Fluor-Elbait

Das Mineral Fluor-Elbait ist ein Ringsilikat aus der Turmalingruppe und hat die idealisierte chemische Zusammensetzung NaLi_1,5Al_1,5Al₆(Si₆O₁₈)(BO₃)₃(OH)₃F.

Fluor-Elbait
Elbaitischer Turmalin aus der Cruzeiro Mine.
Allgemeines und Klassifikation
IMA-Nummer	2011-071
IMA-Symbol	Felb
Andere Namen	Fluorelbait
Chemische Formel	NaLi1,5Al1,5Al6(Si6O18)(BO3)3(OH)3F
Mineralklasse (und ggf. Abteilung)	Silikate und Germanate – Ringsilikate
System-Nummer nach Lapis-Systematik (nach Strunz und Weiß) Strunz (9. Aufl.)	VIII/E.19-008 9.CK.05
Ähnliche Minerale	Elbait, Darrellhenryit, Rossmanit, Liddicoatit, Dravit
Kristallographische Daten
Kristallsystem	trigonal
Kristallklasse; Symbol	3/mVorlage:Kristallklasse/Unbekannte Kristallklasse
Raumgruppe	R3m (Nr. 160)Vorlage:Raumgruppe/160
Gitterparameter	a = natürlich: 15,8720(2) bis 15,915(3) Å; c = natürlich: 7,1103(1) bis 7,1229(3) Å
Formeleinheiten	Z = 3
Physikalische Eigenschaften
Mohshärte	7,5
Dichte (g/cm^3)	gemessen: 3,123; berechnet: 3,091
Spaltbarkeit	sehr schlecht nach {0001}
Bruch; Tenazität	uneben, muschelig
Farbe	blau, grün, rein vermutlich farblos
Strichfarbe	weiß
Transparenz	transparent
Glanz	Glasglanz
Radioaktivität	-
Magnetismus	-
Kristalloptik
Brechungsindizes	nω = natürlich: 1,640(5) bis 1,648(2) nε = natürlich: 1,625(5) bis 1,629(2)
Doppelbrechung	δ = natürlich: 0,015 bis 0,023
Optischer Charakter	einachsig negativ
Pleochroismus	stark von grün/blaugrün nach blass grün

Fluor-Elbait kristallisiert mit trigonaler Symmetrie und bildet meist prismatische Kristalle von wenigen Millimetern bis Zentimetern Länge. Anhand äußerer Kennzeichen ist Fluor-Elbait kaum von ähnlich gefärbten, anderen Mineralen der Turmalingruppe zu unterscheiden. Die Prismenflächen sind oft bauchig gerundet und zeigen eine deutliche Streifung in Längsrichtung. Die Farbe ist sehr variabel und reicht von farblos über blau, grün, gelb, rosa, rot bis violett. Die Kristalle sind häufig zoniert. Wenn gefärbt zeigt Fluor-Elbait einen starken Pleochroismus und wie alle Minerale der Turmalingruppe ist er stark pyroelektrisch und piezoelektrisch.

Fluor-Elbait ist ein typischer Turmalin Lithium- und Fluor-reicher Pegmatite, wo er vor allem in der Spätphase der Kristallisation in Miarolen und hydrothermalen Gängen gebildet wird. Typlokalitäten sind die Cruzeiro und die Urubu Mine, zwei Pegmatitlagerstätten in Minas Gerais in Brasilien.

Etymologie und Geschichte

Lithiumhaltige Turmaline sind seit der Entdeckung des Elementes Lithium im Jahr 1818 bekannt und Fluor wurde von Carl Rammelsberg 1850 in zahlreichen Turmalinen verschiedener Herkunft nachgewiesen, darunter einige lithiumhaltige Turmaline.

Wladimir Iwanowitsch Wernadski prägte 1913 den Namen Elbait für die Natrium-Lithium-Aluminium-Turmaline, die man zunächst von der Insel Elba kannte.

Elbaitischer Turmalin (grün) zusammen mit Lepidolith (weiß) aus der Urubu Mine.

Die meisten elbaitischen Turmaline enthalten Fluor und viele Turmaline, die in der Literatur als Elbait bezeichnet wurden, sind Fluor-Elbaite. So wurde die erste Einkristallstrukturverfeinerung eines Elbaites 1972 an einem Fluor-Elbait durchgeführt und der Elbait aus Brasilien, den Joel D. Grice und T. Scott Ercit 1993 untersuchten, enthielt ~55 Mol-% Fluor-Elbait. 5 Jahre darauf publizierten M. Federico und Mitarbeiter Analysen elbaitischer Turmaline aus der Cruzeiro Mine in Minas Gerais, die über 60 Mol-% Flour-Elbait enthalten. und alle von Dyar und Mitarbeitern 1998 untersuchten, elbaitischen Turmaline waren ebenfalls Fluor-Elbaite. In der kurz darauf (1999) vorgestellten Klassifikation der Turmalingruppe führten Frank C. Hawthorne und Darrel J. Henry das hypothetische Fluor-Elbait-Endglied als Fluor-Ananlog von Elbait auf. Strukturanalysen, die 2005 an elbaitischen Turmalinen aus Brasilien durchgeführt wurden, bestätigten, das Fluor-Elbait ein natürlich vorkommendes Mineral ist. Vollständig beschrieben und als neues Mineral von der IMA anerkannt wurde Fluor-Elbait schließlich im Jahr 2011 von Ferdinando Bosi und Mitarbeitern mit Turmalinen aus der Cruzeiro Mine und Urubu Mine in Minas Gerais, Brasilien.

Klassifikation

In der strukturellen Klassifikation der International Mineralogical Association (IMA) gehört Fluor-Elbait zusammen mit Elbait zur Alkali-Untergruppe 2 der Alkaligruppe in der Turmalinobergruppe.

Da Fluor-Elbait erst 2011 als eigenständiges Mineral anerkannt wurde, ist er in der seit 1977 veralteten 8. Auflage der Mineralsystematik nach Strunz noch nicht verzeichnet.

Im Lapis-Mineralienverzeichnis nach Stefan Weiß, das sich aus Rücksicht auf private Sammler und institutionelle Sammlungen noch an dieser alten Form der Systematik von Karl Hugo Strunz orientiert, erhielt das Mineral die System- und Mineral-Nr. VIII/E.19-08. In der „Lapis-Systematik“ entspricht dies der Klasse der „Silikate und Germanate“ und dort der Abteilung „Ringsilikate“, wo Fluor-Elbait zusammen mit Adachiit, Bosiit, Chrom-Dravit, Chromo-Alumino-Povondrait, Darrellhenryit, Dravit, Elbait, Feruvit, Fluor-Buergerit, Fluor-Dravit, Fluor-Liddicoatit, Fluor-Schörl, Fluor-Tsilaisit, Fluor-Uvit, Foitit, Lucchesiit, Luinait-(OH) (diskreditiert), Magnesio-Foitit, Maruyamait, Olenit, Oxy-Chrom-Dravit, Oxy-Dravit, Oxy-Foitit, Oxy-Schörl, Oxy-Vanadium-Dravit, Povondrait, Rossmanit, Schörl, Tsilaisit, Uvit, Vanadio-Oxy-Chrom-Dravit, Vanadio-Oxy-Dravit die „Turmalingruppe“ mit der System-Nr. VIII/E.19 bildet (Stand 2018).

Die von der IMA zuletzt 2009 aktualisierte 9. Auflage der Strunz’schen Mineralsystematik führt den Fluor-Elbait noch als hypothetisches Endglied in der Klasse „Silikate und Germanate“ und dort in der Abteilung „Ringsilikate“ auf. Diese ist weiter unterteilt nach der Größe, Verknüpfung und Verzweigung der Silikatringe, so dass das Mineral entsprechend seinem Aufbau in der Unterabteilung „[Si₆O₁₈]¹²⁻-Sechser-Einfachringe mit inselartigen, komplexen Anionen“ zu finden ist, wo es zusammen mit Ferri-Feruvit, Ferri-Uvit, Fluor-Chromdravit, Fluor-Dravit (IMA2009-089), Fluor-Foitit, Fluor-Mg-Foitit, Fluor-Olenit, Fluor-Rossmanit, Fluor-Schörl, Hydroxy-Buergerit (Rn, heute Buergerit), Hydroxy-Feruvit (heute Feruvit), Hydroxy-Liddicoatit (heute Liddicoatit), Hydroxy-Uvit (Rd, heute Uvit), Oxy-Chrom-Dravit, Oxy-Dravit, Oxy-Elbait (heute Darrellhenryit), Oxy-Ferri-Foitit, Oxy-Feruvit (heute Lucchesiit), Oxy-Foitit, Oxy-Liddicoatit, Oxy-Mg-Ferri-Foitit, Oxy-Mg-Foitit, Oxy-Rossmanit, Oxy-Schörl, Oxy-Uvit (heute Magnesio-Lucchesiit) noch zu den hypothetischen Endgliedern der „Turmalingruppe“ mit der System-Nr. 9.CK.05 gezählt wird.
Die regulären Mitglieder dieser Gruppe sind Chrom-Dravit, Dravit, Elbait, Feruvit, Buergerit (Rd, heute Fluor-Buergerit), Foitit, Liddicoatit (Rd, heute Fluor-Liddicoatit), Magnesio-Foitit, Olenit, Vanadiumdravit (Rd, heute Oxy-Vanadium-Dravit), Povondrait, Rossmanit, Schörl und Uvit (Rn, heute Fluor-Uvit).

Die vorwiegend im englischen Sprachraum gebräuchliche Systematik der Minerale nach Dana kennt den Fluor-Elbait bisher ebenfalls nicht.

Chemismus

Fluor-Elbait ist das Flour-Analog von Elbait sowie Li-Al-Analog von Fluor-Dravit und Fluor-Schörl und hat die idealisierte Zusammensetzung ^[X]Na^[Y]Mg²⁺₃^[Z]Al₆(^[T]Si₆O₁₈)(BO₃)₃^[V](OH)₃^[W]F, wobei [X], [Y], [Z], [T], [V] und [W] die Positionen in der Turmalinstruktur sind. Für den Elbait aus der Typlokalität (Cruzeiro) wird folgende Strukturformel angegeben:

• ^[X](Na_0,78◻_0,15Ca_0,06K_0,01) ^[Y](Al_1,15Li_1,02Fe²⁺_0,46Mn²⁺_0,28Zn_0,03) ^[Z]Al₆ ^[T](Si_6,02O₁₈)(BO₃)₃^[V](OH)₃^[W][F_0,76(OH)_0,24]

Diese Zusammensetzung entspricht einem Mischkristall von Fluor-Elbait (~68%) mit Foitit (~13%) und Tsilaisit (~9%).

Darüber hinaus bildet Fluor-Elbait über diverse Austauschreaktionen Mischkristalle mit

• Elbait: ^[W]F = ^[W](OH)
• Rossmanit: ^[X]Na + ^[Y]Li_0,5 = ^[X]◻ + ^[Y]Al_0,5
• Liddicoatit: ^[X]Na + ^[Y]Al_0,5 = ^[X]Ca + ^[Y]Li_0,5
• Dravit: ^[Y](LiAl) = ^[Y](Mg₂)
• Schörl: ^[Y](LiAl) = ^[Y](Fe²⁺₂)
• Tsilaisit: ^[Y](LiAl) = ^[Y](Mn₂)
• Zink-Turmalin: ^[Y](LiAl) = ^[Y](Zn₂)
• Kupfer-Turmalin: ^[Y](LiAl) = ^[Y](Cu₂)

Kristallstruktur

Fluor-Elbait kristallisiert mit trigonaler Symmetrie in der Raumgruppe R3m (Raumgruppen-Nr. 160)Vorlage:Raumgruppe/160 mit 3 Formeleinheiten pro Elementarzelle. Die Gitterparameter des Fluor-Elbaits aus der Cruzeiro-Mine sind a = 15,8933(2) Å, c = 7,1222(1) Å.

Die Kristallstruktur ist die von Turmalin. Natrium (Na⁺) besetzt die von 9 bis 10 Sauerstoffen umgebene X-Position, die oktaedrisch koordinierte [Y]-Position ist zu gleichen Teilen mit Lithium (Li⁺) und Aluminium (Al³⁺) besetzt und die kleinere, ebenfalls oktaedrisch koordinierte [Z]-Position enthält ausschließlich Aluminium. Silizium (Si⁴⁺) besetzt die tetraedrisch koordinierte [T]-Position und die [W]-Anionenposition im Zentrum des Triplets der [Y]-Oktaeder ist mit Fluor (F^-) besetzt.

Bildung und Fundorte

Fluor-Elbait tritt in Miarolen fluorreicher Pegmatite auf, wo er in der Spätphase der Kristallisation gebildet wird.

Die Typlokalität sind die pegmatitischen Miarolen der Cruzeiro Mine bei São José da Safira und der Urubu Mine bei Itinga, beide in Minas Gerais, Brasilien. In der Cruzeiro Mine tritt Fluor-Elbait zusammen mit Quarz, Muskowit, Lepidolith, Spodumen, Spessartin und rosa Beryll auf.

Weblinks

Commons: Minerals of the Cruzeiro Mine – Sammlung von Bildern

• Fluor-Elbait. In: Mineralienatlas Lexikon. Geolitho Stiftung; abgerufen am 3. Mai 2021 
• Fluor-elbaite. In: mindat.org. Hudson Institute of Mineralogy; abgerufen am 3. Mai 2021 (englisch). 

Einzelnachweise

1. Malcolm Back, Cristian Biagioni, William D. Birch, Michel Blondieau, Hans-Peter Boja und andere: The New IMA List of Minerals – A Work in Progress – Updated: May 2023. (PDF; 3,7 MB) In: cnmnc.main.jp. IMA/CNMNC, Marco Pasero, Mai 2023, abgerufen am 30. Juni 2023 (englisch). 
2. Laurence N. Warr: IMA–CNMNC approved mineral symbols. In: Mineralogical Magazine. Band 85, 2021, S. 291–320, doi:10.1180/mgm.2021.43 (englisch, cambridge.org [PDF; 351 kB; abgerufen am 5. Januar 2023]). 
3. F. Bosi, G. B. Andreozzi, H. Skogby, A. Lussier, N. A. Ball, F. C. Hawthorne: Fluor-elbaite, IMA 2011-071. CNMNC Newsletter No. 11. In: Mineralogical Magazine. Band 75, 2011, S. 2891 (englisch, rruff.info [PDF; 96 kB; abgerufen am 30. Juni 2023]). 
4. Stefan Weiß: Das große Lapis Mineralienverzeichnis. Alle Mineralien von A – Z und ihre Eigenschaften. Stand 03/2018. 7., vollkommen neu bearbeitete und ergänzte Auflage. Weise, München 2018, ISBN 978-3-921656-83-9. 
5. Ferdinando Bosi, Giovanni B. Andreozzi, Henrik Skogby, Aaron J. Lussier, Yassir Abdu, Frank C. Hawthorne: Fluor-elbaite, Na(Li_1.5Al_1.5)Al₆(Si₆O₁₈)(BO₃)₃(OH)₃F, a new mineral species of the tourmaline supergroup. In: American Mineralogist. Band 98, 2013, S. 297–303 (englisch, rruff.info [PDF; 663 kB; abgerufen am 30. Juni 2023]). 
6. Fluor-elbaite. In: John W. Anthony, Richard A. Bideaux, Kenneth W. Bladh, Monte C. Nichols (Hrsg.): Handbook of Mineralogy, Mineralogical Society of America. 2001 (englisch, handbookofmineralogy.org [PDF; 226 kB; abgerufen am 30. Juni 2023]). 
7. Fundortliste für Fluor-Elbait beim Mineralienatlas (deutsch) und bei Mindat (englisch), abgerufen am 30. Juni 2023.
8. Aug. Arfwedson: Untersuchung einiger bei der Eisen-Grube von Utö vorkommenden Fossilien und von einem darin gefundenen neuen feuerfesten Alkali. In: Journal für Chemie und Physik. Band 22, 1818, S. 93–121 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche [abgerufen am 26. September 2020]). 
9. Carl Rammelsberg: Ueber die Zusammensetzung des Turmalins, verglichen mit derjenigen des Glimmers und Feldspaths, und über die Ursache der Isomorphie ungleichartiger Verbindungen. In: Annalen der Physik und Chemie. Band 81, 1850, S. 1–45 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche [abgerufen am 30. Juni 2023]). 
10. W. Vernadsky: Über die chemische Formel der Turmaline. In: Zeitschrift für Krystallographie und Mineralogie. Band 53, 1913, S. 273–288 (rruff.info [PDF; 869 kB; abgerufen am 30. Juni 2023]). 
11. Gabrielle Donnay, R. Barton Jr.: Refinement of the crystal structure of elbaite and the mechanism of tourmaline solid solution. In: Tschermaks mineralogische und petrographische Mitteilungen. Band 18, 1972, S. 273–286, doi:10.1007/BF01082837 (englisch). 
12. Joel D. Grice, T. Scott Ercit: Ordering of Fe and Mg in the tourmaline crystal structure: The correct formula. In: Neues Jahrbuch für Mineralogie, Abhandlungen. Band 165(3), 1993, S. 245–266 (englisch, rruff.info [PDF; 1,1 MB; abgerufen am 21. April 2021]). 
13. M. Federico, G. B. Andreozzi, S. Lucchesi, G. Graziani, J. César-Mendes: Chemistry, compositional variations and coupled substitutions in the pegmatite dikes of the Cruzeiro mine, Minas Gerais, Brazil. In: Canadian Mineralogist. Band 36, 1998, S. 415–431 (englisch, rruff.info [PDF; 1,1 MB; abgerufen am 30. Juni 2023]). 
14. M. Darby Dyar, Marjorie E. Taylor, Timothy M. Lutz, Carl A. Francis, Charles V. Guidotti, Michael Wise: Inclusive chemical characterization of tourmaline: Mössbauer study of Fe valence andsite occupancy. In: American Mineralogist. Band 83, 1998, S. 848–864 (englisch, rruff.info [PDF; 210 kB; abgerufen am 30. Juni 2023]). 
15. Frank C. Hawthorne and Darrell J. Henry: Classification of the minerals of the tourmaline group. In: European Journal of Mineralogy. Band 11, 1999, S. 201–215 (englisch, researchgate.net [PDF; 3,6 MB; abgerufen am 30. Juni 2023]). 
16. I. Rozhdestvenskaya, O. V. Frank-Kamenetskaya, A. Zolotarev, Yu. M. Bronzova, I. I. Bannova: Refinement of the crystal structures of three fluorine-bearing elbaites. In: Crystallography Reports. Band 50, 2005, S. 907–913, doi:10.1134/1.2132394 (englisch). 
17. Darrell J. Henry, Milan Novák (Chairman), Frank C. Hawthorne, Andreas Ertl, Barbara L. Dutrow, Pavel Uher, Federico Pezzotta: Nomenclature of the tourmaline-supergroup minerals. In: The American Mineralogist. Band 96, 2011, S. 895–913 (englisch, rruff.info [PDF; 618 kB; abgerufen am 30. Juni 2023]). 
18. Darrell J. Henry, Barbara L. Dutrow: Tourmaline studies through time: contributions to scientific advancements. In: Journal of Geosciences. Band 63, 2018, S. 77–98 (englisch, jgeosci.org [PDF; 2,2 MB; abgerufen am 30. Juni 2023]). 
19. Ernest H. Nickel, Monte C. Nichols: IMA/CNMNC List of Minerals 2009. (PDF; 1,88 MB) In: cnmnc.main.jp. IMA/CNMNC, Januar 2009, abgerufen am 30. Juni 2023 (englisch). 
20. Adam Pieczka, Bożena Gołębiowska, Piotr Jeleń, Adam Włodek, Eligiusz Szełęg, Adam Szuszkiewicz: Towards Zn-Dominant Tourmaline: A Case of Zn-Rich Fluor-Elbaite and Elbaite from the Julianna System at Piława Górna, Lower Silesia, SW Poland. In: Minerals. Band 8, Nr. 4, 2018, S. 1–21, doi:10.3390/min8040126 (englisch). 
21. Adam Pieczka, Andreas Ertl, Bożena Gołębiowska, Piotr Jeleń, Jakub Kotowski, Marcin Stachowicz, Gerald Giester, Krzysztof Nejbert: Crystal structure and Raman spectroscopic studies of OH stretching vibrations in Zn-rich fluor-elbaite. In: American Mineralogist. Band 105, Nr. 11, 2020, S. 1622–1630 (englisch, researchgate.net [PDF; 982 kB; abgerufen am 30. Juni 2023]). 
22. Emmanuel Fritsch, James E. Shigley, George R. Rossman, Meredith E. Mercer, Sam M. Muhlmeister, Mike Moon: Gem-Quality Cuprian-Elbaite Tourmalines From Sao Jose Da Batalha, Paraiba, Brazil. In: Gems & Gemology. Band 26, Nr. 3, 1990, S. 189–205 (englisch, gia.edu [PDF; 1,1 MB; abgerufen am 30. Juni 2023]).