Optical and Mössbauer spectroscopy of iron in rock-forming silicates

Marfunin, A. S.; Mineyeva, R. M.; Mkrtchyan, A. R.; Nyussik, Ya.M.; Fedorov, Y.Ye

doi:10.1080/00206816909475023

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“…It provided information on the electronic state of iron at crystallographically well identified positions, e.g. in almandine Fe3AlaSi30i2 and andradite Ca3Fe2Si30i2 (BANCROFT et al 1967;MARFUNIN et al 1967). DOWTY (1971) and BURNS (1972) suggested interpretations of 57 Fe spectra at 298 Κ from titanium andradites with complex cation distributions.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 96%

The Mössbauer spectrum of ⁵⁷Fe in silicate garnets *

Amthauer¹,

Annerste²,

Hafner³

1976

Zeitschrift Für Kristallographie - Crystalline Materials

103

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AuszugDie Mößbauer-Spektren von 57 Fe wurden in 15 paramagnetischen Granaten (Pyrop, Almandin-Grossular, Andradit-Grossular, Spessartin, synthetischer Ti-Andradit) bei Temperaturen zwischen 4,5 und 681 °K untersucht. In jedem Spektrum konnten die Quadrupol-Dubletten gut aufgelöst werden. Sie konnten eindeutig Fe 2+ auf der Dodekaederposition, sowie Fe 3+ auf den Oktaeder-und Tetraederplätzen zugeordnet werden. Das dodekaedrische Fe 2+ -Dublett zeigt einen stark ionischen Zustand an und ist unabhängig von der kristallographischen und chemischen Umgebung des Gitterplatzes. Das oktaedrische Fe 3+ -Dublett ist von der Substitution von Kationen in den Dodekaeder-, Oktaederund möglicherweise auch den Tedraederplätzen abhängig.Die scheinbare Temperaturabhängigkeit der Isomerieverschiebungen von Fe 2+ und Fe 3+ kommt hauptsächlich durch den quadratischen Dopplereffekt zustande. Ein deutlicher, temperaturabhängiger Beitrag der chemischen Zusammensetzung zur thermischen Verschiebimg konnte nicht festgestellt werden. Aus der Temperaturabhängigkeit der Quadrupolaufspaltung des dodekaedrischen Fe 2+ konnte die Aufspaltung der zwei niedrigsten 3d-Niveaus, AEz, zu 1150-1200 cm -1 bestimmt werden. Diese Aufspaltung scheint ebenfalls unabhängig von der chemischen Zusammensetzung des Granats zu sein. Die Fe 3+ -Aufspaltungen zeigten keine merkliche Temperaturabhängigkeit.Um das Vorzeichen des elektrischen Feldgradienten am Ort der Eisenatome zu bestimmen, wurden Spektren von Almandin und Andradit in einem äußeren Magnetfeld bei 295 °K aufgenommen. Dieses Vorzeichen ist negativ für dodekaedrisches Fe 2+ im Almandin und positiv für oktaedrisches Fe 3+ im Andradit. Der Feldgradient wurde auch mit Hilfe eines Punkt-Dipol-Modelles unter Berücksichtigung der Überlappungsintegrale für Fe 3+ auf der Oktaederposition im Andradit berechnet. Er wird in erster Linie durch die elektronische Polarisa-* Dedicated to Professor F. Laves on occasion oj Ais seventieth birthday.The Mössbauer spectrum of 57 Fe in silicate garnets 15 tion der 0 2 "-Ionen und durch Überlappungseffekte im verzerrten Sauerstoffoktaeder bestimmt.Die rückstoßfreien Anteile an den nicht äquivalenten Punktlagen im Granat sind verschieden. Besonders die scheinbare Debye-Temperatur Qu von Fe 2+ auf der Dodekaederposition ist deutlich niedriger als Θο der anderen Positionen. Beim Titanandradit ist Θο des tetraedrischen Fe 3+ innerhalb des Fehlers gleich dem Θ Η der Oktaederplätze. Bei der Ermittlung des mittleren Oxidationsgrades und der Verteilung von Eisen in Granaten müssen die unterschiedlichen rückstoßfreien Anteile der nicht äquivalenten Punktlagen berück-sichtigt werden.Die Verhältnisse von dreiwertigem zu zweiwertigem Eisen in sieben untersuchten Pyropen ergaben sich als sehr klein mit Werten 0 < Fe 3+ /(Fe 2+ + Fe 3 +) < 0,12. Verhältnisse von ungefähr 0,5 scheinen in Silikatgranaten selten zu sein. Immerhin wurde in einem Spessartin ein Verhältnis von Fe 3+ /(Fe 2+ -f-Fe 3+ ) = 0,37 beobachtet. AbstractThe Mössbauer spectra of 57 Fe in 15 paramagnetic garnets including...

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Section: Introductionmentioning

confidence: 96%

The Mössbauer spectrum of ⁵⁷Fe in silicate garnets *

Amthauer¹,

Annerste²,

Hafner³

1976

Zeitschrift Für Kristallographie - Crystalline Materials

103

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“…Notably, 57 Fe-Mössbauer and 63,65 Cu-NQR properties of bornite are not clear at present. Some previous Mössbauer studies show a singlet line at room and lower temperatures [8,9] with isomer shift IS = 0.41-0.47 mm/s [9,10]. At the same time, other data show a Mössbauer doublet with IS = 0.39 mm/s and quadrupole splitting QS ≈ 0.22-0.26 [11,12].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 84%

Application of 57Fe Mössbauer spectroscopy as a tool for mining exploration of bornite (Cu5FeS4) copper ore

et al. 2013

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Nuclear resonance methods, including Mössbauer spectroscopy, are considered as unique techniques suitable for remote on-line mineralogical analysis. The employment of these methods provides potentially significant commercial benefits for mining industry. As applied to copper sulfide ores, Mössbauer spectroscopy method is suitable for the analysis noted. Bornite (formally Cu 5 FeS 4) is a significant part of copper ore and identification of its properties is important for economic exploitation of commercial copper ore deposits. A series of natural bornite samples was studied by 57 Fe Mössbauer spectroscopy. Two aspects were considered: reexamination of 57 Fe Mössbauer properties of natural bornite samples and their stability irrespective of origin and potential use of miniaturized Mössbauer spectrometers MIMOS II for in-situ bornite identification. The results obtained show a number of potential benefits of introducing the available portative Mössbauer equipment into the mining industry for express mineralogical analysis. In addition, results of some preliminary 63,65 Cu nuclear quadrupole resonance (NQR) studies of bornite are reported and their merits with Mössbauer techniques for bornite detection discussed.

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“…'Fe 2+, on a single lattice site; and (2) the rather extreme values for the isomer shift and electric quadrupole interaction. Marfunin et al (1967).…”

Section: Spectral Featuresmentioning

confidence: 99%

“…Early in our analyses, the pink phase was determined to be a pyralspite garnet and it was decided to continue the analyses since there are very little data on the Fe 2 § ion in the dodecahedral site of garnets and further since there is some interest in the crystal chemistry of this site in terms of site preference and crystal field stabilization energies. Thus far, only four 57Fe M6ssbauer or nuclear gamma-ray resonance (NGR) investigations of garnets containing dodecahedral Fe 2+ ions have been reported (Marfunin et al, 1967;Bancroft, Maddock, and Burns, 1967;Prandl and Wagner, 1971;Lyubutin and Dodokin, 1971). In these studies, however, the garnets investigated contained little or no manganese, and it is of interest to see what effect the manganese ion has on the crystal chemistry of the dodecahedral site as revealed by the 57Fe hyperfine interaction parameters.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

57Fe NCR of Fe phases in “magnetic cassiterites”

Evans

Sergent

1975

Contr. Mineral. and Petrol.

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A pyralspite garnet from an anomalously magnetic concentrate ofa pegmatitic cassiterite ore has been investigated using 57Fe nuclear gammaray resonance spectroscopy. The quadrupole splitting and isomer shift values of 3.6 mm/s and 1.4 ram/s, respectively, are among the largest observed for Fe z+ ions and indicate a very low covalency of the dodecahedral Fe 1+-O 2bonds. These data support the more recent and lower value (10.2-10.1 kcal/ mole) of White and Moore (1972) for the CFSE of the dodecahedral Fe z+ ion and suggest that the CFSE should be a useful approximation to the site preference energy of Fe 2 § for this site.

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