MÖSSBAUER SPECTROSCOPIC STUDIES OF THE CHEMICAL STATE OF IRON IN SILICATE MINERALS

Résumé
Pour la plupart des silicates, tels que les pyroxènes et les amphiboles ferromagnétiques, un type de structure ne conduit qu'à un seul doublet. Ces doublets ont été très utiles pour caractériser les états d'oxydation et la coordination du fer, ainsi que pour estimer la population des sites. Récemment, deux effets supplémentaires - l'influence des seconds voisins et les échanges électroniques - ont été étudiés en relation avec des pics supplémentaires qui apparaissent dans le spectre. L'influence des seconds voisins est illustrée par des spectres d'omphacites (Ca,Na)(Fe,Mg, Al)Si₂O₆ pour lesquels les trois doublets M1 proviennent de trois des quatre combinaisons Na-Ca dans M2 : 1Ca-2Na, 2Ca-1Na, 3Ca. L'aire relative des pics correspondant à Fe²⁺ est en accord raisonnable avec la variation du rapport Ca/(Ca+Na) aussi bien qu'avec les prévisions théoriques. L'emploi de la spectrométrie Mössbauer pour étudier la cristallochimie du fer et les processus d'échange électronique est illustré par des spectres de grenats de Ti. Le fer peut y être placé en sites octaédriques et tétraédriques pour Fe³⁺, en sites dodécaédriques et octaédriques pour Fe²⁺. Un autre doublet a été attribué à la fois à Fe²⁺ tétraédrique et à un processus d'échange Fe²⁺-Fe³⁺ dont les caractéristiques sont discutées.

Abstract
For most "simple" silicates, such as ferromagnesium pyroxenes and amphiboles, one structural type of Fe yields no more than one doublet. These doublets have been very useful for characterizing the oxidation state and coordination environment of Fe, and for estimating site populations. Recently, two effects have been studied which give rise to "extra" peaks in the spectra - next nearest neighbour effects and electron exchange. Next nearest neighbour effects are illustrated by the spectra of omphacites (Ca,Na) (Fe,Mg,Al)Si₂O₆ in which the three M1 doublets arise from three of the four Na, Ca combinations in M2 ; 1Ca 2Na, 2Ca 1Na and 3Ca. The trend in relative Fe²⁺ peak areas with Ca/(Ca+Na) ratios agrees with theoretical predictions and the observed and theoretical relative Fe²⁺ peak areas are in reasonable agreement. The uses of Mössbauer spectroscopy for studying both the crystal chemistry of Fe and electron exchange processes are illustrated by the spectra of Ti garnets. Iron can be assigned in these spectra to Fe³⁺ in octahedral and tetrahedral sites, and Fe²⁺ in dodecahedral and octahedral sites. Another doublet has been assigned both to tetrahedral Fe²⁺ and an electron exchange Fe²⁺-Fe³⁺ species. Characteristics of electron-exchange doublets are discussed.