Thermal Behavior (–180 ≤ T ≤ 1000°C) of Magnesium Orthosilicate Hydroxylclinohumite Mg5(SiO4)2(OH,F)2

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Hydroxylclinohumite Mg5(SiO4)2(OH,F)2 is a common monoclinic orthosilicate of the humite group, which, on the one hand, is a prototype of promising materials, and, on the other hand, is an important source of information about both the transport and the presence of water in the Earth’s mantle, and therefore studying its thermal behavior is of particular interest. In this paper, the mineral is studied by powder X-ray diffraction for the first time in a wide temperature range (–180 ≤ T ≤ 1000°C). The temperature limits for the existence of the phase are established, the principal values of the thermal expansion tensor are calculated, and a structural interpretation of thermal expansion is given.

About the authors

Ya. P. Biryukov

Grebenshchikov Institute of Silicate Chemistry, Russian Academy of Sciences

Email: rimma_bubnova@mail.ru
199034, St. Petersburg, Russia

R. S. Bubnova

Grebenshchikov Institute of Silicate Chemistry, Russian Academy of Sciences; St. Petersburg State University

Email: rimma_bubnova@mail.ru
199034, St. Petersburg, Russia; 199034, St. Petersburg, Russia

V. A. Firsova

Grebenshchikov Institute of Silicate Chemistry, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: rimma_bubnova@mail.ru
199034, St. Petersburg, Russia

References

  1. Geijer P. Norbergite and Fluoborite, two new minerals from the Norberg mining district // Geologiska Föreningen i Stockholm Förhandlingar. 1926. V. 48(1). P. 84–85.
  2. Berry A.J., James M. Refinement of hydrogen positions in natural chondrodite by powder neutron diffraction: implications for the stability of humite minerals // Mineralogical Magazine. 2002. V. 66(3). P. 441–449.
  3. Ribbe P.H., Gibbs G.V. Crystal Structures of the Humite Minerals: III. Mg/Fe Ordering in Humite and its Relation to Other Ferromagnesian Silicates // American Mineralogist. 1971. V. 56(7–8). P. 1155–1173.
  4. Friedrich A., Lager G.A., Kunz M., Chakoumakos B.S., Smyth J.R., Schultz A.J. Temperature-dependent single-crystal neutron diffraction study of natural chondrodite and clinohumites // American Mineralogist. 2001. V. 86(9). P. 981–989.
  5. Pekov I.V., Gerasimova E.I., Chukanov N.V., Kabalov Yu.K., Zubkova N.V., Zadov A.E., Yapaskurt V.O., Gekimyants V.M., Pushcharovskii D.Yu. Hydroxylchondrodite Mg5(SiO4)2(OH)2: A new mineral of the humite group and its crystal structure // Doklady Earth Sciences. 2011. V. 436. P. 230–236.
  6. Ferraris G., Prencipe M., Sokolova E., Gekimyants V.M., Spiridonov E.M. Hydroxylclinohumite, a new member of the humite group: Twinning, crystal structure and crystal chemistry of the clinohumite subgroup // Zeitschrift für Kristallographie – Crystalline Materials. 2000. V. 215(3). P. 169–173.
  7. Wunder B., Medenbach O., Daniels P., Schreyer W. First synthesis of the hydroxyl end-member of humite, Mg7Si3O12(OH)2 // American Mineralogist. 1995. V. 80. P. 638–640.
  8. Redhammer G.J., Roth G., Amthauer G. Ca3GeO4Cl2 with a norbergite-like structure // Acta Cryst. 2007. C63. i69–i72.
  9. Voron’ko Yu.K., Sobol’ A.A., Shukshin V.E., Zagumennyi A.I., Zavartsev Yu.D., Kutovoi S.A. Structural transformations in LiGd9(SiO4)6O2 and Ca2Gd8(SiO4)6O2 crystals containing isolated [SiO4] complexes: Raman spectroscopic study // Phys. Solid State. 2012. V. 54. P. 1635–1642.
  10. Melcher C.L., Schweitzer J.S. Cerium-doped lutetium oxyorthosilicate: a fast, efficient new scintillator // IEEE Transactions on Nuclear Science. 1992. V. 39(4). P. 502–505.
  11. Yu Ye, Smyth J.R., Jacobsen S.D., Céline G. Crystal chemistry, thermal expansion, and Raman spectra of hydroxyl-clinohumite: implications for water in Earth’s interior // Contributions to Mineralogy and Petrology. 2013. V. 165. P. 563–574.
  12. Liu D., Pang Y., Yu Ye, Jin Z., Smyth J.R., Yang Y., Zhang Z., Wang Z. Crystal chemistry, thermal expansion, and Raman spectra of hydroxyl-clinohumite: implications for water in Earth’s interior // Contributions to Mineralogy and Petrology. 2013. V. 165. P. 563–574.
  13. Sasaki A., Himeda A., Konaka H., Muroyama N. Ab initio crystal structure analysis based on powder diffraction data used PDXL // Rigaku J. 2010. V. 26. P. 10–14.
  14. Bubnova R.S., Firsova V.A., Volkov S.N., Filatov S.K. RietveldToTensor: Program for Processing Powder X-Ray Diffraction Data under Variable Conditions // Glass Phys. Chem. 2018. V. 44. P. 33–40.
  15. Momma K., Izumi F. VESTA 3 for three-dimensional visualization of crystal, volumetric and morphology data // J. Appl. Crystallogr. 2011. V. 44. P. 1272–1276.
  16. Zulumyan N., Isahakyan A., Beglaryan H., Melikyan S. A study of thermal decomposition of antigorite from dunite and lizardite from peridotite // J. Therm. Anal. Calorim. 2018. V. 131. P. 1201–1211.
  17. Бирюков Я.П., Бубнова Р.С., Филатов С.К., Гончаров А.Г. Синтез и термическое поведение оксобората Fe3O2(BO4) // Физика и химия стекла. 2016. Т. 42. С. 284–290.
  18. Бирюков Я.П., Филатов С.К., Вагизов Ф.Г., Зинатуллин А.Л., Бубнова Р.С. Термическое расширение антиферромагнетиков FeBO3 и Fe3BO6 вблизи температуры Нееля // Журн. структурной химии. 2018. Т. 59. С. 2041–2048.
  19. Бирюков Я.П., Бубнова Р.С., Дмитриева Н.В., Филатов С.К. Термическое поведение антиферромагнетиков FeBO3 и Fe3BO6 при отрицательных температурах // Физика и химия стекла. 2019. Т. 45. С. 184–188.
  20. Филатов С.К. Обобщенная концепция повышения симметрии кристаллов с ростом температуры // Кристаллография. 2011. Т. 56(6). С. 1019–1028.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2.

Download (133KB)
3.

Download (759KB)
4.

Download (593KB)
5.

Download (174KB)
6.

Download (678KB)

Copyright (c) 2023 Я.П. Бирюков, Р.С. Бубнова, В.А. Фирсова

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».