Abstract

A natural sample of anorthoclase of composition Na0.63K0.27Ca0.10Al1.10Si2.90O8 (Ab63Or27An10) was treated at T = 950°C for one week, and then investigated by single-crystal X-ray diffraction in situ at high pressure using a diamond-anvil cell. After the thermal treatment, the unit-cell parameters at room pressure and temperature are a 8.2523(3), b 12.9363(5), c 7.1416(3) Å, α 92.046(5), β 116.294(3), γ 90.206(4)°, V 682.91(5) Å3, and indicate nearly complete Al–Si disorder. Unit-cell parameters were measured at room temperature as a function of pressure to 8.48 GPa. The PV data are described by a fourth-order Birch–Murnaghan equation of state with the following coefficients: V0 = 682.92(5) Å3, KT0 = 54.4(4) GPa, K′ = 6.4(3), K″ = −1.16(12) GPa−1. The unit-cell compression is anisotropic, as indicated by the unit strain tensors, with 53% of the total compression over the entire range in pressure accommodated along a direction close to a*. The axial linear compressibilities (βa = 6.92, βb = 2.83 and βc = 3.91 × 10−3 GPa−1) reflect a compressibility pattern similar to that of other alkali feldspars. The X-ray intensity data were collected at a pressure of 0.0001, 4.7 and 6 GPa. The results of the refinements indicate that the symmetry of this anorthoclase remains triclinic, C1̅, over the entire range in pressure; no phase transitions were observed. The pressure causes a strong deformation of the extra-framework M site, with a contraction of the volume by 16% at P = 6 GPa. The compression is accompanied by a decrease of the M–O distances and a possible increase in the coordination number of the non-tetrahedrally coordinated cations from “5+1” to “5+2”, related to the significant decrease of the M–OC(m) distance. The increase of the coordination number is not associated with any phase transition. Together with the deformation of the M site, the inter-tetrahedron tilting of essentially rigid tetrahedra (detectable by the changes in the T–O–T angles) is the main mechanism of compression of the structure of anorthoclase.

Abstract

Nous avons chauffé un échantillon naturel d’anorthoclase de composition Na0.63K0.27Ca0.10Al1.10Si2.90O8 (Ab63Or27An10) à 950°C pour une semaine, et nous l’avons ensuite étudié par diffraction X in situ à pression élevée au moyen d’une cellule à enclumes de diamant. Après le traitement thermique, les paramètres réticulaires à pression et température ambiantes sont a 8.2523(3), b 12.9363(5), c 7.1416(3) Å, α 92.046(5), β 116.294(3), γ 90.206(4)°, V 682.91(5) Å3, et témoignent d’un désordre Al–Si presque complet. Nous avons mesuré les paramètres à température de la pièce en fonction de la pression jusqu’à 8.48 GPa. On peut décrire les données PV par une équation d’état Birch–Murnaghan du quatrième ordre, avec les coefficients suivants: V0 = 682.92(5) Å3, KT0 = 54.4(4) GPa, K′ = 6.4(3), K″ = −1.16(12) GPa−1. La compression de la maille élémentaire est anisotrope, telle qu’indiquée par les tenseurs unitaires de déformation, avec 53% de la compression totale sur l’intervalle de pression étudié accommodé le long d’une direction voisine de a*. Les compressibilités axiales linéaires (βa = 6.92, βb = 2.83 et βc = 3.91, toutes × 10−3 GPa−1) ressemblent au schéma de compressibilité des autres feldspaths alcalins. Les données sur l’intensité en diffraction X ont été prélevées à 0.0001, 4.7 et 6 GPa. Les résultats des affinements montrent que la symétrie de ce cristal d’anorthoclase demeure triclinique, C1̅, sur tout l’intervalle de pression étudié; il n’y aucune inversion. La pression cause une forte déformation du site M externe à la trame, avec contraction de son volume de 16% à 6 GPa. La compression mène à une diminution des distances M–O et une augmentation possible de la coordinence des cations non tétracoordonnés, de “5+1” à “5+2”, liée à la diminution importante de la distance M–OC(m). L’augmentation de la coordinence n’est pas associée à une inversion. De concert avec la déformation du site M, l’inclinaison des tétraèdres essentiellement rigides, décelée par les changements des angles T–O–T, serait le mécanisme principal pour expliquer la compression de la structure de l’anorthoclase.

(Traduit par la Rédaction)

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