Везде

RAS Earth ScienceЗаписки Российского минералогического общества Zapiski of the Russian Mineralogical Society

  • ISSN (Print) 0869-6055
  • ISSN (Online) 2658-4352

Manganilvaite from Dalnegorsk (Primorsky Krai, Russia): Crystal Structure, Thermal Transformation and Thermodynamic Data

You can
PII
S26584352S0869605525010047-1
DOI
10.7868/S2658435225010047
Publication type
Article
Status
Published
Authors
Yu. D. Gritsenko
  • Affiliation:
    Geological faculty, Lomonosov Moscow State University
    Fersman Mineralogical Museum RAS
M. F. Vigasina
  • Affiliation: Geological faculty, Lomonosov Moscow State University
N. V. Zubkova
  • Affiliation: Geological faculty, Lomonosov Moscow State University
L. P. Ogorodova
  • Affiliation: Geological faculty, Lomonosov Moscow State University
D. A. Ksenofontov
  • Affiliation: Geological faculty, Lomonosov Moscow State University
A. V. Dzuban
  • Affiliation: Chemical faculty, Lomonosov Moscow State University
S. K. Dedushenko
  • Affiliation: NUST MISIS
L. V. Melchakova
  • Affiliation: Geological faculty, Lomonosov Moscow State University
Volume/ Edition
Volume 150 / Issue number 1
Pages
86-106
Abstract
For the first time, a comprehensive physicochemical study of manganilvaite (Pervyi Sovetskiy Mine, Dalnegorsk, Primorsky Krai) was carried out using single-crystal X-ray diffraction, electron probe and thermogravimetric analyses, IR- and Mössbauer spectroscopy. The structure of manganilvaite was refined (R = 0.0272 for 896 independent reflections with I>2σ(I)). The mineral has the composition (Ca0.95Mn0.042+Mg0.01)(Mn0.652+Fe0.352+)(Fe1.002+ Fe1.003+)[Si2O7]O(OH)1.00. Manganilvaite is orthorhombic, space group Pnam, unit cell parameters are: a = 12.9895(7), b = 8.8337(4), c = 5.8370(3) Å, V = 669.76(6) Å3. The enthalpy of formation of manganilvaite Ca1.0 (Mn0.72+Fe0.32+)(Fe1.02+Fe1.03+)[Si2O7]O(OH)1.0 (-3778.8 ± ± 7.5 kJ/mol) was determined by melt solution calorimetry; the ∆fH0(298.15 K) values for ilvaite CaFe2+(Fe2+Fe3+)[Si2O7]O(OH) and manganilvaite of idealized composition CaMn2+(Fe2+Fe3+)[Si2O7]O(OH) were calculated (-3739.9 ± 8.7 and -3795.5 ± ± 7.2 kJ/mol, respectively), and the standard entropies and Gibbs energies of formation of manganilvaite from Dalnegorsk, ilvaite and manganilvaite of idealized composition from the elements were calculated.
Keywords
манганильваит ильваит структурный анализ ИК-спектроскопия мессбауэровская спектроскопия термогравиметрический анализ микрокалориметрия Кальве энтальпия энтропия энергия Гиббса Дальнегорские месторождения
Date of publication
06.12.2025
Year of publication
2025
Number of purchasers
0
Views
19

References

  1. 1. Белов Н. В., Мокеева В. И. Кристаллическая структура ильваита // Тр. Института кристаллографии АН СССР. 1954. № 9. С. 89-102. @@ Belov N. V., Mokeeva V. I. Crystal structure of ilvaite. Proc. Institute of Crystallography USSR Acad. Sci. 1954. N 9. P. 89-102 (in Russian).
  2. 2. Ефимова М. И., Гусев М. С., Василенко Г. П. Рудообразующая среда по включениям в минералах. М.: Наука, 1989. 381 с.@@ Efimova M. I., Gusev M. S., Vasilenko G. P. Ore-forming environment for inclusions in minerals. Moscow: Nauka, 1989. 381 p. (in Russian).
  3. 3. Иванова В. П., Касатов Б. К., Красавина Т. Н., Розинова Е. Л. Термический анализ минералов и горных пород. Ленинград: Недра, 1974. 400 с.@@ Ivanova V. P., Kasatov B. K., Krasavina T. N., Rozinova E. L. Thermal analysis of minerals and rocks. Leningrad: Nedra, 1974. 400 p. (in Russian).
  4. 4. Киселева И. А. Термодинамические свойства и устойчивость пиропа // Геохимия. 1976. № 6. С. 845-854.@@ Kiseleva I. A. Thermodynamic properties and stability of pyrope. Geokhimiya. 1976. N 6. P. 845-854 (in Russian).
  5. 5. Киселева И. А., Огородова Л. П., Топор Н. Д., Чигарева О. Г. Термохимическое исследование системы СаО-MgO-SiO2 // Геохимия. 1979. № 12. С. 1811-1825.@@ Kiseleva I. A., Ogorodova L. P., Topor N. D., Chigareva O. G. Thermochemical study of the CaO-MgO-SiO2 system. Geochem. Int. 1979. N 12. P. 1811-1825.
  6. 6. Клемперт С. Я., Суровкин В. М. Вопросы минералогии, геохимии и технологии минерального сырья. Вып. 7. Ташкент: из-во «ФАН» Уз. ССР, 1966. 232 с.@@ Klempert S. Ya., Surovkin V. M. Issues of mineralogy, geochemistry and technology of mineral raw materials. Iss. 7. Tashkent: FAN, 1966. 232 p.
  7. 7. Кокорин А. М., Кокорина Д. К. Об условиях образования рудных месторождений Дальнегорского района (по данным изучения газово-жидких включений в минералах) / Новые данные по минералогии Дальнего Востока. Владивосток, 1987. С. 102-117.@@ Kokorin A. M., Kokorina D. K. On the conditions of formation of ore deposits in the Dalnegorsk region (based on the study of gas-liquid inclusions in minerals). In: New data on the mineralogy of the Far East. Vladivostok, 1987. P. 102-117 (in Russian).
  8. 8. Минералы. Т. III. Вып I. Силикаты с одиночнымии сдвоенными кремнекислородными тетраэдрами / Ред. акад. Ф. В. Чухров. М.: Наука, 1972. 883 с.@@ Minerals. Vol. III. Issue I. Silicates with single and double silicon-oxygen tetrahedral. Ed. by Acad. Chukhrov F. V. Moscow: Nauka, 1972. 883 p.
  9. 9. Мозгова Н. Н., Бородаев Ю. С. О некоторых физических свойствах ильваита // Тр. Мин. музея АН СССР. Вып. 16. 1965. С. 114-140.@@ Mozgova N. N., Borodaev Yu. S. On some physical properties of ilvaite. Proc. Miner. Museum USSR AS. Issue 16. 1965. P. 114-140 (in Russian).
  10. 10. Огородова Л. П., Киселева И. А., Мельчакова Л. В. Термодинамические свойства биотита // ЖФХ. 2005. № 9. С. 1569-1572.@@ Ogorodova L. P., Kiseleva I. A., Melchakova L. V. Thermodynamic properties of biotite. Rus. J. Phys. Chem. 2005. N 9. P. 1569-1572.
  11. 11. Огородова Л. П., Киселева И. А., Мельчакова Л. В., Шурига Т. Н. Энтальпия образования природных аннита и биотита // Геохимия. 2009. № 1. С. 109-112.@@ Ogorodova L. P., Kiseleva I. A., Melchakova L. V., Shuriga T. N. Enthalpy of formation of natural annite and biotite. Geochem. Int. 2009. N 1. P. 105-108.
  12. 12. Огородова Л. П., Киселева И. А., Мельчакова Л. В., Вигасина М. Ф., Спиридонов Э. М. Калориметрическое определение энтальпии образования пирофиллит // ЖФХ. 2011. № 9. С. 1609-1611.@@ Ogorodova L. P., Kiseleva I. A., Melchakova L. V., Vigasina M. F., Spiridonov E. M. Calorimetric determination of the enthalpy of formation of pyrophyllite. Russi. J. Phys. Chem. 2011. N 9. P. 1492-1494.
  13. 13. Симаненко Л. Ф., Раткин В. В. Партизанское скарново-полиметаллическое месторождение. Геология, минералогия, генезис. М.: Наука, 2008. 158 с.@@ Simanenko L. F., Ratkin V. V. Partizanskoe skarn-polymetallic deposit. Geology, mineralogy, genesis. Moscow: Nauka, 2008. 158 p. (in Russian).
  14. 14. Спиридонов Э. М. Голотип высоцкита - метаморфогенно-гидротермальный высоцкит (Pd, Ni)S из месторождения Норильск 1. // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 4. Геология. 2021. № 2. С. 79-86.@@ Spiridonov E. M. Holotype of vysotskite - metamorphogenic-hydrothermal vysotskite (Pd, Ni)S from the Norilsk 1 deposit. Moscow University Geol. Bull. 2021. N 2. P. 79-86 (in Russian).
  15. 15. Спиридонов Э. М., Гриценко Ю. Д. Эпигенетический низкоградный метаморфизм и Co-Ni-Sb-As минерализация в Норильском рудном поле. М.: Научный мир, 2009. 218 с.@@ Spiridonov E. M., Gritsenko Yu. D. Epigenetic low-grade metamorphism and Co-Ni-Sb-As mineralization in the Norilsk ore field. Moscow: Nauchniy mir, 2009. 218 p. (in Russian).
  16. 16. Спиридонов Э. М., Ладыгин В. М., Степанов В. К. Пумпеллиит, эпидот, хлорит, корренсит, селадонит, куммингтонит, титанит, грюнерит, ильваит, сульфиды меди, самородная медь - индикаторы низкоградного метаморфизма базальтоидов трапповой формации СЗ Сибирской платформы. В кн.: Традиционные и новые направления в минералогических исследованиях. М.: ИГЕМ РАН, 2001. С. 153-155.@@ Spiridonov E. M., Ladygin V. M., Stepanov V. K. Pumpellyite, epidote, chlorite, corrensite, celadonite, cummingtonite, titanite, grunerite, ilvaite, copper sulfides, native copper - indicators of low-grade metamorphism of basaltoids of the trap formation of the north-west Siberian platform. In: Traditional and new directions in mineral research. Moscow: IGEM RAS, 2001. P. 153-155 (in Russian).
  17. 17. Хетчиков Л. И. О ильваите скарново-полиметаллических месторождений // Минер. сб. Львовск. мин. общ. 1956. Т. 10. С. 298-304.@@ Khetchikov L. I. On ilvaite of skarn-polymetallic deposits. Miner. Misc. Lvov Min. Soc. 1956. Vol. 10. P. 298-304 (in Russian).
  18. 18. Хетчиков Л. И. Материалы по геологии, полезным ископаемым и минералогии южной части Дальнего Востока. М.: Издательство АН СССР, 1960. 168 с.@@ Khetchikov L. I. Materials on geology, useful minerals and mineralogy of the southern part of the Far East. Moscow: USSR Acad. Sci., 1960. 168 p. (in Russian).
  19. 19. Хетчиков Л. И., Раткин В. В., Малахов В. В. Ильваит скарново-полиметаллических месторождений Дальнегорского рудного района (Приморье) // Тихоокеанская Геология. 1999. Т. 18. № 2. С. 102-111.@@ Khetchikov L. I., Ratkin V. V., Malakhov V. V. Ilvaite of skarn-polymetallic deposits of the Dalnegorsk ore region (Primorye). Pacific Geol. 1999. Vol. 18. N 2. P. 102-111 (in Russian).
  20. 20. Bonazzi P., Bindi L. Structural adjustments induced by heat treatment in ilvaite. Amer. Miner. 1999. Vol. 84. P. 1604-1612.
  21. 21. Bonazzi P., Bindi L. Structural properties and heat-induced oxidation-dehydration of manganoan ilvaite from Perda Niedda mine, Sardinia, Italy. Amer. Miner. 2002. Vol. 87. P. 845-852.
  22. 22. Bonazzi P., Bindi L., Olmi F. Reflectance variationsin heat-treated ilvaite. Miner. Petrol. 2001. Vol. 72. P. 249-251.
  23. 23. Bonev I. K., Vassileva R. D., Zotov N., Kouzmanov K. Manganilvaite, CaFe2+Fe3+Mn2+(Si2O7) O(OH), a new mineral of the ilvaite group from Pb-Zn scarn deposits in the Rhodope Mountains, Bulgaria. Canad. Miner. 2005. Vol. 43. P. 1027-1042.
  24. 24. Bunno M. X-ray studies of the relation between formation condition and ordering states in adularia and ilvaite. Thesis, University of Tokyo (1980) (quoted from Takéuchi Y., Haga N. X-ray study on polymorphism of ilvaite, HCaFe2+2Fe3+O2[Si2O7]. Z. Krist. 1983. Vol. 163. P. 267-283).
  25. 25. Carrozzini B. Crystal structure refinements of ilvaite: new relationships between chemical composition and crystallographic parameters. Eur. J. Miner. 1994. Vol. 6. P. 465-479.
  26. 26. Cesena M., Schepke M., de Melo M. A.C., Litterst F. J., Amthauer G. Mӧssbauer studies of Mn- and Al-doped synthetic ilvaites. J. Magn. Magn. Mater. 1995. Vol. 140-144. P. 1889-1890.
  27. 27. Сhukanov N. V. Infrared spectra of mineral species: extended library. Dordrecht: Springer Verlag GmbH, 2014. 1726 p.
  28. 28. Dotson C. R., Evans B. J. The effects of chemical composition on electron delocalization and magnetic ordering in ilvaite, Ca[Fe2+, Fe3+][Fe2+]Si2O7O(OH). J. Appl. Phys. 1999. Vol. 85. N 8. P. 5234-5236.
  29. 29. Endo S. Ilvait-manganilvaite series minerals in jasper and iron-manganese ore from Northern Chichibu belt, central Shikoku, Japan. J. Miner. Petrol. Sci. 2017. Vol. 112. P. 166-174.
  30. 30. Evans B. J., Amthauer G. The electronic structure of ilvaite and the pressure and temperature dependence of its 57Fe Mössbauer spectrum. J. Phys. Chem. Solids. 1980. Vol. 41. P. 985-1001.
  31. 31. Fehr K. T., Schneider J., Hochleitner R. Structure and physical property relations of Mn ilvaite. Part 1: Compositional, structural and Mössbauer data. Phys. Chem. Miner. 2005. Vol. 32. P. 388-399.
  32. 32. Finger L. W., Hazen R. M. Crystal structure of monoclinic ilvaite and the nature of the monoclinic-orthorhombic transition at high pressure. Z. Krist. 1987. Vol. 179. P. 415-430.
  33. 33. Fritsch S, Navrotsky A Thermodynamic properties of manganese oxides. J. Am. Ceram. Soc. 1996. Vol. 79. N 7. P. 1761-1768.
  34. 34. Gerard A., Grandjean F. Observation by Mössbauer effect of an electron hopping process in ilvaite. Solid State Commun. 1971. Vol. 9. P. 1845-1849.
  35. 35. Ghose S. Crystal chemistry of iron. In: Handbook of Geochemistry, II 3, 26A 10. Berlin: Springer-Verlag, 1969.
  36. 36. Ghose S., Hewat A. W., Marezio M. A newton powder diffraction study of the crystal and magnetic structures of ilvaite from 305 K to 5 K - a mixed-valence iron silicate with an electronic transition. Phys. Chem. Miner. 1984. Vol. 11. P. 67-74.
  37. 37. Ghose S., Sen Gupta P. K., Schlemper E. O. Electron ordering in ilvaite, a mixed-valence iron silicate: crystal strucrure refinement at 138 K. Amer. Miner. 1985. Vol. 70. P. 1248-1252.
  38. 38. Ghose S., Hewat A. W., Pinkney M. A power newton diffraction study of magnetic phase transitions and spin frustration in ilvaite, a mixed-valence iron silicate showing a semiconductor-insolator transition. Solid State Commun. 1990. Vol. 74. N 5. P. 413-418.
  39. 39. Grandjean F., Gerard A. Analysis by Mössbauer spectroscopy of the electronic hopping process in ilvaite. Solid State Commun. 1975. Vol. 16. P. 553-556.
  40. 40. Gustafson W. The stability of andradite, hedenbergite, and related minerals in the system Ca-Fe-Si-O-H. J. Petrol. 1974. Vol. 15. P. 455-496.
  41. 41. Haga N., Takéuchi Y. A neutron diffraction study of ilvaite. Z. Krist. 1976. Vol. 144. P. 161-174.
  42. 42. Hîrtopanu P., Dumitraş D.-G., Marincea S., Călin N. Inesite, hubeite, ruizite, apophyllite, and manganoan ilvaite from Cavnic, Eastern Carpathians, Romania. Carpathian J. Earth Environ. Sci. 2022. Vol. 17. N 2. P. 387-400.
  43. 43. Holland T. J. B. Dependence of entropy on volume for silicate and oxide minerals: A review and a predictive model. Amer. Miner. 1989. Vol. 74. P. 5-13.
  44. 44. Khetchikov L. I. Materials on geology, useful minerals and mineralogy of the southern p AS. Issue 16. 1965. P. 114-140 (in Russian).
  45. 45. Larsen A. O., Dahlgren S. Ilvaite from the Oslo Graben, Norway. N. Jb. Miner. Mh. 2002. N 4. P. 169-181.
  46. 46. Litterst F. J., Amthauer G. Electron delocalization in ilvaite, a reinterpretation of its 57Fe Mössbauer spectrum. Phys. Chem. Miner. 1984. Vol. 10. P. 250-255.
  47. 47. Makreski P., Jovanovski G., Kaitner B., Gajovié A., Biljan T. Minerals from Macedonia XVIII. Vibrational spectra of some sorosilicates. Vib. Spectrosc. 2007. Vol. 44. P. 162-170.
  48. 48. Nolet D. A. Electron delocalization observed in the Mössbauer spectrum of ilvaite. Solid State Commun. 1978. Vol. 28. P. 719-722.
  49. 49. Ogorodova L. P., Melchakova L. V., Kiseleva I. A., Belitsky I. A. Thermochemical study of natural pollucite. Thermochim. Acta. 2003. Vol. 403. P. 251-256.
  50. 50. Ogorodova L. P., Melchakova L. V., Kiseleva I. A., Peretyazhko I. S. Thermodynamics of natural tourmalines - dravite and schorl. Thermochim. Acta. 2012. Vol. 539. P. 1-5.
  51. 51. Ogorodova L., Vigasina M., Melchakova L., Rusakov V., Kosova D., Ksenofontov D., Bryzgalov I. Enthalpy of formation of natural hydrous iron phosphate: vivianite. J. Chem. Thermodyn. 2017. Vol. 110. P. 193-200.
  52. 52. Robie R. A., Hemingway B. S. Thermodynamic properties of minerals and related substances at 298.15 K and 1 bar (105 pascals) pressure and at higher temperatures. U. S. Geol. Surv. Bull. 1995. N 2131. 461 p.
  53. 53. Robie R. A., Evans H. T., Hemingway B. S. Thermophysical properties of ilvaite CaFe2+2Fe3+Si2O7O(OH); heat capacity from 7 to 920 K and thermal expansion between 298 and 856 K. Phys. Chem. Miner. 1988. Vol. 15. P. 390-397.
  54. 54. Sheldrick G. M. Crystal structure refinement with SHELXL. Acta Cryst. 2015. Vol. C71. P. 3-8.
  55. 55. Takéuchi Y., Haga N., Bunno M. X-ray study on polymorphism of ilvaite, HCaFe2+2Fe3+O2[Si2O7]. Z. Krist. 1983. Vol. 163. P. 267-283.
  56. 56. Xuemin K., Ghose S., Dunlap B. D. Phase transitionsin ilvaite, a mixed-valence iron silicate I. A 57Fe Mössbauer study of magnetic order and spin frustration. Phys. Chem. Miner. 1988. Vol. 16. P. 55-60.
  57. 57. Vassileva R. D., Bonev I. K., Zotov N. High Mn ilvaite from the skarn Pb-Zn deposits in the Central Rhodopes. In: Proc. of the joint Sixth Biennial SGA-SEG. Mineral Deposits at the Beginning of 21st century. Krakov, Poland. 26-29 August 2001. Netherlands, Lisse: Swets & Zeitlinger, 2001. P. 925-928.
  58. 58. Yamanaka T., Takéuchi Y. Mössbauer spectra and magnetic features of ilvaites. Phys. Chem. Miner. 1979. Vol. 4. P. 149-159.
  59. 59. Zotov N., Kockelmann W., Jacobsen S. D., Mitov I., Paneva D., Vassileva R. D., Bonev K. Structure and cation order in manganilvaite: A combined x-ray-diffraction, neutron-diffraction and Mössbauer study. Canad. Miner. 2005. Vol. 43. P. 1043-1053.
QR
Translate

Индексирование

Scopus

Scopus

Scopus

Crossref

Scopus

Higher Attestation Commission

At the Ministry of Education and Science of the Russian Federation

Scopus

Scientific Electronic Library