Oxybismutomikrolith ist ein sehr seltenes Mineral aus der Mineralklasse der Oxide und Hydroxide. Es kristallisiert im kubischen Kristallsystem mit der Zusammensetzung [(Bi3+,#)2]Σ4+Ta2O6O, ist also ein Bismut-Tantalat mit zusätzlichen Sauerstoffionen. Das Symbol # steht für den möglichen Einbau von Natrium als Na+ und/oder Calcium als Ca2+ in die Kristallstruktur oder für das Auftreten von mit dem Symbol □ gekennzeichneten Vakanzen (Fehlstellen), wie sie bei Kationen-defizitären Mineralen auftreten.
Oxybismutomikrolith findet sich in Form von undeutlichen oktaedrischen Kristallen bis zu 1 mm Größe und körnigen Aggregaten bis zu 1 mm Durchmesser. Kleine Kristalle und Aggregate sind homogen, während größere Kristalle eine deutliche Zonierung mit Zonen aus Bi-reichem Fluornatromikrolith aufweisen Die Typlokalität des Oxybismutomikroliths ist der gangförmige Pegmatit „Solnechnaja“ (der „Sonnige“, ) () im Pegmatitfeld „Malkhan“ (auch „Malchan“ oder „Malechansk“) bei Krasny Tschikoi, ca. 320 km südwestlich Tschita und 200 km südöstlich von Ulan-Ude, Region Transbaikalien () im Föderationskreis Sibirien der Russischen Föderation.
Etymologie und Geschichte Der Terminus Bismutomikrolith () wurde ursprünglich von N. E. Zalashkova & M. V. Kukharchik für eine neue Mikrolith-Varietät aus einem unspezifizierten gangförmigen Pegmatit im russischen Altai eingeführt. Allerdings enthielt diesen Mineral zu wenig Bi und stellte sich später als Fluornatromikrolith heraus. Wenige Jahre später beschrieben Oleg von Knorring und Mary Mrose ein neues Bismut-Mineral vom „Wampewo Hill“, Königreich Buganda, Uganda, mit der Formel (Bi,Ca)(Ta,Nb)2O6(OH) als „Westgrenit“. Im Jahre 1977 verwarf Donald David Hogarth bei der ersten „Classification and nomenclature of the pyrochlore group“ (1977) den Namen „Westgrenit“ zugunsten von „Bismutomikrolith“, um die Zugehörigkeit des Minerals zur Mikrolith-Subgruppe der Pyrochlorgruppe zu unterstreichen. Die Wahl erfolgte aufgrund der chemischen Zusammensetzung mit Bismut sowie der kristallchemischen Verwandtschaft mit den Vertretern der Mikrolithgruppe. Da das Mineral aber wahrscheinlich eine Mixtur darstellt, wurde es von Daniel Atencio und Kollegen diskreditiert. Auch in späteren Jahren wurden immer wieder Bi-reiche Mikrolithe, oft unter dem Namen Bismutomikrolith, beschrieben – sie stellen aber alle andere Vertreter der Pyrochlor-Obergruppe (Pyrochlor-Supergruppe) dar.
Im September 1985 wurde bei Arbeiten auf der Nordwestseite des Pegmatits „Solnechnaja“ im Pegmatitfeld „Malkhan“ eine 3 m × 2,5 m × 1,5 m große Miarole angetroffen, die neben bis zu 50 cm × 25 cm großen Rauchquarz-Kristallen, schleifwürdigen Wassermelonen-Turmalinen bis zu 18 cm × 15 cm Größe und perfekten Cleavelandit- und Lepidolith-Kristallen sowie vielen Bismut-haltigen Phasen einen Vertreter der Pyrochlor-Obergruppe mit ungewöhnlich hohen Bismut-Gehalten enthielt. Dieser zeichnete sich durch Abwesenheit jeglicher Anzeichen von Metamiktisierung aus, was auf die fast vollständige Abwesenheit von Uran und Thorium zurückzuführen war. Er erwies sich nach Ermittlung der physikalischen, chemischen und röntgendiffraktometrischen Eigenschaften als neuer Vertreter dieser Obergruppe und wurde der International Mineralogical Association (IMA) vorgelegt, die ihn im Jahre 2019 unter der vorläufigen Bezeichnung „IMA 2019-047“ anerkannte. Die wissenschaftliche Erstbeschreibung dieses Minerals erfolgte im Jahre 2020 durch ein internationales Forscherteam mit dem russischen Mineralogen Anatoly V. Kasatkin sowie Sergey N. Britvin, Igor S. Peretyazhko, Nikita V. Chukanov, Radek Škoda und Atali A. Agakhanov im englischen Wissenschaftsmagazin „Mineralogical Magazin“. Die Autoren benannten das neue Mineral in Übereinstimmung mit der Nomenklatur der Pyrochlor-Obergruppe aufgrund seiner chemischen Zusammensetzung mit einer durch Bismut dominierten A-Position, durch Ta dominierten B-Position sowie durch Sauerstoff dominierten Y-Position als Oxybismutomikrolith (, ).
Das Typmaterial für Oxybismutomikrolith (Holotyp) wird unter der Katalognummer 5409/1 in der Systematischen Sammlung des Mineralogischen Museums „Alexander Jewgenjewitsch Fersman“ der Russischen Akademie der Wissenschaften in Moskau aufbewahrt.
Klassifikation Die aktuelle Klassifikation der International Mineralogical Association (IMA) zählt den Oxybismutomikrolith 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 Oxybismutomikrolith noch Fluorcalciomikrolith, Fluornatromikrolith, Hydroxycalciomikrolith, Hydrokenomikrolith, Hydroxykenomikrolith, Kenoplumbomikrolith, Oxynatromikrolith, Oxystannomikrolith, Oxystibiomikrolith, Cesiokenopyrochlor, Fluorcalciopyrochlor, Fluornatropyrochlor, Hydrokenopyrochlor, Hydropyrochlor, Hydroxycalciopyrochlor, Hydroxykenopyrochlor, Hydroxymanganopyrochlor, Hydroxynatropyrochlor, Oxycalciopyrochlor, Fluorcalcioroméit, Hydroxycalcioroméit, Hydroxyferroroméit, Oxycalcioroméit, Oxyplumboroméit, Hydrokenoelsmoreit, Hydroxykenoelsmoreit, Fluornatrocoulsellit und Hydrokenoralstonit. Oxybismutomikrolith bildet zusammen mit Fluorcalciomikrolith, Fluornatromikrolith, Hydroxycalciomikrolith, Hydrokenomikrolith, Hydroxykenomikrolith, Kenoplumbomikrolith, Oxynatromikrolith, Oxystibiomikrolith und Oxystannomikrolith innerhalb der Pyrochlor-Obergruppe die Mikrolithgruppe.
Die mittlerweile veraltete, aber teilweise noch gebräuchliche 8. Auflage der Mineralsystematik nach Strunz führt den Oxybismutomikrolith noch nicht auf. Er würde zur Mineralklasse der „Oxide und Hydroxide“ und dort zur allgemeinen Abteilung der „Oxide mit Verhältnis Metall : Sauerstoff = 2 : 3 (M2O3 und verwandte Verbindungen)“ gehören, wo er zusammen mit Bariomikrolith (diskreditiert 2010), möglicherweise Hydrokenomikrolith, Bismutomikrolith (diskreditiert 2010, mglw. identisch mit Oxybismutomikrolith), Fluornatromikrolith, Mikrolith, Natrobistantit, Plumbomikrolith (diskreditiert), Stannomikrolith, Stibiomikrolith und Uranmikrolith (diskreditiert) die „Pyrochlor-Gruppe, Mikrolith-Untergruppe“ mit der System-Nr. IV/C.18 gebildet hätte.
Die seit 2001 gültige und von der International Mineralogical Association (IMA) verwendete 9. Auflage der Strunz’schen Mineralsystematik kennt den Oxybismutomikrolith ebenfalls noch nicht. Er würde in die Abteilung der „Oxide mit dem Stoffmengenverhältnis Metall : Sauerstoff = 1 : 2 und vergleichbare“ eingeordnet werden. Diese ist weiter unterteilt nach der relativen Größe der beteiligten Kationen und der Kristallstruktur, so dass das Mineral entsprechend seiner Zusammensetzung und seinem Aufbau in der Unterabteilung „Mit großen (± mittelgroßen) Kationen; Lagen kantenverknüpfter Oktaeder“ zu finden wäre, wo es zusammen mit allen Vertretern der Pyrochlor-, Mikrolith-, Betafit-, Roméit- und Elsmoreitgruppen die Pyrochlor-Übergruppe mit der System-Nr. 4.DH.15 bilden würde. Oxybismutomikrolith wäre dabei zusammen mit Fluorcalciomikrolith, Fluornatromikrolith, Hydrokenomikrolith, Hydroxykenomikrolith, Hydromikrolith, Kenoplumbomikrolith, Oxycalciomikrolith, Oxystannomikrolith (ehemals Stannomikrolith) und Oxystibiomikrolith (ehemals Stibiomikrolith) in der Mikrolithgruppe zu finden.
Auch die vorwiegend im englischen Sprachraum gebräuchliche Systematik der Minerale nach Dana kennt den Oxybismutomikrolith noch nicht. Er würde in die Klasse der „Oxide und Hydroxide“ und dort in die Abteilung der „Mehrfachen Oxide mit Nb, Ta und Ti“ eingeordnet werden. Hier wäre er in der „Mikrolith-Untergruppe; Ta>Nb;(Ta+Nb)>2(Ti)“ mit der System-Nr. 08.02.02 innerhalb der Unterabteilung der „Mehrfache Oxiden mit Nb, Ta und Ti mit der Formel A2(B2O6)(O,OH,F)“ zu finden.
Chemismus Sieben Mikrosondenanalysen an Oxybismutomikrolith aus dem Pegmatit „Solnechnaja“ ergaben Mittelwerte von 3,45 % Na2O; 2,88 % CaO; 0,31 % MnO; 0,76 % PbO; 29,81 % Bi2O3; 0,18 % ThO2; 3,89 % TiO2; 1,77 % SnO2; 4,50 % Nb2O5; 51,08 % Ta2O5 sowie 1,17 % F [(−O = F), Summe = 99,31 %]. Auf der Basis von zwei Kationen auf der B-Position [(Ta + Ti + Nb + Sn) = 2 apfu] wurde die empirische Formel (Bi0,79Na0,68Ca0,32Mn0,03Pb0,02□0,16)Σ=2,00(Ta1,42Ti0,30Nb0,21Sn0,07)Σ=2,00O6,00(O0,52F0,38□0,10)Σ=1,00 ermittelt, die – basierend auf der Nomenklatur der Pyrochlor-Obergruppe – zu (Bi,Na,Ca)2(Ta,Ti,Nb,Sn)2O6(O,F) vereinfacht wurde. In den „Mikrolithen“ des Pegmatits „Solnechnaja“ existiert, bedingt durch den hohen Grad der gekoppelten heterovalenten Substitution, eine kontinuierliche Mischkristalle zwischen Fluornatromikrolith und Oxybismutomikrolith. Auf der A-Position werden Na+ und, in etwas geringerem Maße, Ca2+ durch Bi3+ ersetzt, was simultan durch den Ersatz von F− durch O2− auf der Y-Position kompensiert wird und durch das Schema A(Na,Ca) + YF → ABi + YO ausgedrückt werden kann.
Bei einem im Pegmatit von „Scherlovyi“ beim Dorf Taiginka unweit von Kyschtym, Oblast Tscheljabinsk, Southern Südural, Russland, gefundenen Vertreter der Mikrolith-Subgruppe wurde auf Basis von zwei Kationen auf der B-Position die empirische Formel (Bi0,94Mn0,25Ca0,10U4+0,07Pb0,04Sb3+0,02Th0,02Na0,01K0,01Ba0,01)Σ=1,47(Ta0,97Ti0,69Nb0,22Sn0,10W0,02)Σ=2,00O6,53F0,23 berechnet. Es handelt sich ebenfalls um Oxybismutomikrolith – dieser ist jedoch deutlich reicher an Bi und ärmer an F als Oxybismutomikrolith aus dem Pegmatit „Solnechaya“. Er weist auch deutlich geringere Gehalte an Na und Ca, dafür jedoch essentielle Gehalte an Mn auf. Wie der Oxybismutomikrolith von „Solnechaya“ ist beim Oxybismutomikrolith von „Scherlovyi“ ein hoher Grad an Substitution zu erkennen, die jedoch v. a. auf der B-Position mit Substitution von Ta5+ durch Ti4+ stattfindet. Sie kann so hoch sein, dass Verhältnisse mit Ti4+ + Sn4+ > Ta5+ + Nb5+ und Ti4+ > Sn4+ entstehen, womit das bislang noch nicht beschriebene Mineral Oxybismutobetafit vorliegen würde.
Innerhalb der Pyrochlor-Obergruppe sind theoretisch durch die vier verschiedenen zu besetzenden Positionen eine Vielzahl von Substitutionsmöglichkeiten vorhanden. Oxybismutomikrolith ist das Bi-dominante Analogon zum Na-dominierten Oxynatromikrolith, zum Sb-dominierten Oxystibiomikrolith und zum Sn-dominierten Oxystannomikrolith.
Die alleinige Elementkombination Bi–Ti–O, wie sie der offiziellen Formel der IMA für den Oxynatromikrolith zu entnehmen ist, weist unter den derzeit bekannten Mineralen (Stand 2020) neben Oxybismutomikrolith nur Bismutotantalit, BiTaO4, auf. Chemisch ähnlich sind Fluornatromikrolith, (Na1,5Bi0,5)Ta2O6F, der als Mineral noch nicht definierte „Hydroxynatromikrolith“, (Na,Bi3+,◻)2Ta2O6(OH), sowie die ungenügend charakterisierten „Bismuthian Stibiotantalit“, (Sb,Bi)(Ta,Nb)O4, und „Scheteligit“, (Ca,Fe,Mn,Sb,Bi,Y)2(Ti,Ta,Nb,W)2(O,OH)7.
Kristallstruktur Oxybismutomikrolith kristallisiert im kubischen Kristallsystem in der mit dem Gitterparameter a = 10,4746 Å sowie acht Formeleinheiten pro Elementarzelle. Oxybismutomikrolith aus dem Pegmatit von „Scherlovyi“ im Ural ist aufgrund seiner hohen Gehalte an Uran und Thorium bei Raumtemperatur vollständig amorph.
Wie bei allen Vertretern der Pyrochlor-Obergruppe mit der Idealformel A2B2O6Y besteht die Kristallstruktur des Oxybismutomikroliths aus einem dreidimensionalen Gerüst, welches von zwei unterschiedlichen Typen von Metall-Sauerstoff(-Fluor)-Polyedern aufgebaut wird. Die Ta(O,OH)6-Oktaeder besitzen gemeinsame Ecken und bilden dadurch ein perforiertes Gerüst, welches breite Kanäle in Richtung enthält. Diese Kanäle nehmen die auf der A-Position sitzenden Bi-Atome und ihre Substituenten sowie die O2−- und F−-Ionen auf.