Nataliyamalikite, TlI, and its cubic polymorphic modification from the Koryaksky volcano, Kamchatka, Russia

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

A rare mineral of thallium and iodine, nataliyamalikite, TlI, was found in the products of fumarole activity occurred during the 2008–2009 eruption of the Koryaksky volcano (Kamchatka, Russia). X-ray diffraction study of nataliyamalikite confirmed that it crystallizes in the orthorhombic symmetry: space group Cmcm, a = 4.5856(2) / 4.5846(2), b = 12.9318(6) / 12.9275(4), c = 5.2551(2) / 5.2534 (6) Å, V = 311.63(2) / 311.35(6) Å3 (for two studied grains). In one of the grains, in addition to nataliyamalikite and tridymite, a cubic phase with the CsCl (Pm-3m) structure type and the unit-cell parameter a = 4.215 Å was found. This phase most likely corresponds to the cubic polymorph of TlI that is isotypic to its synthetic analogue (Pm-3m, a = 4.205–4.210 Å) and lafossaite TlCl (Pm-3m, a = 3.876 Å). The presence of cubic modification in nature continues earlier by finds of TlI crystals of cubic habit at Avachinsky and Mutnovsky volcanoes (Kamchatka). The intergrowth of two polymorphs of TlI composition, one of which is orthorhombic (nataliyamalikite), and the second corresponds to an unnamed cubic natural compound, can be caused by an evolution in the crystallization temperature. In all known cases, the formation of natalyamalikite associated with volcanic gases with a high content of the deep component.

Full Text

Restricted Access

About the authors

E. S. Zhitova

Institute of Volcanology and Seismology, Far Eastern Branch RAS

Author for correspondence.
Email: zhitova_es@mail.ru
Russian Federation, Petropavlovsk-Kamchatsky

L. P. Anikin

Institute of Volcanology and Seismology, Far Eastern Branch RAS

Email: zhitova_es@mail.ru
Russian Federation, Petropavlovsk-Kamchatsky

V. V. Shilovskikh

Saint Petersburg State University

Email: zhitova_es@mail.ru
Russian Federation, Saint-Petersburg

A. A. Zolotarev jr.

Saint Petersburg State University

Email: zhitova_es@mail.ru
Russian Federation, Saint-Petersburg

References

  1. Anikin L. P., Silaev V. I., Chubarov V. M., Petrovsky V. A., Vergasova L. P., Karpov G. A., Sokorenko A. V., Ovsyannikov A. A., Maksimov A. P. Diamond and other accessory minerals in the products of the 2008—2009 eruption. Koryak volcano (Kamchatka). Vestnik IG Komi SC UD RAS. 2018. Vol. 278(2). P. 18—27 (in Russian).
  2. Barth T., Lunde G. Contributions to the study of the structure of mixed crystals. Norsk Geologisk Tidsskrift. 1925. Vol. 8. P. 293—301.
  3. Blackman M., Khan I. H. The polymorphism of thallium and other halides at low temperatures. Proc. Physical Soc. London. 1961. Vol. 77. P. 471—475.
  4. Brightwell J. W., Miller L. S., Munday A., Ray, B. The silver iodide-thallium iodide pseudo-binary system. Physica status solidi. 1983. Vol. 79. P. 293—300.
  5. Britvin S. N., Dolivo-Dobrovolsky D.V., Krzhizhanovskaya M. G. Software for proceedings the X-ray powder diffraction data obtained from the curved image plate detector of Rigaku RAXIS Rapid II diffractometer. Zapiski RMO (Proc. Russian Miner. Soc.). 2017. Vol. 146. P. 104—107 (in Russian).
  6. Campostrini I., Demartin F., Gramaccioli C. M., Orlandi P. Hephaistosite, TlPb2Cl5, a new thallium mineral from La Fossa crater, Vulcano, Aeolian Islands, Italy. Canad. Miner. 2008. Vol. 46. P. 701—708.
  7. Demartin F., Gramaccioli C. M., Campostrini I. Steropesite, Tl3BiCl6, a new thallium bismuth chloride from La Fossa crater, Vulcano, Aeolian Islands, Italy. Canad. Miner. 2009. Vol. 47. N 2. P. 373—380.
  8. Gordeev E. I., Droznin V. A., Dubrovskaya I. K., Muravyov Ya.D., Ovsyannikov A. A. Koryaksky volcano: current state and activation in 2008—2010. Bull. of FEB RAS. 2011. Vol. 153(3). P. 25—34 (in Russian).
  9. Maksimov A. P., Anikin L. P., Vergasova L. P., Ovsyannikov A. A., Chubarov V. M. Ashes from the eruption of Koryaksky volcano (Kamchatka) in 2009: composition features and genesis Bull. of Kamchatka Reg.Assoc.«Educ.-Sci. Center». Earth Sci. 2011. Vol. 18(2). P. 73—85 (in Russian).
  10. Okrugin V., Favero M., Liu A., Etschmann B., Plutachina E., Mills S., Tomkins A. G., Lukasheva M., Kozlov V., Moskaleva S., Chubarov M., Brugger J. Smoking gun for thallium geochemistry in volcanic arcs: Nataliyamalikite, TlI, a new thallium mineral from an active fumarole at Avacha Volcano, Kamchatka Peninsula, Russia. Amer. Miner. 2017. Vol. 102. P. 1736—1746.
  11. Pekov I. V., Krzhizhanovskaya M. G., Yapaskurt V. O., Belakovskiy D. I., Sidorov E. G., Zhegunov P. S. Kalithallite, K3Tl3+Cl6⋅2H2O, a new mineral with trivalent thallium from the Tolbachik volcano, Kamchatka, Russia. Miner. Mag. 2023. Vol. 87(2). P. 186—193.
  12. Pekov I. V., Zubkova N. V., Belakovskiy D. I., Yapaskurt V. O., Vigasina M. F., Lykova, I.S., Sidorov E. G., Pushcharovsky D. Yu. Chrysothallite K6Cu6Tl3+Cl17(OH)4•H2O, a new mineral species from the Tolbachik volcano, Kamchatka, Russia. Miner. Mag. 2015. Vol. 79(2). P. 365—376.
  13. Roberts A. C., Venance K. E., Seward T. M., Grice J. D., Paar W. H. Lafossaite, a new mineral from the La Fossa Crater, Vulcano, Italy. Miner. Rec. 2006. Vol. 37. P. 165—168.
  14. Seliverstov N. I. Activation of Koryaksky volcano in Kamchatka. Bull. of Kamchatka Reg.Assoc.«Educ.-Sci. Center». Earth Sci. 2009. Vol. 13(1). P. 7—9 (in Russian).
  15. Siidra O. I., Vergasova L. P., Kretser Y. L., Polekhovsky Y. S., Filatov S. K., Krivovichev S. V. Unique thallium mineralization in the fumaroles of Tolbachik volcano, Kamchatka Peninsula, Russia. III. Evdokimovite, Tl4(VO)3(SO4)5(H2O)5. Miner. Mag. 2014. Vol. 78(7). P. 1711—1724.
  16. Siidra O. I., Vergasova L. P., Kretser Yu.L., Polekhovsky Yu.S., Filatov S. K., Krivovichev S. V. Unique thallium mineralization in the fumaroles of the Tolbachik volcano, Kamchatka Peninsula, Russia. II. Karpovite, Tl2VO(SO4)2(H2O). Miner.Mag. 2014. Vol. 78(7). P. 1699—1709.
  17. Siidra O. I., Vergasova L. P., Krivovichev S. V., Kretser Y. L., Zaitsev A. N., Filatov S. K. Unique thallium mineralization in the fumaroles of Tolbachik volcano, Kamchatka Peninsula, Russia. I. Markhininite, TlBi(SO4)2. Miner. Mag. 2014. Vol. 78. P. 1687—1698.
  18. Zelenski M., Balić-Žunić T., Bindi L., Garavelli A., Makovicky E., Pinto D., Vurro F. First occurrence of iodine in natural sulfosalts: The case of mutnovskite, Pb2AsS3(I, Cl, Br), a new mineral from the Mutnovsky volcano, Kamchatka Peninsula, Russian Federation. Amer. Miner. 2006. Vol. 91. P. 21—28.
  19. Zelenski M., Bortnikova S. Sublimate speciation at Mutnovsky volcano, Kamchatka. Eur. J. Miner. 2005. Vol. 17(1). P. 107—118.
  20. Zelenski M., Kamenetsky V. S., Taran Y., Kovalskii A. M. Mineralogy and origin of aerosol from an arc basaltic eruption: Case study of Tolbachik volcano, Kamchatka. Geochem. Geophys. Geosystems. 2020. Vol. 21(2), e2019GC008802.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Activization of the Koryaksky volcano: three fumaroles on a crack in the near-summit part. Photo taken on January 3, 2009 by A. V. Sokorenko.

Download (92KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Fumarolic sublimates on the edge of the upper fumarole at the Koryaksky volcano: sampling site (left) and edge of the fumarole with a diameter of more than 5 m (right).

Download (43KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Grains of nataliyamalikite from Koryaksky volcano (upper image) and energy-dispersive spectra obtained from them (lower image).

Download (54KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Micrograph of a cross-section of a multiphase grain (the brightest areas contain thallium and iodine; the dark matrix is composed of tridymite) and maps of the distribution of chemical elements over the grain area. Scanning electron micrograph of back-scattered electrons and maps of the distribution of individual elements (in their characteristic X-ray emission) in this grain.

Download (71KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Powder X-ray diffraction patterns of two grains: (a) pure nataliyamalikite, (б) a mixture of nataliyamalikite with tridymite and a phase with the CsCl structural type (cubic polymorph TlI).

Download (12KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. The Rietveld fit for nataliyamalikite: the figure shows the coincidence of the experimental (blue) and calculated (red) curves.

Download (11KB)
Indexing metadata
8. Fig. 7. Result of refinement of the phase composition of the grain using the structural models of nataliyamalikite, tridymite and the CsCl structural type. Note: the areas of less smooth fitting belong to tridymite.

Download (16KB)
Indexing metadata
9. Fig. 8. Crystal structures of TlI polymorphs: the orthorhombic form, corresponding to nataliyamalikite (left), and the cubic form (right).

Download (18KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2025 Russian academy of sciences

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».