PUNKARUAIVITE, LiTi₂[Si₄O₁₁(OH)](OH)₂·H₂O, A NEW MINERAL SPECIES FROM HYDROTHERMAL ASSEMBLAGES, KHIBINY AND LOVOZERO ALKALINE MASSIFS, KOLA PENINSULA, RUSSIA

Punkaruaivite, ideally LiTi₂[Si₄O₁₁(OH)](OH)₂·H₂O, is a new species of Li titanosilicate [monoclinic, C2/c, a 26.688(2), b 8.7568(7), c 5.2188(5) Å, β 91.189(2)°, V 1219.4(2) ų, Z = 4], chemically and structurally related to lintisite. The mineral is found in two different hydrothermal veins, within the Khibiny and Lovozero alkaline massifs, Kola Peninsula, Russia. In the Lovozero massif, it occurs within an ussingite – aegirine – microcline vein in nepheline syenite at Mt. Punkaruaiv in association with anglesite, belovite-(Ce), chkalovite, epididymite, epistolite, eudialyte, ferronordite-(Ce), karnasurtite-(Ce), lamprophyllite, lorenzenite, manganoneptunite, manganonordite-(Ce), monazite-(Ce), murmanite, natrolite, pectolite, rhabdophane-(Ce), steen-strupine-( Ce), tainiolite, tugtupite and vitusite-(Ce). In the Khibiny massif, it is found in a natrolite–microcline vein in foyaite at Mt. Eveslogchorr in association with aegirine, albite, belovite-(La), chivruaiite, epididymite, kuzmenkoite-Mn, lamprophyllite, monazite-(La), murmanite, palygorskite, pectolite, safflorite, sphalerite and tugtupite. In both veins, it forms small (up to 3 mm long) tabular elongate crystals, which grew on the walls of voids within leached ussingite (Lovozero massif) or natrolite (Khibiny massif). The mineral is transparent, yellowish brown to colorless, with a vitreous luster and a white streak. It has a perfect cleavage on {100}, and the pattern of fractures is step-like. The Mohs hardness is 4–5. In transmitted light, the mineral is brownish yellow, with a faint pleochroism: Y light brownish yellow, X brownish yellow; no dispersion is observed. Punkaruaivite is biaxial (−), α 1.658(2), β 1.696(2), γ 1.726(5) (for λ = 589 nm), 2V_meas 85(5)°, 2V_calc 82°. The optical orientation is X = b, Y Λ c = 12°. D_calc = 2.55 g.cm^−3,D_meas = 2.60(5) g.cm⁻³. The mean chemical composition determined with an electron microprobe is (wt.%): Li₂O 3.22 (flame photometry), Na₂O 0.29, K₂O 0.14, CaO 0.01, MnO 0.31, FeO 0.21, Al₂O₃ 0.05, SiO₂ 51.35, TiO₂ 32.50, Nb₂O₅ 1.06, H₂O 10.50 (Penfield method), total 99.64 wt.%. The empirical formula, calculated on the basis of Si + Ti + Nb + Fe + Mn + Al = 6 apfu and taking into account results of a single-crystal study, is (Li_1.02Na_0.04K_0.01)_∑1.07 {(Ti_1.92Nb_0.04Mn_0.02Fe³⁺_0.01)_∑1.99 (OH)_2.00[Si_4.03O_11.03(OH)_0.97]} ·1.26H₂O. The simplified formula is LiTi₂[Si₄O₁₁(OH)](OH)₂·H₂O. The strongest six reflections in the powder-diffraction pattern [d in Å(I)(hkl)] are: 13.3(100)(200), 6.23(80)(310), 4.38(60)(020), 3.50(80)(710), 3.01(70)(42) and 2.81(70)(910). The structure of punkaruaivite was refined to R₁ = 0.084 on the basis of 1347 unique observed reflections. It is similar to the structures of vinogradovite, lintisite, and kukisvumite, and based upon a 3D framework consisting of parallel chains of corner-sharing SiO₄ tetrahedra linked into a framework by chains of corner-sharing LiO₄ tetrahedra and edge-sharing TiO₆ octahedra. The framework contains large channels occupied by H₂O molecules. The mineral is named after its type locality at Mt. Punkaruaiv, in the Lovozero massif, Kola Peninsula, Russia. Punkaruaivite is a Na-free analogue of lintisite and related to it according to the substitution mechanism Na⁺ + O²⁻ ↔ □ + (OH)⁻.

La punkaruaivite, de compositon idéale LiTi₂[Si₄O₁₁(OH)](OH)₂·H₂O, est une nouvelle espèce de titanosilicate de lithium [monoclinique, C2/c, a 26.688(2), b 8.7568(7), c 5.2188(5) Å, β 91.189(2)°, V 1219.4(2) ų, Z = 4], chimiquement et structuralement apparentée à la lintisite. Nous avons découvert ce minéral dans des veines hydrothermales des massifs de Khibiny et de Lovozero, péninsule de Kola, en Russie. A Lovozero, on trouve la punkaruaivite dans une veine à ussingite – aegyrine – micro-cline dans une syénite néphélinique au mont Punkaruaiv, en association avec anglésite, bélovite-(Ce), chkalovite, epididymite, epistolite, eudialyte, ferronordite-(Ce), karnasurtite-(Ce), lamprophyllite, lorenzenite, manganoneptunite, manganonordite-(Ce), monazite-(Ce), murmanite, natrolite, pectolite, rhabdophane-(Ce), steenstrupine-(Ce), tainiolite, tugtupite et vitusite-(Ce). A Khibiny, on la trouve dans une veine de natrolite + microcline dans une foyaïte au mont Eveslogchorr, en association avec aegyrine, albite, bélovite-(La), chivruaiite, epididymite, kuzmenkoïte-Mn, lamprophyllite, monazite-(La), murmanite, palygorskite, pectolite, safflorite, sphalérite et tugtupite. Dans les deux cas, elle se présente en cristaux tabulaires atteignant une longueur de 3 mm, disposés sur les parois de cavités formées par dissolution de l’ussingite (Lovozero) ou natrolite (Khibiny). Il s’agit d’un minéral transparent, brun jaunâtre à incolore, avec un éclat vitreux et une rayure blanche. Il possède un clivage {100} parfait, et des fractures en escalier. La dureté de Mohs est dans l’intervalle 4–5. En lumière transmise, le minéral est jaune brunâtre, avec un léger pléochroïsme: Y jaune brunâtre pâle, X jaune brunâtre; aucune dispersion n’est observée. La punkaruaivite est biaxe (−), α 1.658(2), β 1.696(2), γ 1.726(5) (λ = 589 nm), 2V_mes 85(5)°, 2V_calc 82°. L’orientation optique est X = b, Y Λ c = 12°. D_calc = 2.55 g.cm⁻³, D_mes = 2.60(5) g.cm⁻³. La composition chimique, déterminée avec une microsonde électronique, est: Li₂O 3.22 (photométrie de flamme), Na₂O 0.29, K₂O 0.14, CaO 0.01, MnO 0.31, FeO 0.21, Al₂O₃ 0.05, SiO₂ 51.35, TiO₂ 32.50, Nb₂O₅ 1.06, H₂O 10.50 (méthode de Penfield), pour un total de 99.64% (poids). La formule chimique, calculée sur une base de Si + Ti + Nb + Fe + Mn + Al = six atomes par formule unitaire (apfu) et tenant compte des résultats de notre étude sur monocristal, est (Li_1.02Na_0.04K_0.01)_∑1.07 {(Ti_1.92Nb_0.04Mn_0.02Fe³⁺_0.01)_∑1.99(OH)_2.00 [Si_4.03O_11.03(OH)_0.97]} ·1.26H₂O. La formule simplifiée est LiTi₂[Si₄O₁₁(OH)](OH)₂·H₂O. Les six raies les plus intenses du spectre de diffraction (méthode des poudres) [d en Å(I)(hkl)] sont: 13.3(100)(200), 6.23(80)(310), 4.38(60)(020), 3.50(80)(710), 3.01(70)(42) et 2.81(70)(910). La structure de la punkaruaivite a été affinée jusqu’à un résidu R₁ de 0.084 en utilisant 1347 réflexions uniques observées. Elle ressemble à la structure de la vinogradovite, de la lintisite, et de la kukisvumite; elle présente une trame tri-dimensionnelle faite de chaînes parallèles de tétraèdres SiO₄ interconnectées par des chaînes de tétraèdres LiO₄ à coins partagés et d’octaèdres TiO₆ à arêtes partagées. La charpente contient des canaux où logent des molécules H₂O. Le nom du minéral rappelle la localité type au mont Punkaruaiv, massif de Lovozero, péninsule de Kola, en Russie. La punkaruaivite est l’analogue de la lintisite dépourvu de Na, et serait liée à celle-ci selon le mécanisme de substitution Na⁺ + O²⁻ ↔ □ + (OH)⁻.

(Traduit par la Rédaction)