Abstract

The characteristics of an end-member formula are defined as follows: (1) the chemical formula must be fixed; no variable chemical components are possible; (2) the end-member formula must be compatible with the crystal structure of the mineral (or putative mineral); (3) the chemical composition at each site in the crystal structure must be fixed; an end-member formula may have two types of cation or anion (in a fixed ratio) at one site in the structure if required for electroneutrality; two cations or anions at more than one site are not allowed. Combining these characteristics of end-member formulae with aspects of their crystal structures can lead to unambiguous definition of end-member compositions of complex minerals, and can give considerable insight into coupled heterovalent substitutions. Several examples are given. The end-member formula of the tourmaline-group mineral povondraite was originally written as Na Fe3 3+ Fe6 3+ (Si6 O18) (BO3)3 (O,OH)4, whereas the correct end-member formula is Na Fe3 3+ (Fe4 3+ Mg2) (Si6 O18) (BO3)3 (OH)3 O. The yttrium-rich milarite described by Černý et al.(1991) is shown to be a new mineral of the milarite group, with the end-member formula K (CaY) [Be3 (Si12 O30)]. There are seven accredited [4](Li,Zn)-bearing minerals of the milarite group, and there has been some ambiguity over the end-member compositions of darapiosite, dusmatovite and sogdianite; end-member formulae for these minerals are unambiguously defined with the approach used here. The complex Be-bearing borosilicate mineral hyalotekite has been somewhat elusive with regard to unambiguous definition of its solid-solution behavior. The ideal formula of Christy et al.(1998) can be resolved into two distinct end-member formulae: (1) Ba4 Ca2 Si8 (BeB) (Si)2 O28 F, and (2) Ba4 Ca2 Si8 (B2) (SiB) O28 F; note that one end-member has essential Be and the other end-member does not. Thus the competing views on whether hyalotekite is a Be mineral or not are both correct, and there are two distinct minerals buried in the chemical compositional data for hyalotekite. “Makarochkinite” is a non-accredited phase described by Yakubovich et al.(1990) that has been identified as identical to høgtuvaite by Grauch et al.(1994). Application of the approach developed here shows that, according to the published chemical data, “makarochkinite” and høgtuvaite have distinct end-member formulae, Ca2 (Fe4 2+ Fe3+ Ti) (Si4 Be Al) O20 and Ca2 (Fe4 2+ Fe2 3+) (Si5 Be) O20, respectively. These examples show that the very simple approach developed here, using the characteristics of an end-member formula with aspects of the crystal structure, can simply and easily resolve many quite complicated problems in mineral chemistry.

Abstract

La formule chimique d’un pôle, dans une solution solide, possède les caractéristiques suivantes. (1) Elles doit être fixe, sans variabilité dans les composants chimiques. (2) Elle doit être compatible avec la structure cristalline du minéral (ou du minéral supposé). (3) La composition chimique à chaque site de la structure cristalline doit être invariable. La formule d’un pôle peut avoir deux types de cation ou d’anion (dans un rapport fixe) à un seul site dans la structure pour satisfaire à l’électroneutralité; deux cations ou deux anions ne peuvent pas occuper plus d’un site dans la structure. Une combinaison de ces caractéristiques des formules proposées avec les aspects des structures cristallines de ces pôles peut mener à une définition non ambiguë de la composition des pôles de minéraux complexes, et éclaicir les substitutions couplées hétérovalentes. Plusieurs exemples servent à illustrer ces principes. La formule de la povondraïte, membre du groupe de la tourmaline, a d’abord été écrite Na Fe3 3+ Fe6 3+ (Si6 O18) (BO3)3 (O,OH)4, tandis que la formule correcte du pôle serait Na Fe3 3+ (Fe4 3+ Mg2) (Si6 O18) (BO3)3 (OH)3 O. Le member riche en yttrium du groupe de la milarite, décrit par Černý et al.(1991), serait en fait un nouveau membre de ce groupe, avec comme pôle K (CaY) [Be3 (Si12 O30)]. Il y a sept membres homologués de ce groupe contenant [4](Li,Zn), mais il y a une certaine ambiguïté à propos de la composition de la darapiosite, la dusmatovite et la sogdianite. La formule de ces pôles est ici définie sans ambiguïté en utilisant les démarches proposées. La formule de la hyalotékite, borosilicate complexe à béryllium, est restée quelque peu floue par rapport à son statut comme solution solide. La formule idéale de Christy et al.(1998) peut se résoudre en deux formules de pôles distincts: (1) Ba4 Ca2 Si8 (BeB) (Si)2 O28 F et (2) Ba4 Ca2 Si8 (B2) (SiB) O28 F. Un de ces pôles possède le Be comme composant essentiel, tandis que l’autre n’en a pas. C’est donc dire que les deux points de vue concernant le statut de la hyalotékite comme minéral de Be (ou non) sont tous deux corrects, et il existe deux minéraux distincts à déceler dans les données sur la composition chimique de la hyalotékite. Enfin, la “makarochkinite” est une phase non approuvée décrite par Yakubovich et al.(1990); Grauch et al.(1994) l’ont considéré synonyme de la høgtuvaïte. L’application des démarches préconisées ici montre que selon les données chimiques publiées, la “makarochkinite” et la høgtuvaite seraient des pôles possédant des compositions distinctes, Ca2 (Fe42+ Fe3+ Ti) (Si4 Be Al) O20 et Ca2 (Fe42+ Fe23+) (Si5 Be) O20, respectivement. Ces exemples montrent qu’avec ces principes très simples, développés en utilisant les caractéristiques de la formule d’un pôle avec les aspects de la structure cristalline, on peut simplement et facilement résoudre plusieurs problèmes compliqués à propos de la composition chimique des minéraux.

(Traduit par la Rédaction)

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