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 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

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».