Kristallkemi hos turmaliner och spineller

Sammanfattning

Turmaliner

Turmalin-gruppens mineral är komplexa hydrerade borosilikater som förekommer i en mängd olika magmatiska, metamorfa och sedimentära bergarter, och utgör användbara indikatormineral för att förstå den petrogenetiska utvecklingen av deras värdbergarter. Turmalinernas kemiska sammansättning kontrolleras dock till mycket stor del även av kristallstrukturens begränsningar.

I detta samarbetsprojekt studerar vilken påverkan som de ingående OH-grupperna har på strukturell stabilitet och katjonordning, med hjälp av spektroskopiska (FTIR, Mössbauer spec.) och röntgen-diffraktionsmetoder (SC-XRD). Huvudsyftet med projektet är att förstå hur stabila lokala atomkluster reglerar sammansättnings-gränserna för turmalinstrukturen.

Spineller

I spinellgruppen återfinns flera viktiga malmmineral (exempelvis magnetit) och mineral med industriellt och teknologiskt användbara egenskaper. Oxidspineller är också använbara som indikatormineral för att förstå den petrogenetiska utvecklingen av deras värdbergarter, och utgör de viktigaste bärarna av jordskorpans magnetism.

I detta projekt undersöker vi naturliga spinellmineral men även syntetiska enkristaller med kontrollerad sammansättning som odlas fram experimentellt. Det övergripande syftet med projektet är att undersöka hur sammansättning och katjon-ordning påverkar spinellstrukturen, samt hur detta förändrar mineralens optiska och fysikaliska egenskaper. För att uppnå detaljerade kristall-kemiska beskrivningar av olika spineller och deras egenskaper analyserar vi proverna i form av enkristaller med hjälp av en rad olika metoder, exempelvis elektronmikrosond, enkristalldiffraktion och spektroskopiska metoder (Mössbauer, OAS, FTIR).

Projektdeltagare vid muséet

• Henrik Skogby
• Ulf Hålenius (Professor Emeritus)

Externa projektdeltagare

• Ferdinando Bosi, University of Rome, Italien
• Giovanni Andreozzi, University of Rome, Italien
• Davide Lenaz, University of Trieste, Italien

Utvalda publikationer

• Andreozzi, G.B., D’Ippolito, V., Skogby, H. and Hålenius, U. (2019): Color mechanisms in spinel: a multi-analytical investigation of natural crystals with a wide range of coloration. Physics and Chemistry of Minerals 46, 343-360.
• Bosi, F., Skogby, H., Hålenius, U. and Ciriotti, M.E. (2018): Experimental cation redistribution in the tourmaline lucchesiite, CaFe2+ 3Al6(Si6O18)(BO3)3(OH)3O. Physics and Chemistry of Minerals 45, 621-632.
  
• Bosi, F., Skogby, H. and Hålenius, U. (2019): Thermally induced cation redistribution in fluor-elbaite and Fe-bearing tourmalines. Physics and Chemistry of Minerals 46, 371-383.