THE STRUCTURE OF SPURRITE, TILLEYITE AND SCAWTITE, AND RELATIONSHIPS TO OTHER SILICATE CARBONATE MINERALS

Abstract

La spurrite, Ca 5 (SiO 4 ) 2 (CO 3 ), la tilleyite, Ca 5 (Si 2 O 7 )(CO 3 ) 2 , et la scawtite, Ca7(Si 6 O 1 8 )(CO 3 ).2H 2 O, sont les seuls mineraux carbonates-silicates de calcium connus a date; les trois sont caracteristiques de skarns de haute temperature. Des cristaux de spurrite et de tilleyite de la colline Cornet, massif Metaliferi, montagnes Apuseni, en Roumanie, et la scawtite provenant de la localite type, Scawt Hill, en Irlande, ont servi pour l'affinement des structures jusqu'aux residus R de 0.036, 0.021 et 0.018, respectivement. Les trois structures sont monocliniques: spurrite, groupe spatial P2 1 / a , a 10.484(1), b 6.712(1), c 14.156(2) A, β 101.27(1)°, V977,1(2) A 3 ; tilleyite, groupe spatial P2 1 / a , a 15.082(3), b 10.236(2), c 7.572(1) A, p 105.17°, V 1128.3(3) A 3 , et scawtite, groupe spatial Im, a 6.631(1), b 15.195(3), c 10.121, β 100.59(3)°, V 1002.4(1) A 3 . Ce sont des structures en couches. La structure de la spurrite a deux niveaux; des polyedres [CaO 8 ] sont voisins de groupes [CO 3 ] dans une couche, tandis que les polyedres [CaO 7 ] sont adjacents a des tetraedres [SiO 4 ] isoles dans la deuxieme couche. Dans la structure de la tilleyite, les polyedres [CaO 8 ] sont voisins de groupes [CO 3 ] dans une couche, tandis que les polyedres [CaO 8 ] sont inter-agences avec des groupes [Si 2 O 7 ] dans l'autre couche. La structure de la scawtite possede des triangles [CO 3 ] partageant une couche avec des anneaux [Si 6 O 1 8 ], et une deuxieme couche de polyedres [CaO n ] (n de 6 a 8). La seconde couche peut accommoder les atomes H du groupe H 2 O. On compare les treize structures decrites faisant partie de la classe des silicates-carbonates. La force des liaisons et la nature rigide des groupes carbonate empechent la formation des liaisons carbonate-carbonate et carbonate-silicate, parce que l'atome agissant de lien entre les deux polyedres serait surcharge. La polymerisation des polyedres silicates est possible; le degre de polymerisation depend du rapport des rayons de cation a anion et de la puissance en termes de la base de Lewis du groupe silicate. Les elements alcalins, alcalino-terreux et les terres rares possedent de faibles puissances en termes d'acides de Lewis, et forment ainsi des polyedres volumineux qui agissent de connecteurs entre les groupes carbonate et silicate. A mesure qu'augmente le degre de polymerisation des groupes silicates, la puissance de la base de Lewis diminue de 0.33 vu pour les nesosilicates a 0.06 vu pour les silicates en feuillets doubles. En general, toutes ces structures sont stratifiees, avec des polyedres a coordinence elevee et des groupes carbonates dans un feuillet, et les groupes silicates avec les polyedres a coordinence plus faible dans l'autre. A mesure que la force de la base de Lewis diminue dans la couche contenant les tetraedres silicates, il y a une augmentation du nombre de gros cations dans la couche.