湖北大冶鲤泥湖铜铁矿中单斜铜硝石的晶体结构研究摘要
单斜铜硝石(rouaite)是一种罕见的铜硝酸盐矿物,与铜硝石(gerhardtite)同为Cu2(NO3)(OH)3的同质多象变体,二者在中国尚无报道。本文首次发现并研究湖北大冶鲤泥湖铜铁矿产出的单斜铜硝石,呈面积0.2~2.0 mm2的皮壳包裹萤石表面,共生矿物有孔雀石、重晶石、赤铁矿、方解石、伊利石等。皮壳厚度约1 mm,皮壳内单斜铜硝石呈微晶-纳米片晶集合体,单晶粒度小于20μm。电子探针分析得到其经验化学式为Cu2.00(N1.02O3)(OH)3。X射线单晶衍射晶体结构分析确定其晶体结构为单斜晶系(全部2 763个独立衍射点的精修因子R1=0.052 4),空间群P21,晶胞参数,a=0.560 30(3) nm,b=0.607 28(4) nm,c=0.693 60(4) nm,β=94.755(5)°,V=0.235 19(2) nm3,Z=2。其晶体结构由CuO2(OH)4八面体和CuO(OH)5八面体共边链接形成平行b轴的八面体链,八面体链再共边链接形成平行(0 0 1)的八面体层。八面体层与上下侧的孤立NO3三角形共顶链接。层间由氢键相连。Cu—O键长0.193 4~0.246 7 nm(平均0.211 3 nm),N—O键长0.122 2~0.126 8 nm(平均0.124 0 nm),层间距为0.693 6 nm(=c)。对倒易空间衍射点的分布分析表明,该结构为b/2晶格的超结构[晶胞参数:a=0.560 16(3) nm,b=0.303 757(15) nm,c=0.693 85(3)nm,β=94.769(4)°,V=0.117 652(2) nm3,Z=1],按b/2晶胞求解获得P2/m空间群的晶体结构(R1=0.028 4),其中与NO3-基团相关的3个O原子位置均出现分裂,占位率仅1/4、1/4、1/2。
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