|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИПМех РАН |
||
Кристаллохимия природных оксосолей с конденсированными анионными комплексами: новые минералы и структурные типыНИР
Crystal chemistry of natural oxysalts with condensed anion complexes: new minerals and structure types
- Руководитель НИР: Пущаровский Д.Ю.
- Ответственный исполнитель: Зубкова Н.В.
- Участники НИР: Кошлякова Н.Н., Ксенофонтов Д.А., Пеков И.В., Потехина (Щипалкина) Н.В.
- Подразделение: Геологический факультет
- Срок исполнения: 15 января 2018 г. - 26 декабря 2020 г.
- Номер договора (контракта, соглашения): 18-05-00332
- Тип: Фундаментальная
- Приоритетное направление научных исследований: Комплексные фундаментальные исследования вещества и динамики геосфер Земли, разработка моделей ее глубинного строения, открытие минералов и создание новых материалов
- ПН России: Рациональное природопользование
-
Рубрики ГРНТИ:
- 38.35.17 Кристаллография минералов
-
Ключевые слова:
кристаллография и кристаллохимия минералов
crystal chemistry of minerals -
Описание:
Проект направлен на решение фундаментальной проблемы структурной минералогии, связанной с комплексными исследованиями состава, строения и условий формирования большой группы минералов классов силикатов и боратов, содержащие конденсированные анионные комплексы. Результаты работ позволят охарактеризовать новые минералы и новые структурные типы, что расширяет представления о формах концентрации химических элементов в земной коре, о кристаллохимических особенностях оксосолей и их эволюции в процессах минерало- и петрогенезиса. Первоочередные задачи следующие: 1) Исследование силикатов семейства пироксеноидов: нового титаносиликата каменевита из Хибинского комплекса (Кольский п-ов, Россия); потенциально нового представителя группы родонита из Виттинге (Финляндия); потенциально нового члена группы бустамита из скарнов Дальнегорского борного месторождения (Приморье, Россия). 2) Развитие кристаллохимии высоководных силикатов из Хибинского массива: определение структуры тиеттаита; уточнение структуры филлосиликата криптофиллита. 3) Исследование силикатов с каркасами из разнородных полиэдров: аномально высоконатриевого берилла (Таиланд); потенциально нового представителя группы ловозерита из Хибинского массива. 4) Изучение потенциально нового водного бората K (Зап. Казахстан). 5) Исследование потенциально нового водного хлорбората алюминия из соляной толщи Верхнекамскго калийного месторождения (Пермский край, Россия). 6) Исследование минералов группы борацита: определение структур минералов системы твердых растворов эрикаит-чемберсит из Верхнекамского месторождения. 7) Рентгенография высокобарических фаз: экспериментальные исследования влияния микропримесей на устойчивость силикатов, минералогически вероятных в условиях верхней мантии и переходной зоны (пироксенов, бриджманита и др). Новые данные будут способствовать решению проблем, связанных с созданием современной минералогической систематики и с развитием новых подходов к изучению сложных кристаллохимических явлений (микродвойникования, катионного и анионного упорядочения, комплексного изоморфизма). На этой основе будет возможно моделирование структур ряда химически близких природных и синтетических объектов, причем некоторые из них характеризуются технологически важными свойствами.
-
Abstract:
The main goal of the project is connected with the fundamental problem of structural mineralogy connected with complex study of the composition, crystal structures and genesis of a large group of minerals. The main objects are natural silicates and borates with condensed anion complexes. The results of the planned investigations would allow to characterize new minerals and new structure types. This will expand the ideas about the forms of concentration of chemical elements in Earth’s crust, about crystal chemical features of minerals and their evolution in the processes of mineralogenesis and petrogenesis. The main purposes are: 1) Investigation of pyroxenoids: new titanosilicate kamenevite (Khibiny alkaline complex, Kola Peninsula, Russia); potentially new member of rhodonite group (Vittinge, Finland); potentially new member of bustamite group (Dalnegorskoe borosilicate deposit, Primorie, Russia). 2) Development of crystal chemistry of silicates from Khibiny alkaline complex: structure study of tiettaite; structure refinement of cryptophyllite. 3) Study of silicates with frameworks built by different polyhedra: beryl with abnormal Na content (Thailand); potentially new member of lovozerite group from Khibiny alkaline complex. 4) Crystal structure study of potentially new K borate (West Kazakhstan). 5) Investigation of potentially new water-bearing chloroborate of Al (Verknekamskoe deposit). 6) Investigation of the minerals of boracite group: structural study of minerals of the solid-solution system ericaite- chambersite (Verknekamskoe deposit). 7) X-Ray diffraction of high-pressure compounds: experimental study of the influence of microimpurities on the stability of silicates possible in the conditions of upper mantle and transition zone (pyroxenes, bridgmanite, etc). New data obtained during the project will contribute the development of modern mineralogical systematic and new approaches to the study of complex crystal chemical phenomena (microtwinning, cation and anion ordering, complex isomorphism). This could be the basis for structure modeling of chemically close natural and synthetic compounds a part of which are characterized by technologically important properties.
-
Планируемые результаты:
Современными методами структурного и электронно-зондового анализа с привлечением методов колебательной спектроскопии будет изучена серия минералов, в которую входят как потенциально новые виды, так и ранее известные, но пока недостаточно детально охарактеризованные природные соединения. В рамках проекта будут проведены комплексные исследования особенностей химического состава и структурных особенностей минералов, в основе кристаллических структур которых лежат анионные полиэдрические комплексы различной степени конденсированности. Результаты запланированных работ позволят комплексно охарактеризовать новые минералы и выявить новые структурные типы.
-
Научный задел:
Коллектив исследователей, предлагающий данный проект, сформировался на кафедре кристаллографии и кристаллохимии и кафедре минералогии Геологического факультета МГУ и принадлежит к научной школе академика Н.В. Белова. Именно успешные определения структур силикатов, выполненные под руководством Н.В. Белова, сыграли решающую роль в становлении российской школы кристаллохимии и рентгеноструктурного анализа. В активе авторского коллектива проекта - определение более 200 структур минералов, в первую очередь новых и редких, относящихся к разным химическим классам и имеющим различный генезис. На природных объектах авторским коллективом данного проекта открыто более 60 новых структурных типов, многие из которых являются совершенно оригинальными.
- Добавил в систему: Пущаровский Дмитрий Юрьевич
Источник финансирования НИР
| грант РФФИ |
Этапы НИР
| # | Сроки | Название |
| 1 | 15 января 2018 г.-31 декабря 2018 г. | Кристаллохимия природных оксосолей с конденсированными анионными комплексами: новые минералы и структурные типы |
| Результаты этапа: Проект направлен на решение фундаментальной проблемы структурной минералогии, связанной с комплексными исследованиями и детальной характеристикой состава, строения и условий формирования большой группы новых и недостаточно хорошо охарактеризованных ранее минералов, в основе кристаллических структур которых лежат анионные полиэдрические комплексы различной степени конденсированности. На этапе 2018 года в рамках проекта проведено структурное исследование шести минералов, три из которых являются новыми, а два – потенциально новыми минеральными видами, и одного соединения, полученного путем термической обработки минерала катаплеита. Основные результаты работ по проекту в 2018 г. Сводятся к следующему: 1. Завершена детальная характеристика нового водного титаносиликата калия каменевита K2TiSi3O9•H2O из Хибинского комплекса. Этот минерал относится к микропористым цеолитоподобным титаносиликатам с гетерополиэдрическими каркасами. Структурно каменевит близок к цирконосиликату умбиту и является природным аналогом хорошо известного благодаря сильно выраженным цеолитным свойствам искусственного соединения K2TiSi3O9•H2O. Кроме того, методом Ритвельда уточнена структура продукта термической трансформации микропористого цирконосиликата катаплеита – также микропористого цирконосиликата Na6Zr3[Si9O27], представителя нового структурного типа. 2. Проведено детальное исследование и утвержден в 2018 г. в качестве нового минерального вида высококальциевый член группы бустамита – дальнегорскит Ca5Mn(Si3O9)2. Проведено предварительное структурное исследование потенциально нового пироксеноида необычного состава - низкокальциевого представителя группы родонита. Изучены пироксеноиды из разных участков рудного поля Тырныауз (Кабардино-Балкария, Северный Кавказ, Россия) и установлено, что на данном месторождении присутствуют два породообразующих минерала – волластонит Ca3Si3O9 и ферробустамит Ca2Ca2FeCa[Si3O9]2. Исследована роль железа в обогащенных железом пироксеноидах со структурой типа бустамита. 3. Структурно изучен потенциально новый минерал - аномально обогащенный натрием берилл с идеализированной формулой (Na,Cs)(Be2Li)Al2(Si6O18). 4. Структурно изучен и утвержден в качестве нового минерального вида в 2018 г. водный калиевый борат яржемскит K[B5O7(OH)2]H2O, изоструктурный лардереллиту (NH4)[B5O7(OH)2]H2O. В соответствии с классификацией основных строительных блоков (FBB) в боратах, яржемскит (как и лардереллит) содержит следующий FBB: 41:<21>-<21>, что означает кластер из четырех В-треугольников () и одного В-тетраэдра (), состоящий из двух колец В-полиэдров <21> соединенных через тетраэдр, принадлежащий обоим кольцам. 5. Рассмотрен ряд твердых растворов доррит-рёнит-хесинит-куратит из ксенолитов палеовулкана Беллерберг (Айфель, Германия) и впервые определена кристаллическая структура доррита на природном образце. 6. Проанализированы новые данные о трансформациях железа (наиболее распространенного химического элемента в ядре Земли) и его соединений под воздействием высоких температуры и давления, моделирующих условия в ядре Земли. Рассмотрены структурные типы минералогически возможных в ядре полиморфных модификаций железа и его соединений в глубинных геосферах. 7. Рассмотрена кристаллохимия медных минералов с комплексными анионами из продуктов вулканических эксгаляций. Результаты этой работы вошли в обзорную статью по медным минералам. Кроме того, рассмотрена кристаллохимия фумарольного кальсилита из продуктов фумарольной активности вулкана Толбачик (Камчатка, Россия). Изучены кристаллохимические особенности силикатов натрия Ловозерского щелочного комплекса (Кольский полуостров, Россия). | ||
| 2 | 14 января 2019 г.-31 декабря 2019 г. | Кристаллохимия природных оксосолей с конденсированными анионными комплексами: новые минералы и структурные типы |
| Результаты этапа: Проект направлен на решение фундаментальной проблемы структурной минералогии, связанной с комплексными исследованиями и детальной характеристикой состава, строения и условий формирования большой группы новых и недостаточно хорошо охарактеризованных ранее минералов, в основе кристаллических структур которых лежат анионные полиэдрические комплексы различной степени конденсированности. На этапе 2018 года в рамках проекта проведено структурное исследование шести минералов, три из которых являются новыми, а два – потенциально новыми минеральными видами, и одного соединения, полученного путем термической обработки минерала катаплеита. Основные результаты работ по проекту в 2019 г. Сводятся к следующему: На основе кристаллохимического анализа разработана систематика пироксеноидов группы родонита. Предложенная номенклатура группы родонита была утверждена Комиссией Международной Минералогической Ассоциации по новым минералам, номенклатуре и классификации (IMA–CNMNC) в марте 2019 г. Завершена детальная характеристика и подготовлена соответствующая публикация по новому водному калиевому борату яржемскиту K[B5O7(OH)2]H2O из соляного купола Челкар (Казахстан). Проведено исследование особенностей катионного распределения внекаркасных компонентов в авдеевите - новом представителе группы берилла (Mills et al., 2009), утвержденном в качестве нового минерального вида в 2018 г. Впервые проведено детальное структурное исследование, подготовлена и опубликована соответствующая статья, посвященная галургиту, водному магнезиальному боратау, впервые описанному в 1962 г., однако структурно не изученному до настоящего времени. Проведено исследование кристаллических структур двух новых минералов из Мочалиного лога (Южный Урал) - представителей полисоматической серии с эпидотом и тёрнебомитом в качестве конечных членов серии – пербёита-(La) (CaLa3)(Al3Fe2+)[Si2O7][SiO4]3O(OH)2 и феррипербёита-(La) (CaLa3)(Fe3+Al2Fe2+)[Si2O7][SiO4]3O(OH)2. | ||
| 3 | 16 марта 2020 г.-26 декабря 2020 г. | Кристаллохимия природных оксосолей с конденсированными анионными комплексами: новые минералы и структурные типы |
| Результаты этапа: Проект направлен на решение фундаментальной проблемы структурной минералогии, связанной с комплексными исследованиями и детальной характеристикой состава, строения и условий формирования большой минералов, в основе структур которых лежат анионные полиэдрические комплексы. Основные результаты за период 2018-2020 следующие: 1. В 2020 г. подготовлен и опубликован учебник «Минералогическая кристаллография», в содержание основных глав включены результаты работ, проведенных по данному гранту. 2. Завершена характеристика нового водного микропористого титаносиликата каменевита K2TiSi3O9•H2O. Методом Ритвельда уточнена структура продукта термической трансформации катаплеита – также микропористого цирконосиликата Na6Zr3[Si9O27], представителя нового структурного типа. 3. Проведено исследование нового члена группы бустамита дальнегорскита Ca5Mn(Si3O9)2. Изучены пироксеноиды рудного поля Тырныауз. Исследована роль железа в обогащенных железом пироксеноидах со структурой типа бустамита. Разработана систематика пироксеноидов группы родонита, согласно которой группа состоит из трех минеральных видов – собственно родонита, феррородонита и виттинкиита MnMn3Mn[Si5O15], последний – новый минерал, изученный в рамках проекта. 4. Исследована структура нового минерала авдеевита - Na-доминантного щелочного берилла, шестого члена группы берилла и первого представителя с видообразующим Na. 5. Структурно изучен новый минерал яржемскиит K[B5O7(OH)2]•H2O, изоструктурный лардереллиту. Впервые проведено исследование уникальной структуры галургита и определена его корректная формула Mg4[B8O13(OH)2]2x7H2O. Проведено структурное исследование двух минералов группы борацита – конголита и его Mn-доминантного аналога. Структурно изучена новая разновидность ссайбелиита с необычно высоким содержанием железа (28.5 мас.% FeO). Структурно исследован синтетический Ga,Ge-аналог турмалина. Результаты подтверждают возможность получения Ge-замещенных кристаллов, у которых можно ожидать пьезо- и пироэлектрические свойства. 6. Рассмотрен ряд твердых растворов доррит-рёнит-хесинит-куратит и впервые определена структура доррита на природном образце. 7. Рассмотрена кристаллохимия медных минералов с комплексными анионами из продуктов вулканических эксгаляций. Результаты этой работы вошли в обзорную статью. Изучены кристаллохимические особенности силикатов Na Ловозерского комплекса. Проведено структурное исследование Na-Al-Fe3+-обогащенной разновидности диопсида из фумарол вулкана Толбачик. Изучены структурные особенности кальсилита из фумаролы Арсенатной. Показано, что гаюин и содалит из фумаролы Арсенатной характеризуются упорядоченным распределением Si и Al в каркасе. 8. Проведено исследование пяти новых минералов из редкоземельного проявления Мочалин лог: а) изучены два новых изоструктурных члена надгруппы гателита – пербёит-(La) (CaLa3)(Al3Fe)[Si2O7][SiO4]3O(OH)2 и феррипербёит-(La) (CaLa3)(FeAl2Fe2+)[Si2O7][SiO4]3O(OH)2; б) структурно исследованы два новых минерала радекшкодаит-(La) (CaLa5)(Al4Fe)[Si2O7][SiO4]5O(OH)3 и радекшкодаит-(Ce) (CaCe5)(Al4Fe)[Si2O7][SiO4]5O(OH)3 - представители нового структурного типа; в) изучен новый минерал перклевеит-(La) (La1.02Ce0.86Nd0.08Pr0.04)Σ2.00Si2.00O7. 9. Изучена структура обогащенного Zn природного представителя группы амфиболов со структурной формулой (Mg2.99Zn2.47Mn1.26Fe3+0.30Ca0.07)Σ7.09(Si7.89Fe3+0.06Al0.05O22)(OH)2. 10. Продолжена работа по исследованию структурных трансформаций минералов в глубинных геосферах. Изучены структуры двух Ti-содержащих фаз, синтезированных при 12 GPa/1600°C и 21 GPa/1600 C.. Проанализированы новые данные о трансформациях Fe и его соединений при высоких температуре и давлении. Рассмотрены структурные типы возможных в ядре полиморфных модификаций Fe и его соединений. Получены новые данные о возможных фазах-концентраторах натрия. Проанализировано влияние Ti на изоморфоемкость и устойчивость ряда глубинных Mg-силикатов. Увеличение концентрации Ti способствует устойчивости бриджманитоподобных фаз при меньших давлениях по сравнению с границей переходная зона - нижняя мантия. | ||
Прикрепленные к НИР результаты
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".