THE CRYSTAL CHEMISTRY OF SHCHERBAKOVITE FROM THE KHIBINA MASSIF, KOLA PENINSULA, RUSSIA

The crystal structure of shcherbakovite from Mount Rasvumchorr, Khibina massif, Kola Peninsula, Russia, ideally K₂ Na Ti₂⁴⁺ O (OH) [Si₄O₁₂], a 8.1538(4), b 10.5569(5), c 13.9882(6) Å, V 1204.1(2) ų, space group Imma, Z = 4, D_calc 3.194 g/cm³, has been refined to R₁ = 3.2% for 960 unique (F_o > 4σF) reflections collected on a Bruker single-crystal P4 diffractometer equipped with a CCD detector and MoKα X-radiation. Shcherbakovite occurs in late (hydrothermal) shallowly dipping veins of natrolite and is associated with natrolite, aegirine, K-feldspar, strontian apatite, titanite, spherulitic baryllite and rare pyrrhotite and chalcopyrite. Electron-microprobe analysis gave SiO₂ 40.57, TiO₂ 18.87, Fe₂O₃ 1.05, MnO 0.06, BaO 6.7, CaO 0.20, K₂O 13.22, Na₂O 5.59, Nb₂O₅ 10.49, SrO 0.08, ZrO₂ 0.84, Ta₂O₅ 0.06, (H₂O)_calc 0.73, sum 97.83 wt.%. The amount of H₂O was determined from crystal-structure analysis. There is one tetrahedrally coordinated T site, <T–O> 1.607 Å, occupied by Si. There are two octahedrally coordinated sites, M(1), occupied by (Ti_0.68 Nb_0.32 □_1.00), with <M(1)–O> = 2.016 Å, and M(2), occupied by (Ti_0.72 Nb_0.15 Fe_0.08³⁺ Zr_0.04 □_1.01), with <M(2)–O> = 1.999 Å. The M(1) and M(2) sites are separated by 0.477 Å, and hence cannot be occupied simultaneously at a local level. There are three interstitial A sites: the A(1) site is [9]-coordinated and is occupied by (K_0.66 Ba_0.23 Na_0.07 Ca_0.02), with <A(1)–O> = 2.952 Å; the A(2) site is [8]-coordinated and is occupied by K, with <A(2)–O> = 2.861 Å, and the A(3) site is [6]-coordinated and is occupied by Na, with <A(3)–O> = 2.493 Å. Shcherbakovite is a K-analogue of batisite, ideally Ba Na₂ Ti₂⁴⁺ O₂ [Si₄O₁₂]. Shcherbakovite is related to batisite by substitution of K for Ba and K for Na. “Noonkanbahite”, ideally Ba K Na Ti₂⁴⁺ O₂ [Si₄O₁₂], has never been approved by the IMA as a new mineral species. Based on the crystal chemistry of this structure type, the general formula of these minerals may be written as A B C M₂ ϕ₂ [Si₄O₁₂], with the following end-member compositions: batisite A = Ba, B = Na, C = Na; shcherbakovite, A = K, B = K, C = Na; “noonkanbahite”, A = Ba, B = K, C = Na; unnamed, A = K, B = Na, C = Na.

Nous avons affiné la structure cristalline de la shcherbakovite provenant du mont Rasvumchorr, complexe alcalin de Khibina, péninsule de Kola, en Russie, dont la composition idéale est K₂ Na Ti₂⁴⁺ O (OH) [Si₄O₁₂], a 8.1538(4), b 10.5569(5), c 13.9882(6) Å, V 1204.1(2) ų, groupe spatial Imma, Z = 4, D_calc 3.194 g/cm³, jusqu’à un résidu R₁ = 3.2% pour 960 réflexions uniques (F_o > 4σF) prélevées sur monocristal avec un diffractomètre Bruker P4 muni d’un détecteur CCD (rayonnement MoKα). On trouve la shcherbakovite dans des veins hydrothermales tardives de natrolite à faible pendage, en association avec natrolite, aegyrine, feldspath potassique, apatite strontifère, titanite, baryllite sphérulitique, et, plus rarement, pyrrhotite et chalcopyrite. Les analyses à la microsonde électronique ont donné SiO₂ 40.57, TiO₂ 18.87, Fe₂O₃ 1.05, MnO 0.06, BaO 6.7, CaO 0.20, K₂O 13.22, Na₂O 5.59, Nb₂O₅ 10.49, SrO 0.08, ZrO₂ 0.84, Ta₂O₅ 0.06, (H₂O)_calc 0.73, somme 97.83% (poids). La quantité de H₂O a été déterminée par ébauche de la structure cristalline. Il y a un site à coordinence tétraédrique T, <T–O> 1.607 Å, qu’occupe le Si. Il y a deux sites à coordinence octaédrique, M(1), qu’occupe (Ti_0.68 Nb_0.32 □_1.00), avec <M(1)–O> = 2.016 Å, et M(2), qu’occupe (Ti_0.72 Nb_0.15 Fe_0.08³⁺ Zr_0.04 □_1.01), avec <M(2)–O> = 1.999 Å. Les sites M(1) et M(2) sont 0.477 Å l’un de l’autre, et donc ne pourraient pas être remplis simultanément à un échelle locale. Il y a trois sites interstitiels A: Le site A(1) possède une coordinence [9] et contient (K_0.66 Ba_0.23 Na_0.07 Ca_0.02), avec <A(1)–O> = 2.952 Å; le site A(2) possède une coordinence [8], et contient le K, avec <A(2)–O> = 2.861 Å, tandis que le site A(3) a une coordinence [6], et contient le Na, avec <A(3)–O> = 2.493 Å. La shcherbakovite est l’analogue à dominance de K de la batisite, dont la formule idéale est Ba Na₂ Ti₂⁴⁺ O₂ [Si₄O₁₂]. Dans la shcherbakovite, il y a remplacement du Ba et du Na par le K. La “noonkanbahite”, dont la formule idéale serait Ba K Na Ti₂⁴⁺ O₂ [Si₄O₁₂], n’a pas été acceptée par l’IMA comme nouvelle espèce minérale. Selon la cristallochimie de ce type de structure, la formule générale de ces minéraux serait A B C M₂ ϕ₂ [Si₄O₁₂], avec les pôles suivants: batisite, A = Ba, B = Na, C = Na; shcherbakovite, A = K, B = K, C = Na; “noonkanbahite”, A = Ba, B = K, C = Na; espèce sans nom, A = K, B = Na, C = Na.

(Traduit par la Rédaction)