STRUCTURAL AND CHEMICAL CONTRASTS BETWEEN PRISMATIC AND FIBROUS FLUORO-EDENITE FROM BIANCAVILLA, SICILY, ITALY

Fluoro-edenite [NaCa₂Mg₅(Si₇Al)O₂₂F₂], a new end-member of the calcic amphibole group, is present with both prismatic and fibrous morphologies in the altered volcanic products of the Monte Calvario locality, Biancavilla, on the flanks of Mount Etna, Sicily, Italy. Whereas the crystal chemistry of the prismatic variety was described recently, the fibrous variety has not been well characterized. We report original crystal-chemical and structural data on this fibrous amphibole. Because of the difficulty in analyzing this micrometric material, specific procedures of sample preparation were developed. SEM–EDS microanalyses and Mössbauer spectroscopy indicate a variable composition of the fibers, ranging mostly from fluoro-edenite to, subordinately, winchite, tremolite, and richterite compositions. Given the impossibility of using a single-crystal X-ray method, the powderdiffraction data were evaluated by the Rietveld method. By combining the microchemical data, Mössbauer Fe³⁺/Fe_tot values, and with a refinement of the structure, the following chemical formula was obtained from an averaged composition of all the fibrous amphibole analyzed: (Na_0.307K_0.157)_∑0.464 (Ca_1.505Na_0.495)_∑2.000 (^VIAl_0.104Fe³⁺_0.333Fe²⁺_0.162Mg_4.255Ti_0.062Mn_0.063)_∑4.980 (Si_7.520^IVAl_0.480)_∑8.000 O₂₂ (F_1.970Cl_0.020)_∑1.990. The cell parameters, positional parameters for all the atoms, and site scattering for O3, M1, M2, M3, M4, A, and A(m) were refined. In agreement with the site occupancies of cations based on both XRPD and Mössbauer data, Fe²⁺ was assigned to the M2 and M3 sites, and all Fe³⁺ was assigned to the M2 site. In particular, Fe²⁺ content of each M2 site is far greater (0.125 apfu) than that of M3 (0.037 apfu). The analytical procedures utilized here can be adopted for all types of mineral fibers, whether they belong to the asbestiform group of amphiboles or not. In addition to their mineralogical interest, these results are also relevant for environmental and health aspects. The interactions between mineral fiber and the biological environment are strongly related to the crystal chemistry of the fibrous materials.

La fluoro-édenite [NaCa₂Mg₅(Si₇Al)O₂₂F₂], nouveau pôle parmi les amphiboles calciques, est présente sous forme de prismes et de fibres dans les produits volcaniques altérés de Monte Calvario, à Biancavilla, sur les flancs du mont Etna, en Sicile, Italie. Quoique la chimie cristalline de la variété prismatique a été décrite récemment, la variété fibreuse demeure méconnue. Nous présentons des données originales sur les aspects cristallochimiques et structuraux de cette amphibole fibreuse. A cause de difficultés à analyser ce matériau micrométrique, nous avons dû développer des procédures spécifiques pour la préparation d’échantillons. Les analyses faites au microscope électronique à balayage en dispersion d’énergie et par spectroscopie de Mössbauer indiquent une composition variable des fibres, correspondant surtout à la fluoro-édenite mais aussi, en quantités moindres, à la winchite, la trémolite, et la richterite. A cause de l’impossibilité d’utiliser la diffraction X sur monocristal, nous avons utilisé la méthode de Rietveld et les données en diffraction X obtenues sur poudre. D’après une combinaison des données microchimiques, les valeurs de Fe³⁺/Fe_tot résultant des spectres de Mössbauer, et un affinement de la structure, nous obtenons la formule chimique moyenne suivante pour décrire l’amphibole fibreuse analysée: (Na_0.307K_0.157)_∑0.464 (Ca_1.505Na_0.495)_∑2.000 (^VIAl_0.104Fe³⁺_0.333Fe²⁺_0.162Mg_4.255Ti_0.062Mn_0.063)_∑4.980 (Si_7.520^IVAl_0.480)_∑8.000 O₂₂ (F_1.970Cl_0.020)_∑1.990. Les paramètres réticulaires, les coordonnées de tous les atomes, et la dispersion d’électrons aux sites O3, M1, M2, M3, M4, A, et A(m) ont été affinés. En accord avec l’occupation des sites fondée sur les données en diffraction X sur poudres et les données de Mössbauer, le Fe²⁺ est assigné aux sites M2 et M3, et tout le Fe³⁺ est assigné au site M2. La teneur en Fe²⁺ de chaque site M2 dépasse largement (0.125 apfu) la teneur au site M3 (0.037 apfu). On peut adopter les procédures analytiques utilisées ici pour toutes sortes de fibres minérales, qu’elles soient une amphibole asbestiforme ou non. En plus de l’intérêt minéralogique, ces résultats sont pertinents dans les domaines de l’environnement et de la santé. Les interactions entre fibres minérales et le milieu biologique sont fortement liées à la chimie cristalline de ces matériaux fibreux.

(Traduit par la Rédaction)