Abstract

Polyakovite-(Ce), ideally REE4 Mg Cr3+2 Ti2 Si4 O22, monoclinic, a 13.398(1), b 5.6974(5), c 11.042(1) Å, β 100.539(2)°, V 828.6(2) Å3, a:b:c = 2.3516:1:1.9381, space group C2/m, Z = 2, is a new mineral species from the Ilmen Mountains, southern Urals, Russia. It is of hydrothermal origin; associated minerals are calcite, dolomite, fluororichterite, phlogopite, forsterite, monazite-(Ce), clinohumite, chromite and davidite-(Ce). It occurs as irregular grains up to 3 cm in diameter and euhedral crystals elongate along [010] (up to 2 mm) and flattened on {001}. The main forms are a{100}, c{001}, t{201}, κ{2̅01}, m{110}, o{111}, n{1̅11}, p{112}, ρ{1̅12} and x{3̅02}. It is translucent in thin fragments, black with a brown streak, has a vitreous luster, and does not fluoresce under ultraviolet light. Polyakovite-(Ce) has a Mohs hardness of 5½–6, is brittle with a conchoidal fracture, and has no cleavage or parting. The measured density is 4.75(7) g/cm3, Dcalc is 5.05 g/cm3. It is highly metamict. The infrared absorption spectrum has maxima at 473, 970 and 1115 cm−1. In reflected light, polyakovite-(Ce) is gray, non-pleochroic, isotropic, n in the range 1.931–1.935. The strongest five reflections in the X-ray powder-diffraction pattern of annealed material [d in Å(I)(hkl)] are: 2.715(100)(004), 3.18(50)(311), 5.44(40)(002), 3.15(40)(3̅12), and 2.849(40)(020). An electron-microprobe analysis gave SiO2 19.08, TiO2 9.49, FeO 1.09, Fe2O3 4.30, MnO 0.05, MgO 2.61, CaO 1.06, Cr2O3 7.42, Nb2O5 3.98, ThO2 2.79, UO2 0.03, Y2O3 0.38, Ce2O3 24.24, La2O3 15.94, Nd2O3 4.76, Pr2O3 2.01, Sm2O3 0.38, H2O 0.14, sum 99.75 wt.%; the Fe2+/Fe3+ ratio was derived by Mössbauer spectroscopy. The corresponding chemical formula is (Ce1.87La1.24Nd0.36Pr0.16Sm0.03Y0.04Ca0.24Th0.13)∑4.07 (Mg0.82Fe2+0.19Mn0.01)∑1.02 (Cr1.24Fe3+0.68)∑1.92(Ti1.51Nb0.38)∑1.89 Si4.03 O22 [based on O = 22 apfu (atoms per formula unit)]. The mineral is named for Vladislav Olegovich Polyakov (1950–1993), who contributed greatly to our knowledge of the mineralogy of the Urals.

The crystal structure of polyakovite-(Ce) (annealed single crystal) has been solved by direct methods and refined by least-squares to an R value of 4.6% using 1074 unique observed (|Fo| > 4σF) reflections collected with a single-crystal diffractometer fitted with a CCD detector and MoKα X-radiation. Polyakovite-(Ce) is a sorosilicate of Cr3+, Ti4+, Fe2+ and REE3+, and the first titanosilicate where Cr3+ is a species-forming element. In the crystal structure of polyakovite-(Ce), there are four octahedrally coordinated M sites: M(1), 0.80 Mg + 0.20 Fe2+, <M(1)–O> 2.108 Å; M(2), 1.52 Ti + 0.32 Nb + 0.16 □, <M(2)–O> 1.984 Å; M(4) and M(3) are occupied by 0.64 Cr3+ + 0.36 Fe3+, <M(3,4)–O> 1.995 Å. Two distinct Si sites are occupied solely by Si, and the resulting (SiO4) tetrahedra share one vertex to form an [Si2O7] group: <Si–O> 1.614 Å, Si(1)–O–Si(2) 173.2(8)°. There are two types of chains of octahedra: (1) [M(3) and M(4)] octahedra, and (2) M(2) octahedra, parallel to the b axis, form together an octahedral layer parallel to (001). In a chain, every two octahedra have a common edge. M(2–4) octahedral layers, M(1) octahedra, and [Si2O7] groups form a three-dimensional framework. There are two A sites (CN = [8] and [10], respectively) in which Ce3+ is dominant over other REE3+, Ca and Th4+. Polyakovite-(Ce) differs from chevkinite-(Ce), (REE,Ca)4 (Fe2+,Mg) Fe3+2 (Ti,Nb)2 Si4 O22, by the prevalence of Mg at the M(1) site and Cr3+ at the M(3) and M(4) sites.

Abstract

Nous décrivons la polyakovite-(Ce), dont la formule idéale serait TR4 Mg Cr3+2 Ti2 Si4 O22, monoclinique, a 13.398(1), b 5.6974(5), c 11.042(1) Å, β 100.539(2)°, V 828.6(2) Å3, a:b:c = 2.3516:1:1.9381, groupe spatial C2/m, Z = 2; il s’agit d’une nouvelle espèce minérale provenant des montagnes Ilmen, dans la partie sud de la chaîne des Ourales, en Russie. Elle a une origine hydrothermale; lui sont associées calcite, dolomite, fluororichtérite, phlogopite, forstérite, monazite-(Ce), clinohumite, chromite et davidite-(Ce). Elle se présente en grains irréguliers atteignant 3 cm de diamètre et en cristaux idiomorphes allongés selon [010] (jusqu’à 2 mm) et applatis sur {001}. Les formes principales sont a{100}, c{001}, t{201}, κ{2̅01}, m{110}, o{111}, n{1̅11}, p{112}, ρ{1̅12} et x{3̅02}. Elle est translucide en fragments minces, noire avec une rayure brune, possède un éclat vitreux, et ne montre aucune fluorescence en lumière ultraviolette. La polyakovite-(Ce) a une dureté de Mohs de 5 à 6; elle est cassante avec une fracture conchoïdale, et ne montre aucun clivage or plan de séparation. La densité mesurée est de 4.75(7) g/cm3, et Dcalc est 5.05 g/cm3. Elle est complètement métamicte. Le spectre d’absorption infrarouge montre des maxima à 473, 970 et 1115 cm−1. En lumière réfléchie, la polyakovite-(Ce) est grise, non pléochroïque, isotrope, avec n dans l’intervalle 1.931–1.935. Les cinq raies les plus intenses du spectre de diffraction X (méthode des poudres) du matériau reconstitué [d en Å(I)(hkl)] sont: 2.715(100)(004), 3.18(50)(311), 5.44(40)(002), 3.15(40)(3̅12), et 2.849(40)(020). Une analyse à la microsonde électronique a donné SiO2 19.08, TiO2 9.49, FeO 1.09, Fe2O3 4.30, MnO 0.05, MgO 2.61, CaO 1.06, Cr2O3 7.42, Nb2O5 3.98, ThO2 2.79, UO2 0.03, Y2O3 0.38, Ce2O3 24.24, La2O3 15.94, Nd2O3 4.76, Pr2O3 2.01, Sm2O3 0.38, H2O 0.14, somme 99.75% (poids); le rapport Fe2+:Fe3+ a été établi par spectroscopie de Mössbauer. La formule chimique correspondante, fondée sur 22 atomes d’oxygène par unité formulaire, est (Ce1.87La1.24Nd0.36Pr0.16Sm0.03Y0.04Ca0.24Th0.13)∑4.07 (Mg0.82Fe2+0.19Mn0.01)∑1.02 (Cr1.24Fe3+0.68)∑1.92(Ti1.51Nb0.38)∑1.89 Si4.03 O22. Le nom honore Vladislav Olegovich Polyakov (1950–1993), qui a grandement contribué aux connaissances de la minéralogie des Ourales.

La structure cristalline de la polyakovite-(Ce), telle que déterminée sur un cristal unique reconstitué, a été résolue par méthodes directes et affinée par moindres carrés jusqu’à un résidu R de 4.6% en utilisant 1074 réflexions uniques observées (|Fo| > 4σF) prélevées avec un diffractomètre muni d’un détecteur de type CCD et avec rayonnement MoKα. La polyakovite-(Ce) est un sorosilicate de Cr3+, Ti4+, Fe2+ et TR3+ (TR: terres rares), le premier titanosilicate à contenir le Cr3+ comme constituent essentiel. Il y a quatre sites M à coordinence octaédrique: M(1), 0.80 Mg + 0.20 Fe2+, <M(1)–O> 2.108 Å; M(2), 1.52 Ti + 0.32 Nb + 0.16 □, <M(2)–O> 1.984 Å; M(4) et M(3) contiennent 0.64 Cr3+ + 0.36 Fe3+, <M(3,4)–O> 1.995 Å. Deux sites Si distincts contiennent exclusivement du Si, et les tétraèdres (SiO4) partagent un atome d’oxygène pour former un groupe [Si2O7]: <Si–O> 1.607 Å, Si(1)–O–Si(2) 173.2(8)°. Deux types de chaînes d’octaèdres sont présents: (1) des octaèdres [M(3) et M(4)], et (2) des octaèdres M(2), parallèles à l’axe b, forment ensemble un feuillet d’octaèdres parallèle à (001). Dans une chaîne, chaque paire d’octaèdres possède une arête commune. Les feuillets d’octaèdres M(2–4), les octaèdres M(1), et les groupes [Si2O7] forment une trame tridimensionnelle. Il y a deux sites A, à coordinence [8] et [10], respectivement, dans lesquels le Ce3+ prédomine sur les autres terres rares, le Ca et le Th4+. La polyakovite-(Ce) se distingue de la chevkinite-(Ce), (TR,Ca)4 (Fe2+,Mg) Fe3+2 (Ti,Nb)2 Si4 O22, par l’importance de Mg au site M(1) et du Cr3+ aux sites M(3) et M(4).

(Traduit par la Rédaction)

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