Франколит — разновидность фторапатита¶

Франколит — это минеральная разновидность апатита, относящаяся к группе фторапатита, в которой часть кальция замещена редкоземельными элементами (преимущественно церием), а фтор присутствует в качестве основного аниона. Химическая формула франколита обычно записывается как (Ca,Ce)5(PO4)3F, что отражает его промежуточное положение между чистым фторапатитом Ca5(PO4)3F и более обогащённым редкоземельными элементами цероапатитом. Название минерала происходит от местности Франклин в штате Нью-Джерси (США), где он был впервые обнаружен и описан в конце XIX века.

¶История и происхождение названия

Впервые франколит был описан в 1899 году американским минералогом Чарльзом Пэлэчем. Типовое местонахождение — рудник Франклин, знаменитый своим уникальным минералогическим разнообразием, расположенный в округе Сассекс, штат Нью-Джерси. Впоследствии минерал был найден и в других регионах мира, однако именно франклинское месторождение дало название этой разновидности апатита. Долгое время франколит рассматривался как самостоятельный минеральный вид, однако по современной классификации Международной минералогической ассоциации (IMA) он признан разновидностью фторапатита, а не отдельным видом, что связано с непрерывностью изоморфных замещений в структуре апатита.

¶Химический состав и кристаллическая структура

Франколит относится к группе апатита, общей формулой M5(XO4)3Z, где M — двухвалентные катионы (Ca, Sr, Pb, Ba), X — фосфор, мышьяк или ванадий, а Z — одновалентные анионы (F, Cl, OH). В случае франколита позицию Z занимает преимущественно фтор, а в позиции M наряду с кальцием присутствуют редкоземельные элементы цериевой подгруппы (Ce, La, Nd, Pr). Содержание оксида церия (Ce2O3) может достигать 5–8 % по массе, что отличает франколит от обычного фторапатита.

Кристаллическая структура франколита аналогична структуре апатита и относится к гексагональной сингонии, пространственная группа P63/m. В структуре присутствуют изолированные тетраэдры [PO4]3−, связанные катионами кальция, которые образуют колонки вдоль оси c. Каналы вдоль этой оси заполнены анионами фтора. Изоморфное замещение кальция на церий и другие лантаноиды приводит к незначительному увеличению параметров элементарной ячейки.

¶Физические свойства

Франколит обладает следующими физическими характеристиками:

• Цвет: обычно светло-жёлтый, зеленовато-жёлтый, коричневый, реже бесцветный или розовый.
• Блеск: стеклянный до жирного.
• Твёрдость по шкале Мооса: 5 (аналогично другим апатитам).
• Плотность: 3,1–3,3 г/см³, несколько выше, чем у чистого фторапатита (3,16–3,20 г/см³), что обусловлено присутствием более тяжёлых редкоземельных элементов.
• Сингония: гексагональная.
• Излом: раковистый до неровного.
• Спайность: несовершенная по (0001).
• Хрупкость: хрупкий минерал.

При нагревании франколит может проявлять термолюминесценцию, а под воздействием ультрафиолетового излучения — флуоресцировать в жёлтых или оранжевых тонах, что характерно для многих редкоземельных минералов.

¶Генезис и месторождения

Франколит образуется в гидротермальных условиях, а также в процессах метасоматоза, связанных с щелочными магматическими породами и карбонатитами. Часто встречается в ассоциации с другими фосфатами (виллиомитом, апатитом), а также с цинковыми и марганцевыми рудами, как в типовом месторождении Франклин.

Помимо США, франколит обнаружен в следующих регионах:

• Россия: Хибинский массив (Кольский полуостров), где минерал встречается в нефелиновых сиенитах и пегматитах.
• Швеция: месторождения Вестманланда.
• Норвегия: район Лангесуннс-фьорда.
• Канада: провинция Онтарио.
• Финляндия: район Юлиоярви.

В Хибинах франколит встречается в виде мелких кристаллов и зёрен в ассоциации с эгирином, полевыми шпатами и другими редкоземельными минералами.

¶Практическое значение

Франколит не является промышленным минералом и добывается преимущественно как коллекционный материал. Однако его изучение имеет научное значение для понимания геохимии редкоземельных элементов и процессов изоморфизма в минералах группы апатита. Поскольку апатиты широко используются в производстве фосфорных удобрений, а также являются потенциальным источником фтора и редкоземельных элементов, франколит рассматривается как минерал-индикатор при поисках редкоземельного оруденения.

В геохронологии франколит, как и другие апатиты, может использоваться для датирования по трекам деления и U-Pb методу, что позволяет определять возраст вмещающих пород и термическую историю месторождений.

¶Отличие от родственных минералов

Франколит отличается от обычного фторапатита повышенным содержанием редкоземельных элементов, что отражается в химической формуле и повышенной плотности. От гидроксилапатита его отличает преобладание фтора над гидроксильной группой, а от хлорапатита — отсутствие хлора в существенных количествах. Визуально франколит может быть трудно отличим от других разновидностей апатита, поэтому для точной диагностики требуется химический анализ (электронно-зондовый микроанализ или рентгенофлуоресцентный метод).

¶Источники

• Бетехтин А. Г. Курс минералогии. — М.: Издательство МГУ, 2007.
• Минералы. Справочник. Том III, вып. 2. — М.: Наука, 1981.
• Dana J. D., Ford W. E. A Textbook of Mineralogy. — New York: John Wiley & Sons, 1932.
• Palache C., Berman H., Frondel C. The System of Mineralogy. Vol. II. — New York: John Wiley & Sons, 1951.