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Cristallochimie des lizardites substituees Mg-Fe-Ni par spectrometrie visible et infrarouge proche

Published online by Cambridge University Press:  09 July 2018

B. D. Cervelle
Affiliation:
Laboratoire de Minéralogie-Cristallographie, Université Pierre et Marie Curie, Tour 16, 4 place Jussieu 75230 Paris Cedex 05, France
M. Maquet
Affiliation:
Laboratoire de Minéralogie-Cristallographie, Université Pierre et Marie Curie, Tour 16, 4 place Jussieu 75230 Paris Cedex 05, France

Résumé

Des lizardites substituées (Mg,Fe,Ni)3Si2O5(OH)4 ont été étudiées par spectrométrie en réflectance diffuse de 340 à 2500 nm, de manière à déterminer l'environnement de Mg2+, Ni2+ et Fe2+, en particulier la symétrie des sites et les distances métal-ligands. L'examen de la structure de la lizardite sensu stricto ayant conduit à définir pour Mg2+ deux sites hexacoordonnés M1 et M2 non équivalents dans la couche octaédrique du feuillet serpentineux, l'interprétation, à l'aide de la théorie du champ cristallin, des spectres d'absorption de lizardites de compositions chimiques variées a fourni les résultats suivants: 1. Le site M1 a la symétrie C2v: octaèdre orthorhombique. 2. Le site M2 a la symérie C3v: octaèdre rhomboédrique. 3. Fe2+ est hexacoordonné, et occupe les deux sites M1 et M2 si sa teneur est supérieure à environ 2%. Pour une teneur inférieure, Fe2+ n'occupe que M1. 4. Dans une lizardite Mg + Fe + Ni, Ni2+ est hexacoordonné et occupe le site M2. Ce site du nickel est plus grand en présence de Fe2+, que lorsque le nickel y est seul (népouite). Ni2+ y occupe une position plus rapprochée du centre de la couche octaédrique que Mg2+, ce qui contribue à réduire la flexion du plan des cations dans cette couche. 5. Dans une lizardite proche du pôle nickelifère (népouite), il y a réorganisation de la structure autour d'un site hexacoordonné unique de symétrie C3v. Ce site est déformé, et plus petit: distance moyenne métal-ligand r = 2·06 Å dans la népouite, r = 2·11 Å dans la lizardite magnésienne sensu stricto. Cette réduction de la taille du site ne peut se concevoir que par la réduction de l'épaisseur de la couche octaédrique: 2·20 Å (pôle Mg) à 2·16 Å (pôle Ni).

Abstract

Abstract

Nickel- and iron-substituted lizardites—(Mg,Fe,Ni)3Si2O5(OH)4—have been studied by diffuse reflectance spectroscopy (340–2500 nm) in order to determine the environment of Mg2+, Ni2+ and Fe2+ ions, in particular the symmetry of the sites and the metal-ligand distances. Two unequivalent six-coordinated sites, M1 and M2, are defined in the single octahedral layer. Interpretation of the absorption spectra of Fe2+ and Ni2+ in various lizardites using crystal field theory indicates that: 1. The M1 site is an orthorhombic octahedron (symmetry C2v). 2. The M2 site is a rhombohedral octahedron (symmetry C3v). 3. The six-coordinated Fe2+ ion occupies both sites when it becomes a major component (>2% by weight); if present in smaller amount, Fe2+ occupies only the M1 site. 4. In a (Fe + Ni)-substituted lizardite the six-coordinated Ni2+ ion occupies the M2 site. This site is larger when the lizardite contains some iron than when only nickel is present (nepouite). Ni2+ in the M2 site occupies a more central position than does Mg2+ in the lizardite sensu stricto. This contributes to a reduction in buckling of the cation plane in the layer. 5. In a nickeliferous lizardite (nepouite) the structure is reorganized around a single six-coordinated site of C3v symmetry; this site is deformed and smaller. The metal-ligand mean distance is r = 2·06 Å in the nepouite, compared to r = 2·11 Å in the lizardite s.s. The reduction in size of the site leads to a thinning of the octahedral layer from 2·20 Å (Mg-end) to 2·16 Å (Ni-end).

Kurzreferat

Kurzreferat

Von nickel- und eisensubstituierten Lizarditen — (Mg,Fe,Ni)3Si2O5(OH)4 — wurden Remissionsspektren (340–2500 nm) aufgenommen, um die Umgebung von Mg2+, Ni2+ und Fe2+-Ionen im Gitter zu untersuchen, wobei die Symmetrie der Bindungspositionen und die Abstände zwischen Metall und Liganden im Vordergrund standen. Im einfachen oktaedrischen Gitter wurden zwei nicht äquivalente, sechsfach koordinierte Plätze M1 und M2 definiert. Die Interpretation der Absorptions-spektren von Fe2+ und Ni2+ in unterschiedlichen Lizarditen mit Hilfe der Kristallfeld-Theorie weisen auf folgendes hin: (1) Die M1-Position ist ein orthorhombisches Oktaeder (Symmetrie C2v); (2) die M2-Position ist ein rhombisches Oktaeder (C3v); (3) das sechsfach koordinierte Fe2+-Ion besetzt beide Positionen, wenn es einen Gewichtsanteil von über 2% ausmacht. Anderenfalls besetzt es nur M1-Plätze. (4) In einem (Fe,Ni)-substituierten Lizardit besetzt das Ni2+ in Sechserkoordination die M2-Position. Wenn der Lizardit etwas Eisen enthält, ist dieser Platz größer, als wenn nur Ni vorhanden ist (Nepouit). Ni2+ auf M2-Plätzen hat eine mehr zentrale Position inne als Mg2+ im Lizardit (im engeren Sinn). Dies trägt zu einer Glättung der Ebene der Kationenlagen bei. (5) In einem nickelhaltigen Lizardit (Nepouit) baut sich die Struktur um eine einzelne, sechsfach koordinierte Position mit C3v-Symmetrie auf. Diese Position ist deformiert und kleiner. Der mittlere Metall-Liganden-Abstand ist im Nepouit r 2·06 Å, im eigentlichen Lizardit r = 2·11 Å. Die Verringerung dieses Abstandes führt zu einer Schrumpfung der Oktaederschicht von 2·20 Å (Mg-Endglied) auf 2·16 Å (Ni-Endglied).

Resumen

Resumen

Se han estudiado, por espectroscopía de reflectancia difusa, (340–2500 mm) una serie de Lizarditas (Si2O5(OH4)(Mg,Fe,Ni) con sustituciones de Mg por Ni+2 y Fe+2, con el objeto de determinar el entorno de estos iones, particularmente su simetría y las distancias metal-ligando. Se han encontrado dos posiciones exacoordinadas no-equivalentes, M1 y M2, en la capa octaédrica. la interpretación de los espectros del Fe+2 y Ni+2 en varias lizarditas, aplicando la teoria del campo cristalino indica que: 1. La posición M1 es un octaedro ortorómbico (simetria C2v). 2. La posición M2 es un octaedro romboédrico (simetria C3v). 3. El Fe+2 exacoordinado ocupa ambas posiciones cuando pasa a ser un componente mayoritario (2% en peso). En caso contrario, el Fe+2 ocupa sólo la posición M1. 4. En una lizardita sustituída (Fe + Ni), el ión Ni+2 exacoordinado ocupa la posición M2. Este hueco es más grande cuando la lizardita contiene algunos átomos de hierro que cuando sólo contiene niquel (neponita). El Ni+2 en el hueco M2 ocupa una posición más céntrica que el Mg+2 en la lizardita, sensu stricto. Esto se traduce a una deformación del plano del catión en la lámina. 5. En una lizardita niquelifera (neponita), la estructura se reorganiza alrededor de una única posición exacoordinada de simetria C3v. Este hueco es más pequeño y deformado. La distancia media metal-ligando es r = 2·06 Å en la neponita, comparado con el valor r = 2·11 Å en la lizardita s.s. la disminución del tamaño de los huecos conduce a un adelgazamiento de la capa octaédrica desde 2·2 Å para el término −Mg hasta 2·16Å para el término −Ni.

Type
Research Article
Copyright
Copyright © The Mineralogical Society of Great Britain and Ireland 1982

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