (010).<ref name="StrunzNickel" /> Die Verbindung zwischen diesen Schichten ist schwach und besteht – zusammen mit einem Netzwerk aus Wasserstoffbrückenbindungen – aus einer geringen Anzahl von B-Φ-Ca-Verknüpfungen. Diese schwache Verbindung ist für die sehr vollkommene Spaltbarkeit des Colemanits nach {010} verantwortlich.<ref name="Burnes_Hawthorne" /> Jedes Ca-Atom ist dodekaedrisch von acht Anionen umgeben.<ref name="Hawthorne et al" /> Sowohl das Raman- als auch das Infrarotspektrum des Colemanit sind durch multiple streckschwingende Wasser-Banden gekennzeichnet, die anzeigen, dass in der Struktur dieses Minerals Wasser eine wichtige Rolle spielt.<ref name="Frost" />

Colemanit ist isotyp (isostrukturell) zu Calciborit und Hydroboracit.<ref name="StrunzNickel" />

Eigenschaften

Morphologie

Datei:Bulletin (1886) (20233777089).jpg

Zeichnungen von Colemanit-Kristallen

Bereits Abraham Wendell Jackson hatte 1884 festgestellt, dass alle Colemanit-Kristalle von der Typlokalität eine hochkomplexe Kristalltracht besitzen und einer der Kristalle nicht weniger als 24 verschiedene Kristallformen aufweist.<ref name="Jackson_1884" /> Jackson hat überhaupt als erster Colemanit-Kristalle aus Kalifornien untersucht.<ref name="Jackson_1885" /> Hier bildete er Zeichnungen von zehn verschiedenen Kristallen ab, zu denen die in der nebenstehenden Tafel gehören. Er ordnete die immer mittel- bis kurzsäuligen Kristalle drei verschiedenen Habitusvarianten zu. Allerdings hat er erst später erfahren, dass das von ihm untersuchte Material in nur untergeordnetem Maße von der Typlokalität, sondern hauptsächlich aus Lagerstätten aus dem fünf Meilen von Daggett (Kalifornien) entfernten Calico District<ref name="Jackson_1886" /> in den Calico Mountains in der Mojave-Wüste, San Bernardino County, Kalifornien, stammte.

Artur S. Eakle<ref name="Eakle_1902" />, der ebenfalls Material aus dem Calico-District untersuchte und an den Kristallen 47 verschiedene Flächenformen festgestellt, unterschied unter den Colemanit-Kristallen vier typische Habitusvarianten. Habitus 1 stellt langprismatischen Kristalle dar, für die das Prisma {110} trachtbestimmend ist. Er ist ferner durch die Dominanz von {001} und dem Pinakoid {201} charakterisiert. An den Colemanit-Kristallen findet sich am häufigsten der Habitus 2 mit dem Prisma parallel der a-Achse {021} sowie dem Prisma {311}, wodurch die Kristalle charakteristisch zugespitzt erscheinen. Der Habitus 3 ist durch das Vorherrschen von {110} und {201} gekennzeichnet, wodurch sich ein abgeflachtes Aussehen ergibt. Der Habitus 4 ist eher flächenarm und erhält ein keilförmiges Aussehen durch die Ausbildung von {110} und dem Pinakoid parallel der b-Achse {301} im Gleichgewicht. Die Oberflächen von {301} ist deutlich gerundet und geht vielleicht in {401} oder {601} über.<ref name="Eakle_1902" /><ref name="Steinmetz" />

• Tracht und Habitus von Colemanit-Kristallen (gleiche Farben bedeuten gleiche Flächenformen)
• extrem flächenreicher Colemanit-Kristall, Kopfbild<ref name="Eakle_1902" />
  extrem flächenreicher Colemanit-Kristall, Kopfbild<ref name="Eakle_1902" />
• sehr flächenreicher Colemanit-Kristall<ref name="Eakle_1902" />
  sehr flächenreicher Colemanit-Kristall<ref name="Eakle_1902" />
• Colemanit, Kristall-Habitus 1 nach Eakle<ref name="Eakle_1902" />
  Colemanit, Kristall-Habitus 1 nach Eakle<ref name="Eakle_1902" />
• Colemanit, Kristall-Habitus 2 nach Eakle<ref name="Eakle_1902" />
  Colemanit, Kristall-Habitus 2 nach Eakle<ref name="Eakle_1902" />
• Colemanit, Kristall-Habitus 3 nach Eakle<ref name="Eakle_1902" />
  Colemanit, Kristall-Habitus 3 nach Eakle<ref name="Eakle_1902" />
• Colemanit, Kristall-Habitus 4 nach Eakle<ref name="Eakle_1902" />
  Colemanit, Kristall-Habitus 4 nach Eakle<ref name="Eakle_1902" />
• „Neocolemanit-Habitus“ nach Eakle<ref name="Eakle_1911" />
  „Neocolemanit-Habitus“ nach Eakle<ref name="Eakle_1911" />

Allgemein entwickelt Colemanit bis 30 cm große, isometrische bis nach [001] kurzprismatische Kristalle mit großen Prismen parallel der c-Achse {110} und teils großen, teils weniger großen Basispinakoiden {001} sowie verschiedenen, teilweise äußerst komplexen terminierenden Formen. Ferner in pseudorhomboedrischen Kristallen mit großen {110} und {301} (was dem Habitus 4 von Eakle entspricht) sowie pseudooktaedrischen Kristallen mit großen {221} und Prismen {011}. Steinmetz listet 62 verschiedene Flächenformen auf.<ref name="Steinmetz" /> Generell zählt Colemannit neben Calcit zu den formenreichsten Mineralen überhaupt.

Colemanit kommt ferner auch in Aggregaten vor, die insbesondere aus türkischen Lagerstätten<ref name="Meixner_1953b" /> beschrieben worden sind.<ref name="Meixner_1953a" /> Neben klar durchsichtigen Spaltstücken („Borspat“) werden annähernd kugelige Colemanit-Konkretionen bis zu 5 cm Durchmesser erwähnt, die im Innern radialstrahligen Stängelbau aufweisen und genetisch den ähnlichen Gipskonkretionen entsprechen. Ferner in Form von „Colemanitrosen“ bis Faustgröße, die den bekannten „Gipsrosen“ ähneln und ebenfalls als Konkretionen aufzufassen sind. Eine weitere Ausbildungsform wird als Bändercolemanit bezeichnet, wobei bis zu 6 cm starke Colemanitlagen durch Tonbänder scharf voneinander getrennt sind. Der Colemanit weist ausgesprochenes Stängelwachstum auf, die Stängel sind bis zu 2 mm dick und stehen stets senkrecht zur Schichtung des Tongesteins.<ref name="Meixner_1953a" />

Pseudomorphosen

Datei:Colemanite-Meyerhofferite-Inyoite-201527.jpg

Aus der Corkscrew Canyon Mine, Kalifornien/USA, stammt diese zweisphasige Pseudomorphose von Colemanit nach Meyerhofferit/Inyoit. Größe: 7,2 × 5,0 × 4,2 cm.

Aus der „Biddy McCarty Mine“ der Pacific Coast Borax Company im Death Valley, Inyo Co., Kalifornien, werden Pseudomorphosen von nach {001} tafeligen Inyoit-Kristallen beschrieben, die als Resultat der Dehydration von Inyoit entstanden.<ref name="Rogers" /> Schneeweiße und lebhaft glänzende, pseudorhomboedrische Kristallaggregate bis zu 2 cm Durchmesser aus der Grube „Aceb“ bei Iskeleköy unweit Bigadiç in der türkischen Provinz Balıkesir stellen ebenfalls Pseudomorphosen nach Inyoit dar, die aus unzähligen, maximal 0,7 × 3 mm messenden, wasserklaren, säuligen, flächenreichen Kriställchen als wirr gelagertes sperriges Haufwerk mit reichlich Hohlräumen aufgebaut werden.<ref name="Meixner_1953a" />

Aus der „Corkscrew Canyon Mine“ im Death Valley wurden Pseudomorphosen beschrieben, die auf etwas kompliziertere Art und Weise entstanden sind. Hier bildete sich in einem ersten Schritt aus freistehenden Inyoit-Kristallen durch Dehydration Meyerhofferit. In einem zweiten Schritt setzten sich auf der Oberfläche dieser neu entstandenen Meyerhofferit-Kristalle winzige Colemanit-Kriställchen ab. In einem dritten Schritt wurde der Meyerhofferit herausgelöst – übrig blieben Perimorphosen von Colemanit nach Pseudomorphosen von Meyerhofferit nach Inyoit.<ref name="Mühle" />

Colemanit ersetzt faserigen Ulexit<ref name="Helvacı_Orti" /><ref name="Warren_2006" /> und Hydroboracit<ref name="Dana" />, kann aber auch selbst durch Hydroboracit<ref name="Warren_2006" /><ref name="Lapis-Mineralienmagazin" /> und Howlith<ref name="Warren_2006" /> pseudomorphosiert werden. Ferner sind Pseudomorphosen von Calcit nach Colemanit bekannt.<ref name="Dana" /><ref name="Meixner_1953a" /> Als Kuriosität ist Colemanit zusammen mit Bitumen in einem fossilen Ei im Schotter des Gila River in Arizona beobachtet worden.<ref name="Morgan_Tallmon" />

Physikalische und chemische Eigenschaften

Datei:Colemanite-187717.jpg

Bis zu 3 cm große Colemanit-Kristalle aus Boron, Kramer District, Kern County, Kalifornien/USA (Größe: 19,4 cm × 16,2 cm × 15,1 cm)

Die Kristalle des Colemanits zeichnen sich durch eine für ein Boratmineral große Farbvielfalt aus. Beschrieben wurden farblose, milchweiße, blassgelbe, gelbe, graue, zimtbraune, hellbraune, braune und schwarze Varietäten. Die Ursache der bräunlichen und schwarzen Farbtöne sind mikroskopisch kleine Kristalle von Manganmineralen wie Birnessit und Todorokit.<ref name="Brown et al" /> Die Strichfarbe des Colemanits ist immer weiß.<ref name="Handbookofmineralogy" /> Die Oberflächen der durchscheinenden bis durchsichtigen Kristalle weisen den Werten für die Lichtbrechung (n_α = 1,586, n_γ = 1,614) zufolge einen glasartigen, gelegentlich auch einen diamantartigen Glanz auf. Unter dem Mikroskop ist Colemanit im durchfallenden Licht farblos.<ref name="Handbookofmineralogy" />

Das Mineral besitzt eine sehr vollkommene Spaltbarkeit nach {010} und eine deutliche Spaltbarkeit nach {001}, bricht aufgrund seiner Sprödigkeit aber ähnlich wie Quarz, wobei die Bruchflächen uneben bis halbmuschelig ausgebildet sind. Mit einer Mohshärte von 4,5<ref name="Handbookofmineralogy" /> gehört Colemanit zu den mittelharten Mineralen, steht damit zwischen den Referenzmineralen Fluorit (Härte 4) und Apatit (Härte 5) und lässt sich wie diese mehr (Fluorit) oder weniger (Apatit) leicht mit dem Taschenmesser ritzen. Die gemessene Dichte für Colemanit beträgt 2,423 g/cm³, die berechnete Dichte liegt bei 2,42 g/cm³.<ref name="Handbookofmineralogy" />

Colemanit schmilzt vor dem Lötrohr unvollständig unter Aufblähen und Dekripitieren. Mit Fluorit oder Kaliumdisulfat erhitzt, färbt er die Flamme grün. In heißer Salzsäure (HCl) oder Salpetersäure (HNO₃) ist er löslich, wobei sich beim Abkühlen Flocken von Borsäure H₃BO₃ bilden. Das Filtrat gibt mit Ammoniak und Ammoniumoxalat eine weiße Fällung.<ref name="Evans_1885" /><ref name="Steinmetz" /> In Wasser ist Colemanit dagegen nur ganz leicht löslich (1 Teil in 1100 Teilen H₂O bei 20–25 °C).<ref name="Dana" />

• Farben von Colemanit
• farblos; Boraxo Mine, Inyo Co., Kalifornien, USA
  farblos; Boraxo Mine, Inyo Co., Kalifornien, USA
• weiß; Death Valley, Inyo County, Kaliforniena
  weiß; Death Valley, Inyo County, Kaliforniena
• gelb; Boraxo Mine, Inyo Co., Kalifornien
  gelb; Boraxo Mine, Inyo Co., Kalifornien
• Lohfarben bis hellbraun; Corkscrew Canyon Mine, Inyo Co., Kalifornien
  Lohfarben bis hellbraun; Corkscrew Canyon Mine, Inyo Co., Kalifornien
• braun; Kestelek, Region Marmara, Türkei
  braun; Kestelek, Region Marmara, Türkei

Fluoreszenz und Phosphoreszenz

Die erste Erwähnung der Fluoreszenz und Phosphoreszenz von Colemanit stammt bereits aus dem Jahre 1903.<ref name="Kunz_Baskerville" /> Colemanit zeigt im UV-Licht hell blassgelbe Fluoreszenz und kann eine blassgrüne Phosphoreszenz aufweisen.<ref name="Handbookofmineralogy" /> Anderen Angaben zufolge besitzt das Mineral im langwelligen UV-Licht (365 nm) wie auch im kurzwelliges UV-Licht (254 nm) eine bläulichweiße, mitunter auch gelblichweiße oder grünlichweiße Fluoreszenz. Bei Anregung mit kurzwelligem UV-Licht (254 nm) zeigt sich eine grünlichweiße Phosphoreszenz.<ref name="Mineralienatlas" />

Neueren Untersuchungen an türkischen Boraten zufolge reagiert die Mehrzahl der fluoreszierenden Boratminerale intensiver auf langwelliges UV-Licht (> 350 nm) als auf Licht mit kürzeren Wellenlängen. Ferner erwies sich, dass unterschiedliche Generationen desselben Minerals deutliche Unterschiede in der Reaktion auf UV-Licht aufweisen.<ref name="Helvacı" /> Diese Untersuchungen zeigen, dass die weiße Fluoreszenz des Colemanits mit bläulichem oder grünlichen Stich intrinsisch ist und zwei Ursachen besitzt: einerseits anorganische Radikale wie BO²⁻, BO₂²⁻, BO₃²⁻ und BO₄⁴⁻ sowie andererseits typische Tieftemperatureinschlüsse organischer Luminophore. Darüber hinaus ist die weiße und gelblich- bis grünlichweiße Fluoreszenz hauptsächlich auf idiomorphe Colemanit-Kristalle beschränkt, während weniger gut kristallisierte Bildungen, xenomorphe Körner sowie Kristalle mit von Schluff und Tonmineralen gefüllten Rissen und Hohlräumen eine hell orangefarbene bis rötliche Fluoreszenz zeigen. Diese wird auf einen Calciumhumatkomplex zurückgeführt, wobei auch die enthaltenen Ionen As³⁺ und/oder As⁵⁺ zur Fluoreszenz beitragen sollen. Organische Luminophore wie z. B. Huminsäuren verursachen die grünliche Komponente in der Fluoreszenz und die bis zu zehn Sekunden andauernde grünliche Phosphoreszenz.<ref name="Helvacı" />

Bei sehr geringen Temperaturen ist Colemanit pyro- und piezoelektrisch.<ref name="Davisson" /><ref name="Chynoweth" /><ref name="Handbookofmineralogy" />

Dehydratation

Mit Beginn der Erhitzung verliert Colemanit bis zu einer Temperatur von 350 °C insgesamt 1,8 % seines Gewichts. Die eigentliche thermische Zersetzung des Colemanits verläuft im Bereich von 300 °C bis 450 °C. Sie beginnt dabei mit dem Verlust von Teilen seines Kristallwassers. Danach werden die Bindungen des molekularen Wassers mit den Borat-Ringen aufgebrochen, was durch eine endotherme Reaktion bei 389 °C angezeigt wird. Schließlich wird das verbleibende Wasser abgegeben – der Prozess verläuft bis zu einer Temperatur von 600 °C und ist dann beendet. Zwischen 350 °C und 600 °C verliert Colemanit insgesamt 35,7 % seines Gewichts.<ref name="Celik_Cakal" /><ref name="Waclawska_Stoch" />

Bildung und Fundorte

Datei:Lila C Borax Mine 1910.jpg

„Lila C.“ war die erste Colemanit-Lagerstätte in der Death-Valley-Region in Kalifornien

Colemanit findet sich in Borax-Seen und den daraus entstandenen Lagerstätten. Er ist ein typischer und häufiger Bestandteil von natrium- und carbonatarmen Borat-Lagerstätten, die sich unter ariden alkalischen lakustrischen Verhältnissen gebildet haben.<ref name="Handbookofmineralogy" /> Calcium und Bor werden dabei aus verschiedenen Quellen zugeführt. Ersteres stammt aus Geothermalwässern, letzteres aus warmen bis sehr heißen geothermalen Salzlaugen (Brines).<ref name="Garrett" /> Lange galt Colemanit als sekundär entstandenes Mineral, welches sich aus dem primären Ulexit durch „eindringende warme Borax-Lösungen“ bildet.<ref name="Foshag" /> Bei der Untersuchung der großen türkischen Lagerstätten Mitte der 1970er Jahre sowie ein Jahrzehnt später bei der Erforschung der neuentdeckten argentinischen Lagerstätten zeigten sich aber keine Hinweise auf eine mögliche Entstehung des Colemanit durch Umwandlung aus anderen Bormineralen. Mehr und mehr setzt sich deshalb die Theorie einer primären Colemanit-Bildung durch.<ref name="Garrett" /><ref name="Warren_2006" /><ref name="Warren_2016" />

Als Parageneseminerale für Colemanit werden andere Borate wie Howlith, Ulexit, Searlesit, Priceit, Nobleit, Ginorit, Gowerit, Lüneburgit, Kernit sowie Carbonate und Sulfate wie Gips, Calcit und Coelestin<ref name="Handbookofmineralogy" />, daneben aber auch Sulfide wie Realgar und Auripigment<ref name="Helvacı_Alonso" />, angegeben.

Datei:Colemanite-259958.jpg

Bis 2 cm große, braune und verzwillingte Colemanitkristalle aus einem 2005 gelungenen Fund auf der Lagerstätte Kestelek, Mustafa Kemalpafla, Bursa Province, Marmara Region, Türkei.

Als eher seltene Mineralbildung konnte Colemanit bisher (Stand 2017) nur von rund 150 Fundstellen beschrieben werden.<ref name="MindatAnzahl" /><ref name="Fundorte" /> Als Typlokalität gilt das Death Valley, von wo es 1883 zuerst beschrieben wurde. Die erste Colemanit abbauende Lagerstätte war die „Lila C. Mine“ am Fuße des Ostabhangs der Greenwater Range. Als die Lila C. Mine ausgeerzt war, verlagerte sich der Abbau in den Furnace Creek Distrikt am Fuße des westlichen Abhangs der Greenwater Range.<ref name="Pemberton_1983" />

Die besten Colemanit-Kristalle stammen aus Fundstellen in der Türkei und den Vereinigten Staaten. Zu den von Paul Ramdohr und Hugo Strunz zusammengestellten „Berühmten Mineralfundpunkten“<ref name="Ramdohr_Strunz" /> gehören auch die riesige Bor-Lagerstätte von Boron im Kern Co., Kalifornien, und Bandırma („Panderma“ ist die Typlokalitär für die Priceit-Varietät Pandermit) am Marmarameer im türkischen Kleinasien.

Von den zahllosen Lagerstätten und Fundstellen in Kalifornien können hier nur die wichtigsten genannt werden. Im Inyo County zählen dazu die „Gower Gulch Mine“ am Zabriskie Point, Black Mts., Amargosa Range; die „Billie Mine“, die „Boraxo Mine“, die „Thompson Mine“ (Kern Borate Mine, Borax Pit No. 1)<ref name="Minette_Mühle" /> und die „Corkscrew Canyon Mine“ (Corkscrew Mine),<ref name="Mühle" /> alle bei Ryan im Furnace Creek Borate District. Ferner aus der Lagerstätte „Kramer Borate Deposit“ bei Boron im Kramer Borate District, Kern County, der insbesondere „Neocolemanit“ liefernden „Lang Mine“ (Sterling Borax Mine oder Tick Canyon Borax Mine) im Tick Canyon bei Lang, Los Angeles County, und der „Pacific Mine“ bei Calico im gleichnamigen District in den Calico Hills, San Bernardino County, alle in Kalifornien, USA. Schließlich aus der „Anniversary Mine“ (Callville Wash) im White Basin, Muddy Mountains District, Muddy Mts., Clark County, Nevada.<ref name="Fundorte" /><ref name="Handbookofmineralogy" />

Aus den Evaporit-Lagerstätten von Penobsquis und Salt Springs bei Sussex, New Brunswick, Kanada. In Mexiko aus den großen Lagerstätten El Torreon und La Tinaja del Oso bei Magdalena, Sonora. In Argentinien aus der „Salinas Grandes Playa“ und der 8 km südwestlich von Coranzuli im Departamento Susques, Provinz Jujuy, liegenden Lagerstätte „Loma Blanca“<ref name="Alonso et al" /> sowie aus verschiedenen Lagerstätten im Sijes-Distrikt, Departamento Los Andes in der Provinz Salta.<ref name="Helvacı_Alonso" /><ref name="Alonso" /><ref name="Handbookofmineralogy" />

In der Türkei aus riesigen Lagerstätten mit Reserven von ca. einer Milliarde Tonnen. Dazu zählen die beide zur Borlagerstätte Emet gehörenden Gruben „Emet Eti Bor Mine“ und „Hisarcik Mine“ bei Emet, Provinz Kütahya, Ägäisregion; die Lagerstätten „Göcenoluk“ und „Sarıkaya B“ bei Kırka, Provinz Eskişehir, Zentralanatolien und „Sebepliköy“ (Sebepli) bei Gönen auf der Halbinsel Biga. Sämtlich in der Provinz Balıkesir, Marmararegion, befinden sich die „Bigadiç Mine“ bei Bigadiç, die Lagerstätten „Çakmakderesi Domuzderesi“ und „Kireçlik“ (Büyükkireçlik) bei Çamköy unweit Bigadiç, die Lagerstätte „Kurtpınarı“ bei Faraşköy unweit Bigadiç, die Grube „Acep“ bei Iskeleköy (Iskele) unweit Bigadiç sowie die „Sultançayırı Mine“ bei Sultançayırı unweit Susurluk. Besonders große Kristalle stammen aus der Lagerstätte „Kestelek“ bei Mustafakemalpaşa, Provinz Bursa, Marmararegion.<ref name="Helvacı_Alonso" /><ref name="Meixner_1953a" /><ref name="Meixner_1953b" /><ref name="Handbookofmineralogy" />

Schließlich aus der Boratlagerstätte „Inder“ bei Atyrau im gleichnamigen Gebiet in Kasachstan. In Europa aus verschiedenen Lagerstätten und Vorkommen bei Bella Stena im Jarandol-Becken bei Raška im gleichnamigen Verwaltungsbezirk, Serbien, sowie aus einem Salzsee im Karlovasi-Becken auf der Insel Samos, Region Nördliche Ägäis, Griechenland.<ref name="Fundorte" />

Verwendung

Datei:Colemanite-119319.jpg

Geschliffener, 0,7 × 0,4 × 0,4 cm großer und 2,47 Karat schwerer Colemanit neben einer Colemanit-Stufe mit tafeligen Kristallen. Größe: 5,4 × 4,7 × 3,2 cm.

Colemanit ist in sedimentären Borlagerstätten aufgrund seiner Häufigkeit und seines Gehaltes von bis zu 50,80 % B₂O₃ ein wichtiges Erz zur Gewinnung dieses Elements für die Chemische Industrie. Bor selbst ist dabei sowohl vom strategischen als auch vom industriellen Blickpunkt das weltweit wichtigste Element, da Borverbindungen mit Ausnahme von Lebensmitteln einen ungewöhnlich weiten Anwendungsbereich in allen Fertigungsgebieten besitzen.<ref name="Cetin et al" /> Aus der modernen Technik ist Bor nicht wegzudenken. Bornitrid, Borcarbid, und Borsilicid stellen Hartstoffe dar, die an Stelle von Diamant für Schleifmittel und als Schneidstoff zur Bearbeitung von Stahl dienen. Sie werden ferner als Legierungszusatz für Feinkornbaustähle und Nickelbasislegierungen verwendet. Metallboride wie Ferrobor sind hitzebeständige Werkstoffe, wobei bereits geringe Mengen an Bor das Zeitstandsverhalten und die Warmverformbarkeit von Stählen verbessern. Neodym-Eisen-Borverbindungen werden zur Herstellung stärkster Magnete für z. B. Kernspintomographen, Mikromotoren und Festplatten verwendet. Kristallines Bor und Borfasern benötigt man für Anwendungen mit extrem hoher Festigkeit und Steifigkeit wie z. B. Bauteile für Helikopterrotoren. Aufgrund des sehr hohen Wirkungsquerschnitts für thermische Neutronen bei der Kernreaktion ¹⁰B(n,α)⁷Li weist Bor eine sehr hohe Neutronenabsorption auf. Borverbindungen werden daher Strahlenschutzkleidung und -wänden, Stählen für Lagergefäße von Kernbrennstoffen und der dem Strahlenschutz dienenden Betonhülle für Abschirmzwecke hinzugefügt. Zur Regelung von und zum Abschalten der Kettenreaktion in Kernreaktoren verwendete Steuerstäbe enthalten Borcarbid oder Strontiumborid. Amorphes Bor dient als Additiv für Raketentreibstoffe (Heterogene Festtreibstoffe, Composits). Schließlich wird Bor als Zusatz für die Herstellung von extrem chemikalien- und temperaturbeständigen Borosilikatgläsern sowie zur Erzeugung von Borax und Perboraten für Wasch-, Reinigungs- und Desinfektionsmittel benötigt.<ref name="Trueb" /><ref name="Lapis-Mineralienmagazin" />

Ungeachtet seiner Temperaturempfindlichkeit, der geringen Härte und der nur sehr selten ausgeprägten Farben ist Colemanit auch verschliffen worden, allerdings zumeist nur als Kuriosität. Aus großen Kristallen oder spaltbaren Massen lassen sich 50–100 Karat schwere Steine schleifen. Der größte Kristall in der Sammlung der Smithsonian Institution (Washington, D.C.) wiegt 14,9 ct.<ref name="gemsociety" />

Siehe auch

• Systematik der Minerale
• Liste der Minerale

Weblinks

Commons: Colemanite – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

• Colemanit. In: Mineralienatlas Lexikon. Geolitho Stiftung; abgerufen am 15. September 2025 
• David Barthelmy: Colemanite Mineral Data. In: webmineral.com. Abgerufen am 15. September 2025 (). 
• IMA Database of Mineral Properties – Colemanite. In: rruff.info. RRUFF Project; abgerufen am 15. September 2025 (). 
• Colemanite search results. In: rruff.info. Database of Raman spectroscopy, X-ray diffraction and chemistry of minerals (RRUFF); abgerufen am 15. September 2025 (). 
• American-Mineralogist-Crystal-Structure-Database – Colemanite. In: rruff.geo.arizona.edu. Abgerufen am 15. September 2025 (). 

Einzelnachweise

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In: The Canadian Mineralogist. Band 31, Nr. 2, 1993, S. 297–304 (Download verfügbar bei researchgate.net [PDF; 773 kB; abgerufen am 15. September 2025]).  </ref> <ref name="Celik_Cakal"> Atila G. Celik, Gaye O. Cakal: Characterization of Espey colemanite and variation of its physical properties with temperature. In: Physicochemical Problems of Mineral Processing. Band 52, Nr. 1, 2016, S. 66–76, doi:10.5277/ppmp160106 (Digitalisat (Memento vom 19. Oktober 2017 im Internet Archive) [PDF; 769 kB; abgerufen am 15. September 2025]).  </ref> <ref name="Cetin et al"> E. Çetin, İ. Eroğlu, S. Özkar: Kinetics of gypsum formation and growth during the dissolution of colemanite in sulfuric acid. In: Journal of Crystal Growth. Band 231, Nr. 4, 2001, S. 559–567, doi:10.1016/S0022-0248(01)01525-1.  </ref> <ref name="Chase"> A. W. Chase: On the Oregon borate of lime (cryptomorphite?). In: The American Journal of Science. 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Band 6, Nr. 9, 1911, S. 179–189.  </ref> <ref name="Evans_1884"> J. T. Evans: Colemanite. In: Bulletin of the California Academy of Sciences. Band 1, Nr. 1, 1884, S. 57–59.  </ref> <ref name="Evans_1885"> J. T. Evans: The chemical properties and relations of colemanite. In: Bulletin of the California Academy of Sciences. Band 1, Nr. 2, 1885, S. 37–42.  </ref> <ref name="Foshag"> William Frederick Foshag: The origin of the colemanite deposits of California. In: Economic Geology. Band 16, Nr. 3, 1921, S. 199–214, doi:10.2113/gsecongeo.16.3.199.  </ref> <ref name="Frost"> Ray L. Frost, Yunfei Xi, Ricardo Scholz, Fernanda Maria Belotti, Mauro Cândido Filho: Infrared and Raman spectroscopic characterization of the borate mineral colemanite – CaB₃O₄(OH)₃·H₂O – implications for the molecular structure. In: Journal of Molecular Structure. Band 1037, 2013, S. 23–28, doi:10.1016/j.molstruc.2012.11.047 (Digitalisat (Memento vom 19. Oktober 2017 im Internet Archive) [PDF; 711 kB]).  </ref> <ref name="Fundorte"> Fundortliste für Colemanit beim Mineralienatlas (deutsch) und bei Mindat (englisch), abgerufen am 15. September 2025. </ref> <ref name="Garrett"> Donald E. Garrett: Borates: Handbook of Deposits, Processing, Properties, and Use. 16. Auflage. Academic Press, San Diego 1998, ISBN 978-0-12-276060-0, S. 483.  </ref> <ref name="gemsociety"> Joel E. Arem: Colemanite Value, Price, and Jewelry Information. International Gem Society (IGS), 23. November 2021, abgerufen am 15. September 2025.  </ref> <ref name="Hanks"> Henry Garber Hanks: Report on the Borax Deposits of California and Nevada (California State Mining Bureau Part 2. Third Annual report of the State Mineralogist). In: California journal of mines and geology. Band 3, 1883, S. 86–87 (rruff.info [PDF; 818 kB; abgerufen am 15. September 2025]).  </ref> <ref name="Hawthorne et al"> Frank C. Hawthorne, Peter C. Burns, Joel D. 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Band 1, Nr. 2, 1885, S. 3–36.  </ref> <ref name="Jackson_1886"> Abraham Wendell Jackson: Mineralogical contributions : Colemanite. In: Bulletin of the California Academy of Sciences. Band 1, Nr. 4, 1886, S. 358–365.  </ref> <ref name="Kenngott"> Gustav Adolf Kenngott: Über Priceit, Colemanit und Pandermit. In: Neues Jahrbuch für Mineralogie, Geologie und Palaeontologie Bd. 1. Band 1885, 1885, S. 241.  </ref> <ref name="Kunz_Baskerville"> George Frederick Kunz, Charles Baskerville: The action of radium, Roentgen rays and ultra-violet light on minerals and gems. In: Science. Band XVIII, Nr. 468, 1903, S. 769–783, doi:10.1126/science.18.468.769.  </ref> <ref name="Lapis"> </ref> <ref name="Lapis-Mineralienmagazin"> Rupert Hochleitner, Stefan Weiß: Steckbrief Colemanit Ca[B₃O₄(OH)₃]·H₂O. In: Lapis Mineralienmagazin. Jahrgang 26, Band 11. Weise, München November 2001, S. 9–11.  </ref> <ref name="Larsen"> Esper S. Larsen: Proof that priceite is a distinct mineral species. 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In: The American Journal of Science. Band 6, 1873, S. 126–133, doi:10.2475/ajs.s3-6.32.126 (rruff.info [PDF; 495 kB; abgerufen am 15. September 2025]).  </ref> <ref name="Steinmetz"> Hermann Steinmetz: Colemanit. Ca₂B₆O₁₁·5H₂O. In: Gottlob Linck (Hrsg.): Handbuch der Mineralogie von Dr. Carl Hintze. Borate Aluminate und Ferrate. Phosphare, Arseniate, Antimoniate, Vanadate, Niobate und Tantalate 1. Teil. 1. Auflage. Band 1, Vierte Abteilung. 1. Hälfte. Walter de Gruyter & Co., Berlin und Leipzig 1933, S. 170–181.  </ref> <ref name="Steinmetz_Pandermit"> Hermann Steinmetz: Pandermit. Ca₈B₂₀O₃₈·15H₂O. In: Gottlob Linck (Hrsg.): Handbuch der Mineralogie von Dr. Carl Hintze. Borate Aluminate und Ferrate. Phosphare, Arseniate, Antimoniate, Vanadate, Niobate und Tantalate 1. Teil. 1. Auflage. Band 1, Vierte Abteilung. 1. Hälfte. Walter de Gruyter & Co., Berlin und Leipzig 1933, S. 168.  </ref> <ref name="StrunzNickel"> </ref> <ref name="Trueb" > Lucien F. Trueb: Die chemischen Elemente : Ein Streifzug durch das Periodensystem. 1. Auflage. S.-Hirzel-Verlags, Stuttgart 1996, ISBN 3-7776-0674-X, S. 229–236.  </ref> <ref name="Waclawska_Stoch"> Irena Waclawska, Leszek Stoch, J. Paulik, F. Paulik: Thermal decomposition of colemnanite. In: Thermochimica Acta. Band 126, Nr. 11, 1988, S. 307–318, doi:10.1016/0040-6031(88)87276-9.  </ref> <ref name="Warr"> </ref> <ref name="Warren_2006"> John K. Warren: Evaporites : Sediments, Resources and Hydrocarbons. 1. Auflage. Springer, Berlin 2006, ISBN 978-3-540-26011-0, S. 1–1035.  </ref> <ref name="Warren_2016"> John K. Warren: Evaporites : A Geological Compendium. 2. Auflage. Springer, Berlin 2016, ISBN 978-3-319-13511-3, S. 1–1813 (Erstausgabe: 2006).  </ref> <ref name="Whitfield"> James Edward Whitfield: Analyses of some natural borates and borosilicates. In: American Journal of Science. Band 34, 1887, S. 281–287, doi:10.2475/ajs.s3-34.202.281.  </ref> </references>