|
Незамеченный ранее, но распространенный минерал
|
|
|
|
Ученые расшифровали кристаллическую структуру новой разновидности хлоритоида — минерала, в котором чередуются слои из оксида кремния и оксида металлов (алюминия, железа или магния). Обнаруженный структурный тип минерала обладает наиболее совершенным и упорядоченным строением среди всех изученных хлоритоидов. Хлоритоид-содержащие минеральные ассоциации — устойчивые «сочетания» минералов, которые образуются в определенных физико-химических условиях, — используют в качестве геотермометров для определения условий, в которых образовывались горные породы. Новая разновидность минерала позволит лучше понять, как условия его формирования влияют на атомное строение. Исследователи предполагают, что минерал широко распространен, но при этом до сих пор оставался незамеченным. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале American Mineralogist.
|
|
|
|
Хлоритоид — это широко распространенный минерал, внутреннее (атомное) строение которого представлено чередующимися слоями оксида кремния и оксидов металлов — алюминия, железа и магния. Чаще всего он формируется в породах, богатых железом и алюминием, например, в глиноземах и сланцах, при температурах от 300°С до 550°С и давлении в 2–10 раз больше атмосферного. Этот минерал может существовать на глубине до 30 километров и служить индикатором температуры земных недр. Так, его присутствие в земной коре указывает на то, что температура не превышает 550°С, поскольку при большем нагреве хлоритоид разрушается.
|
|
|
|
|
|
|
Кроме того, обнаружение хлоритоида вместе с другими минералами указывает на конкретный диапазон давлений. Например, хлоритоид вместе с кианитом встречаются при давлении в диапазоне от 8 до 10 атмосфер, а хлоритоид вместе с хлоритом — примерно от 3 до 6 атмосфер. Это делает хлоритоид важным объектом для геологической разведки и позволяет оценить условия, при которых формировались горные породы.
|
|
|
|
Ранее было известно только о двух политипах хлоритоида: разновидностях, которые различаются между собой способом укладки слоев в кристаллической структуре. Предполагается, что политип с низкосимметричной структурой формируется при относительно невысоких температурах (300-400°С), а с более совершенной структурой — при температуре выше 450°С.
|
|
|
|
Исследователи из Санкт-Петербургского государственного университета (Санкт-Петербург), Института вулканологии и сейсмологии ДВО РАН (Петропавловск-Камчатский) и Кольского научного центра РАН (Апатиты) изучили образцы хлоритоида из месторождения Косой Брод на Среднем Урале. Авторы использовали рентгеноструктурный анализ — метод, который позволяет «увидеть» расположение атомов в веществе. Для этого образец минерала, помещенный в дифрактометр, подвергается воздействию рентгеновского излучения. Отраженные от атомов в кристалле рентгеновские лучи формируют на детекторе дифракционную картину. Стандартный набор данных содержит несколько сотен таких картин, полученных от кристалла в разном положении относительно источника и детектора. Дифракционная картина каждой кристаллической структуры уникальна, как отпечаток пальца, поэтому по ней можно определить положение и характер атомов в исследуемом веществе.
|
|
|
|
С помощью такого метода исследователи нашли новый политип хлоритоида — 3Т. От известных он отличается более сложной укладкой слоев и наиболее высокой симметрией. Кроме того, авторы доказали, что кристаллические структуры разных хлоритоидов отличаются друг от друга только взаимным расположением атомных слоев, а не трехмерным атомным строением, о чем ранее долгое время велись дискуссии в научной литературе. Новый политип хлоритоида может быть полезен для расшифровки температур и давлений, при которых формируются породы, то есть для более точной реконструкции условий образования минералов.
|
|
|
|
«Открытый политип хлоритоида, вероятно, широко распространен, тем более что обнаружен он в том самом месторождении, где была сделана первая находка хлоритоида еще в 1832 году. Удивительно, но до сих пор этот политип оставался незамеченным из-за сложностей с диагностикой, которые связаны с дефектами в кристаллической структуре минерала. Для обнаружения этого политипа требовался высокоточный рентгеноструктурный анализ.
|
|
|
|
Дальнейшие исследования помогут уточнить температуру и давление, при которых такой политип стабилен, что поможет использовать минерал в качестве геотермометра — идентификатора температуры формирования горных пород», — рассказывает участник проекта, поддержанного грантом РНФ, Андрей Золотарев, доктор геолого-минералогических наук, профессор кафедры кристаллографии Санкт-Петербургского государственного университета.
|
|
|
|
Источник
|
