Belovit-(Ce) () ist ein sehr seltenes Mineral aus der Mineralklasse der „Phosphate, Arsenate und Vanadate“. Es kristallisiert im trigonalen Kristallsystem mit der idealisierten chemischen Zusammensetzung NaCeSr3(PO4)3F – ist also ein Natrium-Cer-Strontium-Phosphat mit einem zusätzlichen Fluorid-Ion. Strukturell gehört Belovit-(Ce) in die Apatitgruppe.
Belovit-(Ce) entwickelt nadelige bis dünn- bzw. langprismatische Kristalle, die bis zu 5 cm Länge erreichen. Außerdem findet sich Belovit-(Ce) in Form von radialstrahligen bis garbenförmigen Aggregaten oder eingewachsen in gestaltlosen Körnern. Er tritt als sekundär gebildetes Mineral in differenzierten Alkaligesteinskomplexen wie den Chibinen oder den Lowosero-Tundren auf und wird hier von Ussingit, Natrolith, Chkalovit, Epistolit, Tugtupit, Manganoneptunit, Murmanit, Gaidonnayit, Nordit-(La), Lamprophyllit, Fluorcaphit, Lomonosovit, Deloneit, Sitinakit, Aegirin, Eudialyt, Sodalith, Mikroklin und Nephelin begleitet.
Die Typlokalität des Belovit-(Ce) sind Ussingit-Aegirin-Mikroklin-Linsen im Pegmatit Nr. 71 am Osthang des Bergs Maly Punkaruaiw (, ) in den Lowosero-Tundren in der Oblast Murmansk auf der Halbinsel Kola in Russland.
Etymologie und Geschichte mini|links|Orangefarbener Serandit (links), rosa Ussingit (oben), grünlicher Belovit-(Ce) (Mitte) und schwarzer Umbozerit (rechts) mit weißem Shkatulkalith aus dem Shkatulka-Pegmatit, Umbozero Mine, Berg Alluaiw, Lowosero-Tundren, Russland. Vollständige Ansicht der Stufe in der Infobox.
Im Jahr 1950 entdeckte der sowjetische Geologe und Mineraloge Lew Sergejewitsch Borodin (, international gebräuchliche englische Transkription Lev Sergeevich Borodin) bei der Untersuchung von alkalischen Pegmatiten in den Lowosero-Tundren ein apatit-ähnliches Mineral, das sich als ein in die Apatitgruppe gehörendes Phosphat von Strontium und Metallen der Seltenen Erden mit der Formel (Sr,Ce,Na,Ca)10[P6O24][O,OH]2 erwies. Nach der Ermittlung der kristallographischen, physikalischen, chemischen und optischen Eigenschaften erfolgte die wissenschaftliche Erstbeschreibung dieses Minerals im Jahre 1954 durch ein Forscherteam mit Lew Sergejewitsch Borodin und Marija Jefimowna Kasakowa (, englische Transkription Marija Efimova Kasakova) im russischsprachigen Wissenschaftsmagazin (, deutsch Berichte der Akademie der Wissenschaften der UdSSR). Die Autoren benannten den neuen Vertreter der Apatitgruppe zu Ehren des herausragenden russischen Wissenschaftlers, Geochemikers, Mineralogen und Kristallographen, des Akademiemitglieds Nikolai Wassiljewitsch Below (1891–1982) () als Belovit (englisch ). Below war ab 1953 Leiter der Abteilung Kristallographie und Kristallchemie an der Lomonossow-Universität Moskau.
Da die Richtlinien der International Mineralogical Association (IMA) bei der Namensgebung von seltenmetallhaltigen Mineralen verlangen, das dominierende Seltenerdmetall (hier: Cer) als Suffix anzuhängen (sogenannter „“), wurde der Belovit in Belovit-(Ce) umbenannt.
Das Typmaterial (Holotyp) für Belovit-(Ce) wird unter der Katalognummer 56440 in der Systematischen Sammlung des Mineralogischen Museums, benannt nach Alexander Jewgenjewitsch Fersman der Russischen Akademie der Wissenschaften in Moskau aufbewahrt. Es wird wie folgt beschrieben:
Klassifikation In der zuletzt 1977 überarbeiteten 8. Auflage der Mineralsystematik nach Strunz gehörte der hier noch als ein Mineral angesehene Belovit zur Mineralklasse der „Phosphate, Arsenate und Vanadate“ und dort zur Abteilung „Wasserfreie Phosphate, Arsenate und Vanadate mit fremden Anionen“, wo er zusammen mit Carbonat-Fluorapatit (Status fraglich, wahrscheinlich Varietät von Fluorapatit), Chlorapatit, Oxy-Apatit (Hypothetisch) und Hydroxylapatit die „Apatit-Reihe“ mit der Systemnummer VII/B.16a bildete.
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 Belovit-(Ce) die System- und Mineralnummer VII/B.39-110. Dies entspricht ebenfalls der Abteilung „Wasserfreie Phosphate, mit fremden Anionen F,Cl,O,OH“, wo Belovit-(Ce) zusammen mit Alforsit, Belovit-(La), Carbonat-Fluorapatit, Carbonat-Hydroxylapatit (diskreditiert), Carlgieseckeit-(Nd), Chlorapatit, Deloneit, Fluorapatit, Fluorcaphit, 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.
Auch die von der International Mineralogical Association (IMA) zuletzt 2009 aktualisierte 9. Auflage der Strunz’schen Mineralsystematik ordnet den Belovit-(Ce) in die Abteilung „Phosphate usw. mit zusätzlichen Anionen; ohne H2O“ ein. Diese ist allerdings weiter unterteilt nach der relativen Größe der beteiligten Kationen und dem Stoffmengenverhältnis der zusätzlichen Anionen zum Phosphat-, Arsenat- bzw. Vanadatkomplex. Das Mineral ist hier entsprechend seiner Zusammensetzung in der Unterabteilung „Mit ausschließlich großen Kationen; (OH usw.) : RO4 = 0,33 : 1“ zu finden, wo es zusammen mit Alforsit, Belovit-(La), Carbonat-Fluorapatit, Carbonat-Hydroxylapatit, Chlorapatit, Fluorphosphohedyphan, Fluorstrophit, Hydroxylapatit, Hydroxylapatit-M (nicht anerkannter Polytyp), Deloneit-(Ce), Fermorit (diskreditiert), Fluorapatit, Fluorcaphit, Hedyphan, Hydroxylpyromorphit, Johnbaumit, Kuannersuit-(Ce), Mimetesit, Morelandit, Phosphohedyphan, Pyromorphit, Svabit, Stronadelphit, Turneaureit und Vanadinit die „Apatitgruppe“ mit der Systemnummer 8.BN.05 bildet.
In der vorwiegend im englischen Sprachraum gebräuchlichen Systematik der Minerale nach Dana hat Belovit-(Ce) die System- und Mineralnummer 41.08.01.06. Das entspricht ebenfalls 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)3Zq“ in der „Apatitgruppe“, in der auch Apatit, Fluorapatit, Chlorapatit, Hydroxylapatit, Carbonat-Fluorapatit, Carbonat-Hydroxylapatit, Belovit-(La), Kuannersuit-(Ce), Fluorstrophit, Fluorcaphit, Deloneit-(Ce), Stronadelphit, Fluorphosphohedyphan und Phosphohedyphan eingeordnet sind.
Chemismus Die erste nasschemische Analyse stammt von Marija Kasakowa aus der Typpublikation über das Mineral und lieferte 0,20 % K2O; 3,60 % Na2O; 0,96 % BaO; 33,60 % SrO; 5,23 % CaO; 0,16 % MgO; 24,00 % SEE2O3 (davon 11,25 % Ce2O3); 0,60 % Fe2O3; 0,20 % SiO2; 28,88 % P2O5; 1,12 % SO3; 0,89 % H2O (Summe 99,44 %). Die Gehalte an Fluor wurden offensichtlich übersehen. Auf der Basis von sechs (P + S + Si) errechnete sich daraus die empirische Formel (Sr4,6Се2,1Na1,6Са1,3FeО,1Ba0,1Mg0,1К0,1)Σ=10,0[(Р5,8S0,2)(O24,6ОН1,4)], die sich zu (Sr,Ce,Na,Ca)10[P6O24][O,OH]2 vereinfachen lässt. Spätere Untersuchungen der Struktur des Belovit-(Ce) zeigten die geordnete Verteilung der Kationen, was zu einer Modifikation der Formel zu NaSr3CeP3O12OH führte, welche aber immer noch nicht die Dominanz des Fluors (mit F > OH) widerspiegelte.
Erst eine Mitte der 1990er Jahre durchgeführte Untersuchung mit Mikrosondenanalysen an neun Belovit-(Ce)-Stufen aus dem Fersman-Museum (einschließlich der Typstufe) stellte sicher, dass in allen Proben die Gehalte an F diejenigen an OH übersteigen (F > OH). Eine Analyse am Holotyp-Material lieferte 4,85 % Na2O; 0,66 % CaO; 38,71 % SrO; 2,72 % BaO; 5,81 % La2O3; 10,83 % Ce2O3; 1,02 % Pr2O3; 4,03 % Nd2O3; 0,23 % Sm2O3; 0,33 % ThO2; 0,16 % SiO2; 29,72 % P2O5; 0,0 % SO3; 2,14 % F; 0,02 % H2O (–O=F2 = 0,90; Summe 102,13 %). Daraus errechnete sich die empirische Formel Na1,12(Sr2,67Ва0,13Са0,09)Σ=2,89(Ce0,47La0,26Nd0,17Pr0,04Sm0,01Тh0,01)Σ=0,96[(Р3,00Si0,01)3,01O12](F0,80OH0,03)Σ=0,83, die zu Na(Ce,La)Sr3[(РО4)3](F,ОН) vereinfacht wurde. Dies entspricht der von Victor Yakovenchuk und Kollegen angegebenen Formel für Belovit-(Ce), welche Gehalte von 4,25 % Na2O; 42,59 % SrO; 22,49 % Ce2O3; 29,17 % P2O5 und 2,60 % F (Summe 100,00 %) erfordert.
Belovit-(Ce) 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)− Verglichen mit Fluorapatit wird Calcium im Belovit-(Ce) auf der M2-Position durch Strontium und auf der M1-Position durch Natrium + Cer ersetzt. Marco Pasero und Kollegen interpretieren die oben genannte Formel von Pekov und Kollegen entsprechend der allgemeinen generischen Formel für die Apatit-Obergruppe als NaCeSr3(PO4)3F. Dies ist auch die offizielle Formel der IMA für Belovit-(Ce).
Die alleinige Elementkombination Na–Ce–Sr–P–F–O, wie sie der offiziellen Formel der IMA für den Belovit-(Ce) zu entnehmen ist, weist unter den derzeit bekannten Mineralen (Stand 2021) nur Belovit-(Ce) auf. Belovit-(Ce) ist das Ce-dominante Analogon zum La-dominierten Belovit-(La), NaLaSr3(PO4)3F, das NaSr3Ce-Analogon zum CaCaCa3-dominanten Fluorapatit, Ca5(PO4)3F, und das Sr-dominante Analogon zum Ba-dominierten Kuannersuit-(Ce), NaCeBa3(PO4)3F0,5Cl0,5.
Kristallstruktur mini|300px|Räumliche Darstellung der Struktur von Belovit-(Ce) in kationenzentrierter polyedrischer Darstellung mit Blickrichtung parallel zur c-Achse. Der schwarze Umriss zeigt die Einheitszelle. Farblegende:
Belovit-(Ce) kristallisiert im trigonalen Kristallsystem in der mit den Gitterparametern a = 9,659 Å und c = 7,182 Å sowie zwei Formeleinheiten pro Elementarzelle.
Klevtsova & Borisov (1964) untersuchten die Struktur von Belovit-(Ce) von der Typlokalität und stellten eine geordnete Verteilung der Kationen Sr, Na und SEE sowie die Raumgruppe fest. Nadezhina und Kollegen untersuchten im Jahre 1987 die Struktur von Belovit-(Ce) vom Berg Karnassurt, Lowosero-Tundren, und bestätigten das von Klevtsova & Borisov (1964) gefundene Modell mit der Raumgruppe . Die Ergebnisse einer detaillierten Untersuchung von Belovit-(Ce) aus verschiedenen Lokalitäten, einschließlich der erneuten Untersuchung des Holotyps von Maly Punkaruaiw, Lowosero-Tundren, ergaben in allen Fällen ebenfalls die Raumgruppe . Diese Ergebnisse wurden im Jahre 2000 von John Rakovan und John Hughes bestätigt.
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.