Генетическая кристаллохимия природных кислородных соединений мышьякаНИР

Genetic crystasl chemistry of natural oxygen compounds of arsenic

Источник финансирования НИР

грант РФФИ

Этапы НИР

# Сроки Название
1 20 марта 2017 г.-31 декабря 2017 г. Генетическая кристаллохимия природных кислородных соединений мышьяка
Результаты этапа: Основные результаты работ по проекту 17-05-00179 за первый год (2017 г). В составе эксгаляционной минерализации активных фумарол Второго шлакового конуса Большого трещинного Толбачинского извержения (вулкан Толбачик, Камчатка) в составе высокотемпературных (выше 350 – 400 град. С) ассоциаций открыты и детально изучены, включая определение кристаллических структур, новые минералы – безводородные арсенаты эдтоллит K2NaCu5Fe3+O2(AsO4)4, арсенатротитанит NaTi(AsO4)O и цинкобрадачекит NaZn2Cu2(AsO4)3, завершено изучение открытого ранее арсеновагнерита Mg2(AsO4)F. Эдтоллит – представитель нового структурного типа, арсенатротитанит – второй природный арсенат с видообразующим Ti. Исследован сложный гетеровалентный изоморфизм в высокотемпературных арсенатах структурного типа титанита/тилазита из фумарольных эксгаляций Толбачика. Эти минералы представлены здесь тилазитом CaMg(AsO4)F, дюрангитом NaAl(AsO4)F и арсенатротитанитом, существенную роль в ряде случаев играет минал максвеллита NaFe3+(AsO4)F. Они образуют сложную, мультикомпонентную систему с множественными сопряженными изо- и гетеровалентными замещениями в обеих позициях, занимаемых катионами металлов: (1) Na+, Ca2+ и (2) Mg2+, Al3+, Fe3+, Ti4+. Замещения в позиции дополнительного аниона (O2- --> F-) незначительны, за ислючением высокотитанистых образцов. В тетраэдрически координированную позицию As5+ иногда входит существенная примесь S6+, причем наблюдается ее четкая положительная корреляция с Na+: толбачинский тилазит может содержать до 14 мол.% минала кононовита NaMg(SO4)F. Протяженный непрерывный изоморфный ряд установлен и между двумя самыми богатыми медью и цинком безводородными арсенатами группы аллюодита – брадачекитом NaCu4(AsO4)3 и цинкобрадачекитом. Главная схема замещений здесь: Cu2+ <--> Zn в позиции M(2). Изучены кристаллические структуры еще двух новых арсенатов группы аллюодита из фумаролы Арсенатной (вулкан Толбачик) – кальциойохиллерита NaCaMg3(AsO4)3 и бадаловита Na2Mg2Fe3+(AsO4)3. Впервые решена кристаллическая структура леманскиита (на образце из зоны окисления медного месторождения Персеверансия, Антофагаста, Чили), что позволило переопределить этот минерал: уточнена его формула, достоверно установлены симметрия и параметры элементарной ячейки. Показано, что он не является диморфом лавендулана NaCaCu5(AsO4)4Clх5H2O, а отличается от него пониженным содержанием воды: идеализированная формула леманскиита NaCaCu5(AsO4)4Clх3H2O. Определена кристаллическая структура и выполнено ИК-спектроскопическое изучение бурятитоподобного борато-сульфата кальция из гидротермалитов скарнового месторождения Фука (Окаяма, Япония) – первого представителя группы эттрингита, содержащего мышьяк. Показано, что этот элемент здесь трехвалентен и входит в состав тригонально-пирамидальных анионных групп (AsO3)3-, находящихся в широких каналах. По результатам работ приняты к печати 2 статьи и опубликованы тезисы 4 докладов.
2 1 января 2018 г.-31 декабря 2018 г. Генетическая кристаллохимия природных кислородных соединений мышьяка
Результаты этапа: На примере фумаролы Арсенатной (вулкан Толбачик, Камчатка) впервые дана обобщающая характеристика арсенатной минерализации фумарольного генезиса, показаны видовое и структурное разнообразие, химические вариации и условия нахождения минералов, выявлены общие кристаллохимические особенности арсенатов, характерные для этой формации, и закономерные связи между ними и физико-химическими параметрами минералообразующей среды, выведена схема эволюции арсенатного минералообразования на фоне спада температуры в фумарольной системе. В этой же фумароле открыты и детально изучены три новых минерала класса арсенатов – анатолиит, алюмоэдтоллит и магнезиохатертит. Изучены вариации катионного состава и особенности изоморфизма для высокотемпературных безводородных арсенатов со структурным типом аллюодита, принадлежащих к системе твердых растворов [йохиллерит – никенихит – кальциойохиллерит – бадаловит – хатертит – магнезиохатертит]. Для трех образцов йохиллерита разного состава изучены кристаллические структуры и установлено распределение катионов металлов по позициям. Исследованы минералы – концентраторы мышьяка в метасоматических породах Нежилова (Пелагонийский массив, Македония), с акцентом на особенности изоморфизма и изменения химического состава во времени. Установлено распределение различных компонентов (Ln и Y, Mg и Zn, OH и F) между ассоциирующими арсенатами и As-содержащими минералами. Изучены продукты ранних стадий гипергенного изменения Tl-содержащих реальгаровых руд As-Sb-(Au-Tl) месторождения Алшар (Македония). Выявлена минеральная ассоциация, в которой главным концентратором мышьяка является минерал с идеализированной формулой Mg4(AsO4)2(SO4)*nH2O, не имеющий аналогов среди известных минеральных видов. Изучены минеральные ассоциации рудных метасоматитов метаморфогенного месторождения Комбат (Намибия), содержащие оксихлориды свинца с дополнительными анионными группами AsO4, VO4, MoO4, SO4, SiO4, замещающими друг друга. В 2018 году в ходе работ по проекту подготовлены 6 статей в рецензируемые журналы, из которых 4 уже вышли, а 2 опубликованы пока только онлайн, и тезисы 4 докладов. Также вышла статья, принятая к печати 2017 г.
3 1 января 2019 г.-31 декабря 2019 г. Генетическая кристаллохимия природных кислородных соединений мышьяка
Результаты этапа: В активных фумаролах вулкана Толбачик (Камчатка) открыты и детально изучены, включая определение кристаллических структур, новые арсенаты панснерит K3Na3Fe3+6(AsO4)8 и зубковаит Ca3Cu3(AsO4)4. Детально изучена природная система Cu2+3(T5+O4)2 (T = As, V, P), выявлены особенности распределения видообразующих и примесных компонентов между представителями четырех структурных типов в ней, решена кристаллическая структура природной триклинной модификации Cu3[(As,V)O4]2. Установлена новая As-содержащая разновидность форстерита, изучена ее кристаллохимия. На проявлении самородного мышьяка Торресильяс (Тарапака, Чили) открыты и детально исследованы два изоструктурных минерала куатрокапаит-(NH4) и куатрокапаит-(K), образующие ряд твердых растворов (NH4,K)3(NaMg)(As2O3)6Cl6*16H2O. Установлено, что кислородные соединения As3+ могут не только кристаллизоваться, но и сохраняться в течение длительного времени в системе, пусть и характеризующейся в целом высокоокислительными условиями, но содержащей в отдельных частях химический буфер в виде элементарного (самородного) мышьяка. Выполнен анализ ИК-спектров трех сотен природных и синтетических арсенатов. Показано, что во многих номинально нейтральных водных и основных безводных арсенатах реализуются, соответственно, динамические равновесия AsO4 + H2O <--> HAsO4 + OH и AsO4 + OH <--> HAsO4 + O, что проявляется в появлении слабых ковалентных связей AsO–H, искажении тетраэдра AsO4 и расщеплении полосы As – O-валентных колебаний.

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".