Abstract

Lazurite with a composition close to [Na6Ca2Al6Si6O24(SO4,S)2] has been synthesized by employing CaS + CaSO4 redox in hydrothermal-pressure experiments and reduction with Re foil in piston–cylinder experiments. A royal blue lazurite formed by annealing at 1200°C and 0.5 GPa; it has an Al-rich framework (Al/Si between 1.1 and 1.2) and coexists with minor amounts of a colorless sodalite phase of S-poor, Si-excess composition. The sodalite phase of experiments without a reducing agent is haüyne. The chemical state of sulfur in the synthetic products and in lazurite from Afghanistan and Baffin Island, Nunavut, has been investigated by S K-edge X-ray absorption near-edge structure (XANES) spectroscopy and S 2p X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). Sulfate is the dominant species of sulfur in all samples of lazurite studied, and there are significant but subordinate amounts of sulfide bound only to Na+ cations. In addition, there is minor sulfite in some piston–cylinder products and minor native sulfur in the minerals. Polysulfides are not present above minimum levels of detection. Natural lazurite differs markedly from its synthetic equivalent in chemical composition and S K-edge XANES and S 2p3/2 XPS spectra, but these differences appear to have little bearing on color development. In synthetic haüyne, the cage sulfur species is exclusively sulfate.

Abstract

Nous avons synthétisé la lazurite ayant une composition voisine de [Na6Ca2Al6Si6O24(SO4,S)2] en employant comme réactifs CaS + CaSO4 dans des expériences hydrothermales sous pression et par réduction d’une feuille de Re dans des expériences avec piston–cylindre. Nous avons obtenu un échantillon bleu royal par recuit à 1200°C et 0.5 GPa; la trame de ce matériau est enrichie en Al (Al/Si entre 1.1 et 1.2), et il coexiste avec une petite quantité de sodalite incolore à faible teneur en soufre et contenant un excédant de Si. Le membre du groupe de la sodalite formé dans les expériences sans agent réducteur est la haüyne. Nous avons déterminé l’état du soufre dans les produits de synthèses et dans la lazurite de l’Afghanistan et l’île de Baffin, au Nunavut, par spectroscopie de l’absorption des rayons X près du seuil K du soufre (XANES) et par spectroscopie photo-électronique des rayons X du S 2p (XPS). C’est le sulfate qui prédomine parmi les espèces de soufre dans tous les échantillons de lazurite, et nous décelons des quantités importantes mais subordonnées de sulfure en coordinence avec les cations Na+. De plus, il se trouve une fraction mineure de sulfite dans certains produits issus de l’appareil piston–cylindre, et de soufre natif dans les minéraux étudiés. Les polysulfures ne dépassent pas le seuil de détection. La lazurite naturelle diffère de façon marquée de son équivalent synthétique en termes de composition chimique et des spectres XANES du seuil K du soufre et XPS du soufre 2p3/2, mais ces différences ne semblent pas exercer une grande influence sur le développement de la couleur. Dans la haüyne synthétique, le soufre situé dans la cage structurale serait exclusivement sous forme de sulfate.

(Traduit par la Rédaction)

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