The thermal behaviour of heulandites: A structural study of the dehydration of Nadap heulandite

Summary

Heulandite from Nadap (Hungary), characterized by an unusually high heat-induced contration of the cell was refined in its A and B phases. Phase A does not show any noteworthy differences in respect to the other refined heulandites. In phase B the shift of the CS2 cation site and of the O1 oxygen bonded to it, produces a strong rotation of the SBU around its baricentre and a pronounced zig-zag of the SBU chain. The O1 shift is strong enough to cause the statistical breaking of a T-O-T oxygen bridge with the migration of one of the two T atoms to a new tetrahedron, which shares three vertices with the previously occupied one. The fourth vertex is on the mirror plane and joins two SBUs of adjacent layers. The data of the refined heulandite-type minerals show that the O1 shift increases with the cation content of the CS2 site. In heulandites, where the CS2 site has a high occupancy of cations with high ionic potential, oxygen breaking occurs; in clinoptilolites, where the CS2 site has a low occupancy, the O1 shift is low and breaking of the oxygen bridge does not occur. As a consequence only heulandite shows a B phase which is stable over a long period of time.

Zusammenfassung

Die Kristallstrukturen der Modifikationen A und B des Heulandits von Nadap (Ungarn), der eine besonders hohe Erhitzung-Kontraktion aufweist, wurden verfeinert. Die A-Modifikation zeigt keinen großen Unterschied im Vergleich zu anderen verfeinerten Heulanditen. In der B-Modifikation verursacht die Verschiebung der CS2-Kationen und des mit ihm gebundenen Sauerstoffs O1 eine starke Drehung der SBU (Secondary Building Unit) um ihren Schwerpunkt und ein merkwürdiges Zig-Zag der SBU-Kette. Die O1 Verschiebung ist groß genug, um die statistische Brechung einer T-O-T Brücke zu verursachen, gefolgt von einer Wanderung eines der zwei T-Atome zu einem neuen Tetraeder, das drei gemeinsame Ecken mit dem vorher besetzten hat; die vierte Ecke des neuen Tetraeders liegt auf der Spiegelebene und verbindet zwei SBUs von nebeneinanderliegenden Schichten. Die Verfeinerungen von Mineralien mit dem Heulandit-Gerüst zeigen, daß die O1-Verschiebung dem Besetzungsfaktor der CS2-Lage proportional ist. In den Heulanditen, in welchen die CS2-Lage eine hohe Besetzung von Kationen mit hohem Ionen-Potential hat, kommt das Brechen von Sauerstoffbrücken vor; in Klinoptilolithen, in welchen die CS2-Lage eine kleine Besetzung hat, ist die O1-Verschiebung kelin und es kommt kein Brechen der Sauerstoffbrücken vor. Infolgedessen weist nur Heulandit eine B-Modifikation, die längere Zeit beständig ist.