Fluorapatit

Fluorapatit
Doppelender-Kristall in Calcit aus Quebec, Kanada
Allgemeines und Klassifikation
IMA-Nummer	2010 s.p.^[1]
IMA-Symbol	Fap^[2]
Andere Namen	ehemals Apatit-(CaF)
Chemische Formel	Ca₅[F\|(PO₄)₃]^[3]
Mineralklasse (und ggf. Abteilung)	Phosphate, Arsenate, Vanadate – Wasserfreie Phosphate mit fremden Anionen
System-Nummer nach Strunz (8. Aufl.) Lapis-Systematik (nach Strunz und Weiß) Strunz (9. Aufl.) Dana	VII/B.39 VII/B.39-010 8.BN.05 41.08.01.01
Ähnliche Minerale	andere Apatite
Kristallographische Daten
Kristallsystem	hexagonal
Kristallklasse; Symbol	hexagonal-dipyramidal; 6/m^[4]
Raumgruppe (Nr.)	P6₃/m^[3] (Nr. 176)
Gitterparameter	a = 9,40 Å; c = 6,88 Å^[3]
Formeleinheiten	Z = 2^[3]
Häufige Kristallflächen	{1010}, {0001}, {1011}
Physikalische Eigenschaften
Mohshärte	5
Dichte (g/cm³)	3,2
Spaltbarkeit	undeutlich
Bruch; Tenazität	muschelig, spröde
Farbe	farblos, weiß, gelb, rosa, blau, violett, grün, braun
Strichfarbe	weiß
Transparenz	durchsichtig bis durchscheinend
Glanz	Glasglanz, Fettglanz, matt
Radioaktivität	enthält Spuren von Uran und anderen seltenen Erden
Kristalloptik
Brechungsindizes	n_ω = 1,631 bis 1,650 n_ε = 1,627 bis 1,646^[5]
Doppelbrechung	δ = 0,004^[5]
Optischer Charakter	einachsig negativ
Pleochroismus	grüner Apatit schwach gelb, blauer Apatit sehr stark blau und farblos
Weitere Eigenschaften
Chemisches Verhalten	löslich in Salz- und Salpetersäure
Besondere Merkmale	Fluoreszenz und Phosphoreszenz, vor allem bei manganhaltigen Varietäten^[5]

Fluorapatit (ehemals Apatit-(CaF)) ist ein sehr häufig vorkommendes und gesteinsbildendes Mineral aus der Mineralklasse der „Phosphate, Arsenate und Vanadate“ und von allen Apatiten das häufigste. Es kristallisiert im hexagonalen Kristallsystem mit der chemischen Zusammensetzung Ca₅[F|(PO₄)₃]^[3] und kommt sowohl in Form verschiedenfarbiger Kristalle und großer, massiger Mineral-Aggregate als auch als Bestandteil in Zähnen vor.

Etymologie und Geschichte

Elementarzelle von Fluorapatit

Violetter Fluorapatit aus der Typlokalität Greifensteine (Sichtfeld 12 mm)

Der Name Fluorapatit weist einerseits auf seine enge Verwandtschaft und chemische Ähnlichkeit mit den anderen Mitgliedern der Apatitgruppe hin und andererseits auf das in der chemischen Zusammensetzung maßgebliche Element Fluor.

Benannt wurde das Mineral 1827 von Gustav Rose (1798–1873).^[6] Als Typlokalität gelten die Greifensteine bei Ehrenfriedersdorf im sächsischen Erzgebirge.

Klassifikation

In der mittlerweile veralteten, aber noch gebräuchlichen 8. Auflage der Mineralsystematik nach Strunz gehörte der Fluorapatit zur Mineralklasse der „Phosphate, Arsenate, Vanadate“ und dort zur Abteilung der „Wasserfreien Phosphate mit fremden Anionen“, wo er zusammen mit Belovit-(Ce), Belovit-(La), Carbonat-Fluorapatit (Carbonat-Apatit-(CaF)), Carbonat-Hydroxylapatit (Carbonat-Apatit-(CaOH)), Chlorapatit (Apatit-(CaCl)), Fermorit, Fluorcaphit, Hedyphan, Hydroxylapatit (Apatit-(CaOH)), Johnbaumit, Klinomimetesit, Kuannersuit-(Ce), Mimetesit, Morelandit, Pyromorphit, Strontiumapatit, Svabit, Turneaureit und Vanadinit die eigenständige „Apatit-Pyromorphit-Gruppe“ mit der System-Nr. VII/B.39 bildete.

Die seit 2001 gültige und von der International Mineralogical Association (IMA) verwendete 9. Auflage der Strunz'schen Mineralsystematik ordnet den Fluorapatit ebenfalls in die Klasse der „Phosphate, Arsenate und Vanadate“ und dort in die Abteilung der „Phosphate usw. mit zusätzlichen Anionen; ohne H₂O“ ein. Diese Abteilung ist allerdings weiter unterteilt nach der Größe der beteiligten Kationen und deren Stoffmengenverhältnis zum Phosphat-, Arsenat- bzw. Vanadat-Komplex RO₄, so dass das Mineral entsprechend seiner Zusammensetzung in der Unterabteilung „Mit ausschließlich großen Kationen; (OH usw.) : RO₄ = 0,33 : 1“ zu finden ist, wo es zusammen mit Alforsit, Belovit-(Ce), Belovit-(La), Carbonat-Fluorapatit, Carbonat-Hydroxylapatit, Chlorapatit, Fluorstrophit, Hydroxylapatit, Hydroxylapatit-M, Deloneit-(Ce), Fermorit, Fluorcaphit, Hedyphan, Hydroxyl-Pyromorphit, Johnbaumit, Klinomimetesit, Kuannersuit-(Ce), Mimetesit, Morelandit, Phosphohedyphan, Pyromorphit, Svabit, Turneaureit, Vanadinit die „Apatit-Pyromorphit-Gruppe“ mit der System-Nr. 8.BN.05 bildet.

Auch die vorwiegend im englischen Sprachraum gebräuchliche Systematik der Minerale nach Dana ordnet den Fluorapatit in die Klasse der „Phosphate, Arsenate, Vanadate“ und dort in die Abteilung der „Wasserfreien Phosphate etc., mit Hydroxyl oder Halogen“ ein. Hier ist er zusammen mit Chlorapatit, Hydroxylapatit, Carbonat-Fluorapatit, Carbonat-Hydroxylapatit, Belovit-(Ce), Belovit-(La), Kuannersuit-(Ce), Fluorstrophit, Fluorcaphit, Deloneit-(Ce), Stronadelphit, Fluorphosphohedyphan und Phosphohedyphan in der „Apatitgruppe“ mit der System-Nr. 41.08.01 innerhalb der Unterabteilung der „Wasserfreien Phosphate etc., mit Hydroxyl oder Halogen mit (A)₅(XO₄)₃Z_q“ zu finden.

Kristallstruktur

Fluorapatit kristallisiert hexagonal in der Raumgruppe P6₃/m (Raumgruppen-Nr. 176) mit den Gitterparametern a = 9,40 Å und c = 6,88 Å sowie 2 Formeleinheiten pro Elementarzelle.^[3]

Eigenschaften

Vor allem bei manganhaltigen Varietäten zeigen unter UV-Licht und nach Erhitzen Fluoreszenz bzw. Thermolumineszenz sowie Phosphoreszenz.

Vor dem Lötrohr ist das Mineral nur sehr schwer schmelzbar und bildet eine farblose, glasartige Perle. Zusammen mit Phosphorsalz entsteht beim Erkalten in ungesättigter Lösung eine unklare, facettierte und bei vollkommener Sättigung eine milchweisse Perle. In Soda schwillt er unter Brausen an und mit Schwefelsäure befeuchtet, färbt er die Lötrohrflamme grünlich. Zudem ist Fluorapatit löslich in Salz- und Salpetersäure.^[7]

Bildung und Fundorte

Rosa Fluorapatit auf Muskovit aus Chumar Bakhoor im Hunzatal, Pakistan (Größe: 7,6 cm × 6,2 cm × 4,6 cm)

Blauer, perfekt ausgebildeter Fluorapatit aus São Geraldo do Baixio, Doce valley, Minas Gerais, Brasilien

Fluorapatit gehört zu den am häufigsten, gesteinsbildenden Phosphatmineralen und findet sich als akzessorischer Bestandteil in den meisten Vulkaniten sowie als wichtiger Bestandteil von Syeniten, alkalischen Gesteinen, Karbonatiten und granitischen Pegmatiten. Auch in metamorphen Gesteinen wie Marmor und Skarn sowie in Hydrothermaladern von Zinn-Lagerstätten ist Fluorapatit zu finden. Begleitminerale sind unter anderem Calcit, Chondrodit, Diopsid, Forsterit, Magnetit, Phlogopit und Skapolith.^[8]

Insgesamt konnte Fluorapatit bisher (Stand: 2011) an rund 2120 Fundorten nachgewiesen werden.^[5] Neben seiner Typlokalität Greifensteine trat das Mineral in Deutschland noch an weiteren Orten im Erzgebirge, der Oberlausitz und im Vogtland sowie bei Penig in Sachsen; an mehreren Orten des Schwarzwaldes, am Kaiserstuhl und Katzenbuckel in Baden-Württemberg; an vielen Orten im Frankenland, Bayerischen Wald und der Oberpfalz sowie am Nördlinger Ries in Bayern; im Sauerland und Siebengebirge in Nordrhein-Westfalen; an vielen Orten in der Eifel sowie am Hunsrück, im Taunus und im Westerwald in Rheinland-Pfalz sowie an einigen Fundstätten in Hessen, Niedersachsen, im Saarland, Sachsen-Anhalt, Schleswig-Holstein und Thüringen auf.

In Österreich wurde das Mineral unter anderem am Pauliberg im Burgenland; in den Gurktaler Alpen in Kärnten; den Hohen Tauern von Kärnten bis Salzburg; bei Statzendorf, Rossatz-Arnsdorf und im Waldviertel in Niederösterreich; den Radstädter Tauern und im Bezirk Tamsweg in Salzburg; an einigen Fundstätten der Steiermark, Tirols und Oberösterreichs sowie im Bregenzerwald in Vorarlberg.

In der Schweiz fand sich Fluorapatit vor allem in den Kantonen Graubünden, Tessin, Uri und Wallis. Erwähnenswert aufgrund außergewöhnlicher Funde von Fluorapatit ist hier unter anderem Fiesch im Schweizer Kanton Wallis, wo Kristalle mit bis zu 10 cm Durchmesser zutage traten.

Große Lagerstätten von massigem Fluorapatit wurden auf der russischen Halbinsel Kola bekannt, aus denen Kristallblöcke mit bis zu 300 kg Gewicht gefördert wurden.

Auch in Gesteinsproben des Pazifischen Ozeans, genauer vom Meeresboden an der Südküste Kaliforniens sowie außerhalb der Erde auf dem Mond nahe der Landebasen von Luna 24, Apollo 11 und Apollo 14 konnte Fluorapatit nachgewiesen werden.^[9]

Biologische Synthese

Im Zahnschmelz entsteht Fluorapatit z. B., wenn Hydroxylapatit, der ein Hauptbestandteil menschlicher Zähne ist, mit fluoridhaltigen Stoffen (beispielsweise Fluoridzahncremes) behandelt wird; er ist säureresistenter als Hydroxylapatit. Auch in Knochen kann Fluor eingelagert werden und sich in ihnen sogar dann noch anreichern, wenn sie als Fossilien tausende Jahre in Erdreich eingebettet sind. Dieser Umstand wurde vor allem zwischen 1950 und 1970 in Form der Fluor-Datierung für die Altersbestimmung von Knochenfunden genutzt.^[10]

Reaktionsgleichung: ${\ce {Ca_5(PO_4)_3(OH) + F^- -> Ca_5(PO_4)_3F + OH^-}}$

Literatur

Petr Korbel, Milan Novák: Mineralien Enzyklopädie. Nebel Verlag, Eggolsheim 2002, ISBN 3-89555-076-0, S. 170.

Einzelnachweise

↑ 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: January 2023. (PDF; 3,7 MB) In: cnmnc.main.jp. IMA/CNMNC, Marco Pasero, Januar 2023 (englisch).
↑ 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; 320 kB]).
↑ ^{Hochspringen nach: a} ^b ^c ^d ^e Hugo Strunz, Ernest H. Nickel: Strunz Mineralogical Tables. 9. Auflage. E. Schweizerbart'sche Verlagsbuchhandlung (Nägele u. Obermiller), Stuttgart 2001, ISBN 3-510-65188-X, S. 466.
↑ Webmineral – Apatite-(CaF) (englisch)
↑ ^{Hochspringen nach: a} ^b ^c ^d Fluorapatite bei mindat.org (englisch)
↑ G. Rose: Über die chemische Zusammensetzung der Apatite. In: Ann. Phys. Band 9, 1827, S. 185–214; (S. 196: „Nennen wir die erstern Chlorapatite, die letztern Fluoroapatite…“)
↑ C. F. Rammelsberg: Apatit. (PDF; 234 kB). In: Handbuch der Mineralchemie. Wilhelm Engelmann, Leipzig 1860, S. 351–355.
↑ Handbook of Mineralogy – Fluorapatite (englisch, PDF 67 kB)
↑ Mindat – Localities for Fluorapatit
↑ Kenneth Page Oakley: Fluorine and the Relative Dating of Bones. In: The Advancement of Science. Band 4, Nr. 16, 1948, S. 336–337.

Basierend auf einem Artikel in:

Wikipedia.de