Abstract

Chains of (TiO6) octahedra occur in several crystal structures as fundamental building blocks, confirming the tendency of self-polymerization for (TiO6) octahedra. There are two topologically distinct types of chains based on linkage of (TiO6) octahedra, corner-sharing chains and edge-sharing chains. In this paper, we focus on the diversity of linkages between chains of (TiO6) octahedra and (SiO4) tetrahedra. In Ti-silicate structures based on chains of corner-sharing (Ti4+ϕ6) octahedra, the chains are neither branched nor looped; they are topologically simple [Tiϕ5] chains. The chemical formulae of such structures may be written in a very general way as Na2a (TiO)a [Sic O2(a+c)] (H2O)n and Naa (Ti{OH})a [Sic O2(a+c)] (H2O)n, where a and c are integers. These are not arbitrary formulae; the bond topology is such that all anions obey the valence-matching principle. The formulae of batisite, narsarsukite, titanite, the minerals of the labuntsovite group and quartz (Ti-free) are in accord with this general formula. In structures based on chains of edge-sharing (Ti4+ϕ6) octahedra, the chains may be simple, branched or looped, and there is usually another complicating factor to the bond topology: additional components [e.g., (PO4), Cl, [4]Al, Cr3+] are common. None of the resultant structures have cubic, hexagonal or trigonal symmetry. There are numerous silicate minerals containing chains of (TiO6) octahedra. In contrast, layers of (TiO6) octahedra are rare and occur only in four structure types, and frameworks of (TiO6) octahedra are not known in silicate minerals.

Abstract

La structure cristalline de plusieurs minéraux contiennent des chaînes d’octaèdres (TiO6) comme module fondamental, ce qui confirme la tendance qu’ont ces octaèdres à se polymériser. Il faut distinguer deux types de chaînes topologiquement différents; dans un cas, les octaèdres partagent des coins, et dans l’autre, ils partagent des arêtes. Dans ce travail, nous évaluons la diversité d’agencements entre chaînes d’octaèdres (TiO6) et de tétraèdres (SiO4). Dans la structure de silicates de Ti dans lesquelles les octaèdres (Ti4+ϕ6) partagent des coins, les chaînes sont ni branchées ou en boucle; ce sont des chaînes [Tiϕ5] topologiquement simples. On peut exprimer la formule chimique de telles structures d’une façon générale, Na2a (TiO)a [Sic O2(a+c)] (H2O)n et Naa (Ti{OH})a [Sic O2(a+c)] (H2O)n, dans laquelle a et c sont des nombres entiers. Il ne s’agit pas de formules quelconques. La topologie des liaisons est telle que tous les anions sont régis par le principe d’une concordance des valences de liaisons. La formule de la batisite, narsarsukite, titanite, les minéraux du groupe de la labuntsovite et le quartz (dépourvu de Ti) concordent avec cette formule générale. Dans les structures fondées sur des chaînes d’octaèdres (Ti4+ϕ6) à arêtes partagées, les chaînes peuvent être simples, branchées ou en boucle, et il y a en général un autre facteur pour compliquer la topologie des liaisons: les composants additionnels [e.g., (PO4), Cl, [4]Al, Cr3+] sont répandus. Aucune de ces structures ne possède une symétrie cubique, hexagonale ou trigonale. Plusieurs minéraux silicatés contiennent des chaînes d’octaèdres (TiO6). En revanche, les minéraux qui contiennent des couches d’octaèdres (TiO6) sont rares et limitées à quatre types de structure; il n’y a aucun exemple d’un minéral silicaté contenant une trame d’octaèdres (TiO6).

(Traduit par la Rédaction)

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