Etude expérimentale et spectroscopique de la cristallochimie du manganèse dans les silicates hydroxylés

Experimental and spectroscopic study of the crystal-chemistry of manganese in the hydroxyl silicates

• Auteur / Autrice : Arnaud Papin
• Direction : Jean-Louis Robert
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la Terre. Matériaux, minéraux
• Date : Soutenance en 2001
• Etablissement(s) : Orléans

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cristallochimie

Synthèse hydrothermale

Manganèse

Résumé

Cette étude porte sur la cristallochimie du manganèse dans les clino-amphiboles et les phyllosilicates 2:1, abordée par voie expérimentale en milieu hydrothermal, sous différentes conditions de P, T et fO2 et diverses approches analytiques et spectroscopiques. Dans les trémolites et richtérites prises comme modèle des clino-amphiboles, comme dans les phyllosilicates 2:1, talc, phlogopite et clintonite, l'importance des contraintes stériques sur la capacité d'incorporation du manganèse et sa distribution dans les différents sites des structures concernées a été démontrée. La multiplicité des sites aptes à accueillir Mn2+ doit permettre sa distribution sur l'ensemble des sites M des clino-amphiboles et des phyllosilicates 2:1 et potentiellement en position interfoliaire. Mn2+ peut effectivement se distribuer sur l'ensemble des sites M dans la manganocummingtonite, équivalent manganifère de la trémolite. Dans les richtérites, synthétisées en conditions oxydantes, la présence du manganèse en sites octaédriques M1,2,3 n'est possible que grâce à un changement d'état de valence 2+ ? 3+, qui entraîne une non-protonation de l'amphibole, comme dans la ungarettiite, NaNa2( )Si8O22O2 dont les conditions de stabilité ont été déterminées dans ce travail. Dans les phyllosilicates 2:1, on montre la possibilité d'occupation de différents sites par Mn2+, les sites M, mais aussi le site interfoliaire dans la clintonite. Dans le talc, le remplacement de Mg2+ par Mn2+ est très restreint, pour des raisons d'adaptation dimensionnelle entre couches tétra- et octaédriques. Par contre, la souplesse structurale des micas permet une incorporation plus élevée de Mn2+. L'association Mn2+ avec des cations de plus faible taille, tels que Al3+, Mg2+ ou Zn2+, dans les micas de type phlogopite, permet, pour des raisons stériques, de stabiliser leur structure. En conditions oxydantes, Mn3+ contribue aussi à cette adaptation, comme dans la norrishite, K( Li)Si4O12, entraînant également une non-protonation du mica.