Abstract

Members of the pyrophanite–geikielite solid-solution series, Mn1−xMgxTiO3 (0 < x < 0.7 apfu Mg), were obtained by solid-state synthesis at 1000°C at ambient pressure in air. In common with ilmenite, ternary Mn–Mg titanates adopt ordered R3̅ structures. The maximum solubility of Mg in MnTiO3 under the given conditions is considered to be ~0.6 apfu Mg, as compounds with greater Mg content could not be synthesized. The structures of these titanates were refined by the Rietveld method from powder X-ray-diffraction data. Within the solid-solution series, unit-cell parameters and unit-cell volumes decrease with increase in Mg content. All compounds consist of distorted TiO6 and AO6 (A = Mn,Mg) octahedra, and in common with geikielite, pyrophanite, and ilmenite (sensu lato), the TiO6 octahedra are distorted to a greater degree than (Mn,Mg)O6. The extent of displacement of (Mn,Mg) and Ti from the centers of their coordination polyhedra varies irregularly with increasing Mg content, reaching a maximum for x = 0.1 and 0.2 apfu Mg. Entry of Mg2+ into the VIA site results in “puckering” of layers consisting of TiO6 octahedra (less distorted) above and below planes parallel to (001), and decreased “puckering” of the AO6 octahedra (more distorted). The interlayer distance across the vacant octahedral site in the TiO6 layer decreases regularly with entry of the smaller Mg2+ cation into the VIA site. The absence of natural solid-solutions between geikielite and pyrophanite seems to be due to the contrasting geochemistry of Mn and Mg rather than to crystallochemical reasons.

Abstract

Nous avons synthétisé les membres de la solution solide entre pyrophanite et geikielite, Mn1−xMgxTiO3 (0 < x < 0.7 apfu Mg), à l’état solide à 1000°C et pression ambiante dans l’air. Tout comme avec l’ilménite, les titanates ternaires de Mn–Mg adoptent une structure ordonnée R3̅. Un maximum d’environ 0.6 apfu Mg peut être accommodé dans le MnTiO3 aux conditions employées; nous n’avons pas réussi à synthétiser les composés analogues contenant plus de Mg. Nous nous sommes servis d’un affinement de Rietveld des données obtenues par diffraction X sur poudre pour établir la structure de ces titanates. Dans cette série, les paramètres réticulaires et le volume de la maille diminuent à mesure qu’augmente la teneur en Mg. Ces compositions contiennent toutes des octaèdres TiO6 et AO6 (A = Mn,Mg) difformes, et tout comme dans la geikielite, la pyrophanite, et l’ilménite (sensu lato), les octaèdres TiO6 sont plus difformes que les octaèdres (Mn,Mg)O6. Le déplacement de (Mn,Mg) et Ti du centre de leurs polyèdres de coordinence varie de façon irrégulière avec l’augmentation en Mg, et atteint son maximum pour x = 0.1 et 0.2 apfu Mg. L’incorporation du Mg2+ dans le site VIA mène à un froncement des couches d’octaèdres TiO6 (rendus moins difformes) par dessus et par dessous les plans parallèles à (001) et à une diminution du froncement des octaèdres AO6 (rendus plus difformes). La distance intercouche près de la lacune octaédrique dans la couche d’octaèdres TiO6 diminue régulièrement à mesure que le Mg, de plus petit rayon, augmente dans le site VIA. L’absence d’exemples naturels de la solution solide entre geikielite et pyrophanite semble attribuable aux différences dans le comportement géochimique de Mn et Mg plutôt qu’à une raison cristallochimique.

(Traduit par la Rédaction)

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