Изучение КР – спектроскопии и кристаллической структуры синтетического имэнгита

Валентина Григорьевна Бутвина; Олег Геннадьевич Сафонов; Мария Алексеевна Голунова

doi:10.17308/geology/1609-0691/2023/1/39-48

Валентина Григорьевна Бутвина Институт экспериментальной минералогии им. Д.С. Коржинского (ИЭМ РАН) https://orcid.org/0000-0002-1114-4646
Олег Геннадьевич Сафонов Институт экспериментальной минералогии им. Д.С. Коржинского (ИЭМ РАН) https://orcid.org/0000-0002-8163-4667
Мария Алексеевна Голунова Институт экспериментальной минералогии им. Д.С. Коржинского (ИЭМ РАН) https://orcid.org/0000-0002-7251-1876

DOI: https://doi.org/10.17308/geology/1609-0691/2023/1/39-48

Ключевые слова: магнетоплюмбитовая группа, имэнгит, КР-спектроскопия, кристаллическая структура

Аннотация

Введение: В результате поставленных ранее экспериментов в системе хромит-ильменит-K2CO3–H2O-CO2 при 5 ГПа и 1200 0С был получен имэнгит – калиевый минерал магнетоплюмбитовой группы в ассоциации с минералами голландитовой и кричтонитовой групп. Изучена КР-спектроскопия и расшифрована структура имэнгита. Методика: Составы минералов определялись на электронном микроскопе CamScan MV2300 (VEGA TS 5130MM) с энергодисперсионным микроанализатором Link INCA Energy. Присутствие калиевых фаз магнетоплюмбитовой, кричтонитовой и голландитовой групп подтвердилось также исследованиями их КР-спектров, полученных с помощью раман-спектрометра Renishaw RM1000, оснащенного микроскопом Leica (ИЭМ РАН им. Д.С. Коржинского, г. Черноголовка). Кристаллическая структура синтетического имэнгита определена на монокристалле по результатам низкотемпературного (T=90 K) рентгендифракционного эксперимента, проведенного на станции «Белок/РСА» (λ=0.74539A) Курчатовского источника синхротронного излучения (НИЦ «Курчатовский институт», Москва). Результаты и обсуждение: исследована структура калиевого соединения из группы магнетоплюмбита с химической формулой K0.90Ti5.16Cr2.94Fe2.54Mg 0.87Al0.22Mn0.30O19. Его кристалл был извлечен из продуктов эксперимента в системе хромит–ильменит − K2CO3 – H2O-CO2 при 5 ГПа и 1200°С. Получены параметры гексагональной ячейки: a=5.8920(2), c=23.0113(8) Ȧ, пр. гр. P63/mmc, Z = 4. Изученное соединение изоструктурно имэнгиту. В отличие от имэнгита, в исследованной фазе преобладает Fe²⁺, которое распределено между тетраэдрической М3 и октаэдрической М5 позициями. Отсутствие Fe³⁺ в изученном соединении обусловило вхождение Cr и небольшого количества Al в позиции M1 (октаэдр) и M2 (тригональная бипирамида). Изучена КР-спектроскопия имэнгита. Выводы: Результаты исследования синтетического имэнгита расширяют представления о вариациях в распределении А (К, Ba) и M-катионов (Ti, Cr, Fe, Mg, Al, Mn) по разным позициям в минералах со структурным типом магнетоплюмбита.

Скачивания

Данные скачивания пока не доступны.

Биографии авторов

Валентина Григорьевна Бутвина, Институт экспериментальной минералогии им. Д.С. Коржинского (ИЭМ РАН)

к.г.-м.н, старший научный сотрудник, ИЭМ РАН, Черноголовка, РФ

Олег Геннадьевич Сафонов, Институт экспериментальной минералогии им. Д.С. Коржинского (ИЭМ РАН)

профессор, д. г.-м. н., директор, ИЭМ РАН, Черноголовка, РФ

Мария Алексеевна Голунова, Институт экспериментальной минералогии им. Д.С. Коржинского (ИЭМ РАН)

к.г.-м.н, старший научный сотрудник, ИЭМ РАН, Черноголовка, РФ

Литература

1. Miyawaki R., Hatert F., Pasero M., Mills S.J. IMA Commission on New Minerals, Nomenclature and Classification (CNMNC). Mineralogical Magazine, 2020, 84, pp. 359−65. DOI
2. Ho tstam D., Hå enius U. Nomenclature of the magnetoplumbite group. Mineralogical Magazine, 2020, 84, pp. 376−380. DOI
3. Chukanov N.V., Vorobei S.S., Ermolaeva V.N., Varlamov D.A., P echov P.Y., Jančev S., ovkun A.V. New Data on Chemical Composition and Vibrational Spectra of Magnetoplumbite-Group Minerals. Geology of Ore Deposits, 2019, vol. 61, no. 7, pp. 637−646. DOI
4. Morgan P.E. and Miles J.A. Magnetoplumbite-Type Compounds: Further Discussion. Journal of the American Ceramic Society, 1986, vol. 69, pp. 157−159. DOI
5. Dong Z., Zhou J., Lu Q., Peng Z. Kexue Tongbao, Bull. Sci. 1983, 15, pp. 932−936.
6. Peng Z., Lu Q. The crystal structure of yimengite. Science in China Series B-Chemistry, Biological, Agricultural, Medical & Earth Sciences, 1985, 28, pp. 882−887. (in Chinese).
7. Haggerty S.E. Oxide Minerals: Petrologic and Magnetic Significance. Reviews in Mineral, 1991, vol. 25, pp. 355−416.
8. Nixon P.H., Condliffe E. Yimengite of K–Ti metasomatic origin in kimberlitic rocks from Venezuela. Mineralogical Magazine, 1989, vol. 53, pp. 305−309.
9. Kiviets G. B., Phillips D., Shee S. R., Vercoe S. C., Barton E. S., Smith C. B., Fourie L. F. 40Ar/39Ar dating of yimengite from the Turkey Well kimberlite, Australia. The oldest and the rarest. [7th International Kimberlite Conference]. Cape Town, 1998, pp.
432−434. DOI
10. Sobolev N.V., Efimova E.S., Kaminskij F.V., Lavrent'ev Ju.G., Usova L.V. Titanat slozhnogo sostava i flogopit v oblasti stabil'nosti almazov. Sostav i processy glubinnyh zon kontinental'noj litosfery [Titanate of complex composition and phlogopite in the diamond stability field. Composition and Processes of Deep Seated Zones of Continental Lithosphere]. Novosibirsk, Nauka publ., 1988, pp.185−186 (In Russ.)
11. Erlank A.J., Waters F.G., Hawkesworth C.J., Haggerty S.E., Allsopp H.L., Rickard R.S., Menzies M.A. Evidence for mantle metasomatism in peridotite nodules from the Kimberley pipes, South Africa. Mantle metasomatism, 1987, pp. 221−311.
12. Bulanova G.P, Muchemwa E., Pearson D.G., Griffin B.J., Kelley S.P., Klemme S., Smith C.B. Syngenetic inclusions of yimengite in diamond from Sese kimberlite (Zimbabwe) − Evidence for metasomatic conditions of growth. Lithos, 2004, 77, pp. 181−192. DOI
13. Haggerty S.E. Metasomatic mineral titanates. Upper Mantle Xenoliths, 1987, pp. 671−690.
14. Grey I.E., Madsen I.C., Haggerty S.E. The structure of a new upper mantle magnetoplumbite-type mineral, Ba [Ti3Cr4Fe 4Mg] O19. American Mineralogist, 1987, vol. 72, pp. 633−636.
15. Grey I.E., Velde D., Criddle A.J. Haggertyite, a new magnetoplumbite-type titanate mineral from the Prairie Creek (Arkansas) lamproite. American Mineralogist, 1998, vol. 83, pp. 1323−1329. DOI
16. Haggerty S.E., Grey I.E., Madsen I.C., Criddle A.J., Stanley C.J., Erlank A.J. Hawthorneite, Ba [Ti3Cr4Fe4Mg] O19: A new metasomatic magnetoplumbite-type mineral from the upper mantle. American Mineralogist, 1989, vol. 74, pp. 668−675.
17. Rezvukhin D.I., Alifirova T.A., Korsakov A.V. and Golovin A.V. A new occurrence of yimengite-hawthorneite and crichtonite-group minerals in an orthopyroxenite from kimberlite: Implications for mantle metasomatism. American Mineralogist, 2019, vol. 104, pp. 761–
774. DOI
18. Foley S., Hofer H., Brey G. High-pressure synthesis of priderite and members of the lindsleyite-mathiasite and hawthorneite-yimengite series. Contributions to Mineralogy and Petrology, 1994, 117, pp. 164−174. DOI
19. Konzett J., Yang H., Frost D.J. Phase Relations and Stability of Magnetoplumbite- and Crichtonite-Series: phase under Upper-Mantle P-T conditions and Experimental Study to 15 GPa with Implications for LILE Metasomatism in the Lithospheric Mantle. Journal of Pe
trology, 2005, vol. 46, no. 4, pp.749−781.
20. ButvinaV.G., Vorobey S.S., Safonov O.G., Varlamov D.А., Bondarenko G.V., Shapovalov Y.B. Eksperimental'noye izucheniye obrazovaniya khromistogo prayderita i imengita − produktov modal'nogo mantiynogo metasomatoza. [Experimental study of the formation of chromium priderite and ymengite − products of modal mantle metasomatism]. Doklady Akademii nauk DAN − Reports of the Academy of Sciences DAN, 2019, vol. 486, no. 6, pp. 709−713. (In Russ.) DOI
21. Butvina V.G., Vorobey S.S., Safonov O.G., Bondarenko G.V. Formation of K-Cr titanates from reactions of chromite and ilmanite/rutile with potassic aqueous-carbonic fluid: experiment atGPa and applications to the mantle metasomatism. Advances in Experimental and Genetic Mineralogy, 2020, vol. 11, pp. 201–222. DOI
22. ButvinaV.G., Safonov O.G., Vorobey S.S., Limanov Y. V., Kosova S.A., Van K.V., Bondarenko G.V., Garanin V.K. Eksperimental'noye izucheniye reaktsiy obrazovaniya flogopita i kaliyevykh titanatov – indikatornykh mineralov metasomatoza v verkhney mantii. [Experimental study of formation reactions of phlogopite and potassium titanates - indicator minerals of metasomatism in the upper mantle]. Geohimija − Geochemistry, 2021, vol. 66, no. 8, pp. 709–730. (In Russ.) DOI
23. Litvin Y.А. Fiziko-khimicheskiye issledovaniya plavleniya glubinnogo veshchestva Zemli. [Physico-chemical studies of the melting of the deep matter of the Earth]. Мoscow, Nauka publ., 1991, 312 p. (In Russ.)
24. Svetogorov R.D., Dorovatovskii P.V., Lazarenko V.A. Belok/XSA diffraction beamline for studying crystalline samples at Kurchatov Synchrotron Radiation Source. Crystal Research and Technology, 2020, pp. 1900184.
25. CrysAlisPro: 1.171.41.118a. (Rigaku Oxford Diffraction, 2019). CrysAlisPro, Agilent Technologies, Version 1.171.37.33 (release 27.03.2014 CrysAlis171 .NET).
26. Sheldrick G.M. SHELX97: Program for the solution and refinement of crysta structures. University of Göttingen, Germany, 1997.
27. Baur W. H. The geometry of polyhedral distortions. Predictive relationships for the phosphate group. Acta Crystallographica Section B, 1974, vol. 30, pp. 1195−1215. DOI
28. Kroumova E., Aroyo M.I, Perez-Mato J.M., Kirov A., Capillas C., Ivantchev S., Wondratschek H. Bilbao Crystallographic Server: Useful Databases and Tools for Phase-Transition Studies. Phase Transitions, 2003, 76, no. 1−2. pp. 155–170. DOI