新矿物丁道衡矿的晶体结构

对产于内蒙白云鄂博晶态富Ti和Fe2+的硅钛铈矿族新矿物丁道衡矿Ce4Fe2+(Ti,Fe2+)2Ti2Si4O22进行了晶体结构的精测,求得晶胞参数:a=1.34656(15)nm,b=0.57356(6)nm,c=1.10977(12)nm,β=100.636(2)°,晶胞体积V=0.84239(16)nm3。单位晶胞中的分子数Z=2。晶体结构测定中分别用P21/a和C2/m空间群来进行晶体结构解析,解析表明,两种结构模型最终得到的R因子分别为0.026和0.021。两种结构精修后的原子坐标、键长键角都完全合理。根据结构分析及衍射数据消光规律统计认为,丁道衡矿的空间群应该为P21/a,而C2/m为赝对称空间群,结构属于具有C2/m赝对称的P21/a超结构,是一种超结构的新类型。

新矿物丁道衡矿-(Ce):珀硅钛铈矿的同质多象体和硅钛铈矿亚族C(1)位上的钛类似矿物

丁道衡矿-（Ce）：（Ce，La）4Fe^2＋（Ti，Fe^2＋，Mg，Fe^3＋）2Ti2Si4O22，理想的结构化学式Ce2Ce2Fe2＋Ti2Ti2Si4O22，单斜晶系，a=1.34656（15）nm，b=0.57356（6）nm，c=1.10977（12）nm，β=100.636（2）°，V=0.84239（46）nm^3，空间群P21/a（假C2/m），Z=2。作为硅钛铈矿（chevkinite）族矿物的新成员，它产于举世闻名的白云鄂博铁-稀土-铌矿床镁夕卡岩中，多数单晶体长0.2-1.0 cm，最大者长大于1.5 cm。共生矿物有透辉石、透闪石、钠透闪石、褐帘石-（Ce）、磁铁矿、尖晶石、烧绿石、氟金云母、氟磷灰石、石英和萤石等。矿物具有褐色条痕和半金属-金属光泽的黑色，其褐黑色碎片半透明。性脆、具有贝壳状断口、无解理和裂开。显微硬度（VHN25g）为606.0-717.4 kg/mm^2（相当于摩氏硬度约5.9）。矿物实测密度4.83（7）g/cm^3，计算密度值4.88（0）g/cm^3。丁道衡矿-（Ce）的反射色为带灰色的浅黄色，多色性为不同色调的灰色。平均反射率（λ=589nm）为11.4%-12.5%。矿物为二轴晶负光性。作过结构精测的丁道衡矿-（Ce）晶体的电子探针测值：SiO2：19.29，TiO2：18.26，A l2O3：0.04，FeO：8.49，Fe2O3：1.67，ThO2：0.16，MgO：1.32，CaO：2.17，Nb2O5：0.47，Ta2O5：0.00，La2O3：19.53，Ce2O3：28.08，Y2O3：0.00，Na2O：0.01，总量99.46%；其中Fe^3＋/Fe^2＋的比值依穆斯堡尔谱换算。根据结构精测每个单位分子式中O=22和C（1）位上Ti优先占位，计算的矿物晶体化学式为（Ce2.13La1.49Ca0.48Th0.01）Σ4.11Fe2＋（Ti0.88Fe02.＋47Mg0.41Fe03.2＋6A l0.01）Σ2.03（Ti1.96Nb0.04）Σ2.00（Si2O7）2O8。分别用P21/a和C2/m对丁道衡矿-（Ce）的晶体结构作了精测。结果表明，丁道衡矿-（Ce）的真空间群是P21/a。换言之，它才是真正珀硅钛铈矿[perrierite-（Ce）]的同质多象体。显而易见，硅钛铈矿族矿物既可以有P21/a空间群，又可以有C2/m空间群。

C2/m丁道衡矿-(Ce)的发现与研究

丁道衡矿-(Ce)是在白云鄂博REE-Nb-Fe矿发现的一种新的稀土元素矿物,被视为是真正的珀硅铈钛矿(Perrierite)的同质多象体和硅钛铈矿(Chevkinite)亚族C(1)位上的钛类似物。同时,它还是自然界发现的首例硅钛铈矿亚族具P21/a空间群的天然产物。之后,在攀枝花V-Ti-Fe矿红格矿区找到一种几可全方位同白云鄂博产原型丁道衡矿-(Ce)对比,但空间群为C2/m的丁道衡矿-(Ce)变体,并作了全面、系统的矿物学研究。自此,参照先例,攀枝花产具C2/m空间群的丁道衡矿-(Ce)宜称C2/m丁道衡矿-(Ce);而白云鄂博原型丁道衡矿-(Ce)宜称P21/a丁道衡矿-(Ce)。C2/m丁道衡矿-(Ce)的发现与研究揭示,已有的硅钛铈族矿物何以具有C2/m变体和P21/a变体的成因解释,尚不能圆满诠释2种变体的形成。