Hydrokenoralstonit (ehemals Ralstonit) ist ein seltenes Mineral aus der Mineralklasse der Oxide und Hydroxide. Es kristallisiert im kubischen Kristallsystem mit der Zusammensetzung □2Al2F6(H2O), ist also ein Aluminat mit durch Vakanzen gekennzeichneter A-Position und durch Fluor-Ionen charakterisierter X- sowie durch H2O gekennzeichneter Y-Position.
Hydrokenoralstonit fand sich erstmals in Form von maximal 1,5 mm großen Kristallen, die hauptsächlich das Oktaeder zeigen. Seine Typlokalität ist die Kryolith-Lagerstätte Ivigtut bei Ivittuut (Ivigtut) () am Südufer des Ilorput (Arsukfjords), Distrikt Ivittuut in der Kommuneqarfik Sermersooq im autonomen Teil Grönland des Königreichs Dänemark.
Etymologie und Geschichte mini|links|Würfeliger Hydrokenoralstonit auf obeliskenförmigen Thomsenolith-Kristallen aus der Lagerstätte Ivigtut, Grönland (Sichtfeld: 2,4 mm × 3,0 mm) Anfang der 1870er Jahre fielen dem Reverend James Grier Ralston aus Norristown, Pennsylvania/USA auf einer Stufe aus der Kryolith-Lagerstätte Ivigtut winzige, mit Thomsenolith vergesellschaftete oktaedrische Kristalle auf, die er nicht identifizieren konnte und die Stufe deshalb an James Dwight Dana, Professur für Naturgeschichte und Geologie an der Yale University, sandte. Dieser übergab die Stufe zur Identifizierung an George Jarvis Brush. Nach umfangreichen mineralogischen, optischen und chemischen Untersuchungen erkannte Brush die Oktaeder als wasserhaltiges Aluminiumfluorid („hydrous fluoride of aluminum“) und damit als neues Mineral, dessen wissenschaftliche Erstbeschreibung er 1871 im amerikanischen Wissenschaftsmagazin „American Journal of Science“ veröffentlichte. George Jarvis Brush benannte das neue Mineral zu Ehren von James Grier Ralston (1815–1880), der es als Erster beobachtet hatte, als Ralstonit ().
Obwohl bereits Adolf Pabst im Jahre 1939 und Hans Pauly im Jahre 1965 die Kristallstruktur des Ralstonits als zum „Pyrochlor-Typ“ gehörig erkannten, wurde Ralstonit bei der Überarbeitung der Nomenklatur der „Pyrochlorgruppe“ zur neuen Pyrochlor-Obergruppe (Pyrochlor-Supergruppe) „vergessen“. Erst im Jahre 2017, nachdem 2016 die Anerkennung durch die International Mineralogical Association (IMA) erfolgt war, benannten Daniel Atencio, Marcelo B. Andrade, Artur Cezar Bastos Neto und Vitor Paulo Pereira den Ralstonit in Hydrokenoralstonit um und gliederten ihn in die Ralstonitgruppe innerhalb der Pyrochlor-Obergruppe ein. Während der weiteren Überarbeitung der Nomenklatur der Pyrochlor-Obergruppe (Pyrochlor-Supergruppe) wurde weiterhin festgelegt, dass der Vertreter der Pyrochlor-Obergruppe mit einer durch M3+-Kationen dominierten B-Position im Kristallgitter und darunter der Dominanz von Al sowie einer durch F− dominierten X-Position in die Ralstonitgruppe zu stellen sind. Da aber eine Mineralgruppe mindestens aus zwei Mineralen bestehen muss, kann derzeit (2018) die Ralstonitgruppe nicht als Mineralgruppe angesehen werden, da Hydrokenoralstonit momentan das einzige Mitglied dieser Gruppe wäre. Hydrokenoralstonit wird deshalb als nicht zugeordneter Vertreter der Pyrochlor-Obergruppe betrachtet. Die Bezeichnung „Ralstonit“ wurde diskreditiert.
Die von George A. Desborough und Ora Rostad 1980 beschriebene Phase AHF (hydrated aluminum hydroxy-fluoride) und der von Orlando Renato Rigon Minuzzi und Kollegen 2003 beschriebene Atroarit aus dem durch die „Pitinga Mine“ () erschlossenen A-type-Granitpluton „Madeira“ bei Presidente Figueiredo im brasilianischen Bundesstaat Amazonas haben sich ebenfalls als Hydrokenoralstonit erwiesen.
Das Typmaterial für Hydrokenoralstonit (Ralstonit) wird unter der Katalognummer 1.4437 in der Sammlung der Yale University, New Haven, Connecticut, USA, aufbewahrt.
Klassifikation Die aktuelle Klassifikation der International Mineralogical Association (IMA) zählt den Hydrokenoralstonit zur Pyrochlor-Obergruppe mit der allgemeinen Formel A2–mB2X6–wY1–n, in der A, B, X und Y unterschiedliche Positionen in der Struktur der Minerale der Pyrochlor-Obergruppe mit A = Na, Ca, Sr, Pb2+, Sn2+, Sb3+, Y, U, □, oder H2O; B = Ta, Nb, Ti, Sb5+ oder W; X = O, OH oder F und Y = OH−, F, O, □, H2O oder sehr große (>> 1,0 Å) einwertige Kationen wie K, Cs oder Rb repräsentieren. Zur Pyrochlor-Obergruppe gehören neben Hydrokenoralstonit noch Fluorcalciomikrolith, Fluornatromikrolith, Hydrokenomikrolith, Hydroxycalciomikrolith, Hydroxykenomikrolith, Kenoplumbomikrolith, Oxynatromikrolith, Oxystannomikrolith, Oxystibiomikrolith, Cesiokenopyrochlor, Fluorcalciopyrochlor, Fluornatropyrochlor, Hydrokenopyrochlor, Hydropyrochlor, Hydroxycalciopyrochlor, Hydroxykenopyrochlor, Hydroxymanganopyrochlor, Hydroxynatropyrochlor, Oxycalciopyrochlor, Fluorcalcioroméit, Hydroxycalcioroméit, Hydroxyferroroméit, Oxycalcioroméit, Oxyplumboroméit, Hydrokenoelsmoreit, Hydroxykenoelsmoreit und Fluornatrocoulsellit. Hydrokenoralstonit ist derzeit ein nicht zugeordneter Vertreter der Pyrochlor-Obergruppe. Beim Nachweis eines weiteren Mitglieds der Pyrochlor-Obergruppe mit Al3+-Dominanz auf der B-Position und F−-Dominanz auf der X-Position würde innerhalb der Pyrochlor-Obergruppe die Ralstonitgruppe etabliert werden.
In der veralteten 8. Auflage der Mineralsystematik nach Strunz gehörte der Hydrokenoralstonit zur Mineralklasse der „Halogenide“ und dort zur Abteilung „Doppelhalogenide“, wo er gemeinsam mit Chiolith, Neighborit, Prosopit und Weberit in der „Prosopit-Chiolith-Ralstonit-Gruppe“ mit der Systemnummer III/B.05 steht.
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 III/C.03-060. Dies entspricht der Klasse der „Halogenide“ und dort der Abteilung „Doppelhalogenide (meist mit OH, H2O)“, wo Hydrokenoralstonit zusammen mit Carlhintzeit, Chiolith, Karasugit, Neighborit, Prosopit, Rosenbergit, Thermessait, Thermessait-(NH4), Topsøeit, Usovit und Weberit eine unbenannte Gruppe mit der Systemnummer III/C.03 bildet.
Die von der International Mineralogical Association (IMA) zuletzt 2009 aktualisierte 9. Auflage der Strunz’schen Mineralsystematik ordnet den Hydrokenoralstonit in die Klasse der „Halogenide“ und dort in die Abteilung „Komplexe Halogenide“ ein. Hier ist das Mineral in der Unterabteilung „Gerüst-Aluminofluoride (Tekto-Aluminofluoride)“ zu finden, wo es als einziges Mitglied eine unbenannte Gruppe mit der Systemnummer 3.CF.05 bildet.
In der vorwiegend im englischen Sprachraum gebräuchlichen Systematik der Minerale nach Dana hat Hydrokenoralstonit die System- und Mineralnummer 11.06.12.01. Das entspricht der Klasse der „Halogenide“ und dort der Abteilung „Komplexe Halogenide – Aluminiumfluoride“. Hier findet er sich innerhalb der Unterabteilung „Komplexe Halogenide - Aluminiumfluoride mit verschiedenen Formeln“ als einziges Mitglied in einer unbenannten Gruppe mit der Systemnummer 11.06.12.
Chemismus Elf Mikrosondenanalysen an Hydrokenoralstonit-Körnern aus der „Pitinga Mine“ ergaben Mittelwerte von 2,14 % Na2O; 0,02 % K2O; 0,55 % Rb2O; 3,20 % MgO; 0,01 % CaO; 52,63 % Al2O3; 36,47 % F; 22,70 % H2O; (O ≡ F) –15,35 %; Summe = 102,36 %. Auf der Basis von sechs (F+OH)-Anionen pro Formeleinheit wurde aus der chemischen Analyse für Hydrokenoralstonit die empirische Formel (□1,87Na0,12Rb0,01)Σ=2,00(Al1,86Mg0,14)Σ=2,00[F3,46(OH)2,54]Σ=6,00(H2O) berechnet, die zu □2Al2F6(H2O) vereinfacht wurde. Die aktuellste empirische Formel für einen Hydrokenoralstonit aus der Typlokalität wird mit (□1,30Na0,70)Σ=2,00(Al1,30Mg0,70)Σ=2,00[F4,18(OH)1,82]Σ=6,00(H2O) angegeben. Bereits Hans Pauly hatte darauf hingewiesen, dass Ralstonit von verschiedenen Lokalitäten z. T. große Schwankungen in der chemischen Zusammensetzung aufweist. Herta Effenberger und Friedrich Kluger zufolge treten auch innerhalb eines Mineralkorns beträchtliche Unterschiede in der Zusammensetzung auf. Hydrokenoralstonit aus der „Pitinga Mine“ bildet hingegen chemisch homogene Kristalle.
Hydrokenoralstonit ist neben Rosenbergit, AlF[F0,5(H2O)0,5]4·H2O, und Zharchikhit, AlF(OH)2, sowie den noch nicht als Mineral beschriebenen „UM1990-28-OHF:Al“, Al(OH,F)3 und „Unnamed (Basic Aluminium Fluoride Monohydrate)“, Al(OH)0,5F2,5·H2O, das einzige Mineral mit der Elementkombination Al – F – H – O. Für die Elementkombination Al – F – H – Mg – Na – O ist Hydrokenoralstonit der weltweit einzige Vertreter. Chemisch ähnlich sind hier u. a. Fluoro-Nybøit, NaNa2(Mg3Al2)(AlSi7O22)(F,OH)2, und Jarlit, Na(Sr,Na)7MgAl6F32(OH,H2O)2.
Innerhalb der Pyrochlor-Obergruppe sind theoretisch durch die vier verschiedenen zu besetzenden Positionen eine Vielzahl von Substitutionsmöglichkeiten vorhanden. Untergruppen-übergreifend ist Hydrokenoralstonit das Al-dominante Analogon des W6+-dominierten Hydrokenoelsmoreits, des Ta5+-dominierten Hydrokenomikroliths und des Nb5+-dominierten Hydrokenopyrochlors.
mini|Hagemannit, ein Gemenge aus unreinem Thomsenolith mit Hydrokenoralstonit und Goethit (Größe: 7,1 cm × 4,7 cm × 2,8 cm) Der von Charles Upham Shepard 1866 beschriebene Hagemannit hat sich bei späteren Untersuchungen durch Clifford Frondel 1948 als Gemenge aus Thomsenolith, Goethit und Ralstonit erwiesen.
Kristallstruktur mini|Kristallstruktur von Hydrokenoralstonit als Kationen-zentrierte polyedrische Darstellung Hydrokenoralstonit kristallisiert im kubischen Kristallsystem in der mit dem Gitterparameter a = 9,8455 Å sowie acht Formeleinheiten pro Elementarzelle.
In der Kristallstruktur des Hydrokenoralstonits bilden eckenverknüpfte (Al,Mg)(F,OH)6-Oktaeder ein dreidimensionales Gerüst mit Hohlräumen in Form von verzerrten Würfeln bilden. Die achtfach koordinierten Natriumatome besetzen die diese Hohlräume in dem beschriebenen Gerüst.
Auch kleine Ralstonit-Kristalle weisen keine einheitliche chemische Zusammensetzung, sondern unterschiedliche H2O- und Na-Gehalte sowie variable Besetzungen der Positionen 16c und 48f mit Al- bzw. Mg- und F- bzw. Oh-Atomen auf. Die Atome auf der B-Position werden oktaedrisch von sechs X-Atomen koordiniert, wobei die Position der B-Atome überwiegend mit Al- und die der X-Atome überwiegend mit F-Atomen besetzt wird. Die Koordinationsfigur um die Na-Atome wird aus sechs X-Atomen gebildet. Ihre Anordnung kann als schwach gewellter äquatorialer Ring um die Na-Atome beschrieben werden. Das Ow-Atom ist oktaedrisch von sechs X-Atomen umgeben, die als Akzeptoratome der schwachen Wasserstoffbrückenbindungen fungieren können, wobei die stark unterschiedliche Zusammensetzung von Ralstonit die Ausbildung verschiedenartiger, generell jedoch schwacher Wasserstoffbrücken zur Folge hat. Die große Variabilität in der chemischen Zusammensetzung des Ralstonits erfordert für den Einbau von Atomen mit derartig unterschiedlichen Atomradien eine z. T. starke Deformation des Kristallgitters.
Eigenschaften Morphologie Hydrokenoralstonit entwickelt an seiner Typlokalität bis maximal 3 mm große Kristalle, deren tragende Form hauptsächlich das Oktaeder ist. Seltener sind würfelige Kristalle mit dem Hexaeder {100} als tragender Form oder Kombinationen beider Formen als Kuboktaeder, an denen entweder das Oktaeder oder das Hexaeder die trachtbestimmende Form ist (vergleiche dazu die nebenstehenden Kristallzeichnungen). Zwillingsbildung wurde nicht beobachtet. Anderswo werden bis 1 cm große Kristalle erwähnt. An der Typlokalität sitzen die Hydrokenoralstonit-Kristalle zumeist auf Thomsenolith-Kristallen, werden von solchen durchspießt bzw. sind mit ihnen verwachsen oder enthalten Thomsenolith als Einschluss.
Physikalische und chemische Eigenschaften