Review of Cation Ordering in Micas

Abstract

Long-range ordering of tetrahedral cations in micas is favored by phengitic compositions, by the 3T stacking sequence of layers, and by tetrahedral Si:Al ratios near 1:1. Phengites of the 1M, 2M₁, and 2M₂ polytypes are said to show partial ordering of tetrahedral cations, although the amounts of tetrahedral substitutions are small and the accuracies of determination are not as large as desired. The 3T structures of muscovite, paragonite, lepidolite, and protolithionite show tetrahedral ordering, as do the 2M₁ brittle micas margarite and an intermediate between margarite and bityite. Muscovite-3T and margarite-2M₁ are also slightly phengitic relative to their ideal compositions. Examples of octahedral cation ordering in micas are more abundant and are to be expected when cations of different size and charge are present. Octahedron M(1) with its OH,F groups in the trans orientation tends to be larger than the mean of the two cis octahedra as a result of the ordering of cations and vacancies. In some samples ordering has reduced the true symmetry to a subgroup of that of the ideal space group. If ordering in subgroup symmetry results in ordered patterns of different geometries but similar energies in very small domains, the average over all unit cells may simulate long-range disorder.

Резюме

Длиннопробежному упорядочению тетраэдрических катионов в слюдах благоприятствуют фенгитические составы, порядок 3T расположения слоев и тетраэдрически отношения Si:Al близкие 1:1. Считается, что фенгиты политипов 1M, 2M₁, и 2M₂ показывают частично упорядочение тетраэдрических катионов, хотя количества тетраэдрических замещений неболшие и точности их определения не так высоки, как желаемые. 3T структуры мусковита, парагонита, лепидолита, про-толитионита показывают тетраэдрическое упорядочение также, как 2M₁ хрупкий Маргарит и промежуточные слюды между маргаритом и битиитом. Мусковит 3T и Маргарит 2M₁ являются также немного фенгитическими по отношению к их идеальным составам. Примеры упорядочения октаэ-дрических катионов в слюде более распространены и могут выступать в присутствии катионов различных размеров и зарядов. Размер октаэдрона M(1) со своими OH,F группами с транс ориентацией стремится быть больше, чем средняя размеров двух октаэдров в ориентации цис, как результат упорядочения катионов и свободных мест. В некоторых образцах упорядочение уменьшало истинную симметрию до подгруппы идеальной пространственной группы. Если результатом упорядочения в симметрии подгруппы являются упорядоченные образцы различных геометрий, но с похожими энергиями в очень маленьких областях, суммарная средняя всех элементарных ячеек может симулировать длиннопробежное неупорядочение. [E.G.]

Resümee

Eine weitreichende Ordnung der tetraedrischen Kationen in Glimmern wird durch eine phengitische Zusammensetzung, durch die 3T Stapelungsfolge der Schichten und durch tetraedrische Si:Al-Verhältnisse nahe 1:1 begünstigt. Es heißt, daß Phengite der Polytype 1M, 2M₁, und 2M₂ eine teilweise Ordnung der Tetraederkationen aufweisen, obwohl das Ausmaß der tetraedrischen Substitution klein ist, und die Bestimmungsgenauigkeiten nicht zu groß sind, wie man es sich wünschen würde. Die 3T Strukturen von Muskovit, Paragonit, Lepidolith und Protolithionit zeigen tetraedrische Ordnung und ebenso die 2M₁ Sprödglimmer Margarit und ein Zwischenglied zwischen Margarit und Bityit. Muskovit-3T und Margarit-2M₁ sind ebenso leicht phengitisch, vergleichen mit ihren idealen Zusammensetzungen. Beispiele für oktaedrische Kationenordnung in Glimmern sind häufiger. Sie sind zu erwarten, wenn Kationen unterschiedlicher Größe und Ladung vorhanden sind. Das Oktaeder M(1) mit seinen OH,F Gruppen in der trans-Stellung tendiert dazu, größer zu sein als der Durchschnitt der beiden cis-Oktaeder, infolge der Ordnung von Kationen und Leerstellen. In einigen Proben hat die Ordnung die wahre Symmetrie auf eine Untergruppe der idealen Raumgruppe reduziert. Wenn die Einordnung in eine Untergruppensymmetrie zu einem geordneten Muster von verschiedenen Geometrien aber ähnlichen Energien in sehr kleinen Domänen führt, dann kann der Durchschnitt aus allen Einheitszellen eine weitreichende Unordnung vortäuschen. [U.W.]

Résumé

L’ordonnement à longue échéance de cations tétraèdraux dans des micas est favorisé par des compositions phengitiques, par des séquences d’empilement de couches 3T et par des proportions té-traèdrales Si:Al près d’ 1:1. On dit que des phengites de polytypes 1M, 2M₁, et 2M₂ montrent un ordonneront partiel de cations tétraèdraux, quoique les quantités de substitutions tétraèdrales sont petites et la precision de détermination pas aussi grande qu’on la désirerait. Les structures 3T de muscovite, de paragonite, de lepidolite, et de protolithionite montrent un ordonnement tétraèdral, comme le font également les micas cassants margarite et un intermédiaire entre la margarite et la bityite. La muscovite-3T et la margarite-2M₁ sont aussi légèrement phengitiques par rapport à leurs compositions idéales. Des exemples d’ordonnement de cations octaèdraux dans des micas sont plus abondants comme l’on s’y attendrait lorsque des cations de taille et de charge différentes sont présents. L’octaèdre M(1) avec ses groupes OH,F dans l’orientation trans tend à être plus grand que la moyenne des deux octaèdres cis, un résultat de l’ordonnement des cations et des espaces vides. Dans quelques échantillons, l’ordonnement a réduit la symmetrie réelle à un sous-groupe de celle du groupe d’espace idéal. Si l’ordonnement dans la symmetrie de sous-groupe résulte en des modèles de géométrie différente mais d’énergies semblables dans de très petits domaines, la moyenne totale de mailles peut simuler le désordre à longue échéance. [D.J.]