Morimotoit

Morimotoite
Allgemeines und Klassifikation
IMA-Nummer	1992-017<ref name="IMA-Liste" />
IMA-Symbol	Mmt<ref name="Warr" />
Andere Namen	Fe-Melanit<ref name="Huckenholz 1969" />
Chemische Formel	Ca3TiFe2+Si3O12
Mineralklasse (und ggf. Abteilung)	Silicate und Germanate
System-Nummer nach Lapis-Systematik (nach Strunz und Weiß) Strunz (9. Aufl.) Dana	VIII/A.08-125 9.AD.25 51.04.03c.03
Ähnliche Minerale	Schorlomit, Ti-Andradit (Malanit), Schörl, Augit
Kristallographische Daten
Kristallsystem	kubisch
Kristallklasse; Symbol	hexakisoktaedrisch; 4/m32/m
Raumgruppe	Ia3d (Nr. 230)Vorlage:Raumgruppe/230
Gitterparameter	a = 12,162 Å<ref name="Henmi et al. 1995" />
Formeleinheiten	Z = 8<ref name="Henmi et al. 1995" />
Physikalische Eigenschaften
Mohshärte	7,5<ref name="Henmi et al. 1995" />
Dichte (g/cm3)	natürlicher Mischkristall: gemessen: 3,75<ref name="Henmi et al. 1995" />; berechnet: 3,80<ref name="Henmi et al. 1995" />
Spaltbarkeit	nicht beobachtet<ref name="Henmi et al. 1995" />
Farbe	schwarz<ref name="Henmi et al. 1995" />
Strichfarbe	Bitte ergänzen!
Transparenz	Bitte ergänzen!
Glanz	Diamantglanz<ref name="Henmi et al. 1995" />
Kristalloptik
Brechungsindex	n 1,955 (natürlicher Mischkristall)<ref name="Henmi et al. 1995" />
Doppelbrechung	δ = -

Das Mineral Morimotoit ist ein sehr seltenes Inselsilikat aus der Obergruppe der Granate und hat die Endgliedzusammensetzung Ca₃TiFe²⁺Si₃O₁₂. Es kristallisiert im kubischen Kristallsystem mit der Struktur von Granat.<ref name="Henmi et al. 1995" />

Morimotoit bildet schwarze, rhombendodekaedrische Kristalle mit Diamantglanz, die 1–2 cm groß werden können. Auch mikroskopisch einheitlich erscheinende Kristalle können Verwachsungen von zwei röntgenographisch unterscheidbaren Granaten sein. Durch die damit einhergehenden Verzerrungen des Kristallgitters können diese Granate eine leichte Doppelbrechung zeigen.<ref name="Antao 2014" />

Funde wurden aus basischen Magmaiten, Karbonatiten sowie kontaktmetamorphen Kalksilikatgesteinen und Skarnen beschrieben. Neben seiner Typlokalität, der Fuka-Mine bei Bitchu-cho unweit Takahashi, Präfektur Okayama in der Region Chūgoku auf Honshū in Japan existieren für Morimotoit nur sehr wenige dokumentierte Fundorte weltweit.<ref name="Fundorte" />

Etymologie und Geschichte

Für die Beschreibung von Eisen-Titan-Granaten führte Huckenholz 1969 das hypothetisches Endglied Fe-Melanit mit der Zusammensetzung 3CaO*FeO*TiO₂*3SiO₂ (Ca₃TiFe²⁺Si₃O₁₂) ein, zusammen mit dem Mg-Analog Ca₃TiMgSi₃O₁₂ (Mg-Melanit).<ref name="Huckenholz 1969" />

Erst 1992 wurde Morimotoit von einer japanischen Arbeitsgruppe um Chiyoko Henmi als neues Mineral mit dieser idealisierten Zusammensetzung beschrieben und von der IMA anerkannt. Sie benannten den neuen Ti-Granat nach dem damals bereits emeritierten Professor für Mineralogie der Universität Osaka Dr. Nobuo Morimoto in Anerkennung seiner herausragenden Beiträge zur Mineralogie und Kristallographie.<ref name="Henmi et al. 1995" />

Der Status von Morimotoit als eigenständiges Mineral ist umstritten. Die chemische Zusammensetzung sowohl der natürlichen Granate aus der Typlokalität wie auch des synthetischen Morimotoits unterscheidet sich kaum von natürlichem Schorlomit. Ausschlaggebend für die Unterscheidung von Schorlomit und Morimotoit ist die Oxidationsstufe von Eisen und Titan und die Position dieser Ionen im Kristallgitter: Fe³⁺ auf der tetraedrischen Siliciumposition beim Schorlomit, Fe²⁺ auf der Oktaederposition bei Morimotoit und in beiden Mineralen Ti⁴⁺ auf der Oktaederposition. Henmi und Mitarbeiter setzten die Oxidationsstufe von Titan auf Ti⁴⁺ fest und bestimmten die von Eisen rechnerisch durch eine Normierung der Analysen auf 12 Sauerstoffionen und 8 Kationen. Die Verteilung von Ti und Fe auf die verschiedenen Gitterpositionen beruht auf Vergleichen mit anderen Granaten. Eine Bestätigung dieser Annahmen und Ergebnisse durch unabhängige Methoden fehlt.<ref name="Fehr & Amthauer 1996" /><ref name="Rass 1997" />

Im Jahr 2002 gelang die Synthese von Fe-Ti-Granaten mit der Zusammensetzung von fast reinem Morimotoit und somit der Nachweis, dass unter geologisch relevanten Bedingungen Morimotoit gebildet werden kann.<ref name="Kageyama & Henmi 2002" />

Die Arbeitsgruppe um Grew strukturierte im Jahr 2013 die Granatgruppe neu und etablierte ein einheitliches Schema zur Berechnung der Oxidationsstufen und Verteilung der Elemente auf die Gitterpositionen der Granatstruktur nur aus chemischen Zusammensetzungen. Neben dem Morimotoit aus der Typlokalität (Fuka-Mine, Japan) führen sie noch Granate aus fünf weiteren Vorkommen als Morimotoit auf.<ref name="Grew et al. 2013" />

Klassifikation

Die strukturelle Klassifikation der International Mineralogical Association (IMA) zählt den Morimotoit zur Granat-Obergruppe, wo er zusammen mit Almandin, Andradit, Calderit, Eringait, Goldmanit, Grossular, Knorringit, Majorit, Menzerit-(Y), Momoiit, Pyrop, Rubinit, Spessartin und Uwarowit die Granat-Gruppe 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 war der Morimotoit noch nicht aufgeführt.

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.08-125. Dies entspricht der Klasse der „Silikate“ und dort der Abteilung „Inselsilikate mit [SiO₄]-Gruppen“, wo Morimotoit zusammen mit Almandin, Andradit, Calderit, Eltyubyuit, Eringait, Goldmanit, Grossular, Henritermierit, Holtstamit, Hutcheonit, Irinarassit, Jeffbenit, Katoit, Kerimasit, Kimzeyit, Knorringit, Majorit, Menzerit-(Y), Momoiit, Pyrop, Schorlomit, Spessartin, Toturit, Uwarowit und Wadalit 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 Morimotoit in die Klasse der „Silikate und Germanate“ und dort in die Abteilung „Inselsilikate (Nesosilikate)“ ein. Hier ist das Mineral in der Unterabteilung „Inselsilikate ohne zusätzliche Anionen; Kationen in oktaedrischer [6]er- und gewöhnlich größerer Koordination“ zu finden, wo es zusammen mit Almandin, Andradit, Blythit, Calderit, Goldmanit, Grossular, Henritermierit, Hibschit, Holtstamit, Hydroandradit, Katoit, Kimzeyit, Knorringit, Majorit, Momoiit, Pyrop, Schorlomit, Skiagit, Spessartin, Uwarowit und Wadalit die „Granatgruppe“ mit der Systemnummer 9.AD.25 bildet.

In der vorwiegend im englischen Sprachraum gebräuchlichen und zuletzt 1997 veröffentlichten Systematik der Minerale nach Dana hat Morimotoit die System- und Mineralnummer 51.04.03c.03. Das entspricht der Klasse der „Silikate“ und dort der Abteilung „Insulare (SiO₄) Gruppen“. Hier findet er sich in einer unbenannten Gruppe mit der Systemnummer 51.04.03c, in der auch Schorlomit und Kimzeyit eingeordnet sind.<ref name="Dana-1997" />

Chemismus

Morimotoit mit der Endgliedzusammensetzung ^[X]Ca₃^[Y](Ti⁴⁺Fe²⁺)^[Z]Si₃O₁₂ ist das Fe-Ti-Analog von Majorit (^[X]Ca₃^[Y](Si⁴⁺Mg²⁺)^[Z]Si₃O₁₂) und bildet komplexe Mischkristalle vor allem mit Andradit entsprechend der Austauschreaktion

• ^[Y]Ti⁴⁺ + ^[Y]Fe²⁺ = 2^[Y]Fe³⁺,

Schorlomit entsprechend der Austauschreaktion

• ^[Y]Fe²⁺ + 2^[Z]Si⁴⁺ = ^[Y]Ti⁴⁺ + 2^[Z]Fe³⁺

und dem hypothetischen Mg-Morimotoit über die Reaktion

• ^[Y]Fe²⁺ = ^[Y]Mg²⁺,

wobei mit [X], [Y] und [Z] die Positionen in der Granatstruktur angegeben sind.<ref name="Grew et al. 2013" />

Für den Morimotoit aus der Typlokalität wird folgende empirische Zusammensetzung angegeben:

• ^[X](Ca_2,89Mg_0,11)^[Y](Ti⁴⁺_1,20Fe²⁺_0,56Fe³⁺_0,16Zr_0,06Mn_0,02)^[Z](Si_2,32Fe³⁺_0,58Al_0,10)O₁₂<ref name="Henmi et al. 1995" />

Kristallstruktur

Morimotoit 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 hat dem Gitterparameter a = 12,163 Å.<ref name="Henmi et al. 1995" />

Die Struktur ist die von Granat. Calcium (Ca²⁺) besetzt die dodekaedrisch von 8 Sauerstoffionen umgebenen X-Positionen, Titan (Ti⁴⁺) und Eisen (Fe²⁺) zu gleichen Teilen 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="Henmi et al. 1995" />

Soweit die ideale Kationenverteilug in reinem Morimotoit. Natürliche Fe-Ti-Granate sind komplexe Mischkristalle mit deutlich komplizierterer Kristallchemie. Darüber, wie sich die einzelnen Kationen, insbesondere Fe²⁺ und Aluminium (Al³⁺) auf die verschiedenen Gitterpositionen verteilen, gehen die Vorstellungen auseinander.

Der morimotoitreiche Granat aus dem Ice-River-Karbonatit ist von verschiedenen Arbeitsgruppen untersucht worden. Hier zeigt sich, welchen Einfluss die Annahmen über die Oxidationsstufen von Eisen und die intrakristalline Verteilung der Kationen auf die Mineralformeln und die daraus abgeleiteten Benennung haben.

Locock und Mitarbeiter schließen aus ihrer Interpretation von Mößbauerspektren, gestützt durch Infrarotspektren, auf einen bevorzugten Einbau von Fe²⁺ auf der Tetraederposition und weisen Aluminium (Al³⁺) der Oktaederposition zu. Folgerichtig bezeichnen sie den Granat als Schorlomit:<ref name="Locock et al. 1995" />

• Schorlomit mit ^[Z]Fe²⁺: ^[X](Ca_2,866Mn_0,019Mg_0,080Na_0,038)^[Y](Ti⁴⁺_1,058Fe³⁺_0,631Al_0,137Fe²⁺_0,057Mg_0,055Zr_0,039V³⁺_0,014Mn_0,013)^[Z](Si_2,348Fe³⁺_0,339Fe²⁺_0,3114[H]_0,005)O₁₂<ref name="Locock et al. 1995" />

Anato berechnet die Kationenverteilung nur anhand der Zusammensetzung mit dem von Locock 2008 vorgestellten Berechnungsschema für Granate und kommen damit zu einem ausschließlichen Einbau von Fe²⁺ auf der Oktaederposition und Al³⁺ auf der Tetraederposition. Ebenso folgerichtig bezeichnen sie den gleichen Granat als Morimotoit:<ref name="Antao 2014" />

• Morimotoit mit ^[Y]Fe²⁺: ^[X](Ca_2,91Mn_0,03Mg²⁺_0,05)^[Y](Ti⁴⁺_1,09Fe³⁺_0,46Fe²⁺_0,37 Mg_0,08)^[Z](Si_2,36Fe³⁺_0,51Al_0,14)O₁₂<ref name="Antao 2014" />

Bildung und Fundorte

Morimotoitreiche Granate bilden sich unter reduzierenden Bedingungen entweder magmatisch in alkalireichen, basischen bis ultrabasischen Magmatiten oder bei der Wechselwirkung solcher Magmen mit Kalksilikatgesteinen wie z. B. Mergel. Weltweit gibt es nur sehr wenige bestätigte Fundorte.<ref name="Grew et al. 2013" /><ref name="Fundorte" />

Skarne und kontaminierte Magmen

Die Typlokalität ist ein Skarn am Kontakt zu den Quarz-Monzonit-Gängen aus der Fuka-Mine bei Bitchu-cho unweit Takahashi, Präfektur Okayama in der Region Chūgoku auf Honshū in Japan. Morimotoit kristallisierte hier aus Magmen, die den umliegenden Kalkstein intrudierten und dabei ihre Zusammensetzung änderten (kontaminierte Magmen). Begleitminerale sind Klinopyroxen, Feldspat, Vesuvian, Andradit-Grossular-Mischkristalle, Wollastonit, Prehnit und in kleinen Mengen Perowskit, Apatit, Titanit, Biotit, Epidot, Hämatit, Zirkon, Baddeleyit und Calzirtit.<ref name="Henmi et al. 1995" />

Karbonatitkomplexe

Im Melteigit des Ice-River-Alkalikomplexes in British Columbia, Kanada tritt morimotoitreicher Granat zusammen mit Diopsid, Calcit, Nephelin, Apatit und Pyrit auf.<ref name="Locock et al. 1995" />

Im Silicokarbonatit des Afrikanda-Komplexes auf der Halbinsel Kola in der Oblast Murmansk des Föderationskreises Nordwestrussland, Russland tritt morimotoitreicher Granat zusammen mit Magnesio-Hastingsit, Calcit, Magnetit, Perowskit, Titanit, Klinochlor und verschiedenen Zr-Mineralen auf.<ref name="Chakhmouradian & McCammon 2005" />

In dem kleinen Sung-Valley-Karbonatitkomplex in den East Khasi Hills in Meghalaya, Indien tritt morimotoitreicher Granat in Ijolith zusammen mit Nephelin, Klinopyroxen, Apatit, Titanit und Magnetit auf.<ref name="Melluso et al. 2010" />

Weitere bestätigte Fundorte sind die Karbonatitkomplexe des Iivaara (Ijola) bei Kuusamo im Nordosten von Finnland und Rusinga Island in Kenia.<ref name="Grew et al. 2013" /><ref name="Howie et al. 1968" /> Infrarotspektren der Rusinga-Granate weisen darauf hin, dass Fe²⁺ ebenso wie bei den Granaten des Ice-River-Alkalikomplex auf der Tetraederposition eingebaut wird.<ref name="Amthauer & Rossman 1998" /> Die Einordnung dieser Granate als Morimotoit ist demnach fraglich.

Siehe auch

• Liste der Minerale

Weblinks

• Morimotoit. In: Mineralienatlas Lexikon. Geolitho Stiftung; abgerufen am 10. September 2024 
• Vorlage:Mindat
• Morimotoite Mineral Data. In: webmineral.com. David Barthelmy; abgerufen am 10. September 2024 (). 

Einzelnachweise

<references responsive> <ref name="Antao 2014"> Sytle M. Antao: Crystal structure of morimotoite from Ice River, Canada. In: Powder Diffraction. Band 29, Nr. 4, 2014, S. 325–330 (cambridge.org [PDF; 287 kB; abgerufen am 14. Januar 2018]).  </ref> <ref name="Amthauer & Rossman 1998"> Georg Amthauer and George R. Rossman: The hydrous component in andradite garnet. In: American Mineralogist. Band 83, 1998, S. 835–840 (minsocam.org [PDF; 78 kB; abgerufen am 21. Januar 2018]).  </ref> <ref name="Chakhmouradian & McCammon 2005"> A. R. Chakhmouradian, C. A. McCammon: Schorlomite: a discussion of the crystal chemistry, formula, and inter-species boundaries. In: Physics and Chemistry of Minerals. Band 32, 2005, S. 277–289 (researchgate.net [PDF; 478 kB; abgerufen am 22. Januar 2018]).  </ref> <ref name="Dana-1997"> </ref> <ref name="Fehr & Amthauer 1996"> K. T. Fehr, & G. Amthauer: Comment on 'Morimotoite, Ca₃TiFe²⁺Si₃O₁₂, new titanian garnet from Fuka, Okayama Prefecture, Japan' by Henmi et al. (1995). In: Mineralogical Magazine. Band 60, Nr. 5, 1996, S. 842–845 (researchgate.net [PDF; 287 kB; abgerufen am 3. Oktober 2024]).  </ref> <ref name="Fundorte"> Fundortliste für Morimotoit beim Mineralienatlas und bei Mindat </ref> <ref name="Grew et al. 2013"> Edward S. Grew, Andrew J. Locock, Stuart J. Mills, Irina O. Galuskina, Evgeny V. Galuskin and Ulf Hålenius: IMA Report - Nomenclature of the garnet supergroup. In: American Mineralogist. Band 98, 2013, S. 785–811 (rruff.info [PDF; 2,3 MB; abgerufen am 8. Juli 2017]).  </ref>

<ref name="Henmi et al. 1995"> Chiyoko Henmi, Isao Kusachi and Kitinosuke Henmi: Morimotoite, Ca3TiFe²⁺ Si3012, a new titanian garnet from Fuka, Okayama Prefecture, Japan. In: Mineralogical Magazine. Band 59, 1995, S. 115–120 (rruff.info [PDF; 163 kB; abgerufen am 14. Januar 2018]).  </ref> <ref name="Howie et al. 1968"> Howie, R.A., A.R. Wooley, J.H. Scoon, R.C. Tyler & J.N. Walsh: The role of titanium and the effect of TiO₂ on the cell size, refractive index, and specific gravity in the andradite-melanite-schorlomite series. In: Mineralogical Magazine. Band 36, 1968, S. 775–790 (rruff.info [PDF; 2,3 MB; abgerufen am 21. Januar 2018]).  </ref> <ref name="Huckenholz 1969"> H. G. Huckenholz: Synthesis and stability of Ti-andradite. In: American Journal of Science. 267-A, 1969, S. 209–232 (yale.edu [PDF; 941 kB; abgerufen am 17. Januar 2018]).  </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: July 2024. (PDF; 3,6 MB) In: cnmnc.units.it. IMA/CNMNC, Marco Pasero, Juli 2024, abgerufen am 1. 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 6. September 2024; abgerufen am 30. Juli 2024 ().  </ref> <ref name="Kageyama & Henmi 2002"> Tatsuya Kageyama, Chiyoko Henmi: Synthesis of morimotoite. In: 日本鉱物学会年会講演要旨集. Band 2002, 2002, S. 122-122, doi:10.14824/kobutsu.2002.0.122.0.  </ref> <ref name="Lapis"> </ref> <ref name="Locock et al. 1995"> Andrew Locock, Robert W. Luth, Ronald G. Cavell, Dorian G. W. Smith, M. John, M. Duke: Spectroscopy of the cation distribution in the schorlomite species of garnet. In: American Mineralogist. Band 80, 1995, S. 27–38 (minsocam.org [PDF; 1,7 MB; abgerufen am 11. Dezember 2017]).  </ref> <ref name="Melluso et al. 2010"> Leone Melluso, Rajesh K. Srivastava, Vincenza Guarino, Alberto Zanetti, Anup K. Sinha: MINERAL COMPOSITIONS AND PETROGENETIC EVOLUTION OF THE ULTRAMAFIC-ALKALINE – CARBONATITIC COMPLEX OF SUNG VALLEY, NORTHEASTERN INDIA. In: The Canadian Mineralogist. Band 48, 2010, S. 205–229 (researchgate.net [PDF; 3,1 MB; abgerufen am 3. Oktober 2024]).  </ref> <ref name="Rass 1997"> Irene T. Rass: Morimotoite, a new titanian garnet? - discussion. In: Mineralogical Magazine. Band 61, Nr. 5, 1997, S. 728–730 (rruff.info [PDF; 287 kB; abgerufen am 15. Januar 2018]).  </ref> <ref name="Warr"> </ref> </references>