Abstract

The crystal structure of kudriavite, (Cd,Pb)Bi2S4, a new mineral species, was solved from single-crystal X-ray-diffraction data and refined to R = 4.9% (4.3% for a model with split mixed-cation sites). Lattice parameters are a 13.095(1), b 4.0032(3), c 14.711(1) Å, β 115.59(1)°, V 695.6(1) Å3. The structure is equivalent to that of synthetic CdBi2S4, space group C2/m, Z = 4, and represents a pavonite homologue, N = 3. It is built of three-octahedron-thick columns of (311)PbS-like slabs combined by “unitcell twinning” in a quasi-mirror-glide succession. The slabs, which are intrinsically of the same topology, differ in the coordination state of bordering cations because of the relative positions of the adjacent layers. In the slabs of type I (the “non-accreting” slab common to all pavonite homologues), the central columns of octahedra are flanked by half-octahedral (square-pyramidal) coordinations completed to split-octahedra by the addition of two S atoms from the adjacent slab. The central columns of octahedra in the slabs of type II (of varying thickness, i.e., “accreting” in pavonite homologues) are flanked by octahedral coordinations involving a S atom from the adjacent slab. The observed chemical Cd ↔ Pb and Bi ↔ In substitutions are, according to the crystal-chemical analysis, structurally limited to Bi-containing sites. They are distributed predominantly in the boundary coordinations of the type-I slabs, and the central octahedra of the type-II slabs, with Pb preferentially entering the former, and In the latter. The marginal octahedral sites of the type-II slabs, and the central octahedral sites of the type-I slabs, have been refined as pure Bi and Cd sites, respectively. The crystal-chemical analysis suggests that the observed 1:1 Pb:Cd ratio in natural kudriavite represents the upper limit for the substitution of Pb in the structure. A limit of the In substitution is not possible to determine from the present data, but it most probably is less than In:Bi = 1:3. The ratio observed in type kudriavite is less than 1:10.

Abstract

Nous avons résolu la structure cristalline de la kudriavite, (Cd,Pb)Bi2S4, nouvelle espèce minérale, à partir de données prélevées sur monocristal, et nous l’avons affiné jusqu’à un résidu R de 4.9% (4.3% pour un modèle ayant des sites subdivisés des cations). Les paramètres réticulaires sont a 13.095(1), b 4.0032(3), c 14.711(1) Å, β 115.59(1)°, V 695.6(1) Å3. La structure est équivalente à celle du composé synthétique CdBi2S4, groupe spatial C2/m, Z = 4, et représenterait un homologue de la pavonite, N = 3. Elle est faite de colonnes trois octaèdres de large d’un module ressemblant une tranche (311) de PbS, agencées par macle à l’échelle de la maille dans une séquence simulant un plan de glissement avec miroir. Ces modules, qui possèdent intrinsèquement la mème topologie, diffèrent dans la coordinence des cations en bordure à cause des positions relatives des couches adjacentes. Dans les modules de type I (le module “non-accrétionnel” présent dans tout homologue de la pavonite), les colonnes centrales d’octaèdres ont, en bordure, des coordinences de demi-octaèdres (pyramide carrée) avec complément d’un octaèdre divisé, résultat de l’addition de deux atomes de S provenant d’un module voisin. Les colonnes centrales d’octaèdres des modules de type II (d’épaisseur variable, c’est-à-dire, module dit “d’accrétion” dans les homologues de la pavonite) ont, sur leurs flancs, une coordinence octaédrique impliquant une atome S provenant d’un module adjacent. Les substitutions observées, Cd ↔ Pb et Bi ↔ In, n’impliqueraient, selon notre analyse cristallochimique, que les sites contenant le Bi. Elles affectent surtout les coordinences limitrophes des modules de type I, et les octaèdres centraux des modules de type II, le Pb entrant de préférence dans le premier, et l’In, dans le second. Nous avons affiné les sites octaédriques limitrophes des modules de type II, et ceux des sites octaédriques centraux des modules de type I, comme sites Bi et Cd, respectivement. D’après notre analyse cristallochimique, le rapport Pb:Cd égal à 1:1 observé dans la kudriavite représenterait la limite maximale de l’incorporation du Pb dans la structure. Il nous est impossible de fixer une limite sur l’incorporation de l’In à partir des données disponibles, mais il est probable que le rapport In:Bi est inférieur à 1:3. Le rapport dans la kudriavite-type est inférieur à 1:10.

(Traduit par la Rédaction)

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