Безводородные природные сульфаты с щелочными катионами: структурные особенности, сравнительная кристаллохимия и генетическая минералогия

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Приведен обзор данных о кристаллохимии и генетической минералогии всех известных природных безводородных сульфатов с видообразующими щелочными катионами – Na или/и K (61 минеральный вид, 48 структурных типов). Для них значимы только два генетических типа минерализации – вулканический фумарольный и эвапоритовый. Обе эти минералообразующие системы характеризуются низким давлением, но сильно различаются температурой и способами кристаллизации. В рамках структурной классификации рассматриваемые минералы подразделены на две большие группы: с анионным мотивом, представленным только тетраэдрами SO4 (также дополнительные анионы: F, Cl, CO3); с гетерополиэдрическими анионными мотивами, построенными из тетраэдров SO4 и полиэдров катионов с относительно высокими силовыми характеристиками (Mg, Mn, Zn, Cu, Fe, V, Al, Bi, Mo, As, Te, иногда Ca). Это согласуется с генетическими типами: среди эвапоритовых минералов преобладают представители первой группы, а среди фумарольных – второй. Выявлена четкая положительная корреляция между степенью полимеризации гетерополиэдрического анионного мотива и числом минералов, в которых известны такие мотивы разной размерности: в 18 минералах гетерополиэдрический мотив представлен каркасами или псевдокаркасами разной топологии, в 11 – слоями, в восьми – цепочками, и только в одном установлен островной мотив. Рассмотрены различные виды распада твердых растворов и другие твердофазные трансформации в высокотемпературных сульфатах с афтиталитоподобными структурами из вулканических фумарол.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Н. В. Зубкова

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Автор, ответственный за переписку.
Email: n.v.zubkova@gmail.com
Россия, Москва

И. В. Пеков

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Email: n.v.zubkova@gmail.com
Россия, Москва

Н. В. Потехина

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Email: n.v.zubkova@gmail.com
Россия, Москва

Д. Ю. Пущаровский

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Email: n.v.zubkova@gmail.com
Россия, Москва

Список литературы

  1. Rudnick R.L., Gao S. // Treatise on Geochemistry / Eds. Holland H.D., Turekian K.K. 2003. V. 3. https://doi.org/10.1016/B0-08-043751-6/03016-4
  2. Hawthorne F.C., Krivovichev S.V., Burns P.C. // Rev. Mineral. Geochem. 2000. V. 40. P. 1. https://doi.org/10.2138/rmg.2000.40.1
  3. Pushcharovsky D.Yu. // Crystallography Reports. 2023. V. 68 (Suppl. 1). P. S206. https://doi.org/10.1134/S1063774523601545
  4. Chukanov N.V., Shchipalkina N.V., Shendrik R.Yu. et al. // Minerals. 2022. V. 12. P. 1456. https://doi.org/10.3390/min12111456
  5. Пеков И.В., Чуканов Н.В., Щербаков В.Д. и др. // Записки Рос. минерал. о-ва. 2024. Т. 153. С. 12. https://doi.org/10.31857/S0869605524010023
  6. Hawthorne F.C., Ferguson R.B. // Can. Mineral. 1975. V. 13. P. 181. https://pubs.geoscienceworld.org/mac/canmin/article-abstract/13/2/181/11030/Anhydrous-sulphates-I-Refinement-of-the-crystal
  7. Зубкова Н.В., Пеков И.В., Ксенофонтов Д.А. и др. // Докл. РАН. 2018. Т. 479. С. 63. https://doi.org/10.7868/S0869565218010152
  8. Pekov I.V., Shchipalkina N.V., Zubkova N.V. et al. // Can. Mineral. 2019. V. 57. P. 885. https://doi.org/10.3749/canmin.1900050
  9. Okada K., Ossaka J. // Acta Cryst. В. 1980. V. 36. P. 919. https://doi.org/10.1107/S0567740880004852
  10. Shchipalkina N.V., Pekov I.V., Chukanov N.V. et al. // Can. Mineral. 2020. V. 58. P. 167. https://doi.org/10.3749/canmin.1900076
  11. Filatov S.K., Shablinskii A.P., Vergasova L.P. et al. // Mineral. Mag. 2019. V. 83. P. 569. https://doi.org/10.1180/mgm.2018.170
  12. Tissot R.G., Rodriguez M.A., Sipola D.L., Voigt J.A. // Powder Diffraction. 2001. V. 16. P. 92. https://doi.org/10.1154/1.1370567
  13. Мурашко М.Н., Пеков И.В., Кривовичев С.В. и др. // Записки Рос. минерал. о-ва. 2012. Т. 141. С. 36.
  14. Graeber E.J., Rosenzweig A. // Am. Mineral. 1971. V. 56. P. 1917.
  15. Balić-Žunić T., Garavelli A., Acquafredda P. et al. // Mineral. Mag. 2009. V. 73. P. 51. https://doi.org/10.1180/minmag.2009.073.1.51
  16. Araki T., Zoltai T. // Am. Mineral. 1967. V. 52. P. 1272.
  17. Siidra O.I., Lukina E.A., Nazarchuk E.V. et al. // Mineral. Mag. 2018. V. 82. P. 257. https://doi.org/10.1180/minmag.2017.081.037
  18. Mereiter K. // Neues Jahr. Mineral. Mh. 1979. P. 182.
  19. Oelkrug H., Brückel T., Hohlwein D. et al. // Phys. Chem. Mineral. 1988. V. 16. P. 246. https://doi.org/10.1007/BF00220692
  20. Pekov I.V., Zelenski M.E., Zubkova N.V. et al. // Mineral. Mag. 2012. V. 76. P. 673. https://doi.org/10.1180/minmag.2012.076.3.16
  21. Pekov I.V., Zubkova N.V., Galuskina I.O. et al. // Mineral. Mag. 2022. V. 86. P. 557. https://doi.org/10.1180/mgm.2021.95
  22. Balić-Žunić T., Pamato M.G., Nestola F. // Acta Cryst. Е. 2020. V. 76. P. 785. https://doi.org/10.1107/S2056989020005873
  23. Shablinskii A.P., Filatov S.K., Krivovichev S.V. et al. // Mineral. Mag. 2021. V. 85. P. 233. https://doi.org/10.1180/mgm.2021.9
  24. Shchipalkina N.V., Pekov I.V., Koshlyakova N.N. et al. // Mineral. Mag. 2024. V. 88. P. 49. https://doi.org/10.1180/mgm.2023.85
  25. Filatov S.K., Shablinskii A.P., Krivovichev S.V. et al. // Mineral. Mag. 2020. V. 84. P. 691. https://doi.org/10.1180/mgm.2020.53
  26. Nazarchuk E.V., Siidra O.I., Agakhanov A.A. et al. // Mineral. Mag. 2018. V. 82. P. 1233. https://doi.org/10.1180/minmag.2017.081.089
  27. Gorelova L.A., Vergasova L.P., Krivovichev S.V. et al. // Eur. J. Mineral. 2016. V. 28. P. 677. https://doi.org/10.1127/ejm/2016/0028-2530
  28. Siidra O.I., Nazarchuk E.V., Zaitsev A.N., Shilovskikh V.V. // Mineral. Mag. 2020. V. 84. P. 153. https://doi.org/10.1180/mgm.2019.68
  29. Siidra O.I., Nazarchuk E.V., Zaitsev A.N., Vlasenko N.S. // Mineral. Mag. 2020. V. 84. P. 283. https://doi.org/10.1180/mgm.2019.69
  30. Зубкова Н.В., Пеков И.В., Агаханов А.А. и др. // Кристаллография. 2021. Т. 66. С. 51. https://doi.org/10.31857/S0023476121010239
  31. Reynaud M., Barpanda P., Rousse G. et al. // Solid State Sci. 2012. V. 14. P. 15. https://doi.org/10.1016/j.solidstatesciences.2011.09.004
  32. Pekov I.V., Krzhizhanovskaya M.G., Yapaskurt V.O. et al. // Eur. J. Mineral. 2015. V. 27. P. 575. https://doi.org/ 10.1127/ejm/2015/0027-2457
  33. Pekov I.V., Britvin S.N., Bulakh M.O. et al. // Eur. J. Mineral. 2024. V. 36. P. 917. https://doi.org/ 10.5194/ejm-36-917-2024
  34. Pekov I.V., Zubkova N.V., Britvin S.N. et al. // Eur. J. Mineral. 2016. V. 28. P. 53. https://doi.org/10.1127/ejm/2015/0027-2471
  35. Pekov I.V., Zelenski M.E., Zubkova N.V. et al. // Am. Mineral. 2012. V. 97. P. 1788. https://doi.org/10.2138/am.2012.4104
  36. Schneider W. // Neues Jb. Mineral. Mh. 1967. P. 284.
  37. Schneider W. // Neues Jb. Mineral. Mh. 1969. P. 58.
  38. Demartin F., Gramaccioli C.M., Campostrini I. et al. // Am. Mineral. 2010. V. 95. P. 382. https://doi.org/ 10.2138/am.2010.3337
  39. Siidra O.I., Nazarchuk E.V., Lukina E.A. et al. // Mineral. Mag. 2018. V. 82. P. 1079. https://doi.org/ 10.1180/minmag.2017.081.084
  40. Giacovazzo C., Scandale E., Scordari F. // Z. Kristallogr. 1976. V. 144. P. 226. https://doi.org/10.1524/zkri.1976.144.1-6.226
  41. Demartin F., Campostrini I., Castellano C. et al. // Mineral. Mag. 2012. V. 76. P. 2773. https://doi.org/10.1180/minmag.2012.076.7.10
  42. Scordari F., Stasi F. // Neues Jb. Mineral. Mh. 1990. P. 241.
  43. Siidra O.I., Borisov A.S., Lukina E.A. // Phys. Chem. Min. 2019. V. 46. P. 403. https://doi.org/10.1007/s00269-018-1011-9
  44. Siidra O.I., Nazarchuk E.V., Zaitsev A.N. et al. // Eur. J. Mineral. 2017. V. 29. P. 499. https://doi.org/10.1127/ejm/2017/0029-2619
  45. Starova G.L., Filatov S.K., Fundamensky V.S., Vergasova L.P. // Mineral. Mag. 1991. V. 55. P. 613. https://doi.org/10.1180/minmag.1991.055.381.14
  46. Pekov I.V., Zubkova N.V., Agakhanov A.A. et al. // Eur. J. Mineral. 2018. V. 30. P. 593. https://doi.org/10.1127/ejm/2018/0030-2725
  47. Pekov I.V., Zubkova N.V., Yapaskurt V.O. et al. // Can. Mineral. 2014. V. 52. P. 699. https://doi.org/10.3749/canmin.1400018
  48. Pekov I.V., Zubkova N.V., Agakhanov A.A. et al. // Can. Mineral. 2020. V. 58. P. 625. https://doi.org/10.3749/canmin.2000032
  49. Gorskaya M.G., Filatov S.K., Rozhdestvenskaya I.V., Vergasova L.P. // Mineral. Mag. 1992. V. 56. P. 411. https://doi.org/10.1180/minmag.1992.056.384.14
  50. Кривовичев С.В., Филатов С.К., Черепанский П.Н. // Записки Рос. минерал. о-ва. 2008. Т. 137. С. 114.
  51. Pekov I.V., Britvin S.N., Agakhanov A.A. et al. // Eur. J. Mineral. 2019. V. 31. P. 1025. https://doi.org/10.1127/ejm/2019/0031-2887
  52. Varaksina T.V., Fundamensky V.S., Filatov S.K., Vergasova L.P. // Mineral. Mag. 1990. V. 54. P. 613. https://doi.org/10.1180/minmag.1990.054.377.14
  53. Effenberger H., Zemann J. // Mineral. Mag. 1984. V. 48. P. 541. https://doi.org/10.1180/minmag.1984.048.349.10
  54. Pertlik F., Zemann J. // Mineral. Petrol. 1988. V. 38. P. 291. https://doi.org/10.1007/BF01167095
  55. Попова В.И., Попов В.А., Рудашевский Н.С. и др. // Записки Всесоюз. минерал. о-ва. 1987. Т. 116. С. 358.
  56. Pekov I.V., Zubkova N.V., Yapaskurt V.O. et al. // Mineral. Petrol. 2023. V. 117. P. 247. https://doi.org/10.1007/s00710-022-00803-0
  57. Pautov L.A., Mirakov M.A., Siidra O.I. et al. // Mineral. Mag. 2020. V. 84. P. 455. https://doi.org/10.1180/mgm.2020.22
  58. Мираков М.А., Паутов Л.А., Сийдра О.И. и др. // Записки Рос. минерал. о-ва. 2023. Т. 152. С. 18. https://doi.org/10.31857/S0869605523010082
  59. Kemp S.J., Rushton J.C., Horstwood M.S.A., Nénert G. // Am. Mineral. 2018. V. 103. P. 1136. https://doi.org/10.2138/am-2018-6194
  60. Fanfani L., Giuseppetti G., Tadini C., Zanazzi P.F. // Mineral. Mag. 1980. V. 43. P. 753. https://doi.org/10.1180/minmag.1980.043.330.08
  61. Pabst A. // Z. Kristallogr. 1934. B. 89. S. 514. https://doi.org/10.1524/zkri.1934.89.1.514
  62. Fanfani L., Nunzi A., Zanazzi P.F., Zanzari A.R. // Mineral. Mag. 1975. V. 40. P. 357. https://doi.org/10.1180/minmag.1975.040.312.04
  63. Avdontceva M.S., Zolotarev A.A., Shablinskii A.P. et al. // Symmetry. 2023. V. 15. P. 1871. https://doi.org/10.3390/sym15101871
  64. Fanfani L., Nunzi A., Zanazzi P.F. et al. // Mineral. Mag. 1975. V. 40. P. 131. https://doi.org/10.1180/minmag.1975.040.310.03
  65. Shi N., Ma Z. // Kexue Tongbao. 1987. V. 32. P. 478. (in Chinese).
  66. Giuseppetti G., Mazzi F., Tadini C. // Neues Jb. Mineral. Mh. 1988. P. 203.
  67. Araki T., Zoltai T. // Am. Mineral. 1973. V. 58. P. 799
  68. Ericksen G.E., Evans H.T., Jr., Mrose M.E. et al. // Am. Mineral. 1989. V. 74. P. 1207.
  69. Пеков И.В., Агаханов А.А., Зубкова Н.В. и др. // Геология и геофизика. 2020. Т. 61. С. 826. https://doi.org/10.15372/GiG2019167
  70. Валяшко М.Г. Геохимические закономерности формирования месторождений калийных солей. М.: Изд-во МГУ, 1962. 397 с.
  71. Бокий Г.Б., Горогоцкая Л.И. // Журн. структур. химии. 1969. Т. 10. С. 624.
  72. Sabelli C., Trosti-Ferroni R. // Periodico Mineral. 1985. V. 54. P. 1.
  73. Расцветаева Р.К., Пущаровский Д.Ю. // Итоги науки и техники. Сер. Кристаллохимия. 1989. Т. 23. 172 с.
  74. Pushcharovsky D.Yu., Lima-de-Faria J., Rastsvetaeva R.K. // Z. Kristallogr. 1998. V. 213. P. 141. https://doi.org/10.1524/zkri.1998.213.3.141
  75. Krivovichev S.V. // Z. Kristallogr. 2008. V. 223. P. 109. https://doi.org/10.1524/zkri.2008.0008
  76. Pekov I.V., Zubkova N.V., Pushcharovsky D.Yu. // Acta Cryst. B. 2018. V. 74. P. 502. https://doi.org/10.1107/S2052520618014403
  77. Лазоряк Б.И. // Успехи химии. 1996. Т. 65. С. 307. https://doi.org/10.1070/RC1996v065n04ABEH000211
  78. Nikolova R., Kostov-Kytin V. // Bulg. Chem. Commun. 2013. V. 45. № 4. P. 418. http://www.bcc.bas.bg/
  79. Dessureault Y., Sangster J., Pelton A.D. // J. Electrochem. Soc. 1990. V. 137. P. 2941. https://doi.org/10.1149/1.2087103
  80. Shchipalkina N.V., Pekov I.V., Britvin S.N. et al. // Can. Mineral. 2021. V. 59. P. 713. https://doi.org/10.3749/canmin.2000105
  81. Shchipalkina N.V., Koshlyakova N.N., Pekov I.V. et al. // Can. J. Mineral. Petrol. 2023. V. 61. P. 609. https://doi.org/10.3749/2200062
  82. Белоусова М.Г., Сапрыкина О.Ю., Бубнова Р.С. и др. // Вулканология и сейсмология. 2021. № 1. С. 57. https://doi.org/10.31857/S0203030620060127
  83. Шорец О.Ю., Филатов С.К., Фирсова В.А., Бубнова Р.С. // Физика и химия стекла. 2021. Т. 47. С. 237. https://doi.org/10.31857/S013266512102013X
  84. Shablinskii A., Bubnova R., Shorets O. et al. // Crystals. 2023. V. 14. Р. 27. https://doi.org/10.3390/cryst14010027
  85. Shablinskii A.P., Filatov S.K., Biryukov Ya. P. // Phys. Chem. Miner. 2023. V. 50. Р. 30. https://doi.org/10.1007/s00269-023-01253-6

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Гетерополиэдрические цепочки в структурах хлоротионита K2Cu(SO4)Cl2 (а), вульфита K3NaCu4O2(SO4)4 (б), паравульфита K5Na3Cu8O4(SO4)8 (в), элеомеланита (K2Pb) Cu4O2(SO4)4 (г), ключевскита K3Cu3Fe3+O2(SO4)4 (д), алюмоключевскита K3Cu3AlO2(SO4)4 (е), пийпита K4NaCu4O2(SO4)4Cl (ж) и канторита K2NaMg(SO4)2F (з).

Скачать (57KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Гетерополиэдрические слои в структурах стеклита KAl(SO4)2 (а), явапайита KFe(SO4)2 и элдфеллита NaFe(SO4)2 (б), вантгоффита Na6Mg(SO4)4 (в), белоусовита KZn(SO4)Cl (г), эвхлорина KNaCu3O(SO4)3 и структурно близких пунинита Na2Cu3O(SO4)3 и федотовита K2Cu3O(SO4)3) (д), эласмохлоита Na3Cu6BiO4(SO4)5 (е), нишанбаевита KAl2O(AsO4)(SO4) (ж) и хасановита KNa(MoO2)(SO4)2 (з).

Скачать (117KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Гетерополиэдрические каркасы в структурах саранчинаита Na2Cu(SO4)2 (а), лангбейнита K2Mg2(SO4)3 (аналогичный в структурах кальциолангбейнита-С K2Ca2(SO4)3 и манганолангбейнита K2Mn2(SO4)3) (б), купродобровольскиита Na4Cu(SO4)3 (в), ительменита Na4Mg3Cu3(SO4)8 (г), корякита NaKMg2Al2(SO4)6 (д), филоксенита (K,Na,Pb)4(Na,Ca)2(Mg,Cu)3(Fe3+ 0.5 Al0.5)(SO4)8 (е), кононовита NaMg(SO4)F (ж), крашенинниковита KNa2CaMg(SO4)3F (з), криптохальцита K2Cu5O(SO4)5 и цезиодимита CsKCu5O(SO4)5 (и), камчаткита KCu3O(SO4)2Cl (к), набокоита KCu6CuTe4+O4(SO4)5Cl и, предположительно, атласовита KCu6Fe3+BiO4(SO4)5Cl) (л), фальгарита K4(V+4O)3(SO4)5 (м).

Скачать (171KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Общий вид кристаллических структур метатенардита [8], афтиталита [9], натроафтиталита и беломаринаита [10]. Маленькими шариками показаны атомы кислорода, стрелки – направления твердофазных трансформаций в исследованных образцах.

Скачать (49KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Взаимодействия минералов, образовавшихся в результате распада в афтиталитоподобных сульфатах из отложений фумаролы Арсенатная, вулкан Толбачик, Камчатка: а – метатенардит (M)–вантгоффит (V); б – метатенардит (M)–беломаринаит (B); в – метатенардит (M)–натроафтиталит (N); г – арканит (A1)–афтиталит (A2); д – купродобровольскиит (C)–саранчинаит (S); е – метатенардит (M)–Zn-содержащий купродобровольскиит (C). Полированные срезы. Изображения получены с помощью растрового электронного микроскопа в режиме детектирования отраженных электронов.

Скачать (131KB)
Метаданные

Примечание

К 100-летию кафедры кристаллографии Санкт-Петербургского государственного университета


© Российская академия наук, 2025