Kerimasit
# Kerimasit

Das Mineral Kerimasit, vor 2010 auch Kimzeyit, Kimzeyit-Fe oder Ferri-Kimzeyit, ist ein seltenes Silikat aus der Obergruppe der Granate mit der idealisierten chemischen Zusammensetzung $Ca_3Zr_2Fe^{3+}_2SiO_{12}.$ Es kristallisiert im kubischen Kristallsystem mit der Struktur von Granat. Die dunkelbraunen Kristalle sind selten größer als 0,1 mm und zeigen Deltoidikositetraederflächen.

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. 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.

## 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 $Fe^{3+}-Endglied$ 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.

Im Zuge systematischer Untersuchungen des Mischungsverhaltens von Granaten der Schorlomitgruppe wurde Kerimasit 1967 durch Ito und Frondel sowie 1993 durch Yamakawa und seine Mitarbeiter synthetisiert.

Aktuelle Arbeiten untersuchen Kerimasit, Elbrusit und andere Hafnium- und Zirkonium-haltige Granate in Hinblick auf ihre Tauglichkeit zur Endlagerung hochradioaktiver Abfälle aus Kernkraftwerken.

## Klassifikation

Die aktuelle Klassifikation der International Mineralogical Association (IMA) zählt den Kerimasit zur Granat-Obergruppe, wo er zusammen mit Irinarassit, Hutcheonit, Schorlomit, Kimzeyit und Toturit die Schorlomit-Gruppe mit 10 positiven Ladungen auf der tetraedrisch koordinierten Gitterposition bildet.

Die seit 2001 gültige und von der (IMA) verwendete 9. Auflage der Strunz’schen Mineralsystematik führt den Kerimasit nicht auf. Hier würde er in die Abteilung der „Inselsilikate (Nesosilikate)“ eingeordnet werden. 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 wäre, wo es zusammen mit Almandin, Andradit, Calderit, Goldmanit, Grossular, Henritermierit, Holtstamit, Katoit, Kimzeyit, Knorringit, Majorit, Morimotoit, Pyrop, Schorlomit, Spessartin und Uwarowit die „Granatgruppe“ mit der System-Nr. 9.AD.25 bildete. Ebenfalls zu dieser Gruppe gezählt wurden die mittlerweile nicht mehr als Mineral angesehenen Granatverbindungen Blythit, Hibschit, Hydroandradit und Skiagit. Wadalit, damals noch bei den Granaten eingruppiert, erwies sich als strukturell unterschiedlich und wird heute mit Chlormayenit und Fluormayenit einer eigenen Gruppe zugeordnet. Die nach 2001 beschriebenen Granate Irinarassit, Hutcheonit, Toturit, Menzerit-(Y) und Eringait wären hingegen in die Granatgruppe einsortiert worden.

Auch die vorwiegend im englischen Sprachraum gebräuchliche Systematik der Minerale nach Dana würde den Kerimasit in die Abteilung der „Inselsilikatminerale“ einordnen. Hier wäre er zusammen mit Schorlomit, Kimzeyit und Morimotoit in der „Granatgruppe (Schorlomit-Kimzeyit-Reihe)“ mit der System-Nr. 51.04.03c innerhalb der Unterabteilung „Inselsilikate: $SiO_4-Gruppen$ nur mit Kationen in [6] und >[6]-Koordination“ zu finden.

## Chemismus

Kerimasit ist das Zr-Analog von Schorlomit und bildet komplexe Mischkristalle vor allem mit Kimzeyit, Schorlomit und Andradit. Die gemessene Zusammensetzung aus der Typlokalität ist $^{[X]}(Ca_{3,00}Mn_{0,01}Ce_{0,01}Nd_{0,01})^{[Y]}(Zr^{4+}_{1,72}Nb^{5+}_{0,14}Ti^{4+}_{0,08}Mg^{2+}_{0,02})^{[Z]}(Fe^{3+}_{1,23}Si_{0,86}Al_{0,82}).$

Die Al-Gehalte auf der Z-Position gehen auf die Mischkristallbildung mit Kimzeyit $(^{[X]}Ca_3^{[Y]}Zr^{4+}_2^{[Z]}(Al^{3+}_2Si)O_{12})$ zurück, entsprechend der Austauschreaktion

* $^{[Z]}Al^{3+}$ = $^{[Z]}Fe^{3+}$

Bei Temperaturen oberhalb von 700 °C besteht eine lückenlose Mischbarbeit 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. Diese Entmischung wurde auch bei natürlichen Kerimasiten aus der Typlokalität beobachtet.

Die Ti-Gehalte auf der Y-Position können als Beimischung von Schorlomit $^{[X]}Ca_3^{[Y]}Ti^{4+}_2^{[Z]}(Fe^{3+}_2Si)O_{12}$ entsprechend der Austauschreaktion

* $^{[Y]}Zr^{4+}$ + $^{[Z]}Al^{3+}$ = $^{[Y]}Ti^{4+}$ + $^{[Z]}Fe^{3+}$

beschrieben werden. Weiterhin bildet Kerimasit Mischkristalle mit Andradit $^{[X]}Ca_3^{[Y]}Fe^{3+}_2^{[Z]}Si_3O_{12}$ entsprechend der Austauschreaktion

* $^{[Y]}Zr^{4+}$ + $^{[Z]}Al^{3+}$ = $^{[Y]}Fe^{3+}$ + $^{[Z]}Si^{4+}$

und mit einem hypothetischen $Nb^{5+}-Analog$ von Usturit $^{[X]}Ca_3^{[Y]}(Nb^{5+}Zr^{4+})^{[Z]}Fe^{3+}_3O_{12}$ entsprechend der Austauschreaktion

* $^{[Y]}Zr^{4+}$ + $^{[Z]}Si^{4+}$ = $^{[Y]}Nb^{5+}$ + $^{[Z]}Fe^{3+}$

Kerimasit kann bis zu 24 Gew-% $UO_3$ enthalten. Die Zusammensetzungen natürlicher Uranhaltiger Kermesite folgen einem linearen Trend, der einer Mischkristallbildung von Kerimasit mit einem $U^{5+}-Analog$ von Usturit $(^{[X]}Ca_3^{[Y]}(U^{5+}Zr^{4+})^{[Z]}Fe^{3+}_3O_{12})$ entspricht. Für die bislang untersuchten natürlichen Granate wird jedoch angenommen, dass Uran als $U^{6+}$ eingebaut wird über die Kombination von zwei Austauschreaktionen:

Einbau einer $U^{6+}-Fe^{2+}-Yafsoanit-Komponente$ entsprechend

* $^{[Y]}Zr^{4+}$ + $2^{[Z]}Fe^{3+}$ = $^{[Y]}U^{6+}$ + $2^{[Z]}Fe^{2+}$

und Mischkristallbildung mit Elbrusit $(^{[X]}Ca_3^{[Y]}(U^{6+}_{0,5}R^{4+}_{1,5})^{[Z]}Fe^{3+}_3O_{12})$ entsprechend

* $0,5^{[Y]}Zr^{4+}$ + $^{[Z]}Si^{4+}$ = $0,5^{[Y]}U^{6+}$ + $^{[Z]}Fe^{3+}$

Untersuchungen an synthetischen Uranhaltigen Granaten ergaben, dass der Uraneinbau in Kermesit bis zur Zusammensetzung von Elbrusit als $U^{6+}$ erfolgt. Bei Urangehalten über 0,5 apfu wird Uran als $U^{5+}-Analog$ von Usturit eingebaut entsprechend der Austauschreaktion

* $^{[Y]}Zr^{4+}$ + $^{[Z]}Si^{4+}$ = $^{[Y]}U^{5+}$ + $^{[Z]}Fe^{3+}$

## 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, der natürliche Mischkristall aus der Typlokalität a = 12,549 Å.

Die Struktur ist die von Granat. Calcium $(Ca^{2+})$ besetzt die dodekaedrisch von 8 Sauerstoffionen umgebenen X-Positionen, Zirkonium $(Zr^{4+})$ die oktaedrisch von 6 Sauerstoffionen umgebene Y-Position und die tetraedrisch von 4 Sauerstoffionen umgebenen Z-Position ist mit Eisen $(Fe^{3+})$ und Silicium $(Si^{4+})$ besetzt.

## 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.

### Karbonatite

Die Typlokalität von Kerimasit ist ein Karbonatit vom Vulkan Kerimasi im Distrikt Ngorongoro, Region Arusha von Tansania. Begleitminerale sind Calcit Apatit, Magnesioferrit und Baddelyit.

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.

### 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.

### 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.

### 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.

