Cationic and anionic ordering in tetrahedral and octahedral sheets of synthetic Al-rich phlogopite investigated by solid-state NMR spectroscopy and Monte-Carlo simulations

  • The aim of this study was to investigate the relationship between cationic and anionic ordering in the tetrahedral and octahedral sheets of the mica phlogopite. Synthetic Al-rich phlogopites of different F-contents have been investigated using solid-state NMR spectroscopy and X-ray powder diffraction. The results have been compared to Monte-Carlo simulations of the ordering processes. It has been found that ordering in the tetrahedral sheets is dominated by next-nearest-neighbour interactions leading to an avoidance of two Al-atoms occupying directly neighboured sites. In a similar fashion Mg/Al order in the octahedral sheets. As a result, Al-rich clusters form while the rest of the structure shows the composition of the Mg-phlogopite end-member. These Al-rich clusters in both sheets are located next to each other due to positive interaction between octahedral and tetrahedral Al.
  • Ziel der vorliegenden Arbeit war die Aufklärung des Zusammenhangs zwischen Kationen- und Anionenordnung in den Tetraeder- und Oktaederschichten des Glimmers Phlogopit. Synthetische Al-reiche Phlogopite unterschiedlichster F-Gehalte wurden mithilfe von Festkörper-NMR-Spektroskopie und Röntgenpulverdiffraktion untersucht und mit den Ergebnissen von Monte-Carlo-Simulationsrechnungen der Ordnungsphänomene verglichen. Dabei zeigte sich, dass Si/Al-Ordnung in den Tetraederschichten von der Wechselwirkung zwischen nächsten Nachbarn dominiert wird, die verhindert, dass zwei Al-Atome benachbarte Plätze besetzen. Auf die gleiche Weise ordnen sich Mg/Al in der Oktaederschicht. Dazu bilden sich in beiden Schichten Al-reiche Cluster, während der Rest der Struktur die Zusammensetzung des reinen Mg-Phlogopit-Endglieds besitzt. Die Wechselwirkung zwischen oktaedrischem und tetraedrischem Al ist positiv, so dass sich die Al-reichen Cluster in beiden Schichten übereinander anordnen.

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Metadaten
Author:Ramona LangnerORCiDGND
URN:urn:nbn:de:hbz:294-30835
Referee:Michael FechtelkordGND, Alberto García Arribas, Harald ZeppGND
Document Type:Doctoral Thesis
Language:English
Date of Publication (online):2011/02/28
Date of first Publication:2011/02/28
Publishing Institution:Ruhr-Universität Bochum, Universitätsbibliothek
Granting Institution:Ruhr-Universität Bochum, Fakultät für Geowissenschaften
Date of final exam:2010/10/26
Creating Corporation:Fakultät für Geowissenschaften
GND-Keyword:Phlogopit; Festkörper-NMR-Spektroskopie; Monte-Carlo-Simulation; Cross-polarization magic-angle spinning; Glimmer
Institutes/Facilities:Institut für Geologie, Mineralogie und Geophysik
Dewey Decimal Classification:Naturwissenschaften und Mathematik / Geowissenschaften, Geologie
faculties:Fakultät für Geowissenschaften
Licence (German):License LogoKeine Creative Commons Lizenz - es gelten der Veröffentlichungsvertrag und das deutsche Urheberrecht