FLUORVESUVIANITE, Ca₁₉(Al,Mg,Fe²⁺)₁₃[SiO₄]₁₀[Si₂O₇]₄O(F,OH)₉, A NEW MINERAL SPECIES FROM PITKÄRANTA, KARELIA, RUSSIA: DESCRIPTION AND CRYSTAL STRUCTURE

Fluorvesuvianite was found in the abandoned Lupikko iron mine, Pitkäranta, Karelia, Russia. It occurs in cavities of chloritized diopside skarn, as radiating aggregates of acicular crystals in calcite. Crystals (up to 1.5 cm long and 5–20 μm across) are elongate along [001]; the dominant forms are {100} or {110}. Associated minerals are sphalerite and clinochlore. Single crystals of fluorvesuvianite are colorless and transparent, aggregates are white with silky luster, and the mineral is non-fluorescent. The Mohs hardness is 6. The mineral is brittle, and no cleavage or parting was observed. D_meas is 3.46(3) g/cm³, and D_calc is 3.43g/cm³. In immersion liquids, the mineral is colorless and non-pleochroic. Fluorvesuvianite is uniaxial (−), ω 1.702(1), ε 1.699(1) for λ = 589 nm. Chemical composition (electron microprobe, H₂O by TGA, F by ion-selective electrode, wt.%): CaO 36.1, MgO 1.9, MnO 0.1, FeO 2.8, Al₂O₃ 17.9, SiO₂ 36.6, H₂O 0.5, F 4.6, −O=2F 1.94, Total 98.56. The empirical formula based on 50 cations per formula unit is Ca_19.03 (Al_10.38Mg_1.39Fe²⁺ _1.15Mn²⁺ _0.04)_∑12.96 Si_18.01O_68.00 (F_7.16OH_1.64O_0.80)_∑9.60, which corresponds to the ideal formula Ca₁₉ (Al,Mg,Fe²⁺)₁₃ [SiO₄]₁₀ [Si₂O₇]₄ O(F,OH)₉. The bands in the IR spectrum are: 3625, 3555, 3400, 3170, 1650, 1575, 1080 shoulder, 1021, 983, 905, 870 shoulder, 800, 710 shoulder, 636, 605, 577, 490, 444, 411, 395 cm⁻¹. The strongest eight lines in the X-ray powder-diffraction pattern [d in Å(I)(hkl)] are: 4.74(20)(202), 3.465(30)(420), 3.040(30)(510), 2.945(35)(004), 2.743(90)(432,440), 2.589(50)(224,522), 2.453(100)(620), and 1.619(30)(526,922). Fluorvesuvianite is tetragonal, space group P4/nnc, unit-cell parameters refined from the powder data: a 15.516(2), c 11.772(3)Å, V 2834(1)ų, Z = 2. The crystal structure has been refined to R₁ = 0.043, calculated for 1108 unique observed reflections (| F_o | ≥ 4σ| F_o |). The structure refinement demonstrates that most of the fluorine is at the F(11) position [the refined site-occupancy is F_0.72(OH)_0.28]. The elongate <Si(1) −O> bond length (1.664 Å) and the Si(1) site-occupancy factor, 0.803(8), suggest substitution according to the scheme (SiO₄)⁴⁻ ↔ 4F⁻. If Ca₁₉ (Al,Mg,Fe²⁺)₁₃ [SiO₄]₁₀ [Si₂O₇]₄ O(OH)₉ is considered the formula of vesuvianite, the end-member composition of fluorvesuvianite is Ca₁₉(Al,Mg,Fe²⁺)₁₃[SiO₄]₁₀[Si₂O₇]₄O(F)₉. In other words, a vesuvianite-group specimen with more than 4.5 F apfu is named fluorvesuvianite.

La fluorvésuvianite a été découverte à la mine de fer abandonnée de Lupikko, Pitkäranta, Karélie, Russie. On la trouve dans des cavités d’un skarn à diopside chloritisé, en amas fibroradiés dans la calcite. Les cristaux, jusqu’à 1.5 cm de long et 5–20 μm de diamètre, sont allongés le long de [001]; les formes dominantes sont {100} et {110}. Lui sont associés sphalérite et clinochlore. Les monocristaux de fluorvésuvianite sont incolores et transparents, les aggrégats sont blancs avec un éclat soyeux, et le minéral est non-fluorescent. La dureté de Mohs est 6. C’est un minéral cassant, sans clivage ou plan de séparation. La densité mesurée est 3.46(3) g/cm³, et la densité calculée, 3.43 g/cm³. Dans les liquides d’immersion, le minéral est incolore et non-pléochroïque. La fluorvésuvianite est uniaxe (−), ω 1.702(1), ε 1.699(1) pour λ = 589 nm. Sa composition chimique (microsonde électronique, H₂O par analyse thermogravimétrique, F par électrode à ion sélectif, résultats en %, poids): CaO 36.1, MgO 1.9, MnO 0.1, FeO 2.8, Al₂O₃ 17.9, SiO₂ 36.6, H₂O 0.5, F 4.6, −O=2F 1.94, total 98.56. La formule empirique fondée sur 50 cations par unité formulaire est Ca_19.03 (Al_10.38Mg_1.39Fe²⁺ _1.15Mn²⁺ _0.04)_∑12.96 Si_18.01O_68.00 (F_7.16OH_1.64O_0.80)_∑9.60, ce qui correspond à une formule idéale Ca₁₉ (Al,Mg,Fe²⁺)₁₃ [SiO₄]₁₀ [Si₂O₇]₄ O(F,OH)₉. Les bandes du spectre d’absorption infra-rouge sont: 3625, 3555, 3400, 3170, 1650, 1575, 1080 épaulement, 1021, 983, 905, 870 épaulement, 800, 710 épaulement, 636, 605, 577, 490, 444, 411, 395 cm⁻¹. Les huit raies les plus intenses du spectre de diffraction, méthode des poudres [d en Å(I)(hkl)] sont: 4.74(20)(202), 3.465(30)(420), 3.040(30)(510), 2.945(35)(004), 2.743(90)(432,440), 2.589(50)(224,522), 2.453(100)(620), et 1.619(30)(526,922). La fluorvésuvianite est tétragonale, groupe spatial P4/nnc, paramètres réticulaires affinés à partir du spectre sur poudre: a 15.516(2), c 11.772(3)Å, V 2834(1)ų, Z = 2. Nous avons affiné la structure cristalline jusqu’à un résidu R₁ = 0.043, calculé pour 1108 réflexions uniques observées (| F_o | ≥ 4σ| F_o |). L’affinement démontre que la plupart du fluor se situe au site F(11), dont l’occupation affinée est F_0.72(OH)_0.28. La liaison <Si(1)–O> légèrement allongée (1.664 Å) et le facteur d’occupation du site Si(1), 0.803(8), témoigneraient de la substitution (SiO₄)⁴⁻ ↔ 4F⁻. Si la formule de la vésuvianite s’écrit Ca₁₉ (Al,Mg,Fe²⁺)₁₃ [SiO₄]₁₀ [Si₂O₇]₄ O(OH)₉, celle du pôle fluorvésuvianite serait Ca₁₉(Al,Mg,Fe²⁺)₁₃ [SiO₄]₁₀ [Si₂O₇]₄ O(F)₉. En d’autres mots, un échantillon du groupe de la vésuvianite ayant plus de 4.5 F atomes par unité formulaire mérite le nom fluorvésuvianite.

(Traduit par la Rédaction)