Fluorocaphit () ist ein sehr seltenes Mineral aus der Mineralklasse der „Phosphate, Arsenate und Vanadate“ mit der idealisierten chemischen Zusammensetzung SrCaCa3(PO4)3F und damit ein Strontium-Calcium-Phosphat mit einem zusätzlichen Fluorid-Ion. Strukturell gehört Fluorocaphit in die Apatitgruppe.
Fluorocaphit kristallisiert im hexagonalen Kristallsystem, entwickelt aber nur selten langprismatische Kristalle, die dann bis zu 3 cm Größe erreichen können. Wesentlich häufiger sind unregelmäßige Aggregate bis zu 2 cm Durchmesser aus zahllosen kleinen prismatischen Kristallen. Er tritt in hyperagpaitischen Pegmatiten innerhalb von Alkaligesteinskomplexen wie den Chibinen oder den Lowosero-Tundren auf und wird hier von Deloneit, Belovit-(Ce), Alkali-Amphibolen, Lamprophyllit, Wadeit, Sazykinait-(Y), Rémondit-(La), Sphalerit, Galenit, Fluorit und Graphit sowie möglicherweise von Labuntsovit begleitet.
Die Typlokalität des Fluorocaphits ist der Tagebau Wostotschny (, ) der Lagerstätte Koaschwa () in den Chibinen in der Oblast Murmansk auf der Halbinsel Kola in Russland.
Etymologie und Geschichte mini|links|Tagebau „Wostotschny“ des Bergwerks Koaschwa – die Typlokalität für Fluorcaphit
Im Jahr 1994 identifizierte der russische Mineraloge Aleksandr Petrovich Khomyakov (, 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.
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 (, ). Die Autoren benannten den neuen Vertreter der Apatitgruppe gemäß seiner chemischen Zusammensetzung mit Fluor, Calcium und Phosphor als Fluorcaphit (Fluor-ca-ph-ite, ).
Das Typmaterial für Fluorcaphit wird unter der Katalognummer 1681/1 in der Systematischen Sammlung des Mineralogischen Museums „Alexander Jewgenjewitsch Fersman“ der Russischen Akademie der Wissenschaften in Moskau aufbewahrt.
Klassifikation 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.
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 VII/B.39-095. Dies entspricht der Klasse der „Phosphate, Arsenate und Vanadate“ und dort der Abteilung „Wasserfreie Phosphate, mit fremden Anionen F,Cl,O,OH“, wo Fluorcaphit zusammen mit Alforsit, Belovit-(Ce), Belovit-(La), Carbonat-Fluorapatit (Q, wahrscheinlich Varietät von Fluorapatit), Carbonat-Hydroxylapatit (diskreditiert), Carlgieseckeit-(Nd), Chlorapatit, Deloneit, Fluorapatit, Fluorphosphohedyphan, Fluorstrophit, Hedyphan, Hydroxylapatit, Hydroxylpyromorphit, Johnbaumit, Kuannersuit-(Ce), Mimetesit, Mimetesit-M (N), Miyahisait, Morelandit, Phosphohedyphan, Pieczkait, Pyromorphit, Stronadelphit, Svabit, Turneaureit, Vanackerit und Vanadinit die „Apatitgruppe“ mit der Systemnummer VII/B.39 bildet.
Die von der International Mineralogical Association (IMA) zuletzt 2009 aktualisierte 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 (diskreditiert), 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.
Chemismus 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 %). 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.
Fluorcaphit ist ein Vertreter der Apatit-Obergruppe mit der allgemeinen generischen Formel IXM12VIIM23(IVTO4)3X und M = Ca2+, Pb2+, Ba2+, Sr2+, Mn2+, Na+, Ce3+, La3+, Y3+, Bi3+ T = P5+, As5+, V5+, Si4+, S6+, B3+ X = F−, Cl− und (OH)−
Marco Pasero und Kollegen interpretieren die oben genannte Formel von Khomyakov und Kollegen entsprechend der allgemeinen generischen Formel für die Apatit-Obergruppe als SrCaCa3(PO4)3F.
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. Nach Pasero und Kollegen entspricht dies CaCaSr3(PO4)3F bzw. einfacher Ca2Sr3(PO4)3F und damit nicht Fluorcaphit, sondern einem neuen Mineral.
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.
Die offizielle Formel der IMA für Fluorcaphit lautet SrCaCa3(PO4)3F Fluorcaphit stellt ein kationengeordnetes Glied in der Mischkristallreihe zwischen Fluorapatit, Ca5(PO4)3F, und Stronadelphit, Sr5(PO4)3F, dar. 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.
Kristallstruktur mini|300px|Räumliche Darstellung der Struktur von Fluorcaphit in kationenzentrierter polyedrischer Darstellung in der kristallografischen Standardaufstellung. Der blaue Umriss zeigt die Einheitszelle. Farblegende:
Fluorcaphit kristallisiert im hexagonalen Kristallsystem in der mit den Gitterparametern a = 9,485 Å und c = 7,000 Å sowie zwei Formeleinheiten pro Elementarzelle.
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.
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.
Eigenschaften mini|Zeichnung eines Fluorcaphit-Idealkristalls
Morphologie Fluorocaphit kann bis zu 3 cm Länge erreichende, langprismatische Kristalle bilden, die als tragende Form das hexagonale Prisma I. Stellung m {100} zeigen. Die einfache Tracht wird durch das Basispinakoid c {0001} und die hexagonale Dipyramide I. Stellung q {101} vervollständigt, wodurch Kristalle entstehen, welche denen des Fluorapatits stark ähneln (vgl. die nebenstehende Kristallzeichnung). Deutlich häufiger als gut ausgebildete Einzelkristalle sind unregelmäßige Aggregate bis zu 2 cm Durchmesser aus zahllosen blassgelben, unregelmäßigen, maximal 5 mm großen prismatischen Kristallen, deren Randzonen mit winzigen hellgelben epitaktischen Einschlüssen von Belovit-(Ce) und Deloneit förmlich gesättigt sind. Die Größe dieser Einschlüsse beträgt 0,05–0,5 bis 1–1,5 mm.
In dem in Urtiten sitzenden, 6,5 × 2,5 m 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 2 cm Durchmesser) und in langprismatischen Kristalle (bis zu 3 cm Länge und 8 mm Durchmesser) vor. Isometrische, apfelgrüne Körner, gut ausgebildete Fluorcaphit-Kristalle und hellbraune Sphalerit-Körner sind für die großen Villiaumit-Blöcke dieses Ganges charakteristisch. Schließlich werden für Fluorcaphit körnige, gestaltlose Aggregate genannt.
In unterkretazischen Tescheniten 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.
Charakteristische Alterationen sind für Fluorcaphit nicht bekannt.
Physikalische und chemische Eigenschaften