Cafarsit

Cafarsit-Kristalle werden als dunkelbraun, in dünnen Splittern hellrot durchscheinend bzw. als schwärzlich (frisch) bis braun (angewittert) und in dünnen Splittern und kleinen frischen Kristallen dunkelrot durchscheinend beschrieben. Die derben Aggregate aus der Goldlagerstätte „Hemlo“ in Kanada sind dunkelrötlichbraun. Die Strichfarbe der Cafarsit-Kristalle wird hingegen als gelbbraun bzw. als braungelb angegeben. Die Oberflächen der opaken, nur in dünnen Splittern durchscheinenden Kristalle zeigen im frischen Zustand einen halbmetallartigen Glanz und sind im angewitterten Zustand erdig. Cafarsit besitzt entsprechend dem starken Glanz eine sehr hohe Lichtbrechung (n ≥ 2,0; n ≥ 2,20). Als kubisches Mineral ist Cafarsit nicht doppelbrechend, jedoch verhält sich das Mineral gelegentlich anisotrop, möglicherweise infolge einer Spannungsdoppelbrechung. Im durchfallenden Licht ist das Mineral tiefrot. Cafarsit besitzt keine Spaltbarkeit, bricht aber aufgrund seiner Sprödigkeit ähnlich wie Quarz oder Vesuvian, wobei die Bruchflächen muschelig bzw. splittrig ausgebildet sind. Das Mineral weist eine Mohshärte von 5,5 bis 6 auf und gehört damit zu den mittelharten Mineralen, die sich ähnlich gut wie das Referenzmineral Apatit (Härte 5) mit einem Taschenmesser bzw. Orthoklas (Feldspat) mit einer Stahlfeile noch ritzen lassen. Die gemessene Dichte für Cafarsit beträgt 3,90 g/cm³, die berechnete Dichte 3,60 g/cm³. Cafarsit ist in Salzsäure, HCl, und in Oxalsäure schwer löslich.

Cafarsit ist ein Sekundärmineral, welches sich aufgrund einer Arsenanomalie in den Zweiglimmergneisen am Wannigletscher bilden konnte. Dabei wurde eine in den Gneisen der Monte-Leone-Decke sitzende präalpine, möglicherweise auch variszische, Cu-As-Vererzung mit Tennantit und Chalkopyrit während der Auffaltung der Alpen versenkt und dabei durch eine amphibolitfazielle Regionalmetamorphose überprägt. Heiße hydrothermale Lösungen lösten die Erze teilweise wieder auf. Die arsenhaltigen Erzminerale der primären Vererzung in der Monte-Leone-Decke reagierten mit einem Cl- und F-reichen CO2-H2O-Fluid, dessen Herkunft auf die mesozoischen Metasedimente in der Monte-Leone-Decke zurückgeführt wird. Das Arsen oxidierte und wurde vermutlich als H3AsO3-Komplexe transportiert. Diese Lösungen reicherten sich dabei stark mit Arsen an und migrierten, wahrscheinlich entlang von Nordost-Südwest streichenden Bruchsystemen, in Richtung Norden. Die dabei erfolgte Abkühlung führte zur Übersättigung und folglich zur Auskristallisation arsenreicher Minerale. Bei diesen handelte es sich aufgrund der in der Tiefe geringeren Sauerstoffbeteiligung häufig um Arsenite, die im Gegensatz zu Arsenaten mit der funktionellen [AsO4]-Gruppe die sauerstoffärmere funktionelle [AsO3]-Gruppe enthalten. Cafarsit stellt neben Asbecasit, Fetiasit und Cervandonit-(Ce) eines dieser in der Natur nur selten auftretenden Arsenit-Minerale dar. Neben alpinotypen Klüften ist Cafarsit auch in der Goldlagerstätte Hemlo in Ontario/Kanada gefunden worden. Typische Begleitminerale des Cafarsits sind Asbecasit, Gasparit-(Ce), Chernovit und Synchisit-(Ce) sowie schwach rauchfarbener Quarz, Chlorit (Klinochlor), Turmalin und Tilasit. In der Typpublikation werden als Parageneseminerale des Cafarsits Magnetit, Hämatit, Titanit, Apatit, Anatas, Malachit, Azurit, ein Fahlerz (Tennantit) sowie Molybdänit (Polytyp Molybdänit-6H) angegeben. Der Fotodokumentation innerhalb der Datenbank Mindat.org zufolge wird Cafarsit von Quarz, Agardit-(Y), Magnetit, Hämatit, Asbecasit, Fluorit, Muskovit, Senait, Chlorit (Rhipidolith) und Crichtonit begleitet. Cafarsit kann direkt auf großen Bergkristallen oder auf Asbecasit kristallisieren und ist dann jünger als diese. Ferner sind Funde bekannt, bei denen Anatas auf Cafarsit und Meta-Kahlerit direkt auf oder neben Cafarsit sitzt. Bei der Kristallisation von Agardit-(Y) auf Cafarsit-Kristallen ist das für den Agardit nötige Yttrium sehr wahrscheinlich bei der Verwitterung des Cafarsits freigesetzt worden. Diese drei Minerale sind folglich jünger als der Cafarsit. In „Hemlo“ (Ontario/Kanada) wird der Cafarsit von Molybdänit, Pyrit, Tennantit, Sphalerit und grünem vanadiumhaltigen Muskovit begleitet. Als sehr seltene Mineralbildung konnte der Cafarsit bisher (Stand 2019) erst von ca. zehn Fundpunkten beschrieben werden. Die Typlokalität für Cafarsit ist das Gebiet Wannigletscher – Westflanke des Scherbadung im Kriegalptal, einem sich nach Südosten erstreckenden Seitental des Binntals, Wallis, Schweiz. Die Typlokalität befindet sich damit auf der schweizerischen Seite des Berges Scherbadung – Monte Cervandone. Es existieren eine Reihe weiterer Fundorte, von denen sich der größte Teil aber ebenfalls in der näheren oder weiteren Umgebung des Scherbadung – Monte Cervandone befindet und ebenfalls auf die oben beschriebene Remobilisierung der präexistenten präalpinen Cu-As-Vererzung zurückgeht: das Gebiet des „Monte Cervandone“ (einschließlich „Conca del Cervandone“ und „Ghiacciaio della Rossa“), insbesondere die Alpe Devero auf dem Gebiet der Gemeinde Baceno, Valle di Devero – Valle Antigorio – Ossolatal, Provinz Verbano-Cusio-Ossola, Region Piemont, Italien der gleichfalls im Gebiet des „Monte Cervandone“ liegende „Pizzo Bandiera“ der Nordosthang des „Hillehorns“ mit der Lokalität Chummibort, Binntal, Wallis, Schweiz der „Gischi-Gletscher“ einschließlich des „Gischihorns“ (italienisch Pizzo Cornera), Kriegalptal, Binntal, Wallis, Schweiz der „Gorb“ in der Lärcheltini-Zone, Binntal, Wallis, Schweiz das Mättital, ein kleines Seitental des Binntales, Wallis, Schweiz, welches vom Weiler bzw. Maiensäss Heiligkreuz in südwestlicher Richtung bis zum 2631 m hohen Steinenjoch reicht die 1982 entdeckte, nahe dem nordöstlichen Ufer des Oberen Sees befindliche und 35 km östlich von Marathon gelegene riesige „Goldlagerstätte Hemlo“, Ontario, Kanada Fundstellen für Asbecasit aus Deutschland und Österreich sind damit unbekannt.

Bereits in der Typpublikation wurde Cafaesit als kubisch-disdodekaedrisch erkannt. Auch neueste Untersuchungen zeigen, dass Cafarsit im kubischen Kristallsystem in der Raumgruppe Pn3 (Raumgruppen-Nr. 201)Vorlage:Raumgruppe/201 mit dem Gitterparameter a = 15,9614 Å sowie vier Formeleinheiten pro Elementarzelle kristallisiert. Entsprechend den ersten Vorstellungen bestand die Kristallstruktur des Cafarsits aus trigonalen AsO3-Pyramiden, die mit MΦ4–6-Polyedern verbunden sind, wobei für „M“ Ca, Ti, Fe und Mn stehen. Obwohl das Mineral als hydratisiert angesehen wurde, konnte keine Position für das H2O-Molekül in der verfeinerten Struktur lokalisiert werden; darüber hinaus war im entsprechenden Strukturmodell auch kein Raum vorhanden, in dem potentielle H2O-Moleküle Platz finden. Im neuesten, von der IMA verwendeten Modell besteht die Struktur des Cafarsits ebenfalls aus trigonalen AsO3-Pyramiden, die mit MO6-Polyedern (M = Ca,Mn, Fe, Ti) verknüpft sind. Im Gegensatz zu früheren Arbeiten ist im Strukturmodell eine F-Position enthalten. Vier Ca1-Atome bilden hier ein Pseudo-Tetraeder um das Fluor-Ion. Die MO6–8-Polyeder sind mit den trigonalen AsO3-Pyramiden verbunden. Die Ca1-Position ist siebenfach koordiniert mit sechs O-Positionen (3 × O7 und 3 × O2) sowie einer F-Position, die in den bisherigen Strukturverfeinerungen noch nicht nachgewiesen war. Die Ca2- und Ca3-Positionen sind achtfach koordiniert. Die Ca3-Position ähnelt dabei der dodekaedrischen X-Position in einer Granat-Struktur, wobei das zentrale Kation parallel zu den langen Ca3-O5-Bindungen verschoben ist. Mit der Ausnahme der neuen, unvollständig belegten, zu Ca1 gehörenden Ca1A-Position sind alle anderen kristallographischen Positionen vollständig besetzt. Entsprechend den chemischen Analysen kann Ca durch REE substituiert werden – allerdings substituiert von den drei verschiedenen Ca-Atomen Ca1, Ca2 und Ca3 lediglich Ca1 die REE, zu circa 14 %. Geringe Mengen an Mangan und Natrium werden für die Positionen Ca2 bzw. Ca3 angenommen. Die oktaedrischen Positionen Ti1 und Fe2 werden hauptsächlich durch Titan mit untergeordneter Substitution durch Fe besetzt, wohingegen Mn1 durch Mn und möglicherweise auch durch Fe besetzt ist. Die dichte Anordnung der Kationen und Anionen in der Cafarsit-Struktur bietet nicht genug Raum für H2O-Moleküle, weshalb der hydratisierte Charakter des Strukturmodells von Andreas Edenharter und Kollegen (1977) durch die aktuellen Strukturverfeinerung nicht unterstützt wird. In der ebenfalls 2018 erschienenen Arbeit von Giacomo Diego Gatta und Kollegen werden als Baueinheiten der Cafarsit-Struktur (vergleiche die nebenstehende Abbildung) drei unabhängige trigonale AsO3-Pyramiden, ein CaO6F-Polyeder, ein CaO8-Polyeder, zwei unabhängige (Ti,Fe)O6-Oktaeder, ein (Na,Fe,REE)O8-Polyeder und ein (Mn,Fe)O6-Oktaeder aufgeführt. Die Verbindungen zwischen den Polyedern erfolgen hauptsächlich über gemeinsame Kanten und Ecken, wohingegen die trigonalen AsO3-Pyramiden nicht direkt miteinander verbunden sind.

Cafarsit ist aufgrund seiner Seltenheit nur für den Sammler von Mineralen von Interesse.

Das später Cafarsit benannte Mineral ist erstmals im Jahre 1880 aus der Lärcheltini-Zone, Binntal, Wallis, Schweiz, beschrieben worden: Heinrich Adolph Baumhauer schlug 1913 für das kubisch kristallisierende Vorläufermineral des auch von ihm als Pseudomorphose betrachteten rostbraunen Minerals den Namen Arsenoferrit vor. Noch Henri Balder beschrieb den Arsenoferrit in Form von maximal 2 cm großen Kristallen, die von etwas verändertem Pyrit schwer zu unterscheiden und mit Quarz, Adular und Hämatit vergesellschaftet sind. Dieses Mineral glaubten auch William F. Foshag & Maxwell Naylor Short im Jahre 1930 in Erzen aus Jáchymov, Tschechien, gefunden zu haben – jedoch konnte Martin J. Buerger das von ihnen beschriebene Mineral als Löllingit identifizieren, der bekanntlich im orthorhombischen System kristallisiert. Der Name Arsenoferrit wurde damit hinfällig und das hypothetische Mineral verschwand von der mineralogischen Landkarte. Am 16. September 1963 fand der schweizerische Mineraloge und spätere Professor am Mineralogisch-Petrographischen Institut der Universität Basel Stefan Graeser in Klüften der Zweiglimmergneise der nach dem Monte Leone benannten Monte-Leone-Decke im Gebiet Wannigletscher – Scherbadung zwei unbekannte Minerale, von denen eines bis 3 cm große, dunkelbraune kubische Kristalle mit rauen Oberflächen und das andere zitronengelbe, 0,5 mm große Tafeln bildet. Bereits nach ersten chemischen und röntgendiffraktometrischen Untersuchungen stellten sich beide als neue Minerale heraus. Diese Arbeiten standen in Zusammenhang mit Untersuchungen zur Klärung der Herkunft der arsenhaltigen Lösungen, die an der Entstehung der Arsen-Sulfosalze der Lagerstätte Grube Lengenbach beteiligt waren. Nach intensiven weiteren Untersuchungen wurde das dunkelbraune kubische Kristalle bildende Mineral der International Mineralogical Association (IMA) vorgelegt, die es 1965 als neues Mineral anerkannte. Im Jahre 1966 erfolgte die wissenschaftliche Erstbeschreibung dieses Minerals durch Stefan Graeser im schweizerischen Wissenschaftsmagazin Schweizerische mineralogische und petrographische Mitteilungen als Cafarsit (englisch Cafarsite). Der Autor benannte es nach den wichtigsten an der Zusammensetzung des neuen Minerals beteiligten chemischen Elementen Calcium (Ca), Eisen (lateinisch Ferrum) (F) und Arsen (Ars) als CaFArs-it. Die Identität von Cafarsit mit dem Arsenoferrit aus dem Kollergraben (Chollergraben) der Lärcheltini-Zone hatte bereits Stefan Graeser in der Typpublikation angenommen – endgültig erwies sie sich bei Untersuchungen von Arsenoferrit-Kristallen aus Museumssammlungen in den 1970er Jahren. In der Typpublikation war der Cafarsit noch als wasserhaltiges Arsenat angesehen worden. Erst 1977 konnten Andreas Edenharter und Kollegen zeigen, dass der Cafarsit kein Arsenat mit der funktionellen [AsO4]-Gruppe, sondern ein Arsenit mit der sauerstoffärmeren funktionellen [AsO3]-Gruppe darstellt. Dass das Mineral kein Kristallwasser, sondern Fluor-Ionen enthält, ist sogar erst 2018 von zwei verschiedenen Arbeitsgruppen gezeigt worden. Das Typmaterial für Cafarsit (Holotyp) wird unter der Katalognummer SG749 in der Sammlung des Naturhistorischen Museums Basel, Schweiz, aufbewahrt. Eine weitere Typstufe befindet sich in der Sammlung des Natural History Museum in London, Vereinigtes Königreich (Sammlungsnummer 1966,434). Bereits im Sommer 1965 fand der Strahler Anton Imhof aus Binn auf der italienischen Südostseite des Scherbadung (korrekterweise also am Monte Cervandone) Kristalle von über 3 cm Kantenlänge und einem Gewicht von maximal 48 Gramm.