Tagebau „Wostotschny“ des Bergwerks Koaschwa – die Typlokalität für Fluorcaphit
Im Jahr 1994 identifizierte der russische Mineraloge Aleksandr Petrovich Khomyakov (russischАлександр Ретрович Хомяков, deutsche Transkription Alexander Petrowitsch Chomjakow) während einer mineralogischen Untersuchung von Pegmatitgesteinen aus dem Gebiet des Berges Koaschwa im Alkaligesteinsmassiv der Chibinen auf der Kola-Halbinsel in Russland Verwachsungen von drei Phosphatmineralen, die sich durch optische und andere Eigenschaften eindeutig unterscheiden ließen. Weitere Studien zeigten, dass alle drei Minerale der gleichen Familie angehören, welche auf dem Strukturtyp von Fluorapatit, Ca5(PO4)3F, basiert – und zudem aus dem gleichen Satz speziesbildender Elemente (Natrium, Calcium, Strontium, SEE, Phosphor, Sauerstoff und Fluor) bestehen. Die Verhältnisse dieser Elemente in jedem Mineral sind individuell und entsprechen den folgenden drei chemischen Formeln: NaSr3Ce(PO4)3F, NaCa2SrCe(PO4)3F und Ca3,2Sr1,2Ce0,3Na0,3(PO4)3F. Nur das erste der drei genannten Phosphatminerale konnte als das bekannte Mineral Belovit-(Ce) bestimmt werden.[9]
Das neue Mineral wurde der International Mineralogical Association (IMA) vorgelegt, die es im Jahre 1996 unter der vorläufigen Bezeichnung „IMA 1996-022“ anerkannte. Die wissenschaftliche Erstbeschreibung dieses Minerals erfolgte im Jahre 1997 durch ein Forscherteam mit Aleksandr Petrovich Khomyakov, Inna М. Кulikova und Ramiza K. Rastsvetaeva im russischsprachigen Wissenschaftsmagazin Записки Всероссийского минералогического общества (englischProceedings of the Russian Mineralogical Society, deutschNotizen der Allrussischen Mineralogischen Gesellschaft). Die Autoren benannten den neuen Vertreter der Apatitgruppe gemäß seiner chemischen Zusammensetzung mit Fluor, Calcium und Phosphor als Fluorcaphit (Fluor-ca-ph-ite, englischFluorcaphite).[9]
Da der Fluorcaphit erst 1996 als eigenständiges Mineral anerkannt wurde, ist er in der letztmalig 1977 überarbeiteten 8. Auflage der Mineralsystematik nach Strunz noch nicht verzeichnet.
Die von der International Mineralogical Association (IMA) zuletzt 2009 aktualisierte[11]9. Auflage der Strunz’schen Mineralsystematik ordnet den Fluorcaphit in die Klasse der „Phosphate, Arsenate und Vanadate“ und dort in die Abteilung „Phosphate usw. mit zusätzlichen Anionen; ohne H2O“ ein. Hier ist das Mineral in der Unterabteilung „Mit ausschließlich großen Kationen; (OH usw.): RO4 = 0,33: 1“ zu finden, wo es zusammen mit Alforsit, Belovit-(Ce), Belovit-(La), Carbonat-Fluorapatit, Carbonat-Hydroxylapatit, Chlorapatit, Fluorphosphohedyphan, Fluorstrophit, Hydroxylapatit, Hydroxylapatit-M, Deloneit-(Ce), Johnbaumit-M (D), Fluorapatit, Hedyphan, Hydroxylpyromorphit, Johnbaumit, Kuannersuit-(Ce), Mimetesit, Morelandit, Phosphohedyphan, Pyromorphit, Svabit, Stronadelphit, Turneaureit und Vanadinit die „Apatit-Gruppe“ mit der Systemnummer 8.BN.05 bildet.
In der vorwiegend im englischen Sprachraum gebräuchlichen Systematik der Minerale nach Dana hat Fluorcaphit die System- und Mineralnummer 41.08.01.08. Das entspricht der Klasse der „Phosphate, Arsenate und Vanadate“ und dort der Abteilung „Wasserfreie Phosphate etc., mit Hydroxyl oder Halogen“. Hier findet er sich innerhalb der Unterabteilung „Wasserfreie Phosphate etc., mit Hydroxyl oder Halogen mit (A)5 (XO4)3 Zq“ in der „Apatitgruppe“, in der auch Apatit, Fluorapatit, Chlorapatit, Hydroxylapatit, Carbonat-Fluorapatit, Carbonat-Hydroxylapatit, Belovit-(Ce), Belovit-(La), Kuannersuit-(Ce), Fluorstrophit, Deloneit-(Ce), Stronadelphit, Fluorphosphohedyphan und Phosphohedyphan eingeordnet sind.
Mikrosondenanalysen an sieben Fluorcaphit-Körnern aus dem Tagebau Wostotschny der Lagerstätte Koaschwa lieferten Mittelwerte von 1,74% Na2O; 30,46% CaO; 20,78% SrO; 0,03% BaO; 2,61% La2O3; 4,78% Ce2O3; 0,34% Pr2O3; 1,48 Nd2O3; 0,14% Sm2O3; 0,57% SiO2; 36,23% P2O5; 2,17% F; 0,52% H2O (ber.); −O=F2 = 0,91% (Summe 100,94%).[9] Auf der Basis von 26 Anionen [O+(F,OH)] errechnet sich daraus die empirische Formel
(Ca6,31Sr2,23Na0,65)Σ=9,29(Ce0,34La0,19Nd0,10Pr0,02Sm0,01)Σ=0,66(P5,93Si0,11)Σ=6,04O24F1,33(OH)0,67, die sich zu Ca3,2Sr1,2Ce0,3Na0,3(PO4)3F oder (Ca,Sr,Ce,Na)5(PO4)3F idealisieren lässt.[9]
Fluorcaphit ist ein Vertreter der Apatit-Obergruppe mit der allgemeinen generischen Formel IXM12VIIM23(IVTO4)3X und
Marco Pasero und Kollegen[12] interpretieren die oben genannte Formel von Khomyakov und Kollegen[9] entsprechend der allgemeinen generischen Formel für die Apatit-Obergruppe als SrCaCa3(PO4)3F.[12]
Neun Mikrosondenanalysen an einer Fluorcaphit-Probe vom Zweitfundort am Berg Selsurt in den Lowosero-Tundren ergab den folgenden Zusammensetzungs-Bereich: (Ca2,36–2,40Sr1,52–1,63Na0,47–0,49Ce0,26–0,29La0,17–0,19Nd0,07–0,08Pr0,02–0,05Sm0,01Ba0,02–0,03)(PO4)3F.[13] Nach Pasero und Kollegen entspricht dies CaCaSr3(PO4)3F bzw. einfacher Ca2Sr3(PO4)3F und damit nicht Fluorcaphit, sondern einem neuen Mineral.[12]
Die alleinige Elementkombination Sr–Ca–P–F–O, wie sie der offiziellen Formel der IMA für den Fluorcaphit zu entnehmen ist, weisen unter den derzeit bekannten Mineralen (Stand 2021) neben Fluorcaphit nur Fluorstrophit, SrCaSr3(PO4)3F, und die beiden ungenügend charakterisierten Phasen Saamit (von Volkova & Melentiev), (Ca,Sr,REE)5(PO4)3(F,O), und Strontium-haltiger Apatit, (Ca,Sr)5(PO4)3F, auf.[14]
Die offizielle Formel der IMA für Fluorcaphit lautet SrCaCa3(PO4)3F[1]
Fluorcaphit stellt ein kationengeordnetes Glied in der Mischkristallreihe zwischen Fluorapatit, Ca5(PO4)3F, und Stronadelphit, Sr5(PO4)3F, dar.[12] Fluorocaphit kann ferner als Homöotyp (homöotype Mischkristallbildung, wobei die beteiligten Stoffe den gleichen Kristallstrukturtyp aufweisen) von Fluorapatit mit einer hochgeordneten Verteilung von CaR-Kationen (R = Sr, REE, Na) oder als im Wesentlichen Calcium-Analogon von Strontiumapatit angesehen werden.[9]
Räumliche Darstellung der Struktur von Fluorcaphit in kationenzentrierter polyedrischer Darstellung in der kristallografischen Standardaufstellung. Der blaue Umriss zeigt die Einheitszelle. Farblegende: NaCaSrCeLaNdOFP
Innerhalb der Apatit-Obergruppe gehört Fluorcaphit (zusammen mit Fluorstrophit, Deloneit, Belovit-(Ce), Belovit-(La) und Kuannersuit-(Ce)) in die Belovit-Gruppe. Diese Minerale sind hexagonale und trigonale Phosphate, bei denen sich die M1-Position in die M1- und M1′-Positionen aufspaltet, welche verschiedene vorherrschende (Spezies-definierende) Kationen enthalten.[12]
Trotz der recht einfachen Formel mit nur vier Schlüsselpositionen (M1, M2, T und X) neben denjenigen, von denen bekannt ist, dass sie nur von O2− besetzt sind (O1, O2 und O3), ist die auf kationischen und anionischen Substitutionen basierende Zahl der verschiedenen Spezies in der Apatit-Obergruppe ziemlich groß. Diese Zahl nimmt weiter zu, da in einigen Fällen die M1-Zentren in Paare von nicht-äquivalenten Positionen mit entsprechender Erniedrigung der Raumgruppensymmetrie aufgespalten sind. Bezüglich der Koordinationszahlen ist M1 neunfach (6+3) koordiniert, wobei die innersten sechs Liganden ein Polyeder bilden, welches oft als Metaprisma bezeichnet wird. Wenn man bei der Betrachtung die drei weiter entfernten Liganden einschließt, lässt sich das M1-Koordinationspolyeder als trigonales Prisma mit drei Kappen beschreiben. Die M2-Position gilt als siebenfach koordiniert, wenn Ca das zentrale Kation ist; ein solches Polyeder kann als verzerrte fünfeckige Bipyramide beschrieben werden. In anderen Fällen, z.B. wenn die Position von Pb und/oder die X-Position von Cl besetzt ist, kann die Koordination der M2-Positionen unregelmäßiger sein und das zentrale Kation als acht- oder neunfach koordiniert angesehen werden.[12]
Fluorocaphit kann bis zu 3cm Länge erreichende, langprismatische Kristalle bilden, die als tragende Form das hexagonale Prisma I. Stellung m {1010} zeigen. Die einfache Tracht wird durch das Basispinakoidc {0001} und die hexagonale Dipyramide I. Stellung q {1011} vervollständigt, wodurch Kristalle entstehen, welche denen des Fluorapatits stark ähneln (vgl. die nebenstehende Kristallzeichnung).[7][15] Deutlich häufiger als gut ausgebildete Einzelkristalle sind unregelmäßige Aggregate bis zu 2cm Durchmesser aus zahllosen blassgelben, unregelmäßigen, maximal 5mm großen prismatischen Kristallen, deren Randzonen mit winzigen hellgelben epitaktischen Einschlüssen von Belovit-(Ce) und Deloneit förmlich gesättigt sind.[6] Die Größe dieser Einschlüsse beträgt 0,05–0,5 bis 1–1,5mm.[9]
In dem in Urtiten sitzenden, 6,5 × 2,5m großen Mikroklin-Pektolith-Sodalith-Aegirin-Gang Nr. 6 am Berg Koaschwa kommt Fluorcaphit in Massen aus Villiaumit, Sodalith und Mikroklin in Form von grünlich-gelben Aggregaten (bis zu 2cm Durchmesser) und in langprismatischen Kristalle (bis zu 3cm Länge und 8mm Durchmesser) vor. Isometrische, apfelgrüne Körner, gut ausgebildete Fluorcaphit-Kristalle und hellbraune Sphalerit-Körner sind für die großen Villiaumit-Blöcke dieses Ganges charakteristisch.[6] Schließlich werden für Fluorcaphit körnige, gestaltlose Aggregate genannt.[6]
In unterkretazischenTescheniten bei Tichá in Tschechien tritt Fluorcaphit in Gängen von Analcim in Form von eingeschlossenen idiomorphen Kristallen und Skelettkrusten auf, während der im Teschenit enthaltene Fluorcaphit kleine Aufwachsungen auf älteren magmatischem Apatit-Phänokristallen bildet.[16]
Charakteristische Alterationen sind für Fluorcaphit nicht bekannt.[6]
Fluorcaphit-Kristalle vom Berg Koaschwa in den Chibinen, Oblast Murmansk auf der Halbinsel Kola in Russland (Sichtfeld: 5mm)
Die Farbe der Kristalle und Aggregate des Fluorcaphits ist blassgelb bis hellgelb[9] oder grünlichgelb, gelblichgrün und apfelgrün.[6] Blassgelbe Kristalle sind in einigen Bereichen, häufiger in ihren Randzonen, aufgrund von Einschlüssen von Deloneit und Belovit deutlich dunkler, etwa hellgelb, gefärbt.[9] Ihre Strichfarbe wird mit weiß angegeben.[6] Die Oberflächen des durchsichtigen, mitunter leicht trüben[9] Fluorcaphits zeigen einen glasartigen Glanz.[9] Fluorcaphit besitzt eine diesem Glanz entsprechende mittelhohe Lichtbrechung (nω=1,637; nε=1,649)[9] und eine gleichfalls mittelhohe Doppelbrechung (δ=0,012).[9] Unter dem Polarisationsmikroskop ist der einachsig negative[9] Fluorcaphit im durchfallenden Licht farblos und nicht pleochroitisch.[9]
An den Kristallen des Fluorcaphits wurde keine Spaltbarkeit beobachtet.[9] Er bricht aufgrund seiner Sprödigkeit[9] aber ähnlich wie Quarz, wobei die Bruchflächen muschelig ausgebildet sind.[9][6] Das Mineral weist eine Mohshärte von 5[9] auf und gehört damit zu den mittelharten Mineralen, die sich ähnlich gut wie das Referenzmineral Apatit mit dem Taschenmesser noch ritzen lassen. Die gemessene Dichte für Fluorcaphit beträgt 3,60g/cm³, die berechnete Dichte 3,57g/cm³.[9]
Fluorcaphit ist ein weltweit sehr seltenes, nur auf der Kola-Halbinsel etwas weiter verbreitetes Mineral. Der Erstfundort befindet sich im zentralen Teil eines hyperagpaitischen Pegmatits im Tagebau Wostotschny (russischВосточный рудник, Koordinaten des Tagebaus Wostotschny67.61666666666734) der Lagerstätte Koaschwa (russischКоашва) im Alkaligesteinsmassiv der Chibinen auf der Halbinsel Kola in Russland. Dieser Pegmatitkörper sitzt in apatithaltigen Ijolith-Urtiten. Er hat eine linsenförmige Form und eine Mächtigkeit von ca. 2m, enthält einen leukokraten Kern aus grobkörnigem Pektolith-Natrolith und grenzt an Aegirin und Kalifeldspat. Fluorocaphit wurde nur im zentralen Teil des Körpers festgestellt und fand sich in miarolithischen Hohlräumen, zusammen mit Natrolith- und Pektolith-Kristallen sowie Kristallen von alteriertem Lomonosovit und Sitinakit. Als weitere Begleitminerale wurden Arfvedsonit, Lamprophyllit, Wadeit, Sazykinait-(Y), Sphalerit, Galenit und Fluorit – sowie Deloneit und Belovit-(Ce) im Innern der Fluorcaphit-Kristalle – festgestellt.
Solche ultraagpaitische Pegmatite zeichnen sich durch eine starke Anreicherung an alkalischen, flüchtigen und seltenen Elementen sowie durch eine Vielzahl von Mineralarten aus. Ein weiterer Fluorcaphit-Fundort in den Chibinen ist der in Urtiten sitzende, 6,5×2,5m große Mikroklin-Pektolith-Sodalith-Aegirin-Gang Nr. 6 am Berg Koaschwa, wo Fluorcaphit in der bis zu einem Meter mächtigen, hauptsächlich aus schneeweißem, radialstrahligem Pektolith mit interstitiellem Villiaumit bestehenden intermediären Zone des Pegmatits, aber nicht in dessen marginaler Zone (Randzone), auftritt.
Die Grenze zwischen der marginalen und intermediären Zone dieses Pegmatits wird durch extreme bis zu 3×0,3m große Linsen aus dunkelrotem Villiaumit markiert. Diese Linsen enthalten außerdem weiße, garbenförmige Aggregate aus nadelförmigem Pektolith (bis 5cm Durchmesser) und dunkelgrauen Lomonosovit-Sphärolithen (bis 7cm Durchmesser) sowie viele andere Minerale: hellrosa oder hellgrüne, isometrische Sodalith-Kristalle, radialstrahlige Lorenzenit-Shcherbakovit-Aggregate (bis 4mm Durchmesser), prismatische Annit-Kristalle (bis 4cm Länge und 6mm Durchmesser), keilförmige Pseudomorphosen (bis 5cm Länge) von Nefedovit zusammen mit Sidorenkit und Lorenzenit nach einem unbekannten Mineral, Nacaphit, Vitusit-(Ce)-Kristalle (bis 1cm Durchmesser), farblosen idiomorphen Chkalovit (bis 7cm Durchmesser), hellgrünen tafelförmigen Mikroklin, kuboktaedrischen Galenit, pseudowürfeligem Cobaltin, isometrische Aggregate aus dunkelbraunem Sphalerit, dunkelgrüne, dünnfaserige Aegirin-Knollen, goldbraune Astrophyllit-Segregationen und eisartige durchscheinende Natrit-Körner. Bei der Verwitterung werden diese Natrit-Körner von feinkörnigen Krusten aus Thermonatrit und Trona überzogen. Kleine plattig-prismatische Rasvumit-Kristalle (bis 2mm Durchmesser), schwarzbraune verrundete Chlorbartonit-Körner (bis 2cm Durchmesser), gut ausgebildete, grüne Burbankit-Kristalle (bis 5mm Länge), längliche Rinkit-Kristalle (bis zu 4cm lang) und isometrische Körner von Djerfisherit und Sphalerit (bis 2mm Durchmesser) treten als Einschlüsse innerhalb des hellrosa gefärbten Sodaliths auf. An den Grenzen zwischen Villiaumit, Mikroklin, Sodalith und Lomonosovit treten bis 4mm große Anhäufungen von parallel orientierten Murunskit-Kristallen und würfeligen Loparit-(Ce)-Kristallen (bis3 mm Durchmesser) auf. Inmitten der großen Villiaumit-Blöcke finden sich häufig apfelgrüner Fluorcaphit in körnigen Aggregaten und gut ausgebildeten Kristallen sowie hellbraune Sphalerit-Körner.[6]
Als sehr seltene Mineralbildung wurde der Fluorcaphit bisher erst von ca. 10 Fundpunkten beschrieben (Stand 2025). Neben der Typlokalität existieren für den Fluorcaphit die im Folgenden genannten Fundstellen:[17]
der Berg Njorkpachk (russischНьоркпахк) in den Chibinen
der Berg Ristschorr (russischРисчорр) in den Chibinen
der Berg Selsurt (russischСэлсурт in den Lowosero-Tundren, bekannt auch als Berg Flora (russischФлора))[13] (nach Marco Pasero und Kollegen[12] jedoch kein Fluorcaphit, sondern ein potentiell neues Mineral)
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