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 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. 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 mini|links|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. 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.
Earl Pemberton weist aber darauf hin, dass der Name „R. Neuschwander“ nur in der Arbeit von Evans, 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. Obwohl in dem „Report on the Borax deposits of California and Nevada“ von Hanks bereits eine chemische Analyse und eine Reihe von Eigenschaften des Colemanits zusammengestellt sind, gilt die Arbeit von J. T. Evans 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 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 aufgrund der chemischen Analysen von Benjamin Silliman, A. W. Chase und Félix 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) 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. Erst 1948 konnte Anna Hedlik die aus den genannten Untersuchungen geschlussfolgerte Identität von Pandermit mit Colemanit durch Röntgenstrukturanalysen vollständig ausschließen.
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.
Typmaterial für Colemanit ist nicht definiert beziehungsweise dessen Aufbewahrungsort unbekannt.
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.
Die von der International Mineralogical Association (IMA) zuletzt 2009 aktualisierte 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. Veröffentlichte chemische Analysen von Colemanit sind meist relativ alt, die genannten Werte stammen aus einer Bestimmung aus dem Jahre 1887! 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 Ca0,99Na0,01B3,00O4(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.
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.
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. 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.
Kristallstruktur mini|Kristallstruktur von Colemanit, projiziert parallel Colemanit kristallisiert im monoklinen Kristallsystem in der mit den Gitterparametern a = 8,71 Å; b = 11,25 Å; c = 6,09 Å; und β = 110,1° sowie vier Formeleinheiten pro Elementarzelle.
Im Colemanit bilden eckenvernüpfte [BB2O5(OH)3]-Ringe, die aus jeweils zwei [BO3OH]-Tetraedern und einer planaren [BO2OH]-Gruppe bestehen, wellenförmige Borat-Ketten parallel der a-Achse . Ketten aus CaO3(OH)4H2O-Polyedern verlaufen ebenfalls parallel . Beide Kettentypen sind über gemeinsame Ecken und Kanten verbunden und bilden stabile Schichten parallel (010). 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. Jedes Ca-Atom ist dodekaedrisch von acht Anionen umgeben. 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.
Colemanit ist isotyp (isostrukturell) zu Calciborit und Hydroboracit.
Eigenschaften Morphologie mini|rechts|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. Jackson hat überhaupt als erster Colemanit-Kristalle aus Kalifornien untersucht. 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 in den Calico Mountains in der Mojave-Wüste, San Bernardino County, Kalifornien, stammte.
Artur S. Eakle, 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 {01} 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 {01} 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 {01} im Gleichgewicht. Die Oberflächen von {01} ist deutlich gerundet und geht vielleicht in {01} oder {01} über.
Allgemein entwickelt Colemanit bis 30 cm große, isometrische bis nach 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 {01} (was dem Habitus 4 von Eakle entspricht) sowie pseudooktaedrischen Kristallen mit großen {21} und Prismen {011}. Steinmetz listet 62 verschiedene Flächenformen auf. Generell zählt Colemannit neben Calcit zu den formenreichsten Mineralen überhaupt.
Colemanit kommt ferner auch in Aggregaten vor, die insbesondere aus türkischen Lagerstätten beschrieben worden sind. 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.
Pseudomorphosen