Niocalite revised: Twinning and crystal structure

Summary

Niocalite (monoclinicPa, a=10.863(3),b=10.431(3),c=7.370(2) Å, β=110.1(1)°) belongs to the cuspidine group. Its crystal structure has been refined toR ₁=0.069 andR _w=0.046, using 2411 independent reflections. Niocalite is isostructural with cuspidine and lavenite, but topologically distinct from the related mineral wöhlerite.

The present model differs, from the structure proposed byLi Te Yü et al. (1966) because of the different choice of space group (Pa instead ofP2₁). The previous erroneous space group identification was due to neglecting the usual twinning of niocalite. In fact, the X-ray diffraction patterns and the electron optical images show that the mineral occurs as a dense intergrowth of twinned lamellae, having (100) as the twin composition plane and 100–1000 Å thickness.

The chemical analysis, together with the results of the structure refinement, gives the crystal chemical formula Nb₂Ca₁₄(Si₂O₇)₄O₆F₂.

The structure refinement seemed to indicate disordered distribution of niobium and calcium atoms within two different sites. In any case, this apparent disorder is supposed to be fictitious and would be due to the occurrence of twinning. Namely, the crystal structure would consist of twin related domains, each of them being characterized by ordered distribution of calcium and niobium atoms.

Zusammenfassung

Niocalit (monoklinPa, a=10,863(3),b=10,431(3),c=7,370(2) Å, β=110,1(1)°) gehört zur Cuspidin-Gruppe. Seine Kristallstruktur wurde verfeinert aufR ₁=0.069 undR _w=0,046, auf der Basis von 2411 unabhängigen Reflexen. Niocalit ist isotrukturell mit Cuspidin und Låvenit, aber topologisch verschieden von dem verwandten Mineral Wöhlerit.

Das vorgelegte Modell unterscheidet sich von der Struktur, dieLi Te Yu et al. (1966) vorgeschlagen haben, vor allem wegen der verschiedenen Wahl der Raumgruppe (Pa anstatt vonP2₁). Die Tatsache, daß die Raumgruppe früher nicht korrekt bestimmt werden konnte, geht darauf zurück, daß die verbreitete Verzwillingung von Niocalit nicht beachtet wurde. Diffraktometeraufnahmen und elektronenoptische Bilder zeigen, daß das Mineral als eine enge Verwachsung von verzwillingten Lamellen, mit (100) als Verwachsungsebene und 500–1000 Å Durchmesser auftritt.

Die chemische Analyse, zusammen mit den Ergebnissen der Strukturverfeinerung geben die kristallchemische Formel Nb₂Ca₁₄(Si₂O₇)₄O₆F₂.

Die Strukturverfeinerung schien anzudeuten, daß eine ungeordnete Verteilung von Niobium- und Kalzium-Atomen innerhalb von zwei verschiedenen Positionen vorliegt. Diese scheinbare Unordnung ist nicht reell und ist dieser Verzwillingung zuzuschreiben. Die Kristallstruktur besteht aus zwillingsbezogenen Bereichen, jeder von ihnen wird durch eine geordnete Verteilung der Kalzium- und Niobium-Atome charakterisiert.