Axinite group minerals: chemical composition and spectroscopic features

Abstract

Минералы группы аксинита – одни из самых распространенных боросиликатов, они встречаются в разнообразных геологических условиях и в различных по составу и возрасту породах и рудных телах. Аксиниты часто сложны для диагностирования как в оптической микроскопии, так и при использовании зондового микроанализа. Данная работа посвящена получению новых сведений о связях между химическим составом, кристаллической структурой и Рамановскими спектрами минералов группы аксинита. В работе с помощью точных инструментальных методов (оптическая и электронная микроскопия, рентгенофазовый анализ, рентгеноспектральный микроанализ, Рамановская спектроскопия, рентгеноструктурный анализ) изучено 20 образцов, содержащих минералы группы аксинита, из 12 месторождений (Кызыл-Таш, Кожаевское, Парнокское, Учалинское, Муртыкты, Кыштымское, Тургоякское (Урал, Россия), Ушкатын-III (Казахстан), Ароза, Фалотта, Парсеттенс (Швейцария) и Ключов (Чехия)). Изучены все представители группы (аксинит-(Mg), аксинит-(Fe), аксинит-(Mn) и тинценит). Для изоморфного ряда аксинит-(Mn)-тинценит получен полный набор спектров комбинационного рассеяния. Установлена связь между искажениями структуры и изменениями Рамановских спектров. Обоснована возможность использования Рамановской спектроскопии в качестве экспрессного метода для диагностики минералов группы. Помимо этого, данные Рамановских спектров могут быть использованы для оценки содержания марганца (и других двухвалентных катионов) в аксинитах, а также для предварительной идентификации минерального вида внутри группы.

Minerals of the axinite group are one of the most common borosilicates; they are found in a variety of geological conditions and in rocks and ore bodies of various composition and age. Axinite is often difficult to detect. This work is devoted to obtaining new information on the relationships between the chemical composition, crystal structure, and vibrational spectra of axinite group minerals. Using optical and electron microscopy, X-ray phase analysis, X-ray microanalysis, Raman spectroscopy, X-ray diffraction analysis 20 samples with axinite group minerals were studied. Samples originated from 12 deposits: Kyzyl-Tash, Kozhaevskoye, Parnokskoye, Uchalinskoye, Murtykty, Kyshtymskoe, Turgoyakskoe (Ural, Russia) Ushkatyn-III (Kazakhstan), Arosa, Falotta, Parsettens (Switzerland) and Klučov (Czech Republic). All representatives of the group were studied (axinite-(Mg), axinite-(Fe), axinite-(Mn) and tinzenite). For the isomorphic series of axinite-(Mn)-tinzenite, a complete set of Raman spectra was obtained. A relationship has been established between structural distortions and changes in the Raman spectra. The possibility of using Raman spectroscopy as an express method for the diagnosis of group minerals is substantiated. In addition, data from the Raman spectra can be used to estimate the content of manganese (and other divalent cations) in axinite, as well as for preliminary identification of the mineral species within the group.