Hydroxykenoelsmoreit

Hydroxykenoelsmoreit ist ein sehr seltenes Mineral aus der Mineralklasse der Oxide und Hydroxide. Es kristallisiert im trigonalen Kristallsystem mit der Zusammensetzung (☐,Pb)2(W,Fe3+,Al)2(O,OH)6(OH), ist also ein Tungstat, dessen A-Position hauptsächlich durch Leerstellen (Vakanzen) gekennzeichnet ist.

Hydroxykenoelsmoreit
Allgemeines und Klassifikation
IMA-Nummer

2016-056[1]

IMA-Symbol

Hykm[2]

Chemische Formel (☐,Pb)2(W,Fe3+,Al)2(O,OH)6(OH)
Mineralklasse
(und ggf. Abteilung)		 Oxide und Hydroxide
System-Nummer nach
Strunz (8. Aufl.)
Strunz (9. Aufl.)
Dana
IV/E.02
4.DH.15
?
Kristallographische Daten
Kristallsystem trigonal
Kristallklasse; Symbol trigonal-rhomboedrisch; 3
Raumgruppe R3 (Nr. 148)Vorlage:Raumgruppe/148
Gitterparameter a = 7,313 Å; c = 17,863 Å[3]
Formeleinheiten Z = 6[3]
Häufige Kristallflächen {001}
Physikalische Eigenschaften
Mohshärte ≈ 3[3]
Dichte (g/cm3) 5,806 (berechnet)[3]
Spaltbarkeit sehr vollkommen nach {001}[3]
Bruch; Tenazität unregelmäßig; spröde[3]
Farbe kanariengelb[3]
Strichfarbe blassgelb[3]
Transparenz durchsichtig[3]
Glanz Glasglanz[3]
Kristalloptik
Brechungsindex n = 2,065[3]
Optischer Charakter einachsig negativ[3]
Pleochroismus keiner[3]

Hydroxykenoelsmoreit kommt an seiner Typlokalität in Form von winzigen subidiomorphen, plattigenen Kristallen mit sechsseitigem Umriss von bis zu maximal 50 µm Größe vor, die in losen Anhäufungen rosettenförmige Aggregate bis zu 150 µm Durchmesser bilden und mit Goethit und Galenit vergesellschaftet sind.

Die Typlokalität des Hydroxykenoelsmoreits sind hydrothermale Quarzgänge im 2,5 × 15 km großen Golderzfeld von „Masaka“ (Koordinaten des Golderzfeldes von Masaka), Provinz Muyinga, Burundi. Hydroxykenoelsmoreit ist damit das erste Mineral, dessen Typlokalität sich in der Republik Burundi befindet.

Etymologie und Geschichte

Während der Untersuchung der Kristallographie und der Polymorphe sekundärer Tungstate und Antimoniate in der Pyrochlor-Obergruppe sowie der Strukturen mit verwandten hexagonalen Wolframbronze-Baueinheiten („Hexagonal Tungsten Bronze“, HTB) erforschten australische Mineralogen um Stuart J. Mills auch ein als „Phyllotungstit“ etikettiertes, Pittongit ähnelndes Mineral mit plattiger Morphologie, welches sich als neuer Vertreter der Elsmoréit-Gruppe in der Pyrochlor-Obergruppe erwies.[3]

Das neue Mineral wurde der International Mineralogical Association (IMA) vorgelegt, die es im Jahre 2016 unter der vorläufigen Bezeichnung „IMA 2016-056“ anerkannte. Die wissenschaftliche Erstbeschreibung dieses Minerals erfolgte im Jahre 2017 durch ein australisch-US-amerikanisch-russisches Forscherteam mit Stuart J. Mills, Andrew G. Christy, Anthony R. Kampf, Willian D. Birch und Anatoly Kasatkin im internationalen Wissenschaftsmagazin European Journal of Mineralogy. Die Autoren benannten das neue Mineral in Übereinstimmung mit der Nomenklatur der Pyrochlor-Obergruppe[4][5] aufgrund seiner chemischen Zusammensetzung mit einer durch Fehlstellen (Vakanzen) dominierten A-Position, durch Wolfram dominierten B-Position sowie durch Hydroxygruppen dominierten Y-Position als Hydroxykenoelsmoreit (englisch Hydroxykenoelsmoreite).[3]

Das Typmaterial für Hydroxykenoelsmoreit wird unter der Katalognummer M53606 (Holotyp) in der Sammlung des zum Melbourne Museum gehörenden „Museum Victoria“ in Melbourne, Australien, aufbewahrt.[3] Die Typstufe des Hydroxykenoelsmoreits misst lediglich 0,5 × 0,5 cm – sie stellt bislang auch die einzige existierende Stufe für dieses Mineral dar.[3]

Elsmoreit wurde zur Jahrtausendwende in der Zinn-Lagerstätte Elsmore nahe der gleichnamigen Stadt in der Neuengland-Region im australischen Bundesstaat New South Wales entdeckt und von einem australischen Forscherteam um Peter A. Williams, Peter Leverett, James L. Sharpe, Davis M. Colchester und John Rankin erstbeschrieben.[6] Bei der Neudefinition der Nomenklatur der Pyrochlor-Obergruppe[4] wurde Elsmoreit aufgrund seiner chemischen Zusammensetzung in Hydrokenoelsmoreit umbenannt; er ist gleichzeitig der Namensgeber für die gleichnamige Untergruppe innerhalb der Pyrochlor-Obergruppe.[3]

Klassifikation

Die aktuelle Klassifikation der International Mineralogical Association (IMA) zählt den Hydroxykenoelsmoreit zur Pyrochlor-Obergruppe mit der allgemeinen Formel A2–mB2X6–wY1–n[4], 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 = Ta5+, Nb5+, Ti4+, Sb5+, W6+, Al3+ oder Mg2+; 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 Hydroxykenoelsmoreit noch Fluorcalciomikrolith, Fluornatromikrolith, Hydrokenomikrolith, Hydrokenopyrochlor, Hydroxycalciomikrolith, Hydroxykenomikrolith, Kenoplumbomikrolith, Oxynatromikrolith, Oxystannomikrolith, Oxystibiomikrolith, Cesiokenopyrochlor, Fluorcalciopyrochlor, Fluornatropyrochlor, Hydropyrochlor, Hydroxycalciopyrochlor, Hydroxykenopyrochlor, Hydroxymanganopyrochlor, Hydroxynatropyrochlor, Oxycalciopyrochlor, Fluorcalcioroméit, Hydroxycalcioroméit, Hydroxyferroroméit, Oxycalcioroméit, Oxyplumboroméit, Hydrokenoelsmoreit, Fluornatrocoulsellit und Hydrokenoralstonit. Hydroxykenoelsmoreit bildet zusammen mit Hydrokenoelsmoreit innerhalb der Pyrochlor-Obergruppe die Elsmoréit-Gruppe.

Die mittlerweile veraltete, aber teilweise noch gebräuchliche 8. Auflage der Mineralsystematik nach Strunz führt den Hydroxykenoelsmoreit noch nicht auf. Er würde zur Mineralklasse der „Oxide mit Verhältnis Metall : Sauerstoff = 2 : 3 (M2O3 und verwandte Verbindungen)“ gehören, wo er zusammen mit Anthoinit, Cerotungstit-(Ce), (Hydrokeno)elsmoreit, Hydrotungstit, Meymacit, Mpororoit, Tungstit und Yttrotungstit-(Y) die unbenannte Gruppe mit der System-Nr. IV/E.02 gebildet hätte.

Die seit 2001 gültige und von der International Mineralogical Association (IMA) verwendete 9. Auflage der Strunz’schen Mineralsystematik kennt den Hydroxykenoelsmoreit 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 Elsmoréit-Gruppen die Pyrochlor-Übergruppe mit der System-Nr. 4.DH.15 bilden würde. Hydroxykenoelsmoreit wäre dabei zusammen mit Hydrokenoelsmoreit in der Elsmoréit-Gruppe zu finden.

Auch die vorwiegend im englischen Sprachraum gebräuchliche Systematik der Minerale nach Dana kennt den Hydroxykenoelsmoreit noch nicht. Da diese Klassifikation lange vor der Neudefinition der heutigen Pyrochlor-Obergruppe entstand, fehlt auch die „Elsmoréit-Gruppe“.

Chemismus

Vier Mikrosondenanalysen an Hydroxykenoelsmoreit-Körnern von der Typlokalität lieferten Mittelwerte von 0,03 % Na2O; 0,03 % K2O; 0,10 % CaO; 0,03 % BaO; 14,77 % PbO; 1,67 % Al2O3; 5,99 % Fe2O3; 72,39 % WO3; und 5,45 % H2O (berechnet); Summe = 11,46 %.[3] Auf der Basis von sieben (O+OH) Kationen pro Formeleinheit wurde daraus die empirische Formel (☐1,668Pb0,315Ca0,009Na0,005K0,003Ba0,001)Σ=2,00(W6+1,487Fe3+0,357Al0,156)Σ=2,00(O4,119(OH)1,881)Σ=6,00(OH) berechnet, die zu (☐,Pb)2(W,Fe3+,Al)2(O,OH)6(OH) vereinfacht wurde. So lautet auch die offizielle Schreibweise der IMA für die Formel des Hydroxykenoelsmoreits.[7]

Die neben Hydroxykenoelsmoreit einzigen Minerale mit der Elementkombination W – O – H sind Hydrotungstit, WO3·2H2O, und Meymacit, WO3·2H2O. Chemisch ähnlich sind u. a. Jixianit, ein „Plumboelsmoreit“ mit der Formel Pb(W,Fe3+)2(O,OH)7, und Mpororoit, WAlO3(OH)3·2(H2O).[8]

Innerhalb der Pyrochlor-Obergruppe sind theoretisch durch die vier verschiedenen zu besetzenden Positionen eine Vielzahl von Substitutionsmöglichkeiten vorhanden. Hydroxykenoelsmoreit ist das OH-dominante Analogon zum H2O-dominierten Hydrokenoelsmoreit.[6][4] Untergruppen-übergreifend ist Hydroxykenoelsmoreit das W6+-dominante Analogon zum Ta-dominierten Hydroxykenomikrolith[9][10] und zum Nb-dominierten Hydroxykenopyrochlor[11]. Die Pb-Gehalte auf den A-Positionen zeigen eine mögliche Mischkristallbildung zu einem noch nicht definierten „Hydroxyplumboelsmoreit“ an.[3]

Kristallstruktur

Hydroxykenopyrochlor kristallisiert im trigonalen Kristallsystem in der Raumgruppe R3 (Raumgruppen-Nr. 148)Vorlage:Raumgruppe/148 mit den Gitterparametern a = 7,313 Å und c = 17,863 Å sowie sechs Formeleinheiten pro Elementarzelle.[3]

Hydroxykenopyrochlor gehört zu den nichtkubischen Vertretern der Pyrochlor-Obergruppe, in denen eine Erniedrigung der Symmetrie die A-, B- und X-Positionen aufspaltet, so dass die Struktur kristallographisch (A1)3(A2)1(B1)3(B2)1(X1)6(X2)6Y2 entspricht. Dies wird verursacht durch die Ordnung von Fe3+ auf einer der beiden B- bzw. W-Positionen. Der Hydroxykenoelsmoreit des Typmaterials entspricht dem Polytyp 3R – im Gegensatz zum Hydrokenomikrolith-3R (Atencio, 2016) ist hier die Symmetrie aber noch weiter zu R3 (Nr. 148)Vorlage:Raumgruppe/148 erniedrigt. Dafür verantwortlich ist die sehr geringe Rotation der Koordinationspolyeder, die nicht mit einer weiteren Aufspaltung der Positionen verbunden ist.[3]

Die Kristallstruktur des Hydroxykenoelsmoreits enthält über gemeinsame Ecken verknüpfte B1-Oktaeder mit (Fe3++Al) und B2-Oktaeder. Diese sowie die Blei-Atome sind zu einem Netzwerk durch die nicht zum Gerüst gehörenden OH-Gruppen verbunden. Beide A-Positionen sind größtenteils leer (vakant), aber teilweise durch Pb besetzt. Während die B2-Position vollständig mit Wolfram besetzt ist, findet auf der B1-Position eine Substitution von Wolfram durch (Fe-Al) statt.[3]

Eigenschaften
Zeichnung von plattigen Hydroxykenoelsmoreit-Kristallen mit dem Basispinakoid {001} als trachtbestimmender und den Prismen {100} (oben) bzw. {110} (unten) als weiterer Flächenform

Morphologie

Hydroxykenoelsmoreit bildet an seiner Typlokalität subidiomorphe, winzige Kristalle von 50 µm, in den meisten Fällen sogar weniger als 20 µm Durchmesser, wobei die plättchenförmigen Kristalle Dicken von lediglich ≈ 2 µm erreichen. Die Kristalle treten zu losen, rosettenförmigen Aggregaten von ca. 150 µm Durchmesser zusammen. Die trachtbestimmende Form der Kristalle ist das Basispinakoid {001}. Obwohl weitere Flächenformen nicht identifiziert werden konnten, müssen aufgrund der Erscheinungsform der sechseitig-tafeligen Kristalle auch Prismen wie {100} oder {110} auftreten (vgl. dazu die nebenstehenden Kristallzeichnungen).[3]

Physikalische und chemische Eigenschaften

Die Kristalle des Hydroxykenoelsmoreits sind kanariengelb, ihre Strichfarbe ist dagegen immer blassgelb.[3] Die Oberflächen des durchsichtigen Hydroxykenoelsmoreits zeigen einen glasartigen Glanz, was gut mit dem hohen Wert für die mittlere Lichtbrechung (n = 2,065, berechnet) übereinstimmt.[3] Das Mineral ist optisch einachsig negativ und nicht pleochroitisch.[3]

Hydroxykenoelsmoreit weist eine sehr vollkommene Spaltbarkeit nach {001} auf.[3] Aufgrund seiner Sprödigkeit bricht er aber ähnlich wie Amblygonit, wobei die Bruchflächen uneben (unregelmäßig) ausgebildet sind.[3] Mit einer Mohshärte von ≈ 3[3] gehört das Mineral zu den mittelharten Mineralen und ließe sich wie das Referenzmineral Calcit bei entsprechender Kristallgröße mit einer Kupfermünze ritzen. Die berechnete Dichte für Hydroxykenoelsmoreit beträgt 5,806 g/cm³.[3] Angaben zu einer eventuellen Fluoreszenz und zur Kathodolumineszenz unter dem Elektronenstrahl fehlen für das Mineral ebenso wie eine Charakteristik seines chemischen Verhaltens.

Bildung und Fundorte

Die Typlokalität für Hydroxykenoelsmoreit sind hydrothermale Quarzgänge im 2,5 × 15 km großen Golderzfeld von „Masaka“ in der Provinz Muyinga im afrikanischen Binnenstaat Burundi. Die Gold-Quarz-Gänge sitzen in einem Horizont mit Quarziten und quarzitischen Konglomeraten. Im genannten Goldfeld wird in über 40 Abbauen artisanaler Bergbau betrieben.[3]

Typische Begleitminerale des Hydroxykenoelsmoreit an seiner Typlokalität sind Goethit und Galenit sowie Quarz.[3]

Als extrem seltene Mineralbildung konnte der Hydroxykenoelsmoreit bisher (Stand 2018) lediglich von seiner Typlokalität beschrieben werden.[12][13] Fundstellen für Hydroxykenoelsmoreit in Deutschland, Österreich und der Schweiz sind damit unbekannt.[8]

Verwendung

Hydroxykenoelsmoreit wäre aufgrund seiner WO3-Gehalte von 71,62 bis 73,18 Gew.-% ein reiches Wolfram-Erz. Aufgrund seiner extremen Seltenheit ist das Mineral allerdings ohne jede praktische Bedeutung und nur für Mineralsammler interessant.

Siehe auch

Literatur

Stuart J. Mills, Andrew G. Christy, Anthony R. Kampf, Willian D. Birch, Anatoly Kasatkin: Hydroxykenoelsmoreite, the first new mineral from the Republic of Burundi. In: European Journal of Mineralogy. Band 29, Nr. 3, 2017, S. 491–497, doi:10.1127/ejm/2017/0029-2618 (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: January 2023. (PDF; 3,7 MB) In: cnmnc.main.jp. IMA/CNMNC, Marco Pasero, Januar 2023, abgerufen am 26. Januar 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; 320 kB; abgerufen am 5. Januar 2023]).
  3. Stuart J. Mills, Andrew G. Christy, Anthony R. Kampf, Willian D. Birch, Anatoly Kasatkin: Hydroxykenoelsmoreite, the first new mineral from the Republic of Burundi. In: European Journal of Mineralogy. Band 29, Nr. 3, 2017, S. 491–497, doi:10.1127/ejm/2017/0029-2618 (englisch).
  4. Daniel Atencio, Marcelo B. Andrade, Andrew G. Christy, Reto Gieré, Pavel M. Kartashov: The Pyrochlore supergroup of minerals: Nomenclature. In: The Canadian Mineralogist. Band 48, 2010, S. 673–698, doi:10.3749/canmin.48.3.673 (englisch, rruff.info [PDF; 1,4 MB; abgerufen am 30. August 2018]).
  5. Andrew G. Christy, Daniel Atencio: Clarification of status of species in the pyrochlore supergroup. In: Mineralogical Magazine. Band 77, Nr. 1, 2013, S. 13–20, doi:10.1180/minmag.2013.077.1.02 (englisch, main.jp [PDF; 85 kB; abgerufen am 30. August 2018]).
  6. Peter A. Williams, Peter Leverett, James L. Sharpe, David M. Colchester, John Rankin: Elsmoreite, cubic WO3·0.5H2O, a new mineral species from Elsmore, New South Wales, Australia. In: The Canadian Mineralogist. Band 43, 2005, S. 1061–1064 (englisch, rruff.info [PDF; 168 kB; abgerufen am 12. Oktober 2018] als „Elsmoreite“).
  7. IMA/CNMNC List of Mineral Names; September 2018 (englisch, PDF 1,66 MB)
  8. Mindat – Hydrokenopyrochlore, (abgerufen am 12. Oktober 2018) (englisch)
  9. Anatoly Vasil’evich Voloshin, Yuriy Pavlovich Men’shikov, Yakov A. Pakhomovskiy, Lyudmila Ivanovna Polezhaeva: Cesstibtantite, (Cs,Na)SbTa4O12 – a new mineral from granitic pegmatites. In: Zapiski Vsesoyuznogo Mineralogicheskogo Obshchestva. Band 116, 1981, S. 345–351 (russisch, rruff.info [PDF; 677 kB; abgerufen am 30. August 2018] Abstract in: American Mineralogist (PDF; 786 kB), 1982, 67, S. 413–414).
  10. Anatoly Vasil’evich Voloshin, Yuriy Pavlovich Men’shikov, Yakov A. Pakhomovskiy, Lyudmila Ivanovna Polezhaeva: Cesstibtantite, (Cs,Na)SbTa4O12 – a new mineral from granitic pegmatites. In: International geology review. Band 24, Nr. 7, 1982, S. 345–351, doi:10.1080/00206818209449624 (englisch).
  11. Ritsuro Miyawaki, Koichi Momma, Satoshi Matsubara, Takashi Sano, Masako Shigeoka, Hiroyuki Horiuchi: Hydroxykenopyrochlore, IMA 2017-030a. CNMNC Newsletter No. 39, October 2017, page 1285. In: Mineralogical Magazine. Band 81, 2017, S. 1279–1286 (englisch).
  12. Mindat – Anzahl der Fundorte für Hydrokenopyrochlor, (abgerufen am 12. Oktober 2018) (englisch)
  13. Fundortliste für Hydrokenopyrochlor beim Mineralienatlas und bei Mindat (abgerufen am 12. Oktober 2018)
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