Das Mineral Schorlomit, veraltet auch als Ferrotitanit und Ivaarit bzw. Iiwaarit bekannt, ist ein sehr seltenes Inselsilikat aus der Obergruppe der Granate mit der Endgliedzusammensetzung Ca3Ti2Fe3+2SiO12. Es kristallisiert im kubischen Kristallsystem mit der Struktur von Granat.
Schorlomit bildet durchscheinende, orangebraune bis schwarze, oft rhombendodekaedrische Kristalle mit Glas- bis schwach metallischem Glanz, die einige Zentimeter groß werden können. Die Farbe wird mit steigendem Titangehalt intensiver. Mit zunehmendem Fe2+-Gehalt ändert sich die Farbe von gelb zu dunkelrotviolett und die Kristalle erscheinen dann opak schwarz mit fast metallischem Glanz. Häufig zeigen die Kristalle eine komplexe und rhythmische Zonierung sowie Sektorzonierung. Auch mikroskopisch einheitlich erscheinende Kristalle können Verwachsungen von zwei bis drei röntgenographisch unterscheidbaren Granaten sein. Durch die damit einhergehenden Verzerrungen des Kristallgitters sind diese Granate optisch doppelbrechend.
Funde wurden aus basischen Magmatiten, Karbonatiten sowie kontaktmetamorphen Kalksilikatgesteinen und Skarnen beschrieben. Außer seiner Typlokalität, dem Magnet Cove Karbonatitkomplex im Hot Spring County, Arkansas, USA, wurden für Schorlomit rund 60 weitere Fundorte weltweit dokumentiert. Bei vielen der als Schorlomit angesprochenen Granate handelt es sich streng genommen um Titanandradit (Melanit). Nur für sehr wenige Proben konnte eine Schorlomit-Zusammensetzung mit Hilfe sehr aufwendiger Analysen bestätigt werden.
Etymologie und Geschichte mini|links|Schorlomit (schwarz) aus dem Magnet Cove Karbonatitkomplex, zusammen mit cremefarbenem Thomsonit-Ca, dem Ozarkit von Shepard Die erste wissenschaftliche Beschreibung von Schorlomit stammt aus dem Jahr 1846 und der genaue Fundort ist nicht überliefert. Der Professor für Chemie Charles Upham Shepard, vom Medical College in South Carolina, erhielt die Proben von Reverend E. R. Beadle, der sie auf einer Reise durch die Region von Hot Springs gesammelt haben soll. Diese Hinterlassenschaft des ehemaligen Missionars beschäftigt die Wissenschaft bis heute. Zunächst konnte Shepard darin neben Diamant drei neue Minerale beschreiben: Arkansit, der bereits als Brookit bekannt war, Ozarkit, bei dem es sich um Thomsonit-Ca handelt und ein schwarzes, stark glänzendes Mineral, das er wegen seiner Ähnlichkeit zum Schörl Schorlomit nannte.
Die ersten chemischen Analysen dieser Schorlomite stammen von Whitney (1849) und Carl Rammelsberg (1850). Sie charakterisierten Schorlomit als ein Ca-Fe-Ti-Silikat.
Zwei Jahre später, 1852, wurde ein ähnliches Mineral im Iivaara-Komplex (Finnland) unter dem Namen Iivaarit beschrieben und 1877 Schorlomite vom Kaiserstuhl in Deutschland. Es folgten zahlreiche Funde titanreicher Granate an vielen Fundorten weltweit und eine mittlerweile über 160 Jahre andauernde Diskussion, was genau Schorlomit ist und wie er von anderen Granaten abgegrenzt werden kann. Dies erfolgte zunächst über verschiedene Ti-Gehalte in der Summenformel und später über die Besetzung der verschiedenen Positionen der Granatstruktur mit Eisen, Titan und Silicium.
1933 bezeichnete Zedlitz Granate mit mehr als 15 Gew-% TiO2 als Schorlomit, 1962 schlugen Kukharenko und Bagdasarov 0,75 apfu Ti als minimalen Ti-Gehalt von Schorlomit vor (~11 Gew-%), was 1968 von Howie und Woolley unterboten wurde (0,5 apfu Ti). Roberts und seine Mitarbeiter gingen 1972 noch weiter und führten den Schorlomit in ihrer Encyclopedia of Minerals gar nicht mehr auf, sondern sprachen nur noch von „titanhaltigem Andradit“.
Die aktuell akzeptierte Formel für das Schorlomit-Endglied Ca3Ti2Fe3+2SiO12 wurde 1967 von Ito und Frondel vorgeschlagen, während Rickwood 1968 das Schorlomitendglied ganz ohne Si definierte (Ca3Ti2Fe3+2TiO12). Beide Formeln legen fest, in welcher Oxidationsstufe Eisen (Fe3+) und Titan (Ti4+) auf welcher Gitterposition des Granat vorkommen, wenn auch unterschiedlich – Informationen, die nur mit hohen analytischen Aufwand zu gewinnen sind und für kaum einen der als Schorlomit bezeichneten Granate vorliegen. Viele der später vorgeschlagenen Strukturformeln sind allgemeiner gehalten und beschreiben Mischkristalle, ohne sich auf ein konkretes Endglied festzulegen. Deer, Howie und Zussman definierten in ihrem Standardwerk über gesteinsbildende Minerale 1982 Schorlomit als Granat mit mehr Ti als Fe3+ auf der oktaedrischen Y-Position. Anthony und seine Mitarbeiter geben 1995 im Handbook of Mineralogy die Schorlomitformel mit Ca3(Ti4+,Fe3+)2(Si,Fe3+)3O12 an und Gaines et al. in Dana’s new mineralogy 1997 mit Ca3(Ti4+,Fe3+,Al)2(Si,Fe3+,Fe2+)3O12.
Rass und Dubrovinskii schlugen 1997 das neuartige Endglied Ca3Ti3+2Ti4+3O12 vor und Yakovenchuk et al. brachten 1999 noch ein Ti-Hydrogranat mit der Zusammensetzung Ca3(Ti4+,Fe2+)2[(SiO2)2(OH)4] ins Spiel.
Chakhmouradian und McCammon definierten 2005 Schorlomit als Ca3Ti4+2[Si3-x(Fe3+,Al,Fe2+)x]O12, bevor im Jahr 2013 die Arbeitsgruppe um Grew die Granatgruppe neu strukturierte und den Schorlomit mit der heute von der IMA akzeptierten idealen Zusammensetzung Ca3Ti2Fe3+2SiO12 in die Schorlomitgruppe einordnete. Sie geben ein Schema an, mit dem bei fehlender direkter Bestimmung der Kationenverteilung auf die Gitterpositionen der Granatstruktur (spektroskopisch, Röntgenbeugung) diese berechnet werden kann und stellten fest, dass ein Großteil der als Schorlomit bezeichneten Granate im Zusammensetzungsbereich von Andradit liegen.
Emanuela Schingaro untersuchte mit ihren Co-Autoren 2016 die Kristallchemie von Ti-Fe-Granaten, bei denen es sich nach dem Berechnungsschema von Grew et al. um Schorlomit handelt und konnte zeigen, dass auch deren Zusammensetzungen im Feld von Andradit liegen. Nach über 160 Jahren Forschung über Ti-haltige Granate sowie zahlreichen, meist hypothetischen Mischkristallendgliedern bestätigt sich fast die Einschätzung von Roberts und seinen Mitarbeitern von 1972: Schorlomit ist eine wichtige Mischkristallkomponente in Ti-Granaten, kommt als eigenständiges Mineral in der Natur aber fast nicht vor. Zu den wenigen Ausnahmen gehören einige Analysen von Schorlomit aus der Typlokalität Magnet Cove in Region von Hot Springs, dem Ursprung der Hinterlassenschaft von Reverent E. R. Beadle.
Klassifikation Die aktuelle Klassifikation der International Mineralogical Association (IMA) zählt den Schorlomit zur Granat-Obergruppe, wo er zusammen mit Kimzeyit, Irinarassit, Hutcheonit, Kerimasit und Toturit die Schorlomit-Gruppe mit 10 positiven Ladungen auf der tetraedrisch koordinierten Gitterposition bildet.
In der veralteten 8. Auflage der Mineralsystematik nach Strunz war der Schorlomit 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.08-120. Dies entspricht der Klasse der „Silikate“ und dort der Abteilung „Inselsilikate mit [SiO4]-Gruppen“, wo Schorlomit zusammen mit Almandin, Andradit, Calderit, Eltyubyuit, Eringait, Goldmanit, Grossular, Henritermierit, Holtstamit, Hutcheonit, Irinarassit, Jeffbenit, Katoit, Kerimasit, Kimzeyit, Knorringit, Majorit, Menzerit-(Y), Momoiit, Morimotoit, Pyrop, Spessartin, Toturit, Uwarowit und Wadalit die „Granatgruppe“ mit der Systemnummer VIII/A.08 bildet.
Die von der International Mineralogical Association (IMA) zuletzt 2009 aktualisierte 9. Auflage der Strunz’schen Mineralsystematik ordnet den Schorlomit 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 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, Morimotoit, Pyrop, Skiagit, Spessartin, Uwarowit und Wadalit die „Granatgruppe“ mit der Systemnummer 9.AD.25 bildet.
In der vorwiegend im englischen Sprachraum gebräuchlichen Systematik der Minerale nach Dana hat Schorlomit die System- und Mineralnummer 51.04.03c.01. Das entspricht der Klasse der „Silikate“ und dort der Abteilung „Inselsilikatminerale“. Hier findet er sich innerhalb der Unterabteilung „Inselsilikate: SiO4-Gruppen nur mit Kationen in und >-Koordination“ in der „Granatgruppe (Schorlomit-Kimzeyit-Reihe)“, in der auch Kimzeyit und Morimotoit eingeordnet sind.
Chemismus Schorlomit mit der Endgliedzusammensetzung [X]Ca3[Y]Ti2[Z](Fe3+2Si)O12 ist das Fe-Analog von Hutcheonit ([X]Ca3[Y]Ti2[Z](Al3+2Si)O12) und bildet komplexe Mischkristalle vor allem mit Andradit entsprechend der Austauschreaktion [Y]Ti4+ + [Z]Fe3+ = [Y]Fe3+ + [Z]Si4+,
Morimotoit entsprechend der Austauschreaktion [Y]Ti4+ + 2[Z]Fe3+ = [Y]Fe2+ + 2[Z]Si4+
und Kerimasit über die Reaktion [Y]Ti4+ = [Y]Zr4+,
wobei mit [X], [Y] und [Z] die Positionen in der Granatstruktur angegeben sind.
Für schorlomitische Granate aus der Typlokalität Magnet Cove werden folgende empirischen Zusammensetzungen angegeben:
[X](Ca2,790Mn0,050Fe2+0,237Mg0,180)[Y](Ti4+0,169Fe3+1,071Al0,532)[Z](Si2,254Ti4+0,746)O12 [X](Ca2,790Mn0,050Fe2+0,148Mg0,012)[Y](Ti4+1,003Ti3+0,06Fe3+0,770Mg0,168Fe2+0,029Mn0,026)[Z](Si2,254Fe3+0,361Al0,385)O12 [X](Ca2,915Mn0,034Fe2+0,031Na0,020)[Y](Ti4+1,054Zr4+0,065Fe3+0,530Mg0,158Fe2+0,200Nb0,002)[Z](Si2,263Fe3+0,580Al0,157)O12 [X](Ca2,98Mn0,01Na0,01)[Y](Ti4+0,54Ti3+0,06Fe3+1,18Al0,09Mg0,13)[Z](Si2,58Fe3+0,28Al0,12□0,02)O11,92(OH)0,08
Die Bestimmung der Zusammensetzung natürlicher Ti-Fe-Granate ist in mehrfacher Hinsicht problematisch. Zum einen sind die Kristalle meist sehr inhomogen, zoniert und enthalten Einschlüsse, was alle Untersuchungen, die größere Probenmengen erfordern (nasschemische Analysen, Kristallstrukturanalyse, Mößbauerspektroskopie), erschwert. Doppelbrechende Kristalle können aus submikroskopischen Verwachsungen mehrerer Granate bestehen. Selbst Punktanalysen mit einer Größe von wenigen µm wie z. B. Elektronenstrahlmikroanalysen, die den Großteil aller chemischen Analysen ausmachen, sind vor diesem Hintergrund mit Vorsicht zu interpretieren, wenn sie von doppelbrechenden Kristallen stammen.
Zum anderen können die Elemente Eisen (Fe) und Titan (Ti) in mehreren Oxidationsstufen und auf verschiedenen Positionen der Granatstruktur vorkommen. Fehlen direkte Messungen der Oxidationsstufen von Eisen (Fe2+, Fe3+) und Titan (Ti3+, Ti4+), erfolgt deren Bestimmung rechnerisch durch Normierung der Analysen auf 8 Kationen und 12 Sauerstoffatome. Hierbei akkumulieren sich alle Messungenauigkeiten in den berechneten Fe2+/Fe3+- und Ti4+/Ti3+- Verhältnissen. Die Verteilung auf die verschiedenen Gitterpositionen erfolgt ebenfalls rechnerisch, geleitet durch Vergleiche mit anderen Mineralen und kristallchemischen Plausibilitätsüberlegungen. Diese Annahmen erwiesen sich oft als ungenau. Insgesamt führt dies z. B. zu fiktiven Ti3+-Gehalten oder unzutreffender Verteilung von Ti und Fe auf die Gitterpositionen und in der Folge auch zu unzutreffenden Zuweisungen von Mineralnamen (Schorlomit statt Morimotoit oder Andradit).