Iowaite from the Udachnaya kimberlite pipe (Yakutia): crystal chemistry and post-crystallization transformations

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

An unusual variety of iowaite, characterized by an anomalously low content of divalent cations: (Mg+Fe2+)/Fe3+ ~2.75:1, was identified as part of the late hydrothermal mineral association in the Udachnaya kimberlite pipe (Yakutia). Its crystal structure was studied on a single crystal: polytype 3R, sp. gr. R3 ̅m, a = 3.1213(3), c = 23.621(4) Å, V = 199.30(5) Å3; R1 = 0.027. In some crystals, zoning has been revealed, indicating natural anion exchange with the main reactions 2Cl– → SO42– and 2Cl– → 2SO42– + Ca2+. This is the first reliably recorded case of natural anion exchange in minerals of the hydrotalcite supergroup. The anion exchange reaction occurs with an increase in the interlayer distance from 8.0 to 11.2 Å. The composition and character of zoning of the studied crystals provides information about the evolution of the chemistry of late low-temperature processes.

Full Text

Restricted Access

About the authors

E. S. Zhitova

Institute of Volcanology and Seismology, Far Eastern Branch of the Russian Academy of Sciences

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

D. S. Mikhailenko

Institute of Geology and Geochemistry, Ural Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: zhitova_es@mail.ru
Russian Federation, Ekaterinburg

I. V. Pekov

Moscow State University

Email: zhitova_es@mail.ru

Corresponding Member of the RAS, Faculty of Geology

Russian Federation, Moscow

A. V. Korsakov

Institute of Geology and Mineralogy

Email: zhitova_es@mail.ru
Russian Federation, Novosibirsk

A. A. Zolotarev

Institute of Geology and Mineralogy

Email: zhitova_es@mail.ru
Russian Federation, Novosibirsk

References

  1. Mills S. J., Christy A. G., Génin J.-M. R., Kameda T., Colombo F. Nomenclature of the hydrotalcite supergroup: natural layered double hydroxides // Mineralogical Magazine. 2012. V. 76. P. 1289–1336.
  2. Zhitova E. S., Chukanov N. V., Pekov I. V., Zolotarev A. A., Shilovskikh V. V., Bocharov V. N. Crystal chemistry of iowaite, Mg F 6 e 2 III (OH) 16 Cl 2 ×4 H 2 O, a natural layered double hydroxide // Applied Clay Science. 2023. V. 243. AN. 107070.
  3. Pekov I. V., Chukanov N. V. Microporous framework silicate minerals with rare and transition elements: Minerogenetic aspects // Reviews in Mineralogy and Geochemistry. 2005. V. 57. P. 145–171.
  4. Goh K. H., Lim T. T., Dong Z. Application of layered double hydroxides for removal of oxyanions: a review // Water research. 2008. V. 42(6–7). P. 1343–1368.
  5. Житова Е. С., Пеков И. В., Чуканов Н. В., Япаскурт В. О., Бочаров В. Н. Минералы системы стихтит–пироаурит–айоваит–вудаллит из серпентинитов Теректинского хребта (Горный Алтай, Россия) // Геология и геофизика. 2020. Т. 61(1). С. 47–59.
  6. Grguric B. A., Madsen I. C., Pring A. Woodallite, a new chromium analogue of iowaite from the Mount Keith nickel deposit, Western Australia // Mineralogical Magazine. 2001. V. 65. P. 427–435.
  7. Melchiorre E. B., Bottrill R., Huss G. R., Lopez A. The early Earth geochemical and isotope record of serpentinizing environments from Archean stichtite ( Mg C 6 r 2 (OH) 16 [CO 3 ]⋅4 H 2 O) // Precambrian Research. 2018. V. 310. P. 198–212.
  8. Kohls D. W., Rodda J. L. Iowaite, a new hydrous magnesium hydroxide-ferric oxychloride from the Precambrian of Iowa // American Mineralogist. 1967. V. 52. P. 1261–1271.
  9. Мазуров М. П., Корнева Т. А., Житова Л. М., Истомин В. Е., Пальчик Н. А., Столповская В. Н., Титов А. Т. Айоваит Коршуновского месторождения (Сибирская платформа) // Записки РМО. 2000. Ч. 129(3). С. 80–85.
  10. Braithwaite R. S. W., Dunn P. J., Pritchard R. G., Paar W. H. Iowaite, a re-investigation // Mineralogical Magazine. 1994. V. 58. P. 79–85.
  11. Mikhailenko D. S., Korsakov A. V., Rashchenko S. V., Seryotkin Y. V., Belakovskiy D. I., Golovin A. V. Kuliginite, a new hydroxychloride mineral from the Udachnaya kimberlite pipe, Yakutia: Implications for low-temperature hydrothermal alteration of the kimberlites // American Mineralogist. 2018. V. 103. P. 1435–1444.
  12. Харькив А. Д., Зуенко В. В., Зинчук Н. Н., Крючков А. И., Уханов А. В., Богатых М. М. Петрохимия кимберлитов. М.: Недра, 1991.
  13. Козлов И. Т., Левшов П. П. Амакинит – новый минерал из группы брусита-пирохроита // Записки ВМО. 1962. Ч. 91(1). С. 72–77.
  14. Rezvukhin D. I., Alifirova T. A., Golovin A. V., Korsakov A. V. A plethora of epigenetic minerals reveals a multistage metasomatic overprint of a mantle orthopyroxenite from the Udachnaya Kimberlite // Minerals. 2020. V. 10(3). AN. 264.
  15. Ровша В. С., Футергендлер С. И. Пироаурит из кимберлитов Якутии // Записки ВМО. 1963. Ч. 92(3). С. 354–359.
  16. Бритвин С. Н., Доливо-Добровольский Д. В., Кржижановская М. Г. Программный пакет для обработки рентгеновских порошковых данных, полученных с цилиндрического детектора дифрактометра Rigaku RAXIS Rapid II // Записки РМО. 2017. Ч. 146(3). С. 104–107.
  17. Sheldrick G. M. Crystal structure refinement with SHELXL // Acta Cryst. 2015. V. C71. P. 3–8.
  18. Zhitova E. S., Krivovichev S. V., Pekov I. V., Yapaskurt V. O. Crystal chemistry of chlormagaluminite, Mg 4 Al 2 (OH) 12 Cl 2 (H 2 O) 2 , a natural layered double hydroxide // Minerals. 2019. V. 9(4). AN. 221.
  19. Bish D. L. Anion-exchange in takovite: applications to other hydroxide minerals // Bulletin de Minéralogie. 1980. V. 103(2). P. 170–175.
  20. Zhitova E. S., Chukanov N. V., Jonsson E., Pekov I. V., Belakovskiy D. I., Vigasina M. F., Zubkova N. V., Van K. V., Britvin S. N. Erssonite, CaMg F 7 e 2 3+ (OH) 18 (SO 4 ) 2 ⋅12 H 2 O, a new hydrotalcite-supergroup mineral from Långban, Sweden // Mineralogical Magazine. 2021. V. 85(5). P. 817–826.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. A crystal of green iowaite growing into a large gypsum crystal (an opened cavity in kimberlite, Udachnaya pipe).

Download (143KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Crystals of the hydrotalcite supergroup minerals studied in this work from the Udachnaya kimberlite pipe. Sample 6184 is iowaite, homogeneous in composition and properties, and in sample 6187 the color zoning of the crystals, corresponding to chemically dissimilar minerals, is clearly visible (see text).

Download (103KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Scanning electron microscope image of a zonal crystal from sample 6187 in reflected electrons and maps of the distribution of individual elements (in their characteristic X-ray radiation) in this crystal.

Download (280KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Raman spectra of minerals of the hydrotalcite supergroup from the Udachnaya kimberlite pipe: (a) iowaite, sample 6184; (b) polyphase sample 6187.

Download (60KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Powder X-ray diffraction patterns of hydrotalcite supergroup minerals from the Udachnaya kimberlite pipe: (a, b) different crystals from sample 6187; (c) homogeneous iowaite, sample 6184.

Download (101KB)
Indexing metadata
7. Supplement
Download (361KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 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».