INSIGHTS INTO ASTROPHYLLITE-GROUP MINERALS. II. CRYSTAL CHEMISTRY

The crystal chemistry of 20 specimens of astrophyllite-group minerals from seven localities has been studied using a combination of single-crystal X-ray analysis of the structure and electron-microprobe analyses. Members of the astrophyllite group are triclinic (P1̅) and monoclinic (C2/c or A2) heterophyllosilicates with the general formula A₂BC₇D₂T₈O₂₆(OH)₄X_0–1, where A = ^[10]–[13]K, Rb, Cs, Na, H₃O⁺, H₂O, or □; B = ^[10]Na or Ca; C = ^[6]Mn, Fe²⁺, Fe³⁺, Na, Mg, or Zn; D = ^[6]Ti, Nb, or Zr; T = Si and Al, and X = F, OH, O, or □. The structure consists of two composite sheets, a heterogeneous (H) sheet and a sheet of octahedra (O), stacked along [001] in a 2:1 ratio. These 2:1 composite layers are bonded via a shared apical Dϕ₆ anion through an interlayer containing an ordered array of K and Na, resulting in a layered HOH structure reminiscent of the TOT structure in 2:1 phyllosilicates. There are four crystallographically distinct MO₆ octahedra in the O sheet; they host Mn, Fe²⁺, Fe³⁺, Na, Mg and Zn. The M(1) octahedron, the largest and least distorted within the O sheet, is host predominantly to Mn and Fe²⁺, with significant Na (up to 0.274 apfu). The M(2) octahedron is highly distorted and contains predominantly Mn and Fe²⁺, whereas the M(3) and M(4) octahedra are the smallest and are occupied by Mn, Fe²⁺, Fe³⁺, Mg and Zn. The H sheet consists of open-branched zweier [100] single [Si₄O₁₂]⁸⁻ chains cross-linked by corner-sharing Dϕ₆ octahedra in triclinic species and kupletskite-Ma2b2c, and DO₅ polyhedra in magnesium astrophyllite. Distortion of the Dϕ₆ octahedron is minimized by (Nb,Zr) ⇔ Ti substitution, resulting in displacement of the cation toward the center of the octahedron. The composition of the [Si₄O₁₂]⁸⁻ chains does not vary; there is essentially no Al, and Mössbauer spectroscopy did not indicate the presence of ^[4]Fe³⁺. Lateral fit of the O and H sheets is accomplished primarily by: (1) flattening of O-sheet octahedra, (2) tilting of the H-sheet tetrahedra out of the (001) plane, and (3) elongation or thickening of the tetrahedra along [001].

Nous avons étudié la cristallochimie de vingt échantillons de minéraux du groupe de l’astrophyllite provenant de sept endroits en utilisant une combinaison d’analyse structurale par diffraction X portant sur monocristal et analyse chimique avec une microsonde électronique. Les minéraux de ce groupe sont des hétérophyllosilicates tricliniques (P1̅) ou monocliniques (C2/c ou A2) répondant à la formule générale A₂BC₇D₂T₈O₂₆(OH)₄X_0–1, dans laquelle A = ^[10]–[13]K, Rb, Cs, Na, H₃O⁺, H₂O, ou □; B = ^[10]Na ou Ca; C = ^[6]Mn, Fe²⁺, Fe³⁺, Na, Mg, ou Zn; D = ^[6]Ti, Nb, ou Zr; T = Si et Al, et X = F, OH, O, ou □. La structure conprend deux feuillets composites, un feuillet hétérogène (H) et un feuillet d’octaèdres (O), empilés le long de [001] dans un rapport 2:1. Ces feuillets composites 2:1 sont interliés grâce au partage d’un anion apical Dϕ₆ dans un interfeuillet contenant une distribution ordonnée de K et de Na, avec comme résultat une structure HOH en couches ressemblant à la structure TOT dans les phyllosilicates. Il y a quatre octaèdres MO₆ cristallographiquement distincts dans le feuillet O; ils renferment Mn, Fe²⁺, Fe³⁺, Na, Mg et Zn. L’octaèdre M(1), le plus volumineux et le moins difforme, renferme surtout Mn et Fe²⁺, avec une fraction importante de Na (jusqu’à 0.274 atomes par unité formulaire. L’octaèdre M(2) est fortement difforme et contient surtout Mn et Fe²⁺, tandis que M(3) et M(4) sont les plus petits et renferment Mn, Fe²⁺, Fe³⁺, Mg et Zn. Le feuillet H est fait d’un embranchement ouvert zweier [100] de chaînes simples [Si₄O₁₂]⁸⁻ interliées par partage de coins d’un octaèdre Dϕ₆ dans les espèces tricliniques et la kupletskite-Ma2b2c, ou d’un polyèdre DO₅ dans la magnésium astrophyllite. La distortion de l’octaèdre Dϕ₆ est minimisée par une substitution (Nb,Zr) ⇔ Ti, et un déplacement du cation vers le centre de l’octaèdre. La composition des chaînes [Si₄O₁₂]⁸⁻ ne varie pas; il n’y a presque pas d’aluminium, et les spectres de Mössbauer excluent la présence de ^[4]Fe³⁺. La concordance des dimensions latérales des feuillets O et H se fait principalement par: (1) applatissement des octaèdres du feuillet O, (2) inclinaison des tétraèdres du feuillet H par rapport au plan (001), et (3) allongement ou épaississement des tétraèdres le long de [001].

(Traduit par la Rédaction)