New data on helvine-group minerals: Isomorphous substitutions, the form of sulfur, Raman spectroscopy
https://doi.org/10.55959/MSU0579-9406-4-2025-64-2-94-105
Abstract
102 samples of helvine, danalite and genthelvite from 35 objects of different genetic types, as well as two crystals of synthetic analogues of helvine and danalite, were studied. It is shown that these beryllosilicates (unlike structurally similar aluminosilicates of the sodalite-group) contain sulfur mainly in the form of S2– and in a subordinate amount in the form of the S2 •− radical anion. The nature of the Ca and Al impurities for these minerals is considered. It is assumed that the isomorphism involving Al is realized according to the scheme: 2Si4+ + S2– → 2Al3+ + ☐0 . The Ca impurity is mainly associated with calcite, fluorite and calcium garnet growths.
About the Authors
M. O. Bulakh
Lomonosov Moscow State University
Russian Federation
Russian Federation
Maria O. Bulakh
Moscow
I. V. Pekov
Lomonosov Moscow State University
Russian Federation
Russian Federation
Igor V. Pekov
Moscow
V. D. Shcherbakov
Lomonosov Moscow State University
Russian Federation
Russian Federation
Vasily D. Shcherbakov
Moscow
M. F. Vigasina
Lomonosov Moscow State University
Russian Federation
Russian Federation
Marina F. Vigasina
Moscow
A. O. Karpov
Lomonosov Moscow State University; Fersman Mineralogical Museum of the Russian Academy of Sciences
Russian Federation
Russian Federation
Andrey O. Karpov
Moscow
N. V. Chukanov
Lomonosov Moscow State University; Federal Research Center of Problems of Chemical Physics and Medicinal Chemistry RAS
Russian Federation
Russian Federation
Nikita V. Chukanov
Moscow
Chernogolovka
References
1. Беус А.А. Геохимия бериллия и генетические типы его месторождений. М.: Изд-во АН СССР, 1960. 330 с.
2. Галецкий Л.С. Гентгельвиновое оруденение — новый высококачественный тип бериллиевого сырья // Геология рудных месторождений. 1971. Т. 3. С. 21–30.
3. Галецкий Л.С., Мельник Ю.М., Разумеева Н.Н. Условия образования гентгельвина // Мин. сборник. Львовского ун-та. 1970. Вып. 2. С. 176–184.
4. Дамдинова Л.Б., Дамдинов Б.Б., Брянский Н.В. Процессы формирования флюорит-лейкофан-мелинофанэвдидимитовых руд Ермаковского F-Be месторождения (Западное Забайкалье) // Геология и геофизика. 2018. Т. 59, № 8. С. 1271–1291.
5. Зубков Л.Б., Галецкий Л.С., Металиди С.В. Минералы гельвиновой группы и их месторождения. Киев: Наукова думка, 1976. 215 с.
6. Косалс Я.А. О гельвиноносном типе скарновых месторождений // Геология и геофизика. 1961. № 2. С. 3–15.
7. Куприянова И.И., Шпанов Е.П. Бериллиевые месторождения России. М.: ГЕОС, 2011. 352 с.
8. Куприянова И.И., Шпанов Е.П., Гальченко В.И. Ермаковское флюорит-бериллиевое месторождение (Западное Забайкалье, Россия). М.: ВИМС, 2009. 309 с.
9. Минералы: Справочник / Под ред. Г.Б. Бокия, Б.Е. Боруцкого. Т. V, вып. 2. Каркасные силикаты. Фельдшпатоиды. М.: Наука, 2003. 379 с.
10. Паутов Л.А., Мираков М.А., Шодибеков М.А. и др. Фосфорсодержащий гельвин Шахдаринской пегматитовой жилы (Юго-Западный Памир, Таджикистан) // Новые данные о минералах. 2020. Т. 54, вып. 2. С. 61–68.
11. Пеков И.В., Чуканов Н.В., Щербаков В.Д. и др. Породообразующие фельдшпатоиды ряда содалит-сапожниковит из Ловозерского щелочного массива (Кольский полуостров): изоморфизм, термические и радиационные преобразования, генетическая минералогия // Записки РМО. 2024. № 1. С. 13–48.
12. Плюснина И.И. Инфракрасные спектры поглощения бериллиевых минералов // Геохимия. 1963. С. 158–173.
13. Рундквист Д.В., Денисенко В.К., Павлова И.Г. Грейзеновые месторождения (онтогенез и филогенез). М.: Недра, 1971. 328 с.
14. Фурсенко Д.А. Условия синтеза минералов группы гельвина. Новосибирск: Наука, 1989. 78 с.
15. Chivers T., Oakley R.T. Structures and spectroscopic properties of polysulfide radical anions: A theoretical perspective // Molecules. 2023. Vol. 28. Article 5654.
16. Christy A.G. Quantifying lithophilicity, chalcophilicity and siderophilicity // Eur. J. Miner. 2018. Vol. 30. P. 193–204.
17. Chukanov N.V. Infrared spectra of mineral species: Extended library. Springer-Verlag, Dordrecht, 2014. 1716 p.
18. Chukanov N.V., Shchipalkina N.V., Shendrik R.Yu., et al. Isomorphism and mutual transformations of S-bearingcomponents in feldspathoids with microporous structure // Minerals. 2022а. Vol. 12. Article 1456.
19. Chukanov N.V., Shendrik R.Yu., Vigasina M.F., et al. Crystal chemistry, isomorphism and thermal conversions of extra-framework components in sodalite-group minerals // Minerals. 2022б. Vol. 12. Article 887.
20. Chukanov N.V., Vigasina M.F.., Zubkova N.V., et al. Extra-framework content in sodalite-group minerals: complexity and new aspects of its study using Infrared and Raman spectroscopy // Minerals. 2020. Vol. 12. Article 363.
21. Chukanov N.V., Zubkova N.V., Pekov I.V., et al. Sapozhnikovite, Na8(Al6Si6O24)(HS)2, a new sodalite-group mineral from the Lovozero alkaline massif, Kola Peninsula // Miner. Mag. 2022в. Vol. 86(1). P. 49–59.
22. Czaja M., Lisiecki R., Juroszek R., Krzykawski T. Luminescence properties of tetrahedral coordinated Mn2+: genthelvite and willemite examples // Minerals. 2021. Vol. 11. Article 1215.
23. Dunn P.J. Genthelvine and the helvine group // Miner. Mag. 1976. Vol. 40. P. 627–236.
24. Farsang S., Caracas R., Adachi T.B.M., et al. S2 – and S3 – radicals and the S4 2– polysulfide ion in lazurite, haüyne, and synthetic ultramarine blue revealed by resonance Raman spectroscopy // Amer. Miner. 2023. Vol. 108. P. 2234–2243.
25. Finch A.A. Genthelvite and willemite, zinc minerals associated with alkaline magmatism from the Motzfeldt Centre, South Greenland // Miner. Mag. 1990. Vol. 54. P. 407–412.
26. Glass J.J., Jahns R.H., Stevens R.E. Helvite and danalite from New Mexico and the helvite group // American Mineralogist. 1944. Vol. 29. P. 163–191.
27. Hassan I., Grundy H.D. The crystal structure of Hauyine at 293 and 153 K // Can. Miner. 1991. Vol. 29. P. 123–130.
28. Hassan I., Grundy H.D. The crystal structures of helvite group minerals (Mn,Fe,Zn)8(Be6Si6O24)S2 // Amer. Miner. 1985. Vol. 70. P. 186–192.
29. Hassan I., Peterson R.C., Grundy H.D. The structure of lazurite, ideally Na6Ca2(Al6Si6O24)S2, a member of the sodalite-group // Acta Cryst. C41. 1985. P. 827–832.
30. Hassib A., Beckman O., Annersten H. Photochromic properties of natural sodalite // J. Phys. D: Appl. Phys. 1977. Vol. 334. P. 771–777.
31. Hettmann K., Wenzei T., Marks M., Markl G. Sulfur speciation in S-bearing minerals: New constraints by a combination of electron probe analysis and DFT calculations with special reference to sodalite-group minerals // Amer. Miner. 2012. Vol. 97. P. 1653–1661.
32. Larsen A.O. Helvite group minerals from syenite pegmatites in the Oslo Region, Norway // Contrib. Miner. Norway. 1988. No. 68. P. 119–124.
33. Liu S., Lio Y., Ye L., et al. Helvine-danalite mineralogy of the Dulong Sn-Zn polymetallic deposit in southeast Yunnan, China // Amer. Miner. 2022. Vol. 107. P. 1598–1610.
34. Nakamoto K. Infrared and Raman spectra of inorganic and coordination compounds. Part A, 6th edition. New Jersey: Wiley & Sons, Inc., 2009. 419 p.
35. Perez J.-B., Dusausoy Y., Babkine J., Pagel M. Mn zonation and fluid inclusions in genthelvite from the Taghouaji complex (Aïr Mountains, Niger) // Amer. Miner. 1990. Vol. 75. P. 909–914.
36. Pizani P.S., Terrile M.C., Farach H.A., Poole C.P. Color centers in sodalite // Amer. Mineral. 1985. Vol. 70. P. 1186–1192.
37. Raade G. Helvine-group minerals from Norwegian granitic pegmatites and some other granitic rocks: Cases of significant Sc and Sn contents // Can. Miner. 2020. Vol. 58. P. 367–379.
38. Ragu A. Helvite from the French Pyréneées as evidence for granite-related hydrothermal activity // Can. Miner. 1994. Vol. 32. P. 111–120.
39. Sapozhnikov A.N., Bolotina N.B., Chukanov N.V., et al. Slyudyankaite, Na28Ca4(Si24Al24O96)(SO4)6(S6)1/3(CO2)·2H2O, a new sodalite-group mineral from the Malo-Bystrinskoe lazurite deposit, Baikal Lake area // Amer. Mineral. 2023. Vol. 108. No. 9. P. 1805–1817.
40. Sapozhnikov A.N., Tauson V.L., Lipko S.V., et al. On the crystal chemistry of sulfur-rich lazurite, ideally Na7Ca (Al6Si6O24)(SO4)(S3) – ·nH2O // Amer. Mineral. 2021. Vol. 106. No. 2. P. 226–234.
41. Shannon R.D. Revised effective ionic radii and systematic studies of interatomic distances in halides and chalcogenides // Acta Cryst. 1976. A32. P. 751–767.
42. Zito G., Hanson S.L. Genthelvite overgrowth on danalite cores from a pegmatite miarolitic cavity in Cheyenne Canyon, El Paso County, Colorado // Can. Miner. 2017. Vol. 55. No. 2. P. 195–206.
Review
For citations:
Bulakh M.O., Pekov I.V., Shcherbakov V.D., Vigasina M.F., Karpov A.O., Chukanov N.V. New data on helvine-group minerals: Isomorphous substitutions, the form of sulfur, Raman spectroscopy. Moscow University Bulletin. Series 4. Geology. 2025;64(2):94-105. (In Russ.) https://doi.org/10.55959/MSU0579-9406-4-2025-64-2-94-105
Views:
9
Email this article 
