La loparite (simbolo IMA: Lop-Ce) è un raro minerale del supergruppo della perovskite, all'interno del quale viene collocato nel gruppo delle perovskiti stechiometriche e da lì al sottogruppo della perovskite; appartiene alla famiglia minerale degli "ossidi e idrossidi" e possiede composizione chimica (Na0,5REE0,5)TiO3.
Etimologia e storia Il minerale ora noto come loparite fu trovato per la prima volta da Wilhelm Ramsay dalla parti del Lovozero e caratterizzato come segue:
Nella sua prima descrizione, Ramsay non diede al minerale un nome proprio, ma solo il numero "1". Nel 1894, Ramsay e il suo collega Victor Hackman caratterizzarono anche questo minerale solo brevemente come un nuovo minerale con il numero "1" e attribuirono la sua origine agli xenoliti ultramafici e sottolinearono la sua somiglianza con la perovskite. Tre anni dopo, Ramsay considerò effettivamente questo minerale come una perovskite.
La prima descrizione completa della loparite come membro del gruppo delle perovskiti fu fatta da Iwan Georgijewitsch Kuznetsow (1925) utilizzando materiale proveniente da una pegmatite di nefellinsienite nel vicino complesso roccioso alcalino dei Chipini. Poco prima, Aleksandr Evgen'evič Fersman aveva usato per la prima volta il nome loparite, riassunto le proprietà del minerale e presentato la prima analisi chimica della loparite:
La loparite proposta da Fersman come nome per il minerale si riferisce al nome allora comune della popolazione indigena Sami, Lopari (in russo лопари́, 'lapponi'). A causa della presunta dominanza delle terre rare (REE) nella posizione A, il minerale è stato caratterizzato da un modificatore di Levinson,Un modificatore di Levinson è quando si utilizza il simbolo di un elemento chimico come suffisso per sottolineare la predominanza di quell'elemento. Si veda che nomina le REE predominanti, in questo caso il cerio. Per questo motivo, il minerale è stato rinominato loparite-(Ce) nel 1987 nell'ambito di una "procedura speciale" (1987 s.p.).
Tuttavia, Roger H. Mitchell e Anton R. Chakhmouradian hanno scoperto che tra i campioni di loparite-(Ce) che hanno esaminato, non ce n'è nessuno in cui la REE domina tra i cationi di grandi dimensioni. Inoltre, nella loparite, che appartiene al gruppo delle perovskiti con la formula generale ABX3, la posizione A è dominata dal sodio piuttosto che dalla REE. Questo è il caso di tutti i campioni esaminati, compresi quelli della località tipo. Quindi, un modificatore di Levinson non solo non è necessario, ma è anche sbagliato in termini di nomenclatura. Di conseguenza, il nome del minerale non è loparite-(Ce), ma – come nel nome originale di Fersman – loparite. Ciò è espresso anche nell'attuale nomenclatura del supergruppo della perovskite riconosciuta dall'Associazione Mineralogica Internazionale (IMA).
Il campione tipo della loparite è conservato con i numeri di catalogo 21043-21045 nella Collezione sistematica del Museo mineralogico "Aleksandr Evgen'evič Fersman" dell'Accademia russa delle scienze di Mosca. pp. 131-132 Ulteriori campioni tipo possono essere trovati nella "Galerie Nationale de Minéralogie et de Géologie" del Museo nazionale di storia naturale di Francia con il numero di catalogo 125.7.
Classificazione La classica nona edizione della sistematica dei minerali di Strunz, aggiornata dall'Associazione Mineralogica Internazionale fino al 2009, elenca la loparite nella classe "4. Ossidi (idrossidi, V[5,6] vanadati, arseniti, antimoniti, bismutiti, solfiti, seleniti, telluriti, iodati)" e da lì nella sottoclasse "4.C Metallo:Ossigeno = 2:3, 3:5 e simili"; questa viene ulteriormente suddivisa in base al rapporto metallo:ossigeno e alla dimensione dei cationi coinvolti, in modo tale da trovare la loparite nella sezione "4.CC Con cationi di media e grande dimensione" dove forma il sistema nº 4.CC.35 insieme a isolueshite, macedonite, nioboloparite e tausonite.
Tale classificazione resta invariata anche nell'edizione successiva, proseguita dal database "mindat.org" e chiamata Classificazione Strunz-mindat, nella quale i membri del sistema 4.CC.35 sono leggermente diversi: tausonite, panguite, isolueshite e macedonite.
Nella Sistematica dei lapis (Lapis-Systematik) di Stefan Weiß la loparite si trova nella classe degli "ossidi" e nella sottoclasse degli "ossidi con rapporto metallo:ossigeno = 2:3 (M2O3 e composti correlati)"; qui forma la "serie della perovskite" con il numero di sistema IV/C.10 insieme a perovskite, megawite, lakargiite, latrappite, barioperovskite, tausonite, isolueshite, pauloabibite, lueshite, natroniobite, macedonite e vapnikite.
Anche la classificazione dei minerali secondo Dana, usata principalmente nel mondo anglosassone, elenca la loparite nella famiglia degli "ossidi e idrossidi"; qui è nella classe degli "ossidi" e nella sottoclasse degli "ossidi semplici con carica cationica 3+ (A2O3)" dove forma il "gruppo della perovskite" con il numero di sistema 04.03.03 insieme a perovskite, latrappite, loparite, lueshite, barioperovskite, tausonite.
Abito cristallino In quasi tutte le opere di consultazione e le compilazioni, la loparite appartiene al sistema cubico come fu descritto per la prima volta da Hans-Rudolf von Gaertner nel 1930. Sebbene le immagini a raggi X di campioni di loparite naturale possano effettivamente essere indicizzate con una cella cubica primitiva, è stato sottolineato già negli anni '90 pp. 41-76 che l'effettiva simmetria di questo minerale è probabilmente ortorombica. Sebbene la loparite sia riconosciuta come specie minerale indipendente da molti decenni, non ci sono dichiarazioni chiare sulla sua struttura cristallina. Inoltre, tali indagini sono rese più difficili dal fatto che il minerale è tipicamente gemellato e strettamente fuso con altri minerali.
Roger H. Mitchell, Peter Burns e Anton R. Chakhmouradian hanno esaminato tre diversi campioni di loparite provenienti dai monti Chibiny, dalle tundre di Lovozero e dalle "Bearpaw Mountains" in Montana (Stati Uniti), ottenendo i seguenti parametri strutturali cristallini:
La loparite contenente niobio e calcio proveniente dal monte Takhtarwumtschorr nei monti Chibiny cristallizza nel sistema cristallino ortorombico nel gruppo spaziale Pbnm (gruppo nº 62, posizione 3) con i parametri reticolari a = 5,5108 Å, b = 5,5084 Å e c = 4,054 Å e una unità di formula per cella unitaria. La loparite contenente calcio e niobio proveniente dal monte Selsurt nella tundra di Lovozero cristallizza nel sistema tetragonale nel gruppo spaziale I4/mcm (gruppo nº 140) con i parametri reticolari a = 5,5022 Å e c = 7,7967 Å e una unità formula per cella unitaria. Anche la loparite contenente stronzio e calcio proveniente dai Monti Bearpaw nel Montana cristallizza nel sistema tetragonale nel gruppo spaziale I4/mcm (gruppo nº 140) con i parametri reticolari a = 5,5076 Å e c = 7,7767 Å e una unità di formula per cella unitaria.
Come nel caso della tausonite, non è possibile descrivere completamente una particolare loparite senza dati strutturali e composizionali. Di conseguenza, è possibile che esistano sia varietà Pbnm che I4/mcm o modifiche della loparite sensu lato. Questi derivano da diverse composizioni all'interno della serie di soluzioni solide quaternarie loparite-lueshite-tausonite-perovskite.
Chimica L'analisi chimica umida della loparite fornita da Aleksandr Evgen'evič Fersman nel 1923 mostra il 49,6% di diossido di titanio (TiO2), 36,6% di R2O3 (R = gruppo delle terre rare), 4,6% di ossido di calcio (CaO), 8,6% di ossido di sodio (Na2O) e 0,04% di ossido di potassio (K2O). L'analisi elencata da I.G. Kuznetsov contiene lo 0,47% di silice (SiO2), 50,24% di diossido di titanio (TiO2), 0,04% di ossido di zirconio (ZrO), 33,17% di ossido di cerio(III) (Ce2O3), 1,54% di ossido di ittrio (Y2O3), 5,08% di ossido di calcio (CaO), 8,60% di ossido di sodio (Na2O) e 0,43% di ossido di potassio (K2O). È stato ovviamente trascurato il notevole contenuto di niobio (e in misura minore di tantalio). Gli alti livelli di niobio furono rilevati per la prima volta da Hans-Rudolf von Gaertner nel 1930.
Un'analisi con microsonda elettronica di una loparite povera di stronzio, niobio e calcio proveniente dal monte Takhtarwumchorr nel sud-ovest dei monti Chibiny (che presenta una composizione simile al materiale olotipo dei monti Chibiny) ha rilevato il 9,81% di ossido di sodio (Na2O), 9,28% di ossido di lantanio (La2O3), 16,42% di ossido di cerio(III) (Ce2O3), 1,22% di ossido di praseodimio(III) (Pr2O3), 2,78% di ossido di neodimio (Nd2O3), 2,91% di ossido di calcio (CaO), 2,12% di ossido di stronzio (SrO), 0,97% di diossido di torio (ThO2), 35,30% di diossidodi titanio (TiO2), 17,93% di ossido di niobio (Nb2O5), 0,86% di ossido di tantalio (Ta2O5), 0,01% di ossido ferrico (Fe2O3). Sulla base di tre atomi di ossigeno per unità di formula, è stata determinata la seguente formula empirica:
(Na_{0,546} Ce_{0,172} La_{0,098} Ca_{0,089} Sr_{0,035} Nd_{0,028} Pr_{0,013} Th_{0,006})_{\Sigma =0,987} (Ti_{0,762} Nb_{0,233} Ta_{0,007}){\Sigma =1,002} O_{3}
che corrisponde solo al 61,42% in moli di loparite della composizione dell'elemento terminale Na0,5REE0,5TiO3 o NaREETi2O6. Allo stesso tempo, segnala una forte, ma tipica, formazione di una soluzione solida con altri rappresentanti del gruppo della perovskite come la lueshite (NaNbO3 - 23,98 moli%), tausonite (SrTiO3 - 3,54 moli%) e perovskite (CaTiO3 - 8,96 moli%). La composizione teorica dell'elemento finale NaCeTi2O6 richiede l'8,73% di ossido di sodio (Na2O), 46,25% ossido di cerio(III) (Ce2O3) e 45,02% di diossido di titanio (TiO2).
La formazione della soluzione solida menzionata si riflette anche nella formula ufficiale IMA per la loparite, che è data come (Na0,5Ce0,5)TiO3.
In termini di composizione chimica, la loparite può essere considerata l'analogo a predominanza di Ti-REE della lueshite a predominanza di niobio (NaNbO3), o come l'analogo a predominanza di Na-REE della tausonite a predominanza di stronzio (SrTiO3), o della perovskite a predominanza di calcio (CaTiO3).
Nei monti Chibiny è stata rinvenuta loparite ricca di diossido di torio (ThO2) (con contenuti fino al 18,4% in peso). L'arricchimento di torio (Th) è limitato al bordo dei cristalli zonati ed è accompagnato da una diminuzione del contenuto di sodio, terre rare leggere (LREE) e stronzio, nonché da un aumento delle vacanze in posizione A. Per la loparite ricca di torio, viene presentata la seguente formula:
(Na_{0,39} LREE_{0,19} Th_{0,12} Ca_{0,05} Sr_{0,02})_{\Sigma= 0,77} (Ti_{0,76} Nb_{0,27})_{\Sigma= 1,03} O_{3}
La loparite ha una gamma di composizione molto ampia ed è tipicamente una soluzione solida quaternaria tra loparite e lueshite, tausonite, e perovskite. In questo contesto si può osservare anche l'esistenza di diverse varietà quali la nioboloparite e la stronzioloparite.
Le sostituzioni dominanti nella loparite possono essere riassunte come segue, a seconda della roccia:
e (nelle rocce vulcaniche e sedimentarie fenitizzate della formazione di Lovozero) (nelle foyaiti e nelle pegmatiti) (nelle foidoliti) e (nelle rischorriti)
Il deficit nella somma totale degli ossidi, tipico della composizione della loparite negli xenoliti di rocce vulcaniche, rocce sedimentarie e foyaiti, indica la presenza di gruppi OH nel minerale, ovvero alla seguente sostituzione:
oppure
Varietà