Pseudosymmetry and cation ordering in heterophyllosilicates. 2. Refinement of the crystal structure of Ca-bearing mineral of the perraultite series

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

   Object of Study. The symmetry and the choice of the space group (sp. gr.) for the structures of perraultite and related minerals – bafertisite-like Mn/Fe-Ti heterophyllosilicates with ordered alkali and alkaline earth cations is still under discussion. In the present work, the crystal structure of the Ca-containing member of the perraultite series is studied.   Materials and Methods. The mineral perraultite used in this research was collected from the Oktyabrsky alkaline massif (Northern Azov Sea region). The crystal structure of the sample was studied using single crystal X-ray diffraction analysis. The parameters of the monoclinic unit cell are: a = 10.7230(3) Å, b = 13.8313(4) Å, c = 20.8178(7) Å, β = 95.0348(3)°, V = 3075.638(15) Å3.   Results. The crystal structure of perraultite was refined within two space groups, C2 and C2/m, using data sets for 5120 and 2948 independent reflections with I > 3σ(I), respectively. The final R-factor values were 4.66 % for the sp. gr. C2 and 4.84 % for sp. gr. C2/m. For the structural model refined using the sp. gr. C2 the crystal chemical formula is (Z = 2): A1(Ba) A2(Ba0.64K0.36)2 A3(K0.87Ba0.13) B1(Na0.70Ca0.30) B2(Na0.70Ca0.30) B3(Na0.90Ca0.10)2 [M1(Mn0.50Fe2+0.40Zn0.10) M2(Mn0.60Fe2+0.30Zn0.10) M3(Mn0.50Fe2+0.50) M4(Mn0.70Fe2+0.30) M5(Mn0.50Fe2+0.50) M6(Mn0.60Fe2+0.40) M7(Mn0.60Fe2+0.40) M8(Mn0.70Fe2+0.30) (OH)4]2 [Ti1(Ti0.91Nb0.09) Ti2(Ti0.91Nb0.09) Ti3(Ti0.77Nb0.13Zr0.10) Ti4(Ti0.91Nb0.09) (Si2O7)4O4F2]2, where square brackets denote the main structural fragments.   Conclusions. The sp. gr. C2 is proposed as more suitable for describing the perrotite-type structure, since it allows better identification of the features of the occupancy of positions within the HOH modules. The studied mineral from the Oktyabrsky massif is a F-dominant analogue of perraultite, differing from the latter also by the presence of calcium, a high iron content and a low niobium content.

About the authors

G. S. Ilyin

Federal Research Center “Kola Science Center RAS”

N. V. Chukanov

Federal Research Center of Problems of Chemical Physics and Medicinal Chemistry, RAS

I. V. Pekov

Moscow State University

N. A. Yamnova

Moscow State University

R. K. Rastsvetaeva

Kurchatov Complex of Crystallography and Photonics, NRC Kurchatov Institute

V. O. Yapaskurt

Moscow State University

S. M. Aksenov

Federal Research Center “Kola Science Center RAS”; Kurchatov Complex of Crystallography and Photonics, NRC Kurchatov Institute

Email: aks.crys@gmail.com

References

  1. Аксенов С.М., Банару Д.А., Банару А.М., Антонов А.А., Кабанова Н.А., Кузнецов А.Н., Белоконева Е.Л., Ямнова Н.А., Дейнеко Д.В., Червонная Н.А., Чуканов Н.В., Блатов В.А. (2025) Структурное семейство курчатовита CaMg: особенности строения, сложность политипов, DFT-анализ и сравнительная кристаллохимия пироборатов двухвалентных катионов. Журнал структурной химии, 66(2), 140948.
  2. Аксенов С.М., Зарубина Е.С., Расцветаева Р.К., Чуканов Н.В., Филина М.И. (2024) Уточнение кристаллической структуры кристофшеферита-(Ce) и особенности модулярного строения полисоматической серии чевкинита {A4B(T2O7)2}{C2D2O8}m (m = 1, 2). Литосфера, 24(2), 264-283.
  3. Аксенов С.М., Чаркин Д.О., Банару А.М., Банару Д.А., Волков С.Н., Дейнеко Д.В., Кузнецов А.Н., Расцветаева Р.К., Чуканов Н.В., Шкурский Б.Б., Ямнова Н.А. (2023) Модулярность, политипия и сложность кристаллических структур неорганических соединений (обзор). Журнал структурной химии, 64(10), 117102.
  4. Белоконева Е.Л., Топникова А.П., Аксенов С.М. (2015) Тополого-симметрийный закон строения природных титаносиликатных слюд и родственных им гетерофиллосиликатов на основе расширенной OD-теории, предсказание структур. Кристаллография, 60(1), 5-20.
  5. Еськова Е.М., Дусматов В.Д., Расцветаева Р.К., Чуканов Н.В., Воронков А.А. (2003) Сурхобит (Ca,Na) (Ba,K)(Fe2+,Mn)4Ti2(Si4O14)O2(F,OH,O)3 – новый минерал (Алайский хребет, Таджикистан). Записки ВМО, 132(2), 60-67.
  6. Ильин Г.С., Чуканов Н.В., Расцветаева Р.К., Аксенов С.М. (2025) Псевдосимметрия и особенности катионного упорядочения в гетерофиллосиликатах. 1. Уточнение кристаллической структуры шюллерита Ba2Na(Mn,Ca)(Fe3+,Mg,Fe2+)2 Ti2(Si2O7)2(O,F)4. Литосфера, 25(2), 212-220. doi: 10.24930/2500-302X-2025-25-2-212-220
  7. Лыкова И.С., Пеков И.В., Кононкова Н.Н., Шпаченко А.К. (2010) Цзиньшацзянит и бафертисит из щелочного комплекса Гремяха-Вырмес (Кольский полуостров). Записки РМО, 139(2), 73-79.
  8. Паникоровский Т.Л., Яковенчук В.Н., Кривовичев С.В. (2023) Рентгенодифракционный метод оценки температуры кристаллизации везувиана. Записки РМО, 152(2), 94-109.
  9. Пеков И.В., Беловицкая Ю.В., Карташов П.М., Чуканов Н.В., Ямнова Н.А., Егоров-Тисменко Ю.К. (1999) Новые данные о перротите (Приазовье). Записки ВМО, 128(3), 112-120.
  10. Расцветаева Р.К., Чуканов Н.В., Розенберг К.А. (2008) Кристаллическая структура цзиньшацзянита из массива Норра Черр (Швеция). Кристаллография, 53(4), 593-596.
  11. Розенберг К.А., Расцветаева Р.К., Верин И.А. (2003) Кристаллическая структура сурхобита – нового представителя семейства титаносиликатных слюд. Кристаллография, 48(3), 428-433.
  12. Чуканов Н.В., Моисеев М.М., Пеков И.В., Лазебник К.А., Расцветаева Р.К., Заякина Н.В., Феррарис Дж., Ивальди Г. (2004) Набалампрофиллит Ва(Na,Ba){Na3Ti(OH,F)2} – новый слоистый титаносиликат группы лампрофиллита из щелочно-ультраосновных массивов Инагли и Ковдор, Россия. Записки ВМО, 133(1), 59-72.
  13. Юшкин Н.П., Шафрановский И.И., Янулов К.П. (1987) Законы симметрии в минералогии. Л.: Наука, 335 с.
  14. Ямнова Н.А., Егоров-Тисменко Ю.К., Пеков И.В. (1998) Кристаллическая структура перротита из Приазовья. Кристаллография, 43(3), 439-448.
  15. Aksenov S.M., Ryanskaya A.D., Shchapova Y.V., Chukanov N.V., Vladykin N.V., Votyakov S.L., Rastsvetaeva R.K. (2021) Crystal chemistry of lamprophyllitegroup minerals from the Murun alkaline complex (Russia) and pegmatites of Rocky Boy and Gordon Butte (USA): Single crystal X-ray diffraction and Raman spectroscopy study. Acta Crystallogr. B, 77(2), 287-298.
  16. Bosi F., Biagioni C., Oberti R. (2019a) On the chemical identification and classification of minerals. Minerals, 9, 591.
  17. Bosi F., Hatert F., Hålenius U., Pasero M., Miyawaki R., Mills S. (2019b) On the application of the IMA−CNMNC dominant-valency rule to complex mineral compositions. Mineral. Mag., 83, 627-632.
  18. Bosi F., Skogby H., Hålenius U., Ciriotti M.E., Mills S.J. (2022) Lowering R3m symmetry in Mg-Fe-tourmalines: The crystal structures of triclinic schorl and oxy-dravite, and the mineral luinaite-(OH) discredited. Minerals, 12(4), 430.
  19. Cámara F., Sokolova E., Hawthorne F.C. (2016) From structure topology to chemical composition. XXII. Titanium silicates: Revision of the crystal structure of jinshajiangite, NaBaFe2+4Ti2(Si2O7)2O2(OH)2F, a Group-II TS-block mineral. Canad. Mineral., 54, 1187-1204.
  20. Cámara F., Sokolova E., Nieto F. (2009) Cámaraite, Ba3NaTi4Fe2+,Mn)8(Si2O7)4O4 (OH,F)7. II. The crystal structure and crystal chemistry of a new group-II Ti-disilicate mineral. Mineral. Mag., 73, 855-870.
  21. Chao G.Y. (1991) Perraultite, a new hydrous Na-K-Ba-Mn-Ti-Nb silicate species from Mont Saint-Hilaire, Quebec. Canad. Mineral., 29, 355-358.
  22. Christiansen C.C., Johnsen O. Makovicky E. (2003) Crystal chemistry of the rosenbuschite group. Canad. Mine ral., 41, 1203-1224.
  23. Christiansen C.C., Makovicky E., Johnsen O. (1999) Homology and typism in heterophyllosilicates: An alternative approach. Neues Jahrb. Mineral., Abh., 175, 153-189.
  24. Chukanov N.V., Aksenov S.M., Kasatkin A.V., Škoda R., Nestola F., Nodari L., Ryanskaya A.D., Rastsvetaeva R.K. (2019) 3T polytype of an iron-rich oxyphlogopite from the Bartoy volcanic field, Transbaikalia: Mössbauer, infrared, Raman spectroscopy, and crystal structure. Phys. Chem. Miner., 46(10), 899-908.
  25. Dornberger‐Schiff K., Backhaus K., Ďurovič S. (1982) Polytypism of Micas: OD-Interpretation, Stacking Symbols, Symmetry Relations. Clays and Clay Minerals, 30(5), 364-374.
  26. Ferraris G., Ivaldi G. (2002) Structural features of micas. Rev. Mineral. Geochem., 46(1), 117-153.
  27. Hawthorne F.C., Ungaretti L., Oberti R. (1995) Site populations in minerals: Terminology and presentation of results of crystal-structure refinement. Canad. Mineral., 33, 907-911.
  28. Holtstam D. (1997) Jinshajiangite from the Norra Kärr alkaline intrusion, Jönköping, Sweden. GFF, 120(4), 373-374.
  29. Hong W., Fu P. (1981) Jinshajiangite, a new Ba-Mn-Fe-Ti-bearing silicate mineral. Acta Mineralog. Sin., 1(1), 16-23. (in Chinese with English abstract)
  30. Jin S., Xu H., Lee S., Fu P. (2018) Jinshajiangite: Structure, twinning and pseudosymmetry. Acta Cryst. B, 74, 525-336.
  31. Johnsen O. (1996) TEM observations and X-ray powder data on lamprophyllite polytypes from Gardiner Complex, East Greenland. Neues Jahrb. Mineral., Monatsh., 407-417.
  32. Krivovichev S.V. (2020) Feldspar polymorphs: Diversity, complexity, stability. Zapiski RMO, 149(4), 16-66.
  33. Krivovichev S.V., Armbruster T., Yakovenchuk V.N., Pakhomovsky Ya.A., Men’shikov Yu.P. (2003) Crystal structures of lamprophyllite-2M and lamprophyllite-2Ofrom the Lovozero alkaline massif, Kola peninsula, Russia. Eur. J. Mineral., 15, 711-718.
  34. Li G., Xiong M., Shi N., Ma Z. (2011) A New Three-Dimensional Superstructure in Bafertisite. Acta Geolog. Sin., 85(5), 1028-1035.
  35. Moore P. (1971) Ericssonite and orthoericssonite. Two new members of the lamprophyllite group from Långban, Sweden. Lithos, 4, 137-145.
  36. Mottana A., Murata T., Wu Z.Y. (1997) The local structure of Ca-Na pyroxenes. I. XANES study at the Na K-edge. Phys. Chem. Mineral., 24, 500-509.
  37. Nespolo M., Ferraris G., Souvignier B. (2014) Effects of merohedric twinning on the diffraction pattern. Acta Crystallogr. A, 70(2), 106-125.
  38. Panikorovskii T.L., Yakovenchuk V.N., Krivovichev S.V. (2023) X-ray Diffraction Method for Estimating Temperature of Vesuvianite Crystallization. Zapiski RMO, 152(2), 94-109.
  39. Petříček V., Dušek M., Palatinus L. (2014) Crystallographic computing system JANA2006: General features. Z. Kristallogr., 229(5), 345-352.
  40. Rastsvetaeva R.K., Chukanov N.V., Aksenov S.M. (2016) The crystal chemistry of lamprophyllite-related minerals : A review. Eur. J. Mineral., 28(5), 915-930.
  41. Rastsvetaeva R.K., Еskova E.M., Dusmatov V.D., Chukanov N.V., Schneider F. (2008) Surkhobite: revalidation and redefinition with the new formula, (Ba,K)2CaNa(Mn,Fe2+,Fe3+)8Ti4(Si2O7)4O4(F,OH,O)6. Eur. J. Mineral., 20, 289-295.
  42. Rozenberg K.A., Rastsvetaeva R.K., Verin I.A. (2003) Crystal structure of surkhobite – new mineral from the family of titanosilicate mica. Crystallogr. Rep., 48, 384-389.
  43. Sokolova E. Hawthorne F.C. (2008) From structure topology to chemical composition. IV. Titanium silicates: The orthorhombic polytype of nabalamprophyllite from Lovozero massif, Kola Peninsula, Russia. Can. Mineral., 46, 1469-1477.
  44. Sokolova E., Cámara F. (2017) The seidozerite supergroup of TS-block minerals: nomenclature and classification, with change of the following names: rinkite to rinkite-(Ce), mosandrite to mosandrite-(Ce), hainite to hainite-(Y) and innelite-1T to innelite-1A. Mineral. Mag., 81, 1457-1484.
  45. Sokolova E., Cámara F., Abdu Y.A., Hawthorne F.C., Horváth L., Pfenninger-Horváth E. (2015) Bobshannonite, Na2KBa(Mn,Na)8(Nb,Ti)4(Si2O7)4O4(OH)4 (O,F)2, a new TS-block mineral from Mont Saint-Hilaire, Québec, Canada: Description and crystal structure. Mineral. Mag., 79(7), 1791-1811.
  46. Sokolova E., Cámara F., Hawthorne F.C. (2011) From structure topology to chemical composition. XI. Titanium silicates: crystal structures of innelite-1T and innelite-2M from the Inagli massif, Yakutia, Russia, and the crystal chemistry of innelite. Mineral. Mag., 75(4), 2495-2518.
  47. Sokolova E., Day M.C., Hawthorne F.C., Agakhanov A.A., Cámara F., Uvarova Yu.A., Della Ventura G. (2021) From Structure Topology to Chemical Composition. XXIX. Revision of the Crystal Structure of Perraul tite, NaBaMn4Ti2 Si2O7)2O2(OH)2 F, a Seidozerite-Supergroup TS-Block Mineral from the Oktyabr’skii Massif, Ukraine, and Discreditation of Surkhobite. Canad. Mineral., 59(2), 365-379.
  48. Sokolova E., Hawthorne F.C., Cámara F., Della Ventura G., Uvarova Yu.A. (2019) From structure topology to chemical composition. XXVII. Revision of the crystal chemistry of the perraultite-type minerals of the seidozerite supergroup: Jinshajiangite, surkhobite, and bobshannonite. Canad. Mineral., 58(1), 19-43.
  49. Sokolova E., Cámara F., Hawthorne F.C., Abdu Y. (2009) From structure topology to chemical composition. VII. Titanium silicates: The crystal structure and crystal chemistry of jinshajiangite. Eur. J. Mineral., 21(4), 871-883.
  50. Stachowicz M., Welch M.D., Bagiński B., Kartashov P.M., Macdonald R., Woźniak K. (2019) Cation Ordering, Valence States, and Symmetry Breaking in the Crystal-Chemically Complex Mineral Chevkinite-(Ce): Re-crystallization, Transformation, and Metamict States in Chevkinite. Amer. Mineral., 104(10), 1481-1486.
  51. Volkov S.N., Aksenov S.M., Charkin D.O., Banaru A.M., Banaru D.A., Vaitieva Yu.A., Krzhizhanovskaya M.G., Yamnova N.A., Kireev V.E., Gosteva A.N., Tsvetov N.S., Savchenko Y.E., Bubnova R.S. (2024) Preparation of novel silver borates by soft hydrothermal synthesis in sealed tubes: New representatives of larderellite and veatchite families. Solid State Sci., 148, 107414.
  52. Yang H., Hircschmann M.M. (1995) Crystal structure of P21/m ferromagnesian amphibole and the role of cation ordering and composition in the P21/m-C2/m transition in cummingtonite. Amer. Mineral., 80, 916-922.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Ilyin G.S., Chukanov N.V., Pekov I.V., Yamnova N.A., Rastsvetaeva R.K., Yapaskurt V.O., Aksenov S.M.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».