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

Capa

Citar

Texto integral

Acesso aberto Acesso aberto
Acesso é fechado Acesso está concedido
Acesso é fechado Acesso é pago ou somente para assinantes

Resumo

Fredrikssonite, a Mn3+-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 Fe3+-richest variety known today, almost free of Fe2+ and Mn2+. Its chemical composition (wt.%): 40.96 MgO, 0.28 CuO, 26.57 Mn2O3, 13.03 Fe2O3, 17.78 B2O3, 1.41 As2O5, total 100.63; the empirical formula calculated based on 5 O atoms per formula unit is: (Mg1.97Cu0.01)∑1.98(Mn3+0.65Fe3+0.33)∑0.99[B0.99As0.02O3]O2. The parameters of the orthorhombic (space group Pbam) unit cell are: a = 9.2078(12), b = 12.4458(13), c = 2.9812(3) Å, V = 341.64(7) Å3. The crystal structure of fredrikssonite from the Arsenatnaya fumarole is solved on a single crystal (R = 6.95%); it is isostructural to other members of the ludwigite group. The formation conditions of Mn3+-rich oxoborates of this group are discussed.

Sobre autores

M. Bulakh

Lomonosov Moscow State University

Email: aregon27@mail.ru
Faculty of Geology Moscow, Russia

S. Britvin

St Petersburg State University

Email: aregon27@mail.ru
St Petersburg, Russia

N. Zubkova

Lomonosov Moscow State University

Email: aregon27@mail.ru

Faculty of Geology

Moscow, Russia

V. Yapaskurt

Lomonosov Moscow State University

Email: aregon27@mail.ru

Faculty of Geology

Moscow, Russia

A. Agakhanov

Fersman Mineralogical Museum RAS

Email: aregon27@mail.ru
Moscow, Russia

L. Anikin

Institute of Volcanology and Seismology

Email: aregon27@mail.ru
Petropavlovsk-Kamchatsky, Russia

I. Pekov

Lomonosov Moscow State University

Autor responsável pela correspondência
Email: aregon27@mail.ru

Faculty of Geology

Moscow, Russia

Bibliografia

  1. Александров С. М. Геохимия бора и олова в месторождениях магнезиально-скарновой формации. М.: Наука, 1982. 291 с.
  2. Большое трещинное Толбачинское извержение, Камчатка, 1975—1976 / под ред. С. А. Федотова. М.: Наука, 1984. 637 с.
  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 Mg2-xMn1+xBO5 (0.0 < x < 0.4) // Письма в журнал экспериментальной и теоретической физики. 2024. Т. 120. Вып. 7. С. 530—538.
  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.
  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.
  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.
  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.
  8. Иващенко В. И., Голубев А. И. Новые аспекты минералогии и металлогении Питкарантского рудного района // Труды КарНЦ РАН. 2015. № 7. С. 127—148.
  9. Меняйлов И. А., Никитина Л. П., Шапарь В. Н. Геохимические особенности эксталяций Большого трещинного Толбачинского извержения. М.: Наука, 1980. 235 с.
  10. Набоко С. И. Вулканические эксталяции и продукты их реакций / Тр. Лаб. вулканологии. 1959. Вып. 16. 300 с.
  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.
  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.
  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.
  14. Серафимова Е. К. Минералогия возгонов вулканов Камчатки. М.: Наука, 1979. 168 с.
  15. Шаблинский А. П., Вергасова Л. П., Филатов С. К., Москалева С. В., Назарова М. А., Бубнова Р. С. Находка минерала кнасибфита K3Na4(SiF6)3(BF4) на вулкане Толбачик (Камчатка) и уточнение его кристаллической структуры // Вулканология и сейсмология. 2020. № 3. С. 46—55.
  16. Шабынин Л. И. Формация магнезиальных скарнов. М.: Наука, 1973. 214 с.
  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.
  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. 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. 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. Bonin J.-O., O’Keeffe M. Takéuchitie, a new oxyborate mineral from Långban, Sweden. Amer. Miner. 1980. Vol. 65. P. 1130—1133.
  22. Boström K., Rydell H., Joensuu O. Långban — an exhalative sedimentary deposit? Econ. Geol. 1979. Vol. 74. P. 1002—1011.
  23. Burns P. C., Cooper M. A., Hawthorne F. C. Jahn-Teller-distorted Mn3+O6 octahedra in fredrikssonite, the fourth polymorph of Mg2Mn3+(BO3)O2. Canad. Miner. 1994. Vol. 32. P. 397—403.
  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. 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. 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. Enholm Z. Mineral Chemistry and Paragenesis of Oxyborates in Metamorphosed Fe-Mn Oxide Deposits. Uppsala University, Sweden, 2016. 98 p.
  28. Flink G. Ueber Pinakiolith und Trimerit, zwei neue Mineralien aus den Mangangruben Schwedens. Z. Krist. 1891. Vol. 18. P. 361–376.
  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. 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. 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. Holstam D. Crystal chemistry of a manganian ludwigite. Neus Jahrbuch für Mineralogie – Montashiefte. 2001. N 11. P. 520–528.
  33. Huebner J. S. Stability relations of rhodochrosite in the system manganese-carbon-oxygen. Amer. Miner. 1970. Vol. 54. P. 457–481.
  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. 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. Moore P. B., Araki T. Pinakiolite, Mg2Mn3+ O2[BO3]; warwickite, Mg(Mg0.5Ti0.5) O[BO3]; wightmanite, Mg5(O)(OH)5[BO3]·nH2O: crystal chemistry of complex 3 Å wallpaper structures. Amer. Miner. 1974. Vol. 59. P. 985–1004.
  37. Norrestam R., Nielsen K., Satofte I., Thorup N. Structural investigation of two synthetic oxyborates: The mixed magnesium-manganese and the pure cobalt ludwigites, Mg1.93Mn1.07O2BO3 and Co3O2BO3. Z. Krist. 1989. Vol. 189. P. 33–41.
  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, KZn2(BO3)Cl2, a new mineral species from the Tolbachik volcano, Kamchatka, Russia. Canad. Miner. 2015. Vol. 53. N 2. P. 273–284.
  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. 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 Mg12M6+1.4O6[(BO3)6-x(PO4)xF2-x] (M = V6+, Mo6+ or W6+ and x < 1). Phys. Chem. Miner. 2020. Vol. 47. N 10. Article 44.
  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, NaMg4(VO4)3, and arsenudinaire, NaMg4(AsO4)3. Minerals. 2022. Vol. 12. N 7. Paper 850.
  42. Randmets R. Orthopinakiolite, a new modification of Mg3Mn2+Mn23+B2O10 from Långban, Sweden. Arkiv Mineral. Geol. 1960. Vol. 2. N 42. P. 551—555.
  43. Rigaku Oxford Diffraction. CrysAlisPro Software System, v. 1.171.42.49, Rigaku Corporation, Oxford, UK. 2022.
  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. Sheldrick G. M. Crystal structure refinement with SHELXL. Acta Cryst. 2015. Vol. C71. P. 3—8.
  46. Takeuchi Y., Haga N., Kato T., Miura Y. Orthopinakiolite, Me2.95O2[BO3]: its crystal structure and relation to pinakiolite, Me2.90O2[BO3]. Canad. Miner. 1978. Vol. 16. P. 475—485.
  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. 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.

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML
Baixar

Declaração de direitos autorais © Russian Academy of Sciences, 2025