Cation Ordering Pattern in Amesite

Abstract

Cation ordering in amesite-2H₂ from Antarctica has reduced the true symmetry from the ideal hexagonal space group P6₃ to triclinic P1. All crystals show 6-fold biaxial twin sectors on (001), and the twinned crystals produce an average diffraction symmetry that is hexagonal. Individual twin sectors cut from the larger aggregate have 2 V optic angles near 18°, slightly monoclinic unit-cell geometry, and triclinic diffraction symmetry. Structural refinement of an untwinned sector in subgroup symmetry shows nearly complete ordering of Si,Al in tetrahedral sites and of Mg, Al in octahedral sites.

In triclinic symmetry the two layers in the unit cell are no longer equivalent. Tetrahedra lying on the pseudo-6₃ screw axis are alternately Si-rich and Al-rich in adjacent layers. Of the three octahedral sites in each layer, one is smaller than the other two and is interpreted as Al-rich. The distribution of Al-rich and Mg-rich octahedra violates both the pseudo-3-fold rotation axis within each layer and the pseudo-6₃ screw axis that relates one layer to the next in the ideal space group. Local charge balance is achieved in adjacent layers by location of all tetrahedral and octahedral Al in lines parallel to X₁ and spaced at intervals of b₁/2. Similar charge balance patterns parallel to X₂ and X₃ are postulated to account for the sector twinning, which has been observed also in amesites from Chester, Massachusetts, USA, Saranovskoye, USSR, and Postmasburg, South Africa.

Резюме

Катионное упорядочивание в амезите-2Н₂ из Антарктики уменьшает истинную симметрию от идеальной гексагональной пространственной группы Р6₃ до триклиновой Р1. Все кристаллы проявляют 6-кратные двуосные двойниковые секторы на (001), а двойниковые кристаллы дают среднюю диффракционную гексагональную симметрию. Индивидуальные двойниковые секторы, отделенные от крупного агрегата, имеют оптические углы 2У, около 18°, слегка моноклинальную геометрию элементарной ячейки и триклиновую диффракционную симметрию. Структурное совершенство недвойникового сектора в симметрии подгруппы показывает почти полное упорядочение 81, Аl в тетраэдрических участках и Мg,А1 в октаэдрических участках.

В триклиновой симметрии два слоя в элементарной ячейке больше не являются эквивалентными. В тетраэдрическом залегании на псевдо-6₃ винтовых осях смежные слои попеременно обогащены 81 и А1. Из трех октаэдрических участков в каждом слое один меньше двух других и определяется как обогащенный А1. Распределение обогащенных Аl и Мg октаэдров нарушает псевдо-3-кратные оси вращения в каждом слое и псевдо-6₃ винтовые оси, что определяет соотношение одного слоя со следующим в идеальной пространственной группе. Местное равновесие заряда достигается в смежных слоях благодаря расположению всего тетраэдрического и окта-эдрического А1 на линиях, параллельных Х₁1 и в интервалах b₁/2. Аналогичное равновесие зарядов в линиях, параллельных Х₂ и Х₃ постулируется для двойниковых секторов, которые наблюдались также в амезитах из Честер, Массачусетс, США; Сарановское, СССР; и Постмас-бург, Южная Африка.

Resümee

Kationenanordnungen in antarktischem Amesit-2H₂ hat die wahre Symmetrie von der idealen hexagonalen Raumgruppe P6₃ zur triklinischen P1 reduziert. Alle Kristalle haben sechsfache biaxiale Zwillingssektoren auf (001) und die Duokristalle produzieren eine hexagonale durchschnittliche Diffraktionssymmetrie. Einzelne Zwillingssektore, welche von den größeren Aggregaten geschnitten wurden, haben 2V optische Winkel von ungefähr 18°, fast monoklinische Einzelzellengeometrie und triklinische Diffraktionssymmetrie. Strukturelle Verfeinerung eines einzelnen Sektoren in der Untergruppensymmetrie zeigt fast vollständige Anordnung von Si,Al in tetraedrischen Plätzen und von Mg,Al in oktaedrischen Plätzen.

In triklinischer Symmetrie sind die zwei Schichten in der Einheitszelle nicht mehr equivalent. Tetra-edren, die auf der pseudo-6₃ Schraubenachse liegen, sind in benachbarten Schichten abwechselnd Si und Al reich. Von den drei oktaedrischen Plätzen in jeder Schicht ist eine kleiner als die andern zwei und sie wird als Al reich interpretiert. Die Verteilung von Al reichen und Mg reichen Oktaeder verstößt sowohl gegen die pseudo-dreifache Drehachse innerhalb jeder Schicht und die pseudo-6₃ Schraubenachse, die eine Schicht mit der andern in der idealen Raumgruppe verknüpft. Örtlicher Ladungsausgleich wird in angrenzenden Schichten erreicht, indem alles tetraedrische und oktaedrische Al in Reihen parallel zu X₁ und in Intervallen von b₁/2 angelegt wird. Ähnliche Ladungsausgleichmuster, parallel zu X₂ und X₃, sind vorgeschlagen worden, um die Zwillingssektoren zu erklären, welche auch in Amesiten von Chester, Massachusetts, USA; Saranovskoye, USSR; und Postmasburg, Südafrika, gefunden wurden.

Résumé

Le rangement de cations dans lamésite-2H₂ de l’Antarctique a réduit la Symmetrie réelle du groupe d’espace hexagonal idéal P6₃ à celui triclinique P₁ Tous les cristaux montrent des secteurs jumeaux à 6 faces sur (001), et les cristaux jumelés produisent une Symmetrie de diffraction moyenne hexagonale. Des secteurs jumaux individuels coupés du plus grand aggrégat ont des angles optiques 2V près de 18°, une géométrie de maille légèrement monoclinique, et une Symmetrie de diffraction triclinique. Le refinement structural d’un secteur non-jumelé dans la Symmetrie de sous-groupe montre un rangement presque complet de Si,Al dans les sites tétrèdres et de Mg,Al dans les sites octaèdres.

En Symmetrie triclinique., les 2 couches de la maille ne sont plus équivalentes. Les tétraèdres sur l’axe de vis pseudo-6₃ sont alternativement riches en Si et en Al dans des couches adjacentes. Parmi les 3 sites octaèdres dans chaque couche, un site est plus petit que les 2 autres, et est interprété comme étant riche en Al. La distribution des octaèdres riches en Al et des octaèdres riches en Mg viole à la fois l’axe de rotation pseudo-à 3 faces compris dans chaque couche et l’axe de vis pseudo-6₃ qui rapporte une couche à la suivante dans le groupe d’espace idéal. L’équilibre de charge local est acquis dans des couches adjacentes par l’emplacement de tous les Al tétraèdres et octaèdres en lignes parallèles à X et espacés à des intervais de b₁/2. Des systèmes similaires d’équilibre de charge parallèles à X₂ et X₃ sont suggérés pour expliquer le jumellage des secteurs, remarqué également dans des amésites de Chester, Massachusetts, USA; de Saranovskoye, URSS; et de Postmasburg, Afrique du Sud.