Abstract

Prehnite from the Jeffrey mine, in Asbestos, Quebec, has been investigated by optical microscopy, electron-microprobe analysis, single-crystal X-ray-diffraction (XRD) analysis, and electron paramagnetic resonance (EPR) spectroscopy. Electron-microprobe analyses yield an average iron content of 0.053(34) wt% Fe2O3; single-crystal XRD intensity datasets confirm the space group P2cm. Single-crystal EPR spectra measured from 290 to 13 K reveal at least six paramagnetic defects: three Fe3+ centers, a VO2+ radical, a Mn2+ center, and an Al-associated O center. Spin-Hamiltonian parameters of the VO2+ radical show that it resides at an octahedral site and most likely originated from a V3+O4(OH)2 octahedron by removal of a proton and trapping of a hole to form a covalent V=O bond during natural radiation. Spin-Hamiltonian parameters, including the high-spin terms of type S4, BS3 and BS5, for the dominant Fe3+ center also show it to reside at an octahedral site. Two less abundant Fe3+ centers have similar orientations in effective principal axes of g, indicative of occupancies at the octahedral site as well. Their differences in effective principal values of g may be attributed to different degrees of local distortion of the octahedral site. A previous interpretation of the powder EPR spectra for two Fe3+ sites in prehnite has been shown to be incorrect. Spin-Hamiltonian parameters for Fe3+ in prehnite have wide implications for interpretation of EPR spectra of Fe3+ in layer silicates.

Abstract

Nous avons étudié la prehnite provenant de la mine Jeffrey, à Asbestos, Québec, au moyen de microscopie optique, analyses avec une microsonde électronique, diffraction X sur monocristal, et spectroscopie par résonance paramagnétique des électrons (EPR). Les données analytiques obtenues avec la microsonde électronique indiquent, en moyenne, 0.053(34)% Fe2O3 (poids); les études en diffraction X sur monocristal confirment le groupe spatial P2cm. Les spectres EPR mesurés de 290 à 13 K révèlent au moins six défauts paramagnétiques, trois dus aux centres Fe3+, un attribué au radical VO2+, un dû à un centre Mn2+, et un autre à un centre O associé à Al. Les paramètres Hamiltoniens du spin du radical VO2+ démontrent qu’il réside à un site octaédrique et serait dû à un octaèdre V3+O4(OH)2 par élimination d’un proton et piégeage d’un trou pour former une liaison covalente V=O suite à la radiation naturelle. Les paramètres Hamiltoniens du spin, y inclus les termes de spin élevé de type S4, BS3 et BS5 pour le centre dominant dû au Fe3+ démontrent qu’il réside aussi à un site octaédrique. Deux sites Fe3+ moins abondants possèdent une orientation semblable des axes effectifs principaux de g, indication aussi de sites octaédriques. Leurs différences dans les axes effectifs principaux de g seraient attribuables à de différents degrés de distorsion locale du site octaédrique. Une interprétation antérieure de deux sites Fe3+ du spectre EPR de la prehnite est erronnée. Les paramètres Hamiltoniens du spin de Fe3+ dans la prehnite auraient des implications importantes dans l’interprétation des spectres EPR du Fe3+ dans les phyllosilicates. (Traduit par la Rédaction)

(Traduit par la Rédaction)

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