Везде

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

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

Fredrikssonite from Fumarolic Exhalations of the Tolbachik Volcano (Kamchatka, Russia), its Crystal Structure and Chemical-Genetic Features

You can
PII
S26584352S0869605525030056-1
DOI
10.7868/S2658435225030056
Publication type
Article
Status
Published
Authors
M.O. Bulakh
  • Occupation: Faculty of Geology
  • Affiliation: Lomonosov Moscow State University
S.N. Britvin
  • Affiliation: St Petersburg State University
N.V. Zubkova
  • Occupation: Faculty of Geology
  • Affiliation: Lomonosov Moscow State University
V.O. Yapaskurt
  • Occupation: Faculty of Geology
  • Affiliation: Lomonosov Moscow State University
A.A. Agakhanov
  • Affiliation: Fersman Mineralogical Museum RAS
L.P. Anikin
  • Affiliation: Institute of Volcanology and Seismology
I.V. Pekov
  • Occupation: Faculty of Geology
  • Affiliation: Lomonosov Moscow State University
Volume/ Edition
Volume 154 / Issue number 3
Pages
56-72
Abstract
Fredrikssonite, a Mn-dominant oxoborate of the ludwigite group, has been found in exhalations of the Arsenatnaya fumarole at the Second scoria cone of the Northern Breakthrough of the Great Tolbachik Fissure Eruption, Tolbachik volcano, Kamchatka, Russia. Earlier this mineral was known only in Mn-enriched skarnoids of the Filipstad ore district in Sweden. In the Arsenatnaya fumarole, Fredrikssonite occurs as reddish-rufous long-prismatic and acicular crystals up to 0.05 mm long in sublimate incrustations formed at temperatures not lower than 550 °C, in association with anhydrite, minerals of the berzelite-schäferite series, svabite, tilasite, calciojohillerite, magnesioferrite, hematite, Mn³⁺-containing ludwigite, rhabdoborite-group borates, diopside, forsterite, and powellite. Tolbachik fredrikssonite is represented by the Fe-richest variety known today, almost free of Fe and Mn. Its chemical composition (wt.%): 40.96 MgO, 0.28 CuO, 26.57 MnO, 13.03 FeO, 17.78 BO, 1.41 AsO, total 100.63; the empirical formula calculated based on 5 O atoms per formula unit is: (MgCu)(MnFe)[BAsO]O. The parameters of the orthorhombic (space group Pbam) unit cell are: = 9.2078(12), = 12.4458(13), = 2.9812(3) Å, = 341.64(7) Å. The crystal structure of fredrikssonite from the Arsenatnaya fumarole is solved on a single crystal ( = 6.95%); it is isostructural to other members of the ludwigite group. The formation conditions of Mn-rich oxoborates of this group are discussed.
Keywords
фредрикссонит группа людвигита оксоборат магния и марганца марганцевая минерализация фумарола вулкан Толбачик
Date of publication
06.12.2025
Year of publication
2025
Number of purchasers
0
Views
4

References

  1. 1. Александров С. М. Геохимия бора и олова в месторождениях магнезиально-скарновой формации. М.: Наука, 1982. 291 с. @@ Alexandrov S. M. Geochemistry of Boron and Tin in Deposits of the Magnesian-Skarn Formation. Moscow: Nauka, 1982. 291 p.
  2. 2. Большое трещинное Толбачинское извержение, Камчатка, 1975—1976 / под ред. С. А. Федотова. М.: Наука, 1984. 637 с. @@ The Great Tolbachik Fissure Eruption (eds. S. A. Fedotov and Y. K. Markhinin). New York: Cambridge University Press, 1983. 341 p.
  3. 3. Бельская Н. А., Казак Н. В., Васильев А. Д., Еремин Е. В., Мошкина Е. М., Великанов Д. А., Безумянцев Л. Н., Гаврилкин С. Ю., Овчинников С. Г. Структурное разнообразие и фазовые переходы в боратах со смешанной валентностью MgMnBO (0.0 < x < 0.4) // Письма в журнал экспериментальной и теоретической физики. 2024. Т. 120. Вып. 7. С. 530—538. @@ Belskaya N. A., Kazak N. V., Vasiliev A. D., Eremin E. V., Moshkina E. M., Velikanov D. A., Bezmaternykh L. N., Gavrilkin S. Yu., Ovchinnikov S. G. Structural diversity and phase transitions in borates with mixed valence MgMnBO (0.0 < x < 0.4). JEPT Letters. 2024. Vol. 120. P. 509—516 (in Russian).
  4. 4. Булах М. О., Пеков И. В., Чуканов Н. В., Япаскурт В. О., Кошлякова Н. Н., Бритвин С. Н., Сидоров Е. Г. Максимально фтористый флюоборит из фумарольных эксталяций вулкана Толбачик // ЗРМО. 2021a. Т. 50. № 2. С. 42—56. @@ Bulakh M. O., Pekov I. V., Chukanov N. V., Yapaskurt V. O., Koshiyakova N. N., Britvin S. N., Sidorov E. G. Extremely fluorine-rich fluoborite from fumarolic exhalations of the Tolbachik volcano (Kamchatka). Zapiski RMO (Proc. Russian Miner. Soc.). 2021a. Vol. 150. N 2. P. 42—56 (in Russian, English translation: Geol. Ore Deposites. 2022a. Vol. 64. N 7. P. 432—441).
  5. 5. Булах М. О., Пеков И. В., Кошлякова Н. Н., Сидоров Е. Г. Людвигит и юаньфулиит из фумарольных эксталяций вулкана Толбачик (Камчатка) // ЗРМО. 2021б. Т. 150. № 6. С. 67—87. @@ Bulakh M. O., Pekov I. V., Koshiyakova N. N., Sidorov E. G. Ludwigite and yuanfuliite from fumarolic exhalations of the Tolbachik volcano, Kamchatka, Russia. Zapiski RMO (Proc. Russian Miner. Soc.). 2021b. Vol. 150. N 6. P. 67—87. (in Russian, English translation: Geol. Ore Deposites. 2022b. Vol. 64. N 8. P. 607—621).
  6. 6. Булах М. О., Пеков И. В., Кошлякова Н. Н., Назарова М. А. Изменение базальта в высокотемпературных фумаролах окислительного типа на вулкане Толбачик (Камчатка). Часть 1. Процессы и продукты изменения оливина // ЗРМО. 2023a. Т. 152. № 3. С. 1—35. @@ Bulakh M. O., Pekov I. V., Koshiyakova N. N., Nazarova M. A. Basalt alteration in high-temperature oxidizing-type fumaroles at the Tolbachik volcano (Kamchatka, Russia). Part 1. Processes and products of olivine alteration. Zapiski RMO (Proc. Russian Miner. Soc.). 2023. Vol. 152. N 3. P. 1—35. (in Russian, English translation: Geol. Ore Deposites. 2024a. Vol. 66. N 8. P. 1057—1082).
  7. 7. Булах М. О., Пеков И. В., Кошлякова Н. Н., Назарова М. А. Изменение базальта в высокотемпературных фумаролах окислительного типа на вулкане Толбачик (Камчатка). Часть 2. Газовые метасоматиты // ЗРМО. 20236. Т. 152. № 5. С. 14—65. @@ Bulakh M. O., Pekov I. V., Koshiyakova N. N., Nazarova M. A. Basalt alteration in high-temperature oxidizing-type fumaroles at the Tolbachik volcano (Kamchatka, Russia). Part 2. Gas metasomatites. Zapiski RMO (Proc. Russian Miner. Soc.). 2023. Vol. 152. N 5. P. 14—65. (in Russian, English translation: Geol. Ore Deposites. 2024b. Vol. 66. N 8. P. 1057—1082).
  8. 8. Иващенко В. И., Голубев А. И. Новые аспекты минералогии и металлогении Питкарантского рудного района // Труды КарНЦ РАН. 2015. № 7. С. 127—148. @@ Ivashchenko V. I., Golubev A. I. New aspects of mineralogy and metallogeny of the Pitkyaranta ore region. Proc. KarSC RAS. 2015. N 7. P. 127—148 (in Russian).
  9. 9. Меняйлов И. А., Никитина Л. П., Шапарь В. Н. Геохимические особенности эксталяций Большого трещинного Толбачинского извержения. М.: Наука, 1980. 235 с. @@ Menyailov I. A., Nikitina L. P., Shapar V. N. Geochemical Features of Exhalations of the Great Fissure Tolbachik Eruption. Moscow: Nauka, 1980. 235 p. (in Russian).
  10. 10. Набоко С. И. Вулканические эксталяции и продукты их реакций / Тр. Лаб. вулканологии. 1959. Вып. 16. 300 с. @@ Naboko S. I. Volcanic exhalations and products of their reactions. Trudy Lab. Volcanology. 1959. Iss. 16. 300 p. (in Russian).
  11. 11. Кравчук Т. А., Некрасов И. Я., Григорьев А. П. Условия образования минералов людвигит-вонсенитового ряда по экспериментальным данным // ЗВМО. 1966. Т. 95. Вып. 3. С. 272—286. @@ Kravchuk T. A., Nekrasov I. Ya., Grigoriev A. P. Conditions for the formation of minerals of the ludwigite-vonsenite series according to experimental data. Zapiski VMO (Proc. Russian Miner. Soc.). 1966. Vol. 95. N 3. P. 272—286 (in Russian).
  12. 12. Некрасов И. Я., Григорьев А. П., Григорьев Т. А., Бровкин А. А., Димян Е. Н., Новгородье П. Г., Сукнев В. С., Никишова Л. В. Изучение высокотемпературных боратов. М.: Наука, 1970. 288 с. @@ Nekrasov I. Ya., Grigoriev A. P., Grigorieva T. A., Brovkin A. A., Diman E. N., Novgorodov P. G., Suknev V. S., Nikishova L. V. Study of High-Temperature Borates. Moscow: Nauka, 1970. 288 p. (in Russian).
  13. 13. Пеков И. В., Агаханов А. А., Зубкова Н. В., Кошлякова Н. Н., Щипалкина Н. В., Сайдаков Ф. Д., Япаскурт В. О., Турчкова А. Г., Сидоров Е. Г. Фумарольные системы окислительного типа на вулкане Толбачик (Камчатка) — минералогический и геохимический уникум // Геология и геофизика. 2020. Т. 61. № 5—6. С. 826—843. @@ Pekov I. V., Agakhanov A. A., Zubkova N. V., Koshlyakova N. N., Shchipalkina N. V., Sandalov F. D., Yapaskurt V. O., Turchkova A. G., Sidorov E. G. Oxidizing-type fumaroles of the Tolbachik Volcano, a mineralogical and geochemical unique. Russian Geol. Geophys. 2020. Vol. 61. N 5-6. P. 675—688.
  14. 14. Серафимова Е. К. Минералогия возгонов вулканов Камчатки. М.: Наука, 1979. 168 с. @@ Serafimova E. K. Mineralogy of Volcanic Exhalations in Kamchatka. Moscow: Nauka, 1979. 168 p. (in Russian).
  15. 15. Шаблинский А. П., Вергасова Л. П., Филатов С. К., Москалева С. В., Назарова М. А., Бубнова Р. С. Находка минерала кнасибфита KNa(SiF)(BF) на вулкане Толбачик (Камчатка) и уточнение его кристаллической структуры // Вулканология и сейсмология. 2020. № 3. С. 46—55. @@ Shablinsky A. P., Vergasova L. P., Filatov S. K., Moskaleva S. V., Nazarova M. A., Bubnova R. S. The discovery of the mineral knasibfite KNa(SiF)(BF) on Tolbachik volcano (Kamchatka) and details of its crystal structure. J. Volcanol. Seismol. 2020. Vol. 14. P. 177—186.
  16. 16. Шабынин Л. И. Формация магнезиальных скарнов. М.: Наука, 1973. 214 с. @@ Shabynin L. I. Formation of Magnesian Skarns. Moscow: Nauka, 1973. 214 p. (in Russian).
  17. 17. Ятимов У. А., Башов И. А., Рассомахин М. А., Лебедева С. М., Сафаралиев Н. С. Минералы титана в рудах и скарнах магнетит-полиметаллического месторождения Актан, Западный Карамазар, Таджикистан // Минералогия. 2024. Т. 10. № 4. С. 172—185. @@ Yatimov U. A., Blinov I. A., Rassomakhin M. A., Lebedeva S. M., Safaraliev N. S. Ti minerals in ores and skarns of the Aktash magnetite-polymetallic deposit, Western Karamazar, Tajikistan. Mineralogiya. 2024. Vol. 10. N 4. P. 172—185 (in Russian).
  18. 18. Balić-Žunić T., Garavelli A., Jakobsson S. P., Jonasson K., Katerinopoulos A., Kyriakopoulos K., Acquafredda P. Fumarolic minerals: an overview of active European volcanoes. In: K. Nemeth (Ed.), Updates in Volcanology — From Volcano Modelling to Volcano Geology, 2016. P. 267—322.
  19. 19. Bishop D. G., Wright J. D. Geology and trace elements studies of manganese occurrence in Nova Scotia. Nova Scotia Department of Mines, Econ. Geol. Series. 1974. Paper 74—1.
  20. 20. Bollmark B. Some aspects of the origin of the Långban deposits. In: Långban: the mines their minerals, geology and explorers. Stockholm, 1999. P. 43—49.
  21. 21. Bonin J.-O., O’Keeffe M. Takéuchitie, a new oxyborate mineral from Långban, Sweden. Amer. Miner. 1980. Vol. 65. P. 1130—1133.
  22. 22. Boström K., Rydell H., Joensuu O. Långban — an exhalative sedimentary deposit? Econ. Geol. 1979. Vol. 74. P. 1002—1011.
  23. 23. Burns P. C., Cooper M. A., Hawthorne F. C. Jahn-Teller-distorted MnO octahedra in fredrikssonite, the fourth polymorph of MgMn(BO)O. Canad. Miner. 1994. Vol. 32. P. 397—403.
  24. 24. Campostrini I., Demartin F., Gramaccioli C. M., Russo M. Vulcano: The Secoli di Mineralogia. Cremona, Italy: Associazione Micro-mineralogica Italiana, 2011. 343 p.
  25. 25. Chaplygin I. V., Yudovskaya M. A., Pekov I. V., Zubkova N. V., Britvin S. N., Vigasina M. F., Puscharovsky D. Yu., Belakovskiy D. I., Griboedova I. G., Kononkova N. N., Rassulov V. A. Marinite, IMA 2016-021. Miner. Mag. 2016. Vol. 80. P. 917.
  26. 26. Dunn P. J., Peacor D. R., Simmons W. B., Newbury D. Fredrikssonite, a new member of pinakiolite series from Långban, Sweden. Geologiska Föreningens i Stockholm Förhandlingar. 1983. Vol. 105 (4). P. 335–340.
  27. 27. Enholm Z. Mineral Chemistry and Paragenesis of Oxyborates in Metamorphosed Fe-Mn Oxide Deposits. Uppsala University, Sweden, 2016. 98 p.
  28. 28. Flink G. Ueber Pinakiolith und Trimerit, zwei neue Mineralien aus den Mangangruben Schwedens. Z. Krist. 1891. Vol. 18. P. 361–376.
  29. 29. Garavelli A., Laviano R., Varro F. Sublimate deposition from hydrothermal fluid at the Fossa crater – Vulcano, Italy. Eur. J. Miner. 1997. Vol. 9. P. 423–432.
  30. 30. Hansen S., Hälenius U., Lindqvist B. Antimony-rich pinakiolite from Långban, Sweden: a new structural variety. Neues Jahrb. Mineral., Montash. 1988. P. 231–239.
  31. 31. Hawthorne F. C., Burns P. C., Grice J. D. The crystal chemistry of boron. In: Boron: mineralogy, petrology and geochemistry, Reviews in Mineralogy. Mineral Society of America, 1996. Vol. 33. P. 41–115.
  32. 32. Holstam D. Crystal chemistry of a manganian ludwigite. Neus Jahrbuch für Mineralogie – Montashiefte. 2001. N 11. P. 520–528.
  33. 33. Huebner J. S. Stability relations of rhodochrosite in the system manganese-carbon-oxygen. Amer. Miner. 1970. Vol. 54. P. 457–481.
  34. 34. Huebner J. S., Sato M. The oxygen fugacity-temperature relationships of manganese oxide and nickel oxide buffers. Amer. Miner. 1970. Vol. 55. P. 934–952.
  35. 35. Koshlyakova N. N., Pekov I. V., Agakhanov A. A., Bullock E., Belakovskiy D. I., Zubkova N. V., Chukanov N. V., Britvin S. N., Bulakh M. O., Burns P. C., Hazen R. M., Zhitova E. S. Manganohatertite, IMA 2023-098. CNMNC Newsletter 77. Miner. Mag. 2024. Vol. 88. N 2. P. 203–209.
  36. 36. Moore P. B., Araki T. Pinakiolite, MgMn O[BO]; warwickite, Mg(MgTi) O[BO]; wightmanite, Mg(O)(OH)[BO]·nHO: crystal chemistry of complex 3 Å wallpaper structures. Amer. Miner. 1974. Vol. 59. P. 985–1004.
  37. 37. Norrestam R., Nielsen K., Satofte I., Thorup N. Structural investigation of two synthetic oxyborates: The mixed magnesium-manganese and the pure cobalt ludwigites, MgMnOBO and CoOBO. Z. Krist. 1989. Vol. 189. P. 33–41.
  38. 38. Pekov I. V., Zubkova N. V., Pautov L. A., Yapaskurt V. O., Chukanov N. V., Lykova I. S., Britvin S. N., Sidorov E. G., Pushcharovsky D. Yu. Chubarovite, KZn(BO)Cl, a new mineral species from the Tolbachik volcano, Kamchatka, Russia. Canad. Miner. 2015. Vol. 53. N 2. P. 273–284.
  39. 39. Pekov I. V., Koshlyakova N. N., Zubkova N. V., Lykova I. S., Britvin S. N., Yapaskurt V. O., Agakhanov A. A., Shchipalkina N. V., Turchkova A. G., Sidorov E. G. Fumarolic arsenates – a special type of arsenic mineralization. Eur. J. Miner. 2018. Vol. 30. N 2. P. 305–322.
  40. 40. Pekov I. V., Zubkova N. V., Koshlyakova N. N., Belakovskiy D. I., Vigasina M. F., Britvin S. N., Sidorov E. G., Pushcharovsky D. Yu. Rhabdoborite-(V), rhabdoborite-(Mo) and rhabdoborite-(W): a new group of borate minerals with the general formula MgMO[(BO)(PO)F] (M = V, Mo or W and x < 1). Phys. Chem. Miner. 2020. Vol. 47. N 10. Article 44.
  41. 41. Pekov I. V., Koshlyakova N. N., Zubkova N. V., Belakovskiy D. I., Vigasina M. F., Agakhanov A. A., Ksenofontov D. A., Turchkova A. G., Britvin S. N., Sidorov E. G., Pushcharovsky D. Yu. A natural vanadate-arsenate isomorphous series with jeffbenyite-type structure: New fumarolic minerals udinaire, NaMg(VO), and arsenudinaire, NaMg(AsO). Minerals. 2022. Vol. 12. N 7. Paper 850.
  42. 42. Randmets R. Orthopinakiolite, a new modification of MgMnMnBO from Långban, Sweden. Arkiv Mineral. Geol. 1960. Vol. 2. N 42. P. 551—555.
  43. 43. Rigaku Oxford Diffraction. CrysAlisPro Software System, v. 1.171.42.49, Rigaku Corporation, Oxford, UK. 2022.
  44. 44. Shchipalkina N. V., Pekov I. V., Koshlyakova N. N., Britvin S. N., Zubkova N. V., Varlamov D. A., Sidorov E. G. Unusual silicate mineralization in fumarolic sublimates of the Tolbachik volcano, Kamchatka, Russia — Part 1: Neso-, cyclo-, ino- and phyllosilicates. Eur. J. Miner. 2020. Vol. 32. P. 101—119.
  45. 45. Sheldrick G. M. Crystal structure refinement with SHELXL. Acta Cryst. 2015. Vol. C71. P. 3—8.
  46. 46. Takeuchi Y., Haga N., Kato T., Miura Y. Orthopinakiolite, MeO[BO]: its crystal structure and relation to pinakiolite, MeO[BO]. Canad. Miner. 1978. Vol. 16. P. 475—485.
  47. 47. Turchkova A. G., Pekov I. V., Yapaskurt V. O., Sidorov E. G., Britvin S. N. Manganese mineralization in fumarole deposits at the Tolbachik volcano (Kamchatka, Russia). In: IX Int. symp. “Mineral Diversity: Research and Preservation”. Sofia, 2017. P. 31—35.
  48. 48. Zelenski M., Malik N., Taran Yu. Emissions of trace elements during the 2012—2013 effusive eruption of Tolbachik volcano, Kamchatka: enrichment factors, partition coefficients and aerosol contribution. J. Volcan. Geotherm. Research. 2014. Vol. 285. P. 136—149.
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