Псевдосимметрия и особенности катионного упорядочения в гетерофиллосиликатах. 2. Уточнение кристаллической структуры Ca-содержащего минерала ряда перротита
https://doi.org/10.24930/1681-9004-2025-25-2-221-237
EDN: YIZYIC
Аннотация
Объект исследования. Вопрос симметрии и выбора пространственной группы (пр. гр.) для структур перротита и родственных ему минералов – бафертиситоподобных Mn/Fe-Ti-гетерофиллосиликатов с упорядоченными щелочными и щелочноземельными катионами – является дискуссионным. В настоящей работе изучена кристаллическая структура Ca-содержащего члена ряда перротита.
Материалы и методы. Образец происходит из Октябрьского щелочного массива (Северное Приазовье). Кристаллическая структура минерала изучена методом рентгеноструктурного анализа. Параметры моноклинной элементарной ячейки: a = 10.7230(3), b = 13.8313(4), c = 20.8178(7) Å, β = 95.0348(3)°, V = 3075.638(15) Å3.
Результаты. Структура уточнена в рамках двух пр. гр. – C2 и C2/m с использованием массивов данных для 5120 и 2948 независимых отражений с I > 3σ(I) соответственно. Итоговые значения R-фактора составили 4.66 % в пр. гр. C2 и 4.84 % в пр. гр. C2/m. Для модели в пр. гр. C2 кристаллохимическая формула изученного образца имеет вид (Z = 2): A1(Ba) A2(Ba0.64K0.36)2 A3(K0.87Ba0.13) B1(Na0.70Ca0.30) B2(Na0.70Ca0.30) B3(Na0.90Ca0.10)2 [M1(Mn0.50Fe2+ 0.40Zn0.10) M2(Mn0.60Fe2+0.30Zn0.10) M3(Mn0.50Fe2+0.50) M4(Mn0.70Fe2+0.30) M5(Mn0.50Fe2+0.50) M6(Mn0.60Fe2+0.40) M7(Mn0.60Fe2+0.40) M8(Mn0.70Fe2+0.30) (OH)4]2 [Ti1(Ti0.91Nb0.09) Ti2(Ti0.91Nb0.09) Ti3(Ti0.77Nb0.13Zr0.10) Ti4(Ti0.91Nb0.09)(Si2O7)4O4F2]2, где квадратными скобками выделены основные ключевые фрагменты структуры.
Выводы. Пр. гр. C2 предлагается в качестве более подходящей для описания структуры типа перротита, так как позволяет лучше выявить особенности заселенности позиций в HOH-модулях. Изученный минерал из Октябрьского массива является F-доминантным аналогом перротита, отличаясь от последнего также присутствием в составе кальция, высоким содержанием железа и низким – ниобия.
Ключевые слова
псевдосимметрия,
катионное упорядочение,
кристаллическая структура,
перротит,
сурхобит,
группа бафертисита,
гетерофиллосиликат,
Октябрьский щелочной массив
При поддержке: Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РНФ № 20-77-10065-П (рентгеноструктурный и топологический анализ и уточнение кристаллических структур). Минералогические исследования выполнены в соответствии с темами государственного задания №№ 124013100858-3 и 121061600049-4. Кристаллохимический анализ минералов выполнен частично в рамках государственного задания НИЦ “Курчатовский институт”
Об авторах
Г. С. Ильин
Федеральный исследовательский центр “Кольский научный центр Российской академии наук”
Россия
Россия
лаборатория арктической минералогии и материаловедения
184209; ул. Ферсмана, 14; Апатиты
Н. В. Чуканов
ФИЦ Проблем химической физики и медицинской химии РАН
Россия
Россия
142432; пр-т Академика Семенова, 1; Черноголовка
И. В. Пеков
Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова
Россия
Россия
геологический факультет
119991; Ленинские горы, 1; Москва
Н. А. Ямнова
Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова
Россия
Россия
геологический факультет
119991; Ленинские горы, 1; Москва
Р. К. Расцветаева
Курчатовский комплекс кристаллографии и фотоники, НИЦ Курчатовский институт
Россия
Россия
119333; Ленинский пр., 59; Москва
В. О. Япаскурт
Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова
Россия
Россия
геологический факультет
119991; Ленинские горы, 1; Москва
С. М. Аксенов
Федеральный исследовательский центр “Кольский научный центр Российской академии наук”; Курчатовский комплекс кристаллографии и фотоники, НИЦ Курчатовский институт
Россия
Россия
лаборатория арктической минералогии и материаловедения
184209; ул. Ферсмана, 14; Апатиты; 119333; Ленинский пр., 59; Москва
Список литературы
1. Аксенов С.М., Банару Д.А., Банару А.М., Антонов А.А., Кабанова Н.А., Кузнецов А.Н., Белоконева Е.Л., Ямнова Н.А., Дейнеко Д.В., Червонная Н.А., Чуканов Н.В., Блатов В.А. (2025) Структурное семейство курчатовита CaMg[B<sub>2</sub>O<sub>5</sub>]: особенности строения, сложность политипов, DFT-анализ и сравнительная кристаллохимия пироборатов двухвалентных катионов. Журнал структурной химии, 66(2), 140948.
2. Аксенов С.М., Зарубина Е.С., Расцветаева Р.К., Чуканов Н.В., Филина М.И. (2024) Уточнение кристаллической структуры кристофшеферита-(Ce) и особенности модулярного строения полисоматической серии чевкинита {A<sub>4</sub>B(T<sub>2</sub>O<sub>7</sub>)<sub>2</sub>}{C<sub>2</sub>D<sub>2</sub>O<sub>8</sub>}m (m = 1, 2). Литосфера, 24(2), 264-283.
3. Аксенов С.М., Чаркин Д.О., Банару А.М., Банару Д.А., Волков С.Н., Дейнеко Д.В., Кузнецов А.Н., Расцветаева Р.К., Чуканов Н.В., Шкурский Б.Б., Ямнова Н.А. (2023) Модулярность, политипия и сложность кристаллических структур неорганических соединений (обзор). Журнал структурной химии, 64(10), 117102.
4. Белоконева Е.Л., Топникова А.П., Аксенов С.М. (2015) Тополого-симметрийный закон строения природных титаносиликатных слюд и родственных им гетерофиллосиликатов на основе расширенной OD-теории, предсказание структур. Кристаллография, 60(1), 5-20.
5. Еськова Е.М., Дусматов В.Д., Расцветаева Р.К., Чуканов Н.В., Воронков А.А. (2003) Сурхобит (Ca,Na) (Ba,K)(Fe<sup>2+</sup>,Mn)<sub>4</sub>Ti<sub>2</sub>(Si<sub>4</sub>O<sub>14</sub>)O<sub>2</sub>(F,OH,O)<sub>3</sub> – новый минерал (Алайский хребет, Таджикистан). Записки ВМО, 132(2), 60-67.
6. Ильин Г.С., Чуканов Н.В., Расцветаева Р.К., Аксенов С.М. (2025) Псевдосимметрия и особенности катионного упорядочения в гетерофиллосиликатах. 1. Уточнение кристаллической структуры шюллерита Ba<sub>2</sub>Na(Mn,Ca)(Fe<sup>3+</sup>,Mg,Fe<sup>2+</sup>)<sub>2</sub> Ti<sub>2</sub>(Si<sub>2</sub>O<sub>7</sub>)<sub>2</sub>(O,F)<sub>4</sub>. Литосфера, 25(2), 212-220. doi: 10.24930/2500-302X-2025-25-2-212-220
7. Лыкова И.С., Пеков И.В., Кононкова Н.Н., Шпаченко А.К. (2010) Цзиньшацзянит и бафертисит из щелочного комплекса Гремяха-Вырмес (Кольский полуостров). Записки РМО, 139(2), 73-79.
8. Паникоровский Т.Л., Яковенчук В.Н., Кривовичев С.В. (2023) Рентгенодифракционный метод оценки температуры кристаллизации везувиана. Записки РМО, 152(2), 94-109.
9. Пеков И.В., Беловицкая Ю.В., Карташов П.М., Чуканов Н.В., Ямнова Н.А., Егоров-Тисменко Ю.К. (1999) Новые данные о перротите (Приазовье). Записки ВМО, 128(3), 112-120.
10. Расцветаева Р.К., Чуканов Н.В., Розенберг К.А. (2008) Кристаллическая структура цзиньшацзянита из массива Норра Черр (Швеция). Кристаллография, 53(4), 593-596.
11. Розенберг К.А., Расцветаева Р.К., Верин И.А. (2003) Кристаллическая структура сурхобита – нового представителя семейства титаносиликатных слюд. Кристаллография, 48(3), 428-433.
12. Чуканов Н.В., Моисеев М.М., Пеков И.В., Лазебник К.А., Расцветаева Р.К., Заякина Н.В., Феррарис Дж., Ивальди Г. (2004) Набалампрофиллит Ва(Na,Ba){Na<sub>3</sub>Ti[Ti<sub>2</sub>O<sub>2</sub>Si<sub>4</sub>O<sub>14</sub>](OH,F)<sub>2</sub>} – новый слоистый титаносиликат группы лампрофиллита из щелочно-ультраосновных массивов Инагли и Ковдор, Россия. Записки ВМО, 133(1), 59-72.
13. Юшкин Н.П., Шафрановский И.И., Янулов К.П. (1987) Законы симметрии в минералогии. Л.: Наука, 335 с.
14. Ямнова Н.А., Егоров-Тисменко Ю.К., Пеков И.В. (1998) Кристаллическая структура перротита из Приазовья. Кристаллография, 43(3), 439-448.
15. Aksenov S.M., Ryanskaya A.D., Shchapova Y.V., Chukanov N.V., Vladykin N.V., Votyakov S.L., Rastsvetaeva R.K. (2021) Crystal chemistry of lamprophyllitegroup minerals from the Murun alkaline complex (Russia) and pegmatites of Rocky Boy and Gordon Butte (USA): Single crystal X-ray diffraction and Raman spectroscopy study. Acta Crystallogr. B, 77(2), 287-298.
16. Bosi F., Biagioni C., Oberti R. (2019a) On the chemical identification and classification of minerals. Minerals, 9, 591.
17. Bosi F., Hatert F., Hålenius U., Pasero M., Miyawaki R., Mills S. (2019b) On the application of the IMA−CNMNC dominant-valency rule to complex mineral compositions. Mineral. Mag., 83, 627-632.
18. Bosi F., Skogby H., Hålenius U., Ciriotti M.E., Mills S.J. (2022) Lowering R3m symmetry in Mg-Fe-tourmalines: The crystal structures of triclinic schorl and oxy-dravite, and the mineral luinaite-(OH) discredited. Minerals, 12(4), 430.
19. Cámara F., Sokolova E., Hawthorne F.C. (2016) From structure topology to chemical composition. XXII. Titanium silicates: Revision of the crystal structure of jinshajiangite, NaBaFe<sup>2+</sup><sub>4</sub>Ti<sub>2</sub>(Si<sub>2</sub>O<sub>7</sub>)<sub>2</sub>O<sub>2</sub>(OH)<sub>2</sub>F, a Group-II TS-block mineral. Canad. Mineral., 54, 1187-1204.
20. Cámara F., Sokolova E., Nieto F. (2009) Cámaraite, Ba<sub>3</sub>NaTi<sub>4</sub>Fe<sup>2+</sup>,Mn)<sub>8</sub>(Si<sub>2</sub>O<sub>7</sub>)<sub>4</sub>O<sub>4</sub> (OH,F)<sub>7</sub>. II. The crystal structure and crystal chemistry of a new group-II Ti-disilicate mineral. Mineral. Mag., 73, 855-870.
21. Chao G.Y. (1991) Perraultite, a new hydrous Na-K-Ba-Mn-Ti-Nb silicate species from Mont Saint-Hilaire, Quebec. Canad. Mineral., 29, 355-358.
22. Christiansen C.C., Johnsen O. Makovicky E. (2003) Crystal chemistry of the rosenbuschite group. Canad. Mine ral., 41, 1203-1224.
23. Christiansen C.C., Makovicky E., Johnsen O. (1999) Homology and typism in heterophyllosilicates: An alternative approach. Neues Jahrb. Mineral., Abh., 175, 153-189.
24. Chukanov N.V., Aksenov S.M., Kasatkin A.V., Škoda R., Nestola F., Nodari L., Ryanskaya A.D., Rastsvetaeva R.K. (2019) 3T polytype of an iron-rich oxyphlogopite from the Bartoy volcanic field, Transbaikalia: Mössbauer, infrared, Raman spectroscopy, and crystal structure. Phys. Chem. Miner., 46(10), 899-908.
25. Dornberger‐Schiff K., Backhaus K., Ďurovič S. (1982) Polytypism of Micas: OD-Interpretation, Stacking Symbols, Symmetry Relations. Clays and Clay Minerals, 30(5), 364-374.
26. Ferraris G., Ivaldi G. (2002) Structural features of micas. Rev. Mineral. Geochem., 46(1), 117-153.
27. Hawthorne F.C., Ungaretti L., Oberti R. (1995) Site populations in minerals: Terminology and presentation of results of crystal-structure refinement. Canad. Mineral., 33, 907-911.
28. Holtstam D. (1997) Jinshajiangite from the Norra Kärr alkaline intrusion, Jönköping, Sweden. GFF, 120(4), 373-374.
29. Hong W., Fu P. (1981) Jinshajiangite, a new Ba-Mn-Fe-Ti-bearing silicate mineral. Acta Mineralog. Sin., 1(1), 16-23. (in Chinese with English abstract)
30. Jin S., Xu H., Lee S., Fu P. (2018) Jinshajiangite: Structure, twinning and pseudosymmetry. Acta Cryst. B, 74, 525-336.
31. Johnsen O. (1996) TEM observations and X-ray powder data on lamprophyllite polytypes from Gardiner Complex, East Greenland. Neues Jahrb. Mineral., Monatsh., 407-417.
32. Krivovichev S.V. (2020) Feldspar polymorphs: Diversity, complexity, stability. Zapiski RMO, 149(4), 16-66.
33. Krivovichev S.V., Armbruster T., Yakovenchuk V.N., Pakhomovsky Ya.A., Men’shikov Yu.P. (2003) Crystal structures of lamprophyllite-2M and lamprophyllite-2Ofrom the Lovozero alkaline massif, Kola peninsula, Russia. Eur. J. Mineral., 15, 711-718.
34. Li G., Xiong M., Shi N., Ma Z. (2011) A New Three-Dimensional Superstructure in Bafertisite. Acta Geolog. Sin., 85(5), 1028-1035.
35. Moore P. (1971) Ericssonite and orthoericssonite. Two new members of the lamprophyllite group from Långban, Sweden. Lithos, 4, 137-145.
36. Mottana A., Murata T., Wu Z.Y. (1997) The local structure of Ca-Na pyroxenes. I. XANES study at the Na K-edge. Phys. Chem. Mineral., 24, 500-509.
37. Nespolo M., Ferraris G., Souvignier B. (2014) Effects of merohedric twinning on the diffraction pattern. Acta Crystallogr. A, 70(2), 106-125.
38. Panikorovskii T.L., Yakovenchuk V.N., Krivovichev S.V. (2023) X-ray Diffraction Method for Estimating Temperature of Vesuvianite Crystallization. Zapiski RMO, 152(2), 94-109.
39. Petříček V., Dušek M., Palatinus L. (2014) Crystallographic computing system JANA2006: General features. Z. Kristallogr., 229(5), 345-352.
40. Rastsvetaeva R.K., Chukanov N.V., Aksenov S.M. (2016) The crystal chemistry of lamprophyllite-related minerals : A review. Eur. J. Mineral., 28(5), 915-930.
41. Rastsvetaeva R.K., Еskova E.M., Dusmatov V.D., Chukanov N.V., Schneider F. (2008) Surkhobite: revalidation and redefinition with the new formula, (Ba,K)<sub>2</sub>CaNa(Mn,Fe<sup>2+</sup>,Fe<sup>3+</sup>)<sub>8</sub>Ti<sub>4</sub>(Si<sub>2</sub>O<sub>7</sub>)<sub>4</sub>O<sub>4</sub>(F,OH,O)<sub>6</sub>. Eur. J. Mineral., 20, 289-295.
42. Rozenberg K.A., Rastsvetaeva R.K., Verin I.A. (2003) Crystal structure of surkhobite – new mineral from the family of titanosilicate mica. Crystallogr. Rep., 48, 384-389.
43. Sokolova E. Hawthorne F.C. (2008) From structure topology to chemical composition. IV. Titanium silicates: The orthorhombic polytype of nabalamprophyllite from Lovozero massif, Kola Peninsula, Russia. Can. Mineral., 46, 1469-1477.
44. Sokolova E., Cámara F. (2017) The seidozerite supergroup of TS-block minerals: nomenclature and classification, with change of the following names: rinkite to rinkite-(Ce), mosandrite to mosandrite-(Ce), hainite to hainite-(Y) and innelite-1T to innelite-1A. Mineral. Mag., 81, 1457-1484.
45. Sokolova E., Cámara F., Abdu Y.A., Hawthorne F.C., Horváth L., Pfenninger-Horváth E. (2015) Bobshannonite, Na<sub>2</sub>KBa(Mn,Na)<sub>8</sub>(Nb,Ti)<sub>4</sub>(Si<sub>2</sub>O<sub>7</sub>)<sub>4</sub>O<sub>4</sub>(OH)<sub>4</sub> (O,F)<sub>2</sub>, a new TS-block mineral from Mont Saint-Hilaire, Québec, Canada: Description and crystal structure. Mineral. Mag., 79(7), 1791-1811.
46. Sokolova E., Cámara F., Hawthorne F.C. (2011) From structure topology to chemical composition. XI. Titanium silicates: crystal structures of innelite-1T and innelite-2M from the Inagli massif, Yakutia, Russia, and the crystal chemistry of innelite. Mineral. Mag., 75(4), 2495-2518.
47. Sokolova E., Day M.C., Hawthorne F.C., Agakhanov A.A., Cámara F., Uvarova Yu.A., Della Ventura G. (2021) From Structure Topology to Chemical Composition. XXIX. Revision of the Crystal Structure of Perraul tite, NaBaMn<sub>4</sub>Ti<sub>2</sub> Si<sub>2</sub>O<sub>7</sub>)<sub>2</sub>O<sub>2</sub>(OH)<sub>2</sub> F, a Seidozerite-Supergroup TS-Block Mineral from the Oktyabr’skii Massif, Ukraine, and Discreditation of Surkhobite. Canad. Mineral., 59(2), 365-379.
48. Sokolova E., Hawthorne F.C., Cámara F., Della Ventura G., Uvarova Yu.A. (2019) From structure topology to chemical composition. XXVII. Revision of the crystal chemistry of the perraultite-type minerals of the seidozerite supergroup: Jinshajiangite, surkhobite, and bobshannonite. Canad. Mineral., 58(1), 19-43.
49. Sokolova E., Cámara F., Hawthorne F.C., Abdu Y. (2009) From structure topology to chemical composition. VII. Titanium silicates: The crystal structure and crystal chemistry of jinshajiangite. Eur. J. Mineral., 21(4), 871-883.
50. Stachowicz M., Welch M.D., Bagiński B., Kartashov P.M., Macdonald R., Woźniak K. (2019) Cation Ordering, Valence States, and Symmetry Breaking in the Crystal-Chemically Complex Mineral Chevkinite-(Ce): Re-crystallization, Transformation, and Metamict States in Chevkinite. Amer. Mineral., 104(10), 1481-1486.
51. Volkov S.N., Aksenov S.M., Charkin D.O., Banaru A.M., Banaru D.A., Vaitieva Yu.A., Krzhizhanovskaya M.G., Yamnova N.A., Kireev V.E., Gosteva A.N., Tsvetov N.S., Savchenko Y.E., Bubnova R.S. (2024) Preparation of novel silver borates by soft hydrothermal synthesis in sealed tubes: New representatives of larderellite and veatchite families. Solid State Sci., 148, 107414.
52. Yang H., Hircschmann M.M. (1995) Crystal structure of P21/m ferromagnesian amphibole and the role of cation ordering and composition in the P2<sub>1</sub>/m-C2/m transition in cummingtonite. Amer. Mineral., 80, 916-922.
Рецензия
Для цитирования:
Ильин Г.С., Чуканов Н.В., Пеков И.В., Ямнова Н.А., Расцветаева Р.К., Япаскурт В.О., Аксенов С.М. Псевдосимметрия и особенности катионного упорядочения в гетерофиллосиликатах. 2. Уточнение кристаллической структуры Ca-содержащего минерала ряда перротита. Литосфера. 2025;25(2):221-237. https://doi.org/10.24930/1681-9004-2025-25-2-221-237. EDN: YIZYIC
For citation:
Ilyin G.S., Chukanov N.V., Pekov I.V., Yamnova N.A., Rastsvetaeva R.K., Yapaskurt V.O., Aksenov S.M. Pseudosymmetry and cation ordering in heterophyllosilicates. 2. Refinement of the crystal structure of Ca-bearing mineral of the perraultite series. LITHOSPHERE (Russia). 2025;25(2):221-237. (In Russ.) https://doi.org/10.24930/1681-9004-2025-25-2-221-237. EDN: YIZYIC
Просмотров:
678
Послать статью по эл. почте 