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Beiträge zu Kristallstrukturen vom Olivin-Typ

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Abstract

The crystal structures of (Mg0.9Fe0,1)2SiO4, Fe2SiO4 and Na2BeF4 have been refined with 2-dimensional Fourier-methods, using photographically recorded intensities. For all projections theR-factors are below 0.075.

The interatomic distances in all three structures are in good agreement with the values from other well refined comparable compounds. Strong deviations from the idealized structure (anions in a hexagonal close packing) are caused by the contraction of the common edges between coordination polyhedra. These deformations influence especially the coordination octahedra; thus, the cation in sixfold coordination on the mirror plane shows a certain tendency to a one-sided coordination. No dicisive indications for an ordered distribution of Mg and Fe were found in (Mg, Fe)2SiO4.

The fect that the olivine structure contains “accumulations” of cations due to the special linkage of the coordination polyhedra. seems to be of importance for the olivine-spinel transition.

Zusammenfassung

Die Kristallstrukturen von (Mg0,9Fe0,1)2SiO4, Fe2SiO4 und Na2BeF4 wurden mit 2-dimensionalen Fourier-Methoden unter Verwendung von photographisch gesammelten Intensitäten verfeinert. In allen gerechneten Projektionen ergaben sichR-Faktoren unter 0,075.

Die interatomaren Abstände in allen drei Strukturen stimmen gut mit den Werten aus anderen vergleichbaren und sorgfältig untersuchten Verbindungen überein. Starke Abweichungen von der idealisierten Struktur (Anordnung der Anionen in einer hexagonalen Dichtestpackung) ergeben sich vor allem durch die Verkürzung gemeinsamer Kanten zwischen Koordinationspolyedern. Diese Verzerrungen wirken sich besonders auf die Koordinationsoktaeder aus; insbesondere zeigt das sechsfach koordinierte Kation auf der Symmetrieebene die Tendenz zu einer einseitigen Umgebung. Im (Mg, Fe)2SiO4 wurden keine Anzeichen einer geordneten Verteilung von Mg und Fe gefunden.

Für die Olivin-Spinell-Umwandlung scheint die Tatsache wichtig zu sein, daß in der Olivinstruktur „Häufungen” von Kationen auftreten.

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Literatur

  1. Ahmed, F. R.: Generalized structure factor program for the basic IBM 650 computer. Ottawa: National Research Council 1961.

  2. Ahrens, L. H.: The use of ionization potentials. Part I: Ionic radii of the elements. Geochim. et Cosmochim. Acta2, 155–169 (1952).

  3. Baur, W. H.: Zur Kristallchemie der Salzhydrate. Die Kristallstrukturen von MgSO4·4H2O (Leonhardtit) und FeSO4·4H2O (Rozenit). Acta Cryst. 15, 815–826 (1962).

  4. Below, N. W., E. N. Belowa, N. H. Andrianowa u.P. F. Smirnowa: Bestimmung der Parameter in der Olivin-(Forsterit)Struktur mit der harmonischen dreidimensionalen Synthese. Doklady Akad. Nauk S.S.S.R.81, 399–402 (1951).

  5. Berghuis, J., Ij. M. Haanappel, M. Potters, B. O. Loopstra, C. H. MacGillavry, andA. L. Veenendaal: New calculations of atomic scattering factors. Acta Cryst.8, 478–483 (1955).

  6. Blasse, G.: Die Kristallstruktur einiger Verbindungen vom Typ LiMe3+Me4+O4 und LiMe2+Me5+O4. J. Inorg. & Nuclear Chem.25, 230–231 (1963).

  7. Born, L.: Eine „gitterenergetische Verfeinerung” der freien Mg-Position im Olivin. Neues Jahrb. Mineral., Monatsh.3, 81–94 (1964).

  8. —, u.J. Zemann: Abstandsberechnungen und gitterenergetische Berechnungen an Granaten. Beitr. Mineral. u. Petrog.10, 2–23 (1964).

  9. Boyd, F. R.: Geophysical aspects of high-pressure research. Science145, 13–20 (1964).

  10. Boys, S. F.: Unveröffentlichte Arbeit. Siehe Internat. Tables III, 202. Birmingham: Kynoch Press 1962.

  11. Bragg, W. L.: The structure of silicates. Z. Krist.74, 237–305 (1930).

  12. —, u.G. B. Brown: Die Kristallstruktur von Chrysoberyll (BeAl2O4). Z. Krist.63, 122–143 (1926a).

  13. ——: Die Struktur des Olivins. Z. Krist.63, 538–556 (1926b).

  14. Brown, G. B. andJ. West: The structure of monticellite MgCaSiO4. Z. Krist.66, 154–161 (1927).

  15. Chudoba, K. F., u.J. Frechen: Der Einfluß der Temperatur and die Beziehung zwischen Optik und Chemismus der Olivine. Neues Jahrb. Mineral. Monatsh., Abt. A, 91–106 (1943).

  16. Claringbull, G. F.: Sinhalit (MgAlBO4), a new mineral. Am. Mineralogist37, 700, 1072 (1952).

  17. Cola, M.: Sintesi e proprietá cristallografiche ottichi e strutturali del composto CaCoSiO4 (tipo monticellite MgCaSiO4). Atti accad. naz. Lincei17, 258–264 (1954).

  18. Couyat, M. J.: Sur quelques minéraux d'Egypte. Bull. sec. min.31, 341–349 (1908).

  19. Cruickshank, D. W. J.: The accuracy of electron-density maps in X-ray analysis with special reference to dibenzyl. Acta Cryst.2, 65–82 (1949).

  20. Dachille, F., andR. Roy: High pressure studies of the system Mg2GeO4-Mg2SiO4 with special reference to the olivine-spinel transition. Am. J. Sci.258, 225–246 (1960).

  21. Dana, J. D.: The system of mineralogy. London: Kegan Paul, Trench, Trübner & Co., LTD. 1892.

  22. Dana's system of mineralogy, vol. I. New York and London: John Wiley & Sons 1963.

  23. Deer, W. A., R. A. Howie, andJ. Zussman: Rockforming minerals, vol. I. London: Longmans 1964.

  24. Destenay, D.: Structure cristalline de la triphiline. Mém. soc. roy. sci. Liège10, fasc. III, 28 (1950).

  25. Durif-Varambon, A.: Étude de la substitution du silicium dans quelques types d'orthosilicates. Bull. soc. franc. minéral. et crist.82, 285–314 (1959).

  26. Farrell, E. F., J. H. Fang, andR. E. Newnham: Refinement of the chrysoberyl structure. Am. Mineralogist48, 804–810 (1963).

  27. Freeman, A. J.: Atomic scattering factors for spherical and aspherical charge distributions. Acta Cryst.12, 261–271 (1959).

  28. Gallitelli, P. eM. Cola: Sintesi, proprietá cristallografiche e strutturali del composto Co2SiO4 (tipo dell'olivina). Atti accad. naz. Lincei17, 172–177 (1954).

  29. Gattow, G.: Beitrag zur Struktursystematik von Verbindungen des Typs A2BX4. Z. anorg. u. allgem. Chemie (im Druck).

  30. Geller, S. andD. P. Booth: The crystal structure of guanidinium gallium sulfate hexahydrate. Z. Krist.111, 117–128 (1959).

  31. —, andJ. L. DURAND: Refinement of the structure of LiMnPO4. Acta Cryst.13, 325–331 (1960).

  32. Ghose, S.: The nature of th e Mg2+Fe2+ distribution in some ferromagnesian silicate minerals. Am. Mineralogist47, 388–394 (1962).

  33. Gibbs, G. V., P. B. Moore, andJ. V. Smith: Crystal structures of forsterite and hortonolith varieties of olivine. Program 1963 annual meetings: Soc. of Am. etc. 17–20. Nov. 1963, New York.

  34. Gjessing, L., T. Larsson, andH. Major: Isomorphous substitute for Al... in the compound Al2BeO4. Norsk Geol., Tidsskr.22, 92–99 (1942).

  35. Goldschmidt, V. M.: Geochem. Verteilungsgesetz der Elemente VII. Skrifter Norske Videnskaps-Akad. Oslo. I. Mat.-Naturv. Kl. No. 2, (1926).

  36. - Zur Kristallchemie des Germaniums. Ges. Wiss. Götingen, Math.-Phys. Kl., Nachr. 1931, 184–190 (1931a).

  37. —: Kristallchemie. Fortschr. Mineral., Krist. Petrogr.15, 73–146 (1931) (1931b).

  38. Gutenberg, B.: Physics of the earth's interior. New York and London: Academic Press 1959.

  39. Hafner, S.: Metalloxyde mit Spinellstruktur. Schweiz. mineral. petrog. Mitt.40, 207–242 (1960).

  40. Hahn, Th.: Modellbeziehungen zwischen Silikaten und Fluoberyllaten. Neues Jahrb. Mineral., Abhandl.86, 1–65 (1953).

  41. Hamilton, W. C.: On the treatment of unobserved reflexions in the least squares adjustment of crystal structures. Acta Cryst.8, 185–186 (1955).

  42. Hanke, K.: Verfeinerung der Kristallstruktur des Fayalits von Bad Harzburg. Neues Jahrb. Min.8, 192–194 (1963).

  43. —, u.J. Zemann: Verfeinerung der Kristallstruktur von Olivin. Naturwissenschaften50, 91 (1963).

  44. Hawkes jr., H. E.: Olivine from Northern California showing perfect cleavage. Am. Mineralogist31, 276–283 (1946).

  45. Hurst, R. P., J. Miller, andF. A. Matson: Calculations of coherent scattering factors for helium-like ions from a radially correlated wave function. Acta Cryst.11, 320–322 (1958).

  46. International tables for X-ray crystallography, part I. Birmingham : Kynoch Press 1952.

  47. Jahn, W.: NaLiBeF4, eine Modellsubstanz zu Monticellit CaMgSiO4. Z. anorg. Chem.276, 113–127 (1954).

  48. Lipson, L., andW. Cochran: The determination of crystal structures. London: Bell & Sons 1957.

  49. Machatschki, F.: Zur Frage der Struktur und Konstitution der Feldspäte (gleichzeitig vorläufige Mitteilung über die Prinzipien des Baues der Silikate). Zentr. Mineral.77, 97–104 (1928).

  50. —: Konstitutionsformeln für den festen Zustand. Monatsh. Chem.77, 333 (1947).

  51. Newnham, R., R. Santoro, J. Pearson, andC. Jansen: Ordering of Fe and Cr in Chrysoberyl. Am. Mineralogist49, 427–430 (1964).

  52. O'Daniel, H., u.L. Tscheischwili: Zur Struktur von Na2BeF4. Z. Krist.103, 178–185 (1941).

  53. ——: Zur Struktur von γ-Ca2SiO4 und Na2BeF4: Z. Krist.104, 124–141 (1942).

  54. ——: Strukturuntersuchungen am Tephroit (Mn2SiO4) Glaukochroit (Mn, Ca)2SiO4 und Willemit (Zn2SiO4) von Franklin Furnace. Z. Krist.105, 273–278 (1944).

  55. O'Mara, J. H.: Unit cell and space group of glaucochroite. Am. Mineralogist36, 918 (1951).

  56. Onken, H.: Verfeinerung der Kristallstruktur von Monticellit. Naturwissenschaften51, 334 (1964).

  57. Palache, Ch.: The chrysoberyl pegmatite of Hartford, Maine. Am. Mineralogist9, 217–221 (1924).

  58. Pauling, L.: Probleme der modernen Physik. Sommerfeld-Festschrift, Leipzig: S. Hirzel 1928.

  59. —: The nature of the chemical bond. Ithaka (New York): Cornell University Press 1960.

  60. Ramdohr, P.: Die-Eisenerzlager des Oberharzer („Osteröder”) Diabaszuges und ihr Verhalten im Bereich des Brockenkontakts. Neues Jahrb. Mineral., Geol., Beilage-Bd., Abt. A 333–392 (1927).

  61. Ringwood, A. E.: The olivine-spinel inversion in fayalite. Am. Mineralogist44, 659–660 (1959).

  62. —: Olivine-spinel transition in nickel orthosilicate. Nature187, 1019–1021 (1960).

  63. —: Mineralogical constitution of the deep mantle. J. Geophys. Research67, 4005–4010 (1962).

  64. —: Olivine-spinel transition in cobalt orthosilicate. Nature198, 79–80 (1963).

  65. —, andM. Seabrook: Olivine-spinel equilibria at high pressure in the system Ni2GeO4-Mg2SiO4. J. Geophys. Research67, 1975–1985 (1962).

  66. Sahama, Th. G., andK. Hytönen: Kirschsteinite, a natural analogue to synthetic iron monticellite, from the Belgian Congo. Mineral. Mag.31, 698 (1957).

  67. Scholder, R.: Über Orthosalze und maximale Sauerstoffkoordination. Angew. Chemie70, 583–614 (1958).

  68. Shiono, R.: University of Pittsburg computation and data processing center. Technical Reports No. 9 (1959).

  69. Smith, D. K., A. Majundar, andF. Ordway: The crystal structure of γ-dicalcium silicate. Acta Cryst.18, 787–795 (1965).

  70. Smith, J. V.: Second review of Al-O and Si-O tetrahedral distances. Acta Cryst.16, 801–811 (1963).

  71. Steinfink, H., andF. J. Sans: Refinement of the crystal structure of dolomite. Am. Mineralogist44, 679–682 (1959).

  72. Strunz, H., u.P. Jacob: Germanate mit Phenacit- u. Olivinstruktur. Mineral., Monatsh. 78–79 (1960).

  73. Strunz, H., u.P. Jacob: Germanate mit Phenacit- und Olivinstruktur. Neues Jahrb. Mineral., Monatsh. 78–79 (1960).

  74. Swanson, H. E., u.E. Tatge (1949a): Siehe unter MgO* in: ASTM powder diffraction file 1963.

  75. -- (1949b): Siehe unter NaF* in: ASTM powder diffraction file 1963.

  76. Tarte, A. P.: Etude infra-rouge des orthosilicates et des orthogermanates III: Structures du type spinelle. Spectrochim. Acta19, 49–71 (1963).

  77. —, andA. E. Ringwood: Infrared spectra of the spinels Ni2SiO4Ni2GeO4, and their solid solutions. Nature193, 971–972 (1962).

  78. Taylor, N. W.: Die Kristallstrukturen der Verbindungen Zn2TiO4, Zn2SnO4, Ni2SiO4 u. NiTiO3. Z. physik. Chem. (Leipzig),B 9, 241–264 (1930).

  79. Templeton, D. H.: The use of the IBM 650 for crystal structure analysis computations. Acta Cryst.10, 384–386 (1957).

  80. Thielo, E.: Über die Isotypie zwischen Phosphaten der allgemeinen Zusammensetzung MeLi[PO4] und Silikaten der Olivin-Monticellit-Reihe. Naturwissenschaften29, 239 (1941).

  81. —, u.F. Wodtke: Über die „neutralen” Silbersilikate: Ag4SiO4, (Ag2SiO3) n , (Ag2Si2O5n ) und AgAl2[AlSi3O10] (OH)2; ihre Herstellung und Eigenschaften. Mit einer Bemerkung über die Silbercyanwasserstoffsaure H[Ag(CN)2]. Z. anorg. Chem.295, 247–261 (1958).

  82. Tsvetkov, A. I., Z. P. Ershova, andN. A. Matveeva: Synthesis of chromium silicate similar to olivine. Izvest. Akad. Nauk S.S.S.R., Ser. Geol.29, 3–14 (1964).

  83. Waser, J. (1951a): The Lorentz factor for the Buerger precession method. Rev. Sci. Instr.22, 563–566 (1951).

  84. — (1951b): The Lorentz and polarisation correction for the Buerger precession method. Rev. Sci. Instr.22, 567–568 (1951).

  85. Watson, R. E., andA. J. Freeman: Hartree-Fock atomic scattering factors for the iron transition series. Acta Cryst.14, 27–37 (1961).

  86. Weir, C. E., andA. van Valkenburg: Studies of beryllium ehromite and other beryllia compounds with R2O3 oxides. J. Research Nath. Bur. Standards A64, 103–106 (1960).

  87. Weiss, A., u.G. Rocktäschel: Zur Kenntnis von Thiosilicaten. Z. anorg. Chem.307, 1–6 (1960).

  88. Wilson, A. J. C.: Determination of absolute from relative X-ray intensity data. Nature150, 152 (1942).

  89. Wodtke, F., u.K.-H. Jost: Die Umsetzung wasserfreier Schichtsilikate in Silbernitratschmelzen und die Gitterkonstanten Ag4SiO4. Z. anorg. Chem.314, 341–344 (1962).

  90. Zambonini, F., u.F. Laves: Über die Kristallstruktur des Li3PO4 und seine Beziehung zum Strukturtyp des Olivin. Z. Krist.83, 26–28 (1932).

  91. Zemann, J.: Die Kristallstruktur von Lithiumphosphat, Li3PO4. Acta Cryst.13, 863–867 (1960).

  92. —: Zur Kristallchemie der Granate. Beitr. Mineral. Petrog.8, 180–188 (1962).

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Hanke, K. Beiträge zu Kristallstrukturen vom Olivin-Typ. Beitr Mineral u Petrogr 11, 535–558 (1965). https://doi.org/10.1007/BF01110836

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