Étude cristallochimique d'échantillons de londonite et de rhodizite des pegmatites de Madagascar

Abstract

La londonite et la rhodizite sont des minéraux rares appartenant à la classe des borates, qui contiennent principalement du béryllium, de l'aluminium, ainsi que de grands cations alcalins. Ces grands cations sont le potassium et le césium, qui peuvent se substituer l'un à l'autre pour former une solution solide complète entre les deux membres terminaux : la londonite, CsBe4Al4(B11Be)O28, et la rhodizite, KBe4Al4(B11Be)O28. Les échantillons de londonite et de rhodizite, étudiés ici, ont été collectés dans les pegmatites granitiques à lithium- césium-tantale (LTC) de Fiakarandava, Antandrokomby, Sahanivotry, Manapa et Antsira, Madagascar. Les cristaux se présentent sous forme de rhombododécaèdres, montrant parfois de petites faces cubiques ou tétraédriques. Ils peuvent atteindre 3 cm de diamètre et présentent différentes couleurs : jaune, rose, brun, orange, blanc laiteux, gris, noir, vert et incolore. Afin d'identifier les facteurs qui contrôlent la couleur dans les minéraux à structure de rhodizite, diverses analyses ont été effectuées. La composition chimique des échantillons a été étudiée à la microsonde électronique (EMPA) afin de quantifier les éléments majeurs. Pour quantifier les éléments en traces, les échantillons ont été analysés par spectroscopie de fluorescence X (XRF) et par spectrométrie de masse à plasma inductif par ablation laser (GemTOF, LA-ICP-MS). De plus, afin d’obtenir les structures cristallines des échantillons, ils ont été analysés par des techniques de diffraction des rayons X sur monocristaux. Des affinements structuraux ont été effectués dans le groupe spatial P-43m, jusqu'à des valeurs finales de R1 comprises entre 2,14 et 8,70 %. Les paramètres de maille montrent des variations significatives : a = 7,289-7,329 Å, et V = 387,204-393,635 Å3 (avec Z=1). La structure de la série rhodizite-londonite est composée de cinq types de cations répartis sur quatre sites cristallographiques différents. L'aluminium est situé au centre de sites octaédriques faiblement déformés, tandis que Be et B sont chacun entourés de quatre atomes d'oxygène formant des polyèdres de coordination tétraédriques. Les cations alcalins (Cs, K) sont situés aux sommets de la maille, et sont coordonnés par 12 atomes d'oxygène formant un polyèdre de coordination inhabituel qui peut être décrit comme un grand tétraèdre avec chacun de ses sommets tronqués. L'hypothèse la plus plausible est que les éléments-traces sont responsables de la couleur observée dans les minéraux de la solution solide rhodizite-londonite.