Kerimasit

Kerimasit
Allgemeines und Klassifikation
IMA-Nummer	2009-029<ref name="IMA-Liste" />
IMA-Symbol	Kms<ref name="Warr" />
Chemische Formel	Ca3Zr2Fe3+2SiO12
Mineralklasse (und ggf. Abteilung)	Silikate und Germanate
System-Nummer nach Lapis-Systematik (nach Strunz und Weiß)	VIII/A.08-185<ref name="Lapis" />
Kristallographische Daten
Kristallsystem	kubisch
Kristallklasse; Symbol	hexakisoktaedrisch; 4/m32/m
Raumgruppe	Ia3d (Nr. 230)Vorlage:Raumgruppe/230<ref name="Zaitsev et al. 2010" />
Gitterparameter	a = 12,598 (synthetisch)<ref name="Yamakawa et al. 1993" /> 12,549 (natürlich) Å<ref name="Zaitsev et al. 2010" />
Formeleinheiten	Z = 8<ref name="Zaitsev et al. 2010" />
Häufige Kristallflächen	Deltoidikositetraeder {211}
Physikalische Eigenschaften
Mohshärte	7
Dichte (g/cm3)	berechnet: 4,105<ref name="Zaitsev et al. 2010" />
Spaltbarkeit	nicht beobachtet
Farbe	hell- bis dunkelbraun<ref name="Zaitsev et al. 2010" />, synthetisches Endglied ist gelblich<ref name="Yamakawa et al. 1993" />
Strichfarbe	hellbraun
Transparenz	Bitte ergänzen!
Glanz	Glasglanz<ref name="Zaitsev et al. 2010" />
Kristalloptik
Brechungsindex	n 1,945 (gemessen)<ref name="Zaitsev et al. 2010" />
Doppelbrechung	isotrop, teilweise doppelbrechend<ref name="Zaitsev et al. 2010" />

Das Mineral Kerimasit, vor 2010 auch Kimzeyit, Kimzeyit-Fe oder Ferri-Kimzeyit, ist ein seltenes Inselsilikat aus der Obergruppe der Granate mit der Endgliedzusammensetzung Ca₃Zr₂Fe³⁺₂SiO₁₂. Es kristallisiert im kubischen Kristallsystem mit der Struktur von Granat. Die dunkelbraunen Kristalle sind selten größer als 0,1 mm und zeigen Deltoidikositetraederflächen.<ref name="Zaitsev et al. 2010" />

Außer in seiner Typlokalität, den Karbonatiten vom Vulkan Kerimasi im Distrikt Ngorongoro, Region Arusha von Tansania, wurde Kerimasit bislang (Stand 2017) nur an sieben weiteren Fundorten beschrieben.<ref name="Fundorte" /> Bei vielen der vor 2010 als Kimzeyit beschriebenen Granate handelt es sich ebenfalls um Kerimasit, darunter Vorkommen in Karbonatiten, basischen bis ultrabasischen Magmatiten sowie Skarnen.<ref name="Fundorte" />

Etymologie und Geschichte

Zirkoniumreiche Granate sind seit den 1960er Jahren weltweit, wenn auch nur an wenigen Fundorten unter dem Namen Kimzeyit beschrieben worden. Die meisten dieser Kimzeyite enthielten mehr Eisen als Aluminium doch das Fe³⁺-Endglied Kerimasit wurde erst im Jahre 2010 von Zaitsev und Mitarbeitern als neues Mineral beschrieben und von der International Mineralogical Association (IMA) anerkannt. Benannt wurde es nach dem Fundort, dem Vulkan Kerimasi im Distrikt Ngorongoro, Region Arusha in Tansania.<ref name="Zaitsev et al. 2010" />

Im Zuge systematischer Untersuchungen des Mischungsverhaltens von Granaten der Schorlomitgruppe wurde Kerimasit 1967 durch Ito und Frondel<ref name="Ito & Frondel 1967" /> sowie 1993 durch Yamakawa und seine Mitarbeiter synthetisiert.<ref name="Yamakawa et al. 1993" />

Aktuelle Arbeiten untersuchen Kerimasit, Elbrusit und andere Hafnium- und Zirkonium-haltige Granate in Hinblick auf ihre Tauglichkeit zur Endlagerung hochradioaktiver Abfälle aus Kernkraftwerken.<ref name="Whittle et al. 2007" /><ref name="Caporuscio et al. 2014" /><ref name="Guo et al. 2016" />

Klassifikation

Die aktuelle Klassifikation der IMA zählt den Kerimasit zur Granat-Obergruppe, wo er zusammen mit Hutcheonit, Irinarassit, Kimzeyit, Schorlomit und Toturit die Schorlomit-Gruppe mit 10 positiven Ladungen auf der tetraedrisch koordinierten Gitterposition bildet.<ref name="Grew et al. 2013" />

Da der Kerimasit erst 2009 als eigenständiges Mineral anerkannt wurde, ist er in der weder in der von der IMA ebenfalls zuletzt 2009 aktualisierten 9. Auflage der Mineralsystematik nach Strunz noch in der vorwiegend im englischen Sprachraum gebräuchlichen Systematik der Minerale nach Dana verzeichnet.

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.08-185. Dies entspricht der Klasse der „Silikate“ und dort der Abteilung „Inselsilikate mit [SiO₄]-Gruppen“, wo Kerimasit zusammen mit Almandin, Andradit, Calderit, Eltyubyuit, Eringait, Goldmanit, Grossular, Henritermierit, Holtstamit, Hutcheonit, Irinarassit, Jeffbenit, Katoit, Kimzeyit, Knorringit, Majorit, Menzerit-(Y), Momoiit, Morimotoit, Pyrop, Schorlomit, Spessartin, Toturit, Uwarowit und Wadalit die „Granatgruppe“ mit der Systemnummer VIII/A.08 bildet.<ref name="Lapis" />

Die von der Mineraldatenbank „Mindat.org“ weitergeführte Strunz-Klassifikation ordnet den Kerimasit wie die Lapis-Systematik in die Abteilung der „Inselsilikate (Nesosilikate)“. Diese ist weiter unterteilt nach der möglichen Anwesenheit zusätzlicher Anionen und der Koordination der beteiligten Kationen. Kerimasit ist hier entsprechend seiner Zusammensetzung in der Unterabteilung „Inselsilikate ohne zusätzliche Anionen; Kationen in oktaedrischer [6]er- und gewöhnlich größerer Koordination“ () zu finden, wo er zusammen mit Almandin, Andradit, Calderit, Goldmanit, Grossular, Henritermierit, Holtstamit, Kimzeyit, Knorringit, Majorit, Morimotoit, Pyrop, Schorlomit, Spessartin, Uwarowit und Almandin, Andradit, Blythit (H), Calderit, Goldmanit, Grossular, Henritermierit, Hibschit (Rn), Holtstamit, Hydroandradit (N), Katoit, Kimzeyit, Knorringit, Majorit, Momoiit (IMA 2009-026), Morimotoit, Pyrop, Schorlomit, Skiagit (H), Spessartin, Uwarowit, Wadalit eine unbenannte Gruppe mit der Systemnummer 9.AD.25 bildet (vergleiche dazu auch gleichnamige Unterabteilung in der Klassifikation nach Strunz (9. Auflage), Granatgruppe).<ref name="Mindat-Classification" />

Wadalit erwies sich allerdings als strukturell unterschiedlich und wird nach Grew et al. seit 2013 mit Chlormayenit und Fluormayenit einer eigenen Gruppe zugeordnet.<ref name="Grew et al. 2013" />

Chemismus

Kerimasit ist das Zr-Analog von Schorlomit und bildet komplexe Mischkristalle vor allem mit Kimzeyit, Schorlomit und Andradit. Die empirische Zusammensetzung aus der Typlokalität ist ^[X](Ca_3,00Mn_0,01Ce_0,01Nd_0,01)^[Y](Zr⁴⁺_1,72Nb⁵⁺_0,14Ti⁴⁺_0,08Mg²⁺_0,02)^[Z](Fe³⁺_1,23Si_0,86Al_0,82).<ref name="Zaitsev et al. 2010" />

Die Al-Gehalte auf der Z-Position gehen auf die Mischkristallbildung mit Kimzeyit (^[X]Ca₃^[Y]Zr⁴⁺₂^[Z](Al³⁺₂Si)O₁₂) zurück, entsprechend der Austauschreaktion<ref name="Yamakawa et al. 1993" /><ref name="Zaitsev et al. 2010" />

• ^[Z]Al³⁺ = ^[Z]Fe³⁺

Bei Temperaturen oberhalb von 700 °C besteht eine lückenlose Mischbarkeit von synthetischen Kimzeyit und Kerimasit. Bei tieferen Temperaturen ist die Mischbarkeit dieser Komponenten begrenzt und es bilden sich zwei koexistierende Granate, ein Kimzeyitreicher und ein Kerimasitreicher.<ref name="Yamakawa et al. 1993" /> Diese Entmischung wurde auch bei natürlichen Kerimasiten aus der Typlokalität beobachtet.<ref name="Antao & Cruickshank 2016" />

Die Ti-Gehalte auf der Y-Position können als Beimischung von Schorlomit ^[X]Ca₃^[Y]Ti⁴⁺₂^[Z](Fe³⁺₂Si)O₁₂ entsprechend der Austauschreaktion

• ^[Y]Zr⁴⁺ + ^[Z]Al³⁺ = ^[Y]Ti⁴⁺ + ^[Z]Fe³⁺

beschrieben werden.<ref name="Zaitsev et al. 2010" /> Weiterhin bildet Kerimasit Mischkristalle mit Andradit ^[X]Ca₃^[Y]Fe³⁺₂^[Z]Si₃O₁₂ entsprechend der Austauschreaktion<ref name="Ito & Frondel 1967" /><ref name="Zaitsev et al. 2010" />

• ^[Y]Zr⁴⁺ + ^[Z]Al³⁺ = ^[Y]Fe³⁺ + ^[Z]Si⁴⁺

und mit einem hypothetischen Nb⁵⁺-Analog von Usturit ^[X]Ca₃^[Y](Nb⁵⁺Zr⁴⁺)^[Z]Fe³⁺₃O₁₂ entsprechend der Austauschreaktion

• ^[Y]Zr⁴⁺ + ^[Z]Si⁴⁺ = ^[Y]Nb⁵⁺ + ^[Z]Fe³⁺<ref name="Zaitsev et al. 2010" />

Kerimasit kann bis zu 24 Gew-% UO₃ enthalten. Die Zusammensetzungen natürlicher Uranhaltiger Kermesite folgen einem linearen Trend, der einer Mischkristallbildung von Kerimasit mit einem U⁵⁺-Analog von Usturit (^[X]Ca₃^[Y](U⁵⁺Zr⁴⁺)^[Z]Fe³⁺₃O₁₂) entspricht. Für die bislang untersuchten natürlichen Granate wird jedoch angenommen, dass Uran als U⁶⁺ eingebaut wird über die Kombination von zwei Austauschreaktionen:<ref name="Galuskina et al. 2010" /><ref name="Grew et al. 2013" />

Einbau einer U⁶⁺-Fe²⁺-Yafsoanit-Komponente entsprechend

• ^[Y]Zr⁴⁺ + 2^[Z]Fe³⁺ = ^[Y]U⁶⁺ + 2^[Z]Fe²⁺

und Mischkristallbildung mit Elbrusit (^[X]Ca₃^[Y](U⁶⁺_0,5R⁴⁺_1,5)^[Z]Fe³⁺₃O₁₂) entsprechend

• 0,5^[Y]Zr⁴⁺ + ^[Z]Si⁴⁺ = 0,5^[Y]U⁶⁺ + ^[Z]Fe³⁺

Untersuchungen an synthetischen Uranhaltigen Granaten ergaben, dass der Uraneinbau in Kermesit bis zur Zusammensetzung von Elbrusit als U⁶⁺ erfolgt. Bei Urangehalten über 0,5 apfu wird Uran als U⁵⁺-Analog von Usturit eingebaut entsprechend der Austauschreaktion<ref name="Guo et al. 2016" />

• ^[Y]Zr⁴⁺ + ^[Z]Si⁴⁺ = ^[Y]U⁵⁺ + ^[Z]Fe³⁺

Kristallstruktur

Kerimasit kristallisiert mit kubischer Symmetrie in der Raumgruppe Ia3d (Raumgruppen-Nr. 230)Vorlage:Raumgruppe/230 mit 8 Formeleinheiten pro Elementarzelle. Das synthetische Endglied hat dem Gitterparameter a = 12,598 Å<ref name="Yamakawa et al. 1993" />, der natürliche Mischkristall aus der Typlokalität a = 12,549 Å.<ref name="Zaitsev et al. 2010" />

Die Struktur ist die von Granat. Calcium (Ca²⁺) besetzt die dodekaedrisch von 8 Sauerstoffionen umgebenen X-Positionen, Zirkonium (Zr⁴⁺) die oktaedrisch von 6 Sauerstoffionen umgebene Y-Position und die tetraedrisch von 4 Sauerstoffionen umgebenen Z-Position ist mit Eisen (Fe³⁺) und Silicium (Si⁴⁺) besetzt.<ref name="Zaitsev et al. 2010" /><ref name="Whittle et al. 2007" /><ref name="Antao & Cruickshank 2016" />

Bildung und Fundorte

Kerimasit bildet sich bei niedrigem Druck und hohen Temperaturen vorwiegend in ultrabasischen Magmatiten und Karbonatiten. Auch in kontaktmetamorphen Skarnen wurden Kerimasitreiche Granate gefunden.<ref name="Fundorte" />

Karbonatite

Die Typlokalität von Kerimasit ist ein Karbonatit vom Vulkan Kerimasi im Distrikt Ngorongoro, Region Arusha von Tansania. Begleitminerale sind Calcit Apatit, Magnesioferrit und Baddeleyit.<ref name="Zaitsev et al. 2010" />

Im Polino-Karbonatit nahe Terni in Umbrien, Italien tritt Kerimasit, damals noch als Kimzeyit bezeichnet, in Form 10–25 µm großer, rundlicher Kriställchen in feinkörnigen Calcit zusammen mit Phlogopit, Perowskit, Monticellit und Fe-Ti-Oxiden auf.<ref name="Lupini et al. 1992" />

Basische Magmatite

Die carbonatreichen Bereiche der Lamprophyre der Marathon Dikes bei McKellar Harbour, Ontario, Kanada führen Kerimasitreiche Melanite zusammen mit Olivin, Phlogopit, Andradit, Calcit, Perowskit, Apatit und Spinell, die damals noch als Kimzeyit bezeichnet wurden. Bis auf wenige Ausnahmen liegen die publizierten Analysen im Zusammensetzungsbereich von Kerimasit.<ref name="Platt & Mitchell 1979" />

Skarne

Im Ca-Mg-Skarn am Kontakt eines Granodiorites mit triassischen Dolomiten in den Schemnitzer Bergen, Slowakei tritt Kerimasit zusammen mit Andradit, Monticellit, Clintonit, Magnetit, Perowskit und Brucit.<ref name="UHER et al. 2012" />

Sonstige

In einem Auswürfling aus einem pyroklastischen Strom nahe Anguillara Sabazia am Braccianosee nördlich von Rom in Latium, Mittelitalien tritt Kerimasit, damals noch als Kimzeyit bezeichnet, zusammen mit Gehlenit, Hercynit und Pyrit auf.<ref name="Schingaro et al. 2001" />

Siehe auch

• Liste der Minerale

Literatur

• Anatoly N. Zaitsev, C. T. Williams, Sergey N. Britvin, I. V. Kuznetsova, John Spratt, Sergei V. Petrov, Jörg Keller: Kerimasite, Ca₃Zr₂(Fe³⁺₂Si)O₁₂, a new garnet from carbonatites of Kerimasi volcano and surrounding explosion craters, northern Tanzania. In: Mineralogical Magazine. Band 74, Nr. 5, Oktober 2010, S. 803–820, doi:10.1180/minmag.2010.074.5.803 (Download verfügbar bei researchgate.net [PDF; 1,9 MB; abgerufen am 24. September 2024]). 

Weblinks

• Kerimasit. In: Mineralienatlas Lexikon. Geolitho Stiftung; abgerufen am 30. September 2024 
• Vorlage:Mindat
• IMA Database of Mineral Properties – Kerimasite. In: rruff.info. RRUFF Project; abgerufen am 30. September 2024 (). 
• American-Mineralogist-Crystal-Structure-Database – Kerimasite. In: rruff.geo.arizona.edu. Abgerufen am 30. September 2024 (). 

Einzelnachweise

<references> <ref name="Antao & Cruickshank 2016"> S. M. Antao, L. A. Cruickshank: Two cubic phases in kimzeyite garnet from the type locality Magnet Cove, Arkansas. In: Acta Crystallographica Section B. Band 72, 2016, S. 846–854, doi:10.1107/S2052520616014700.  </ref> <ref name="Caporuscio et al. 2014"> F. A. Caporuscio, B. L. Scott, H. Xu, R. K. Feller: Garnet nuclear waste forms – Solubility at repository conditions. In: Nuclear Engineering and Design. Band 266, 2014, S. 180–185, doi:10.1016/j.nucengdes.2013.10.029.  </ref> <ref name="Fundorte"> Fundortliste für Kerimasit beim Mineralienatlas (deutsch) und bei Mindat (englisch), abgerufen am 30. September 2024. </ref> <ref name="Galuskina et al. 2010"> Irina O. Galuskina, Evgeny V. Galuskin, Thomas Armbruster, Biljana Lazic, Joachim Kusz, Piotr Dzierżanowski, Viktor M. Gazeev, Nikolai N. Pertsev, Krystian Prusik, Aleksandr E. Zadov, Antoni Winiarski, Roman Wrzalik, Anatoly G. Gurbanov: Elbrusite-(Zr) – A new uranium garnet from the the Upper Chegem caldera, Kabardino-Balkaria, Northern Caucasus, Russia. In: American Mineralogist. Band 95, Nr. 7, 2010, S. 1172–1181, doi:10.2138/am.2010.3507 (Download verfügbar bei researchgate.net [PDF; 2,0 MB; abgerufen am 23. 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 30. September 2024]).  </ref> <ref name="Guo et al. 2016"> Xiaofeng Guo, Alexandra Navrotsky, Ravi K. Kukkadapu, Mark H. Engelhard, Antonio Lanzirotti, Matthew Newville, Eugene S. Ilton, Stephen R. Sutton, Hongwu Xu: Structure and thermodynamics of uranium-containing iron garnets. In: Geochimica et Cosmochimica Acta. Band 189, 2016, S. 269–281, doi:10.1016/j.gca.2016.05.043.  </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="Ito & Frondel 1967"> Jun Ito, Clifford Frondel: Synthetic zirconium and titanium garnets. In: American Mineralogist. Band 52, Nr. 5–6, 1967, S. 773–781 (minsocam.org [PDF; 545 kB; abgerufen am 30. September 2024]).  </ref> <ref name="Lapis"> </ref> <ref name="Lupini et al. 1992"> L. Lupini, C. T. Williams, A. R. Woolley: Zr-rich garnet and Zr- and Th-rich perovskite from the Polino carbonatite, Italy. In: Mineralogical Magazine. Band 56, 1992, S. 581–586 (rruff.info [PDF; 370 kB; abgerufen am 30. September 2024]).  </ref> <ref name="Mindat-Classification"> Classification of Kerimasite. In: mindat.org. Hudson Institute of Mineralogy, abgerufen am 30. September 2024 (, siehe auch Anker „Strunz-Mindat“).  </ref> <ref name="Platt & Mitchell 1979"> R. Grath Platt, Roger H. Mitchell: The Marathon Dikes. I: Zirconium-rich titanian garnets and manganoan magnesian ulviispinel-magnetite spinel. In: American Mineralogist. Band 64, 1979, S. 546–550 (minsocam.org [PDF; 479 kB; abgerufen am 30. September 2024]).  </ref> <ref name="Schingaro et al. 2001"> Emanuela Schingaro, Fernando Scordari, Flavio Capitanio, Giancarlo Parodi, David C. Smith, Annibale Mottana: Crystal chemistry of kimzeyite from Anguillara, Mts. Sabatini, Italy. In: European Journal of Mineralogy. Band 13, Nr. 4, 2001, doi:10.1127/0935-1221/2001/0013-0749.  </ref> <ref name="UHER et al. 2012"> Pavel Uher, Peter Koděra, Daniel Ozdín: Kerimasit Ca₃Zr₂(Fe³⁺₂Si)O₁₂ – vzácny granát z Ca-Mg skarnovo-porfýrového ložiska Vysoká-Zlatno, štiavnický stratovulkán (stredné Slovensko). In: Bulletin Mineralogicko-Petrologickeho Oddeleni Narodniho Muzea v Praze. Band 20, Nr. 1, 2012, S. 59–62 (publikace.nm.cz [PDF; 619 kB; abgerufen am 24. September 2024]).  </ref> <ref name="Warr"> </ref> <ref name="Whittle et al. 2007"> Karl Rhys Whittle, Gregory R. Lumpkin, Frank J. Berry, Gordon Oates, Katherine L. Smith, Sergey Yudintsev, Nestor J. Zaluzec: The structure and ordering of zirconium and hafnium containing garnets studied by electron channelling, neutron diffraction and Mössbauer spectroscopy. In: Journal of Solid State Chemistry. Band 180, 2007, S. 785–791, doi:10.1016/j.jssc.2006.12.006.  </ref> <ref name="Yamakawa et al. 1993"> Junji Yamakawa, Chiyoko Henmi, Akira Kawahara: Syntheses and X-ray studies of Kimzeyite, Ca₃Zr₂(Al,Fe)₂SiO₁₂. In: Mineralogical Journal. Band 16, Nr. 7, 1993, S. 371–377 (jstage.jst.go.jp [PDF; 660 kB; abgerufen am 24. September 2024]).  </ref> <ref name="Zaitsev et al. 2010"> Anatoly N. Zaitsev, C. T. Williams, Sergey N. Britvin, I. V. Kuznetsova, John Spratt, Sergei V. Petrov, Jörg Keller: Kerimasite, Ca₃Zr₂(Fe³⁺₂Si)O₁₂, a new garnet from carbonatites of Kerimasi volcano and surrounding explosion craters, northern Tanzania. In: Mineralogical Magazine. Band 74, Nr. 5, Oktober 2010, S. 803–820, doi:10.1180/minmag.2010.074.5.803 (Download verfügbar bei researchgate.net [PDF; 1,9 MB; abgerufen am 24. September 2024]).  </ref> </references>