Abstract

The composition of 135 samples of astrophyllite-group minerals from 15 localities has been established by EMPA, ICP–AES, FTIR, TGA, thermal decomposition, NRA and Mössbauer spectroscopy. A standardized general formula has been developed and is of the form A2BC7D2T8O26(OH)4X0–1, where [10]–[13]A = K, Rb, Cs, H3O+, H2O, Na or □; [10]B = Na or Ca; [6]C = Mn, Fe2+, Fe3+, Na, Mg, or Zn; [6]D = Ti, Nb, or Zr; [4]T = Si or Al, X = ϕ = F, OH, O, or □. Data acquired by Mössbauer spectroscopy, thermodynamic approximations, and EMP analyses have been used to demonstrate that F orders at the ϕ(16) site and does not occur at the two general OH sites within the O sheet. On this basis, formulas of the eight species of astrophyllite-group minerals have been redefined. Results from Mössbauer spectroscopy indicate Fe3+/Fetot values in the range from 0.01 to 0.21, corresponding to 0.05 to 0.56 apfu Fe3+, confirming that Fe2+ is the dominant valence state for iron in the structure. Minerals from silica-oversaturated and -undersaturated alkaline intrusions are distinct in chemical composition. In oversaturated rocks, the dominant member of the group is astrophyllite sensu stricto, which occurs as a late-stage postmagmatic phase, enriched in Rb, Fe2+, Ti, Si and F. In contrast, undersaturated intrusions, in particular Mont Saint-Hilaire, Quebec, show the greatest diversity in species and range in chemical composition. Kupletskite-subgroup samples are enriched in Na, Mn, Fe3+, Zn, Zr and Nb, whereas astrophyllite-subgroup samples are enriched in K, Ca, Fe2+, Ti, Zr and Al. Enrichment of kupletskite-subgroup samples in Fe3+, Mn and Nb suggests crystallization under more oxidizing conditions than those of the astrophyllite subgroup. Incorporation of Nb into the structure and the formation of Nb-bearing kupletskite and niobokupletskite are the result of the substitution M(1)2+ + M(2,3)2+ + (Zr,Ti) + F M(1)Na + M(2,3)Fe3+ + Nb + O.

Abstract

Nous avons établi la composition de 135 échantillons de minéraux du groupe de l’astrophyllite provenant de 151 endroits au moyen de la microsonde électronique, des analyses ICP–AES, spectrométrie infrarouge avec transformation de Fourier, analyse thermogravimétrique, décomposition thermique, analyse par réactions nucléaires, et spectroscopie de Mössbauer. Nous proposons une formule générale standardisée, A2BC7D2T8O26(OH)4X0–1, dans laquelle [10]–[13]A = K, Rb, Cs, H3O+, H2O, Na ou □; [10]B = Na ou Ca; [6]C = Mn, Fe2+, Fe3+, Na, Mg, ou Zn; [6]D = Ti, Nb, ou Zr; [4]T = Si ou Al, X = ϕ = F, OH, O, ou □. Les données acquises par spectroscopie de Mössbauer, approximations thermodynamiques, et analyses à la microsonde électronique ont servi à démontrer que le F est ordonné au site ϕ(16) mais non aux deux sites OH au sein du feuillet d’octaèdres. Ainsi, nous redéfinissons la formule des huit espèces de minéraux du groupe de l’astrophyllite. Les résultats obtenus par spectroscopie de Mössbauer indiquent des valeurs Fe3+/Fetot entre 0.01 et 0.21, ou bien entre 0.05 et 0.56 atomes de Fe3+ par unité formulaire, confirmant ainsi que le Fe2+ est prédominant dans la structure. Les minéraux provenant de complexes ignés sursaturés et sous-saturés en silice sont distincts en composition chimique. Dans les roches sursaturées, le membre dominant du groupe est l’astrophyllite sensu stricto, qui se présente comme phase tardive post-magmatique, enrichie en Rb, Fe2+, Ti, Si et F. En revanche, les complexes intrusifs sous-saturés, et en particulier le Mont Saint-Hilaire, Québec, fait preuve d’une plus grande diversité dans les espèces et dans leur variabilité en composition chimique. Les échantillons du sous-groupe de la kupletskite sont enrichis en Na, Mn, Fe3+, Zn, Zr et Nb, tandis que les échantillons du sous-groupe de l’astrophyllite sont enrichis en K, Ca, Fe2+, Ti, Zr et Al. L’enrichissement des minéraux du sous-groupe de la kupletskite en Fe3+, Mn et Nb découlerait d’une cristallisation sous conditions plus oxydantes que dans le cas des minéraux du sous-groupe de l’astrophyllite. L’incorporation du Nb dans la structure et la formation de la kupletskite niobifère ou bien de la niobokupletskite résultent de la substitution M(1)2+ + M(2,3)2+ + (Zr,Ti) + F ⇔ M(1)Na + M(2,3)Fe3+ + Nb + O.

(Traduit par la Rédaction)

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