Abstract

The core and rim of a short prismatic dark brown tourmaline crystal (10 mm in diameter) from a granitic pegmatite near Goslarn, Lower Austria, were structurally and chemically characterized, including H2O determination and Mössbauer analysis. The optimized formula, calculated using chemical and structural data for the core, is X(Na0.64Ca0.11K0020.23) Y(Al1.58Mg0.91Fe2+0.41Ti0.10) Z(Al4.90Mg1.10) T(Si6.00) B3O27 [(OH)3.07O0.90F0.03], with a 15.9149(3), c 7.1757(2) Å, R = 0.014. The optimized formula for the rim is X(Na0.71Ca0.10K0010.18) Y(Al1.42Mg1.10Fe2+0.39Ti0.09) Z(Al4.94Mg1.06) T(Si5.95Al0.05) B3O27 [(OH)3.05O0.92F0.03], with a 15.9238(4), c 7.1822(2) Å, R = 0.014. Mg and Al are highly disordered in this sample of tourmaline, and the O1 site is occupied by ~[O0.9(OH)0.1]. Such samples of magnesian olenite provide a very good example of disorder driven by the short-range requirements of O2− at the O1 site that is associated with the ~2Al + Mg configuration at the coordinating Y sites. To date, these tourmaline samples have the highest Al content at the Y site (up to ~1.6 apfu) for Mg-rich tourmaline. Three quadrupole-splitting distributions were used to represent the contributions of Y-site Fe2+ in the Mössbauer spectrum. The absence of Fe3+ reflects the low fugacity of oxygen in this pegmatite. The infrared (IR) spectrum shows four bands. These bands, at ~4528, 4457, 4358 and 4241 cm−1, are combinations of OH stretching + MOH bending motions. In the fundamental OH region, only three bands at ~3737, 3630 (sh) and 3552 cm−1 are clearly observed. The relatively sharp bands and the very low R-values of the crystal-structure refinements indicate a high degree of crystallinity. The strong band at ~3552 cm−1 can be assigned to O–H3 stretching, which is in agreement with an occupancy of ~(OH)3 at the V site. The band at ~3630 cm−1, which can be assigned to O–H1 stretching, is relatively small. This is in agreement with the occupancy of ~[O0.9(OH)0.1] at the W site. We assess the assignment of Mg-rich tourmaline to dravite or olenite, and different methods to approximate the Al–Mg order, where there is no possibility for a single-crystal determination of the structure.

Abstract

Nous avons caractérisé la structure et la composition du coeur et de la bordure d’une variété de tourmaline brune se présentant en prismes trappus (10 mm de diamètre) dans une pegmatite granitique près de Goslarn, en Basse Autriche; nous avons aussi déterminé la teneur en H2O et le spectre de Mössbauer. La formule optimisée, calculée à partir des données chimiques et structurales pour le coeur, est X(Na0.64Ca0.11K0020.23) Y(Al1.58Mg0.91Fe2+0.41Ti0.10) Z(Al4.90Mg1.10) T(Si6.00) B3O27 [(OH)3.07O0.90F0.03], avec a 15.9149(3), c 7.1757(2) Å, R = 0.014. La formule optimisée pour la bordure du cristal est X(Na0.71Ca0.10K0010.18) Y(Al1.42Mg1.10Fe2+0.39Ti0.09) Z(Al4.94Mg1.06) T(Si5.95Al0.05) B3O27 [(OH)3.05O0.92F0.03], avec a 15.9238(4), c 7.1822(2) Å, R = 0.014. Le magnésium et l’aluminium sont fortement désordonnés dans cet échantillon, et le site O1 site est peuplé par ~[O0.9(OH)0.1]. De tels cristaux d’olénite magnésienne fournissent un bon exemple de désordre causé par les exigeances à courte échelle de O2− occupant le site O1 en association avec l’agencement ~2Al + Mg aux sites Y avoisinants. Ces échantillons de tourmaline font preuve de la teneur en Al la plus élevée au site Y (jusqu’à ~1.6 atomes par unité formulaire) pour une tourmaline magnésienne. Trois distributions de l’écartement quadrupolaire ont été utilisées pour représenter les contributions de Fe2+ au site Y dans le spectre de Mössbauer. L’absence de Fe3+ témoigne de la faible fugacité d’oxygène dans cette pegmatite. Le spectre infrarouge (IR) contient quatre bandes. Ces bandes, à ~4528, 4457, 4358 et 4241 cm−1, résultent d’une combinaison de l’étirement OH et des mouvements de flexure dans l’agencement MOH. Dans la région fondamentale de l’hydroxyle, seulement trois bandes, à ~3737, 3630 (fine) et 3552 cm−1, sont clairement observées. La présence de bandes relativement fines et les valeurs très faibles de R dans les affinements de la structure indiquent un niveau élevé de cristallinité. On peut attribuer la bande intense à ~3552 cm−1 à l’étirement O–H3, ce qui concorde avec une occupation du site V par ~(OH)3. La bande à ~3630 cm1, que l’on peut attribuer à l’étirement O–H1, est relativement faible, ce qui concorde avec la présence de ~[O0.9(OH)0.1] au site W. Nous évaluons l’attribution de cette tourmaline magnésienne à la dravite ou à l’olénite, et les diverses méthodes d’en évaluer le degré d’ordre là où il n’y a aucune possibilité d’effectuer une détermination de la structure d’un monocristal.

(Traduit par la Rédaction)

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