Morimotoit

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Morimotoite
Allgemeines und Klassifikation
IMA-Nummer

1992-017[1]

IMA-Symbol

Mmt[2]

Andere Namen

Fe-Melanit[3]

Chemische Formel Ca3TiFe2 Si3O12
Mineralklasse
(und ggf. Abteilung) 		Silicate und Germanate
System-Nummer nach
Strunz (8. Aufl.)
Lapis-Systematik
(nach Strunz und Weiß)
Strunz (9. Aufl.)
Dana
8/A.08-125
VIII/A.08-125[4]

9.AD.25[5]
51.4.3c.3
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[6]
Formeleinheiten Z = 8[6]
Physikalische Eigenschaften
Mohshärte 7,5[6]
Dichte (g/cm3) natürlicher Mischkristall: gemessen: 3,75[6]; berechnet: 3,80[6]
Spaltbarkeit nicht beobachtet[6]
Farbe schwarz[6]
Strichfarbe Bitte ergänzen!
Transparenz Bitte ergänzen!
Glanz Diamantglanz[6]
Kristalloptik
Brechungsindex n = 1,955 (natürlicher Mischkristall)[6]
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.[6]

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.[7]

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.[8]

Etymologie und Geschichte

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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).[3]

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.[6]

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.[9][10]

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.[11]

Die Arbeitsgruppe um Grew strukturierte im Jahr 2013 die Granatgruppe neu und etablierte ein einheitlichens 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.[12]

Klassifikation

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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.[12]

Die veraltete, aber noch gebräuchliche 8. Auflage der Mineralsystematik nach Strunz führt den Morimotoit zusammen mit Almandin, Andradit, Calderit, Goldmanit, Grossular, Henritermierit, Hibschit, Holtstamit, Hydrougrandit, Katoit, Knorringit, Majorit, Pyrop, Schorlomit, Spessartin, Uwarowit, Wadalit und Yamatoit (diskreditiert, da identisch mit Momoiit) in der „Granatgruppe“ mit der System-Nr. VIII/A.08 innerhalb der Abteilung der „Inselsilikate (Nesosilikate)“ auf.

Auch die seit 2001 gültige 9. Auflage der Strunz’schen Mineralsystematik zählt den Morimotoit zur „Granatgruppe“ mit der System-Nr. 9.AD.25 innerhalb der Abteilung der „Inselsilikate (Nesosilikate)“. Diese ist weiter unterteilt nach der möglichen Anwesenheit weiterer Anionen und der Koordination der beteiligten Kationen, so dass das Mineral entsprechend seiner Zusammensetzung in der Unterabteilung „Inselsilikate ohne zusätzliche Anionen; Kationen in oktaedrischer [6]er- und gewöhnlich größerer Koordination“ zu finden ist.[5]

Die vorwiegend im englischen Sprachraum gebräuchliche Systematik der Minerale nach Dana ordnet den Morimotoit ebenfalls in die Abteilung der „Inselsilikatminerale“ ein. Hier ist er zusammen mit Kimzeyit und Schorlomit in der „Granatgruppe (Schorlomit-Kimzeyit-Reihe)“ mit der System-Nr. 51.04.03c innerhalb der Unterabteilung „Inselsilikate: SiO4-Gruppen nur mit Kationen in [6] und >[6]-Koordination“ zu finden.

Chemismus

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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.[12]

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

  • [X](Ca2,89Mg0,11)[Y](Ti4 1,20Fe2 0,56Fe3 0,16Zr0,06Mn0,02)[Z](Si2,32Fe3 0,58Al0,10)O12[6]

Kristallstruktur

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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.[6]

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.[6]

Soweit die ideale Kationenverteilug in reinem Morimotoit. Natürliche Fe-Ti-Granate sind komplexe Mischkreistalle 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:[13]

  • Schorlomit mit [Z]Fe2 : [X](Ca2,866Mn0,019Mg0,080Na0,038)[Y](Ti4 1,058Fe3 0,631Al0,137Fe2 0,057Mg0,055Zr0,039V3 0,014Mn0,013)[Z](Si2,348Fe3 0,339Fe2 0,3114[H]0,005)O12[13]

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:[7]

  • Morimotoit mit [Y]Fe2 : [X](Ca2,91Mn0,03Mg2 0,05)[Y](Ti4 1,09Fe3 0,46Fe2 0,37 Mg0,08)[Z](Si2,36Fe3 0,51Al0,14)O12[7]

Bildung und Fundorte

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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.[12][8]

Skarne und kontaminierte Magmen

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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.[6]

Karbonatitkomplexe

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Im Melteigit des Ice-River-Alkalikomplexes in British Columbia, Kanada tritt morimotoitreicher Granat zusammen mit Diopsid, Calcit, Nephelin, Apatit und Pyrit auf.[13]

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.[14]

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.[15]

Weitere bestätigte Fundorte sind die Karbonatitkomplexe des Iivaara (Ijola) bei Kuusamo im Nordosten von Finnland und Rusinga Island in Kenia.[12][16] Infrarotspektren der Rusinga-Granate weisen darauf hin, dass Fe2 ebenso wie bei den Granaten des Ice-River-Alkalikomplex auf der Tetraederposition eingebaut wird.[17] Die Einordnung dieser Granate als Morimotoit ist demnach fraglich.

Siehe auch

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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; 320 kB; abgerufen am 5. Januar 2023]).
  3. ↑ a b 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]).
  4. ↑ 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.
  5. ↑ a b 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 6. September 2024; abgerufen am 30. Juli 2024 (englisch).
  6. ↑ a b c d e f g h i j k l m n 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]).
  7. ↑ a b c 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]).
  8. ↑ a b Fundortliste für Morimotoit beim Mineralienatlas und bei Mindat
  9. ↑ 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 (minersoc.org [PDF; 287 kB; abgerufen am 3. Oktober 2024]).minersoc.org (Memento vom 10. Juni 2018 im Internet Archive)Vorlage:Webarchiv/Wartung/Linktext_fehlt
  10. ↑ 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]).
  11. ↑ 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.
  12. ↑ a b c d e 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]).
  13. ↑ a b c 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]).
  14. ↑ 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]).
  15. ↑ 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 (res.in [PDF; 3,1 MB; abgerufen am 3. Oktober 2024]).Fehler (Memento vom 27. Januar 2018 im Internet Archive)Vorlage:Webarchiv/Wartung/Linktext_fehlt
  16. ↑ 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]).
  17. ↑ 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]).
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