Die Expeditionen von Akademiemitglied Alexander Jewgenjewitsch Fersman in die Chibinen zu Beginn der 1920er Jahre führten nicht nur zur Entdeckung der gigantischen Apatit-Lagerstätten in den Chibinen (siehe Bergbaurevier Chibinen). Bereits in den ersten Jahren wurden von hier neue Minerale erstbeschrieben. Bereits im Jahre 1923 wies S. M. Kurbatow auf Stufen aus Albit-Natrolith-Gängen, die Aleksander Nikolaewitsch Labunzow im Schutt des westlichen Abhanges des Berges Maly Mannepachk in den Chibinen gesammelt hatte, einen manganhaltigen Neptunit (mit 10,22 Gew.-% MnO bei nur 5,18 Gew.-% FeO) nach, den er Mangan-Neptunit (russischмарганцевый нептунит) nannte.[12] Da im Neptunit sensu stricto Eisen über Mangan dominiert, in der manganhaltigen Variante aus den Chibinen die Verhältnisse aber genau umgekehrt waren, lag somit ein neues Mineral vor.
«Таким образом анализ исседедованного минерала приводит к установлению нового изоморфного члена нептунитовой группы – марганцевого нептунита (manganneptounite)[sic!]. Калифорнийский нептунит (карлозит) являетса почти чисто железистым, тorдa как образцы из Гренландии занимают промежуточное положение. Увеличение железа насчет марганца приводит к изменению темнокрасного цвета и переходу минерала в черный тон.»
Takim obrazom analiz issededovannogo minerala privodit k ustanovleniyu novogo izomorfnogo chlena neptunitovoy gruppy – margantsevogo neptunita (manganneptounite)[sic!]. Kaliforniyskiy neptunit (karlozit) yavlyayetsa pochti chisto zhelezistym, torda kak obraztsy iz Grenlandii zanimayut promezhutochnoye polozheniye. Uvelicheniye zheleza naschet margantsa privodit k izmeneniyu temnokrasnogo tsveta i perekhodu minerala v chernyy ton.
„Somit führt die Analyse des untersuchten Minerals zur Etablierung eines neuen isomorphen Mitglieds der Neptunit-Gruppe - Mangan-Neptunit (Manganneptounit) (sic!). Kalifornischer Neptunit (Karlosit) ist fast rein eisenhaltig, während die Proben aus Grönland eine Zwischenstellung einnehmen. Ein Anstieg des Eisens im Verhältnis zu Mangan führt zu einer Veränderung der dunkelroten Farbe und der Farbton des Minerals geht in Schwarz über.“
– С. М. Курбатов (S. M. Kurbatow): Анализ марганцевого нептунита из С.-З. части Хибинских Тундр (Analyse des Mangan-Neptunits aus den Chibinen)[12]
Die erste ausführliche mineralogische und kristallographische Beschreibung des Manganoneptunits stammt von Elsa Maximilianowna Bonschtedt-Kupletskaja (russischЭльза Максимилиановна Бонштедт-Куплетская).[13][10]
Die wichtigsten Inhalte des Artikels von Kurbatow wurden in dem Sammelwerk „Das Massiv der Chibinen : Ein Überblick über die wissenschaftlichen Ergebnisse von Expeditionen in die Khibiny- und Lovozero-Tundren in den Jahren 1920–21 und –22“ zusammengefasst – und hier wurde das Mineral erstmals Mangano-Neptunit (russischмангано-нептунит) genannt.[14] Dasselbe Sammelwerk fasst die bis 1923 bekannten neuen Minerale aus den Chibinen zusammen – auch hier taucht das neue Mineral auf, ebenfalls unter der Bezeichnung Mangan-Neptunit, allerdings in der Originalsprache (russischМанган-нептунит) etwas abweichend geschrieben.[3] Fersman blieb in seinem Artikel „Minerals of the Kola Peninsula“, in welchem dem westlichen Publikum erstmals die neuen Minerale der Chibinen vorgestellt wurden, bei dieser Bezeichnung.[15]
Gemäß den aktuellen Richtlinien zur Mineralnomenklatur[16] sollten Mineralnamen nur aus einem Wort bestehen. Aus diesem Grund ist das Mineral 2007 im Rahmen einer „Special Procedure“ (2007 s.p.) umbenannt worden. Aus dem jahrzehntelang benutzten, durch Bindestrich verbundenem Doppelwort „Mangan-Neptunit“ wurde durch einfügen eines „Fugen-O“ der derzeit gültige Mineralname Manganoneptunit.[17] Unabhängig von der Schreibweise (manganhaltiger Neptunit, Manganneptunit, Mangan-Neptunit oder Manganoneptunit) unterstreichen alle Namensvarianten die strukturelle Verwandtschaft des Mineral mit Neptunit (bzw. der Zugehörigkeit zur Neptunitgruppe) und die Dominanz von Mangan über Eisen (und Magnesium). Neptunit wurde wiederum nach dem römischen MeeresgottNeptun benannt, aufgrund der oft engen Vergesellschaftung von Neptunit an seiner Typlokalität mit Aegirin, der seinen Namen nach Ägir, in der nordischen Mythologie der „Riese der See“, erhielt.[4][18]
Für Manganoneptunit existiert kein Typmaterial.[19][20][7]
Aufgrund der Entdeckung und Erstbeschreibung vor 1959 (tatsächlich vor fast 100 Jahren) zählt der Manganoneptunit zu den Mineralen, die von der International Mineralogical Association (IMA) als Grandfathered bezeichnet werden[19][1] und keine eigentliche IMA-Nummer besitzen. Aufgrund der oben erwähnten „Special Procedure“ wird für das Mineral in der aktuellen „IMA List of Minerals“ anstelle einer IMA-Nummer die Sammelbezeichnung „2007 s.p.“ geführt.[1][19]
Klassifikation
In der mittlerweile veralteten, aber noch gebräuchlichen 8. Auflage der Mineralsystematik nach Strunz war der Manganoneptunit nicht enthalten. Er hätte zur Mineralklasse der „Silikate und Germanate“ und dort zur Abteilung der „Kettensilikate und Bandsilikate (Inosilikate)“ gehört, wo er – ähnlich wie der Neptunit – einen „unklassifizierten Anhang“ bei den „Heterogenen Kettentypen verschiedener Periodizität“ gebildet hätte.
Im Lapis-Mineralienverzeichnis nach Stefan Weiß, das sich aus Rücksicht auf private Sammler und institutionelle Sammlungen noch nach dieser alten Form der Systematik von Karl Hugo Strunz richtet, erhielt das Mineral die System- und Mineral-Nr. VIII/F.37-020. In der „Lapis-Systematik“ entspricht dies der Abteilung „VIII/F.37 Komplexe Kettenstrukturen (Zylinderketten u.a.)“, wo Manganoneptunit zusammen mit Neptunit, Magnesioneptunit und Watatsumiit eine unbenannte Gruppe bildet (Stand 2021).[21]
Die seit 2001 gültige und von der International Mineralogical Association (IMA) zuletzt 2009 aktualisierte[22]9. Auflage der Strunz’schen Mineralsystematik ordnet den Manganoneptunit ebenfalls in die Klasse der „Silikate und Germanate“, dort allerdings in die Abteilung der „Schichtsilikate (Phyllosilikate)“ ein. Diese Abteilung ist zudem weiter unterteilt nach dem strukturellen Aufbau der Schichten, so dass das Mineral entsprechend seinem Aufbau in der Unterabteilung „Übergangsstrukturen zwischen Schichtsilikat und anderen Silikateinheiten“ zu finden ist, wo es zusammen mit Neptunit, Magnesioneptunit und Watatsumiit die „Neptunitgruppe“ mit der System-Nr. 9.EH.05 bildet.
Auch die vorwiegend im englischen Sprachraum gebräuchliche Systematik der Minerale nach Dana ordnet den Manganoneptunit in die Klasse der „Silikate und Germanate“, dort allerdings in die Abteilung der „Kettensilikate: Säulen- oder Röhren-Strukturen“, ein. Hier ist er in der „Neptunitgruppe“ mit der System-Nr. 70.04.01 und den weiteren Mitgliedern Neptunit, Watatsumiit und Magnesioneptunit innerhalb der Unterabteilung „Kettensilikate: Säulen- oder Röhren-Strukturen mit verbundenen Ketten in Käfigform“ zu finden.
Chemismus
Die erste nasschemische Analyse stammt aus der von S. M. Kurbatow vorgelegten ersten Veröffentlichung über das Mineral und lieferte 52,68 % SiO2; 18,21 % TiO2; 5,16 % FeO; 9,95 % MnO; 0,12 % MgO; 0,43 % CaO; 9,16 % Na2O und 4,94 % K2O (Summe 100,65 %).[12] Li2O – und auch mögliche Gehalte an Nb2O5 – wurden offensichtlich übersehen.
Eine Elektronenstrahlmikroanalyse an Manganoneptunit aus dem in Foyaiten sitzenden Albit-Aegirin-Gang No. 66 am Berg Mannepachk (nicht identisch mit der Typlokalität) ergab 54,45 % SiO2; 17,17 % TiO2; 4,95 % FeO; 10,13 % MnO; 0,25 % MgO; 7,69 % Na2O und 5,17 % K2O (Summe 99,81 %, Nb2O5 wurde nicht nachgewiesen, Li2O nicht untersucht).[5]
Die offizielle Formel der IMA für Manganoneptunit lautet KNa2LiMn2+2Ti2Si8O24[1]. Sie erfordert 53,03 % SiO2; 17,63 % TiO2; 15,65 % MnO; 6,84 % Na2O; 5,20 % K2O und 1,65 % Li2O (Summe 100,00 %).[5]
Manganoneptunit ist das einzige Mineral, welches die Elemente Li, Na, K, Si, Ti, O und Mn enthält. Chemisch ähnlich sind die anderen Vertreter der Neptunit-Gruppe.[23]
Manganoneptunit ist das Mn2+-dominante Analogon zum Fe2+-dominierten Neptunit und zum Mg-dominierten Magnesioneptunit. Er ist ferner auch das Ti4+-dominante Analogon zum V4+-dominierten Watatsumiit, Na2KLi(Mn2+,Fe2+)2V4+2[Si8O24].[4]
Grundlage der Struktur ist ein dreidimensionales Si-O-Gerüst, bestehend aus SiO4-Tetraedern mit gemeinsamen Ecken (Vertizes), die entlang der [110]- und [110]-Richtung verlaufen und entlang [001] miteinander verbunden sind. Im Manganoneptunit ist ein solches dreidimensionales Si-O-Gerüst mit einem ähnlichen Gerüst verknüpft, welches aus Ketten kantenverknüpfter TiO6-Oktaeder und (Fe,Mn,Mg)O6-Oktaeder besteht, die ebenfalls entlang [110]- und [110] verlaufen und in Richtung [001] miteinander verbunden sind. Bemerkenswert ist die Ordnung der Kationen-Positionen Ti und (Fe, Mn, Mg) sowohl im Neptunit als auch im Manganoneptunit. In der Struktur sind zwei oktaedrische Ti-Positionen und zwei oktaedrische (Fe, Mn, Mg)-Positionen zu erkennen, die sich innerhalb der Kette abwechseln. Die Ti-Oktaeder sind stark verzerrt: Die Länge einer Ti-O-Bindung beträgt etwa 1,7 Å, die der zweiten etwa 2,2 Å, die der vier anderen 2,0 Å. Im Gegensatz dazu sind Fe-Oktaeder regelmäßig ausgebildet und besitzen ungefähr gleichlange Fe-O-Bindungen. Dies erleichtert die Unterscheidung von Ti- und (Fe,Mn,Mg)-Zentren und zeigt ihre Anordnung in der Struktur.[8][9]
Derartig verzerrte Ti-Oktaeder kennt man auch aus anderen Ti-haltigen Mineralen wie z. B. Titanit, tetragonalem BaTiO3 und Brookit. Gelegentlich führt eine solche unregelmäßige Verteilung der Ti-O-Bindungslängen zu einer fünffachen Koordination von Titan, wie z. B. im Fresnoit.
Neben den oben beschriebenen Gerüst-Atomen sind in der Struktur noch die sich außerhalb des Gerüsts befindenden Kationen (Li1), (Na1, Na2) und (K1) vorhanden. Die Verfeinerung der Manganoneptunit-Struktur zeigt, dass die Anordnung der oktaedrischen Ti- und (Fe,Mn,Mg)-Plätze zum Fehlen des Symmetriezentrums im Mineral führt, woraus die Einordnung des Minerals in der Cc (Nr. 9)Vorlage:Raumgruppe/9 resultiert.[8][9]
Eigenschaften
Durchscheinende kirschrote bis rotbraune Manganoneptunit-Kristalle auf Sodalith aus dem Poudrette Quarry am Mont Saint-Hilaire, Kanada. Größe der Stufe: 1,4 cm × 1,4 cm × 1,2 cm.
Morphologie
Manganoneptunit bildet prismatische, bis zu 7 cm große, meist etwas in Richtung der c-Achse [001] gestreckte Kristalle, deren tragende Formen vom Doma parallel der c-Achse {110} und den Pedien {100} und {001} gebildet werden. Zur Tracht gehören ferner die Domen allgemeiner Lage {111} und {111} sowie das selten zu beobachtende Doma parallel der c-Achse {210}.[7] Noch größere Manganoneptunit-Kristalle stammen aus dem in Foyaiten sitzenden Natrolith-Aegirin-Mikroklin-Albit-Gang Nr. 63 am Berg Kaskasnjutschorr. Das Mineral bildet dort bis 10 cm lange und 1,5 cm Durchmesser aufweisende, prismatische Kristalle von orange- und dunkelroter oder rötlich-schwarzer Färbung in Begleitung von Vuorijarvit-K, Lorenzenit, Epididymit und Loparit-(Ce) in feinkörnigem Albit oder in Massen von Analcim und Natrolith.[5]
Die ersten kristallographischen Angaben zum Manganoneptunit und auch die ersten Kristallzeichnungen stammen von Elsa Maximilianowna Bonschtedt-Kupletskaja. Sie beschrieb ferner knieförmige Kontaktzwilinge und kreuzförmige Penetrationszwillinge jeweils nach {001}.[13][10][24] Nach ihren Untersuchungen ähneln die Manganoneptunit-Kristalle aus der Mannepachk-Schlucht den Neptunit-Kristallen aus der California State Gem Mine (Dallas Gem Mine) am Santa Rita Peak im New Idria Mining District, San Benito County, Kalifornien, Vereinigte Staaten. Bonschtedt beobachtete die folgenden Formen: {100}, {110}, {010}, {001}, {111}, {111}, {221}, {221}, {311}, {301}, {112} und zwei bis dahin nicht angegebene Formen für Neptunit, {102} und {215}. Das Pinakoid {001} ist nur undeutlich ausgebildet. Am nördlichen Tawaiok-Pass (russischПеревал Тавайок Северный) in den Lowosero-Tundren auf der russischen Halbinsel Kola finden sich Kristalle mit einfacherer Tracht und einer Kombination aus {100}, {110}, {001} und sehr schmalen {111} und {111}.[13][10][24] Beidseitig begrenzte Kristalle sind relativ selten, obwohl bereits Elsa Maximilianowna Bonschtedt-Kupletskaja berichtete, dass eine größere Menge beidseitig begrenzter Kristalle und Zwillinge von Manganoneptunit durch die Auflösung des sie umgebenden Natroliths gewonnen wurde.[10]
Manganoneptunit findet sich ferner in rosettenförmigen Aggregaten sowie in Form von erdigen Krusten.[7]
Physikalische und chemische Eigenschaften
In der Erstbeschreibung wird die Farbe der Kristalle des Manganoneptunits mit dunkelrot[10], in neueren Zusammenstellungen mit orange, rötlich-orange, dunkel kirschrot, rötlichschwarz und schwarz[7][5] angegeben. Ihre Strichfarbe ist orangerot[10][5] oder ziegelrot bis rötlichbraun[7]. Die Oberflächen des durchscheinenden[5], anderen Angaben zufolge durchsichtigen bis opaken[7] Manganoneptunits zeigen auch auf Spaltflächen einen glasartigen[10][5] bis harzartigen[7]Glanz. Manganoneptunit besitzt eine diesem Glanz entsprechend mittelhohe Lichtbrechung (nα = 1,691–1,697; nβ = 1,693–1,700; nγ = 1,713–1,728)[7] und eine gleichfalls mittelhohe Doppelbrechung (δ = 0,028).[4]
Unter dem Polarisationsmikroskop ist der zweiachsig positive[7] Manganoneptunit im durchfallenden Licht hellgelb, orange oder rotorange[10][5][7] und zeigt einen deutlichen Pleochroismus von X = leuchtend orange über Y = orange oder orange-gelb nach Z = gelb bis zitronengelb[10] bzw. nach anderen Angaben von X = hellgelb über Y = orange oder gelb-orange nach Z = rotorange[7]. Die von Bonschtedt untersuchten Manganoneptunite weisen eine deutliche Farbzonierung auf, wobei das Mineral entlang der Peripherie dunkler ist als in seinem Zentrum. Manganoneptunit vom Tawaiok-Pass erwies sich in dieser Hinsicht als besonders charakteristisch: Alle Körner, die in ihrem Zentrum die Farben des für das Mineral „normalen“ Pleochroismus zeigen, besitzen einen Rand von orange-brauner Färbung, der nur schwach pleochroitisch, mit X > Y ≥ Z, ist.[10]
Manganoneptunit besitzt eine sehr gute Spaltbarkeit nach {110}[10][5], anderen Angaben zufolge sogar zwei verschiedene Spaltbarkeiten, die sich unter einem Winkel von ca. 80° schneiden[7]. Er bricht aufgrund seiner Sprödigkeit aber ähnlich wie Amblygonit bzw. Quarz, wobei die Bruchflächen uneben (wie beim Amblygonit) oder muschelig (wie beim Quarz) ausgebildet sind.[7][5]
Das Mineral weist eine Mohshärte von etwas über 5[10] bis 6[5][5] auf und gehört damit zu den mittelharten Mineralen, die sich ähnlich gut wie das Referenzmineral Orthoklas nur mit einer Stahlfeile ritzen lassen. Die gemessene Dichte für Manganoneptunit wurde in der Erstbeschreibung mit 3,203 g/cm³ angegeben[10] und beträgt je nach Autor 3,17 bis 3,20 g/cm³.[7] Die berechnete Dichte beträgt 3,26 g/cm³.[7]
Ob Manganoneptunit ähnlich wie sein Fe2+-dominates Analogon Neptunit piezoelektrisch[25] ist, bedarf offensichtlich noch weiterer Untersuchungen.
Chemische Eigenschaften
Vor dem Lötrohr schmilzt Manganoneptunit ziemlich leicht zu einer Kugel.[10] Außer in Flusssäure, HF, ist er in Säuren unlöslich.[11]
Er gibt wahrscheinlich ähnlich wie Neptunit mit Phosphorsalz ein Kieselskelett und wird durch Schmelzen mit Alkalicarbonat leicht und vollständig zersetzt.[26]
Bildung und Fundorte
Manganoneptunit ist ein primäres, aber spät gebildetes Segregationsmineral, das in fast allen Gesteinsarten, einschließlich der meisten Pegmatite, in differenzierten Alkaligesteinsmassiven wie den Chibinen oder den Lowosero-Tundren vorkommt.[7] In Saint-Amable in Kanada tritt er in miarolithischen Hohlräumen eines Nephelinsyenit-Lagergangs (Sills), aber auch in mineralisierten Gängen, Hydrothermaliten und „Natrolith-Schloten“ auf.[27]
Als Begleitminerale des Manganoneptunits in den Chibinen und den Lowosero-Tundren, Halbinsel Kola, wurden Aegirin, Aenigmatit, Albit, Analcim, Ankylit-(Ce), Baryt, Cancrinit, Eudialyt, Epididymit, Ferro-Eckermannit, Fluorit, Fluorapatit, Natrolith, Nephelin, Lamprophyllit, Loparit-(Ce), Lorenzenit, Mikroklin, ein Mineral der Labuntsovit-Gruppe, Murmanit, Lomonosovit, Orthoklas-Perthit, Pektolith, Pyrochlor, Pyrophanit, Rosenbuschit, Sodalith, Strontianit, Villiaumit, Vinogradovit und Vuorijarvit-K identifiziert.[7][5]
Fotos in der Datenbank Mindat.org zeigen als Parageneseminerale des Manganoneptunits nur Serandit, Aegirin, Mikroklin, Minerale der Eudialyt-Gruppe, Ussingit, Albit, Natrolith, Analcim, Shkatulkalit und Katapleiit.[4]
Als sehr seltene Mineralbildung konnte der Manganoneptunit bisher (Stand 2021) erst von ca. 30 Fundpunkten beschrieben werden.[28][29]
Die Typlokalität des Manganoneptunits ist ein „Fersman-Gang“ genannter gangförmiger Pegmatit am ca. 20 km ostsüdöstlich vom Eisenbahnhaltepunkt Imandra entfernten Berg Maly Mannepachk (russischМалый Манепахк) im Nordwesten der Chibinen, Oblast Murmansk auf der Halbinsel Kola in Russland.
Weitere Manganoneptunit liefernde Lokalitäten in Russland sind:[29]
die Chibinen in der Oblast Murmansk auf der Halbinsel Kola
Pegmatite in der Umgebung des Astrophyllit-Bachs am Südhang des Berges Eweslogtschorr (russischЕвеслогчорр)
der IGC Stop 6-3, einem Natrolith-Albit-Aegirin-Mikroklin-Gang in gneisartigen Foyaiten am Berg Eweslogtschorr
der Tagebau Koaschwa (russischкарьер Коашва, auch Tagebau Wostotschny (russischВосточный рудник)), am gleichnamigen Berg
der Berg Pik Martschenko (russischПик Марченко) in der Nachbarschaft des Berges Kukisvumtschorr (russischКукисвумчорр)
ein Albit-Aegirin-Mikroklin-Gang in Rischorriten am Berg Poatschwumtschorr (russischПоачвумчорр)
der in den 1980er Jahren von Juri Pawlowitsch Menschikow (russischЮрий Павлович Меньшиков) während geochemischer Untersuchungsarbeiten entdeckte Natrolith-Aegirin-Mikroklin-Albit-Gang Nr. 63 am Berg Kaskasnjutschorr (russischКаскаснюнчорр), bekannt als Manganoneptunit-Gang (russischМанганнептунитовая жила) und als Fundstelle der weltgrößten Manganoneptunit-Kristalle[5][30]
die beiden lediglich Blöcke aus radialstrahligen, bis 50 cm Durchmesser aufweisenden Aegirin-Kugeln liefernden Lokalitäten auf dem Berg Mannepachk und in der sich von Südhang des Mannepachk herabziehenden Manganoneptunit-Talsenke (russischНептунитовая лощина, auch bekannt als Albit-Aegirin-Gang No. 66), die erst am Flüsschen Jiditschjok (Golzowka, russischГольцовка) endet[5][30]
die Lowozero-Tundren im Rajon Lowozero in der Oblast Murmansk auf der Halbinsel Kola
die hyperagpaitischen, Ussingit-reichen Pegmatite Schkatulka (russischпегматит Шкатулка) und Sirenewaja (russischпегматит Сиреневая) in der Grube Umbozero sowie der Tagebau Umbozero Nord im Berg Alluaiw
der 1938 entdeckte Pegmatit No. 61, ein Natrolith-Stock, im nordöstlichen Bereich des Berges Karnassurt (russischгора Карнасурт) in 800 m Entfernung vom zweiten östlichen Bach
der ultraalkalische, 26 m lange und etwa 1 m dicke Pegmatit Jubilejnaja (russischпегматит Юбилейная) in der Grube Karnassurt (in den Bergen Karnassurt und Kedykwerpachk mit dem beiden Grubenbereichen Karnassurt und Kedyk)
der im August 2002 entdeckte Pegmatit Palitra (russischпегматит Палитра) in der Grube Karnassurt, Grubenbereich Kedyk
der Pegmatit No. 71 und Ussingit-Aegirin-Mikroklin-Pegmatitlinsen am Berg Maly Punkaruaiw (russischМалый Пункаруайв)
der Pegmatit No. 19 am Berg Kuftnyun (russischКуфтнюн)
der Pegmatit No. 47 am Berg Lepche-Nelm (russischгора Лепхе-Нельм), See Seidosero
der Sill (Gesteinsgang) Saint-Amable bei Varennes und Saint-Amable, Regionale Grafschaftsgemeinde Marguerite-D’Youville (früher Lajemmerais), Montérégie, Québec, Kanada
der Steinbruch Lafarge Montreal East (Carrière Lafarge Montréal-Est), Montréal-Est, Montréal, Québec, Kanada
kaliumreiche Alkaligesteine (Malignite und Mikronephelinyenite) durchsetzende Nephelinsyenit-Pegmatitgänge bei Gordon Butte in den Crazy Mountains, Meagher County, Montana, USA
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