Abstract

Wagnerite-Ma5bc, a new polytype, occurs in paragneiss associated with banded cordierite–prismatine gneiss in the Larsemann Hills, East Antarctica. It forms anhedral to euhedral grains mostly 0.5–2 mm across, some with a tabular habit. Textures are consistent with a primary assemblage wagnerite-Ma5bc + plagioclase + apatite + magnetite + ilmenite–hematite that crystallized under granulite-facies conditions (750 – ~860°C, 6–7 kbar). Also present are biotite, quartz, K-feldspar, minerals of the monazite and xenotime groups, corundum, hercynite, and sulfide. Electron-microprobe analyses give P2O5 41.39, SiO2 0.06, TiO2 0.88, FeO 4.16, MnO 0.09, MgO 44.54, CaO 0.09, F 6.87, H2O (calculated for OH + F = 1) 2.04, O=F −2.89, total 97.22 wt%, corresponding to (Mg1.88Fe0.10Ti0.02)(P0.99O4)(F0.61OH0.39). The space group is Ia. Lattice parameters: a 9.645(2), b 31.659(6), c 11.914(2) Å, β 108.26(3)°, V 3455(1) Å3 for Z = 40. The crystal structure has been solved by direct methods and refined to R1 = 0.0413 for the independent 4521 reflections [I > 2σ(I)] using MoKα radiation. The primary difference between the wagnerite-Ma5bc and wagnerite-Ma2bc (e.g., type locality) is ordering of the (F,OH) positions. F can occupy one of two positions, resulting in two distinct configurations along the a direction. In magniotriplite, the sequence of configurations in the b direction is disordered, whereas in wagnerite-Ma2bc, the sequence is ordered 121212… and in wagnerite-Ma5bc, 12112... Magniotriplite and the wagnerite polytypes do not overlap in composition: minerals richer in Fe and Mn (average ionic radius ≥ 0.76 Å) crystallize as the disordered minerals in the triplite group, whereas highly magnesian minerals (average ionic radius ≤ 0.73 Å or ≥ 86% of the Mg end member) crystallize as the ordered polytypes of wagnerite. Magniotriplite formed at moderate temperatures (e.g., amphibolite-facies conditions), whereas wagnerite-Ma2bc is found in rocks formed under a wide range of P–T conditions. Compositional or kinetic factors (or both), rather than P–T, could play the leading role in determining the extent of F order; possibly many M2+2PO4F compounds originally crystallize in the disordered state, the Mabc polytype, and only magnesian varieties subsequently order on cooling, i.e., Mn2+ and Fe2+ inhibit ordering.

Abstract

Sommaire

On trouve la wagnerite-Ma5bc, polytype nouveau, dans des paragneiss associés à des gneiss rubanés à cordiérite–prismatine dans les collines Larsemann, dans le secteur oriental de l’Antarctique. Elle forme des grains xénomorphes à idiomorphes mesurant en général entre 0.5 et 2 mm de diamètre, dont certains sous forme de plaquettes. Les textures concordent avec le caractère primaire de l’assemblage wagnerite-Ma5bc + plagioclase + apatite + magnétite + ilménite–hématite, qui a cristallisé aux conditions du faciès granulite (entre 750 et ~860°C, 6–7 kbar). Sont aussi présents biotite, quartz, feldspath potassique, minéraux des groupes de la monazite et du xénotime, corindon, hercynite, et sulfures. Les analyses à la microsonde électronique ont donné P2O5 41.39, SiOz 0.06, TiO2 0.88, FeO 4.16, MnO 0.09, MgO 44.54, CaO 0.09, F 6.87, H2O (calculé pour donner OH + F = 1) 2.04, O=F −2.89, pour un total de 97.22% (poids), correspondant à (Mg1.88Fe0.10Ti0.02)(P0.99O4)(F0.61OH0.39). Son groupe spatial est Ia. Les paramètres réticulaires sont: a 9.645(2), b 31.659(6), c 11.914(2) Å, β 108.26(3)°, V 3455(1) Å3 pour Z = 40. Nous en avons établi la structure cristalline par méthodes directes et nous l’avons affiné jusqu’à un résidu R1 de 0.0413 en utilisant 4521 réflexions indépendantes [I > 2σ (I)] et un rayonnement MoKα. La différence principale entre ce polytype et la wagnerite-Ma2bc (l’échantillon holotype) porte sur le degré d’ordre des positions (F,OH). Le F peut se trouver dans une de deux positions, définissant ainsi deux agencements le long de l’axe a. Dans la magniotriplite, la séquence des agencements le long de b est désordonnée, tandis que dans la wagnerite-Ma2bc, la séquence serait ordonnée, 121212…, et dans la wagnerite-Ma5bc, 12112... La magniotriplite et les polytypes de la wagnerite ne se chevauchent pas en termes de composition; les minéraux plus riches en Fe et Mn (rayon ionique moyen ≥ 0.76 Å) cristallisent sous forme de minéraux désordonnés du groupe de la triplite, tandis que les minéraux fortement magnésiens (rayon ionique moyen ≤ 0.73 Å ou ≥86% du pôle Mg) cristallisent sous forme ordonnée comme polytypes de la wagnerite. La magniotriplite cristallise à des températures intermédiaires (c’est-à-dire aux conditions du faciès amphibolite), tandis que la wagnerite-Ma2bc se présente dans des roches formées sur un grand intervalle de conditions P–T. Des facteurs compositionnels ou cinétiques (ou les deux), plutôt que P–T, pourraient bien jouer un rôle déterminant dans la mise en ordre au site F. Il est possible que plusieurs composés de type M2+2PO4F aient cristallisé à l’origine sous une forme désordonnée, le polytype Mabc, et que seules les variétés magnésiennes ont par la suite atteint la forme ordonnée en refroidissant; en d’autres mots, le Mn2+ et le Fe2+ ne sembleraient pas favoriser la mise en ordre.

(Traduit par la Rédaction)

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