Вулкан Везувий в Италии представляет огромный интерес для ученых всего мира. Его изучают не только вулканологи, но и минералоги, так как этот геологический объект Романской щелочной провинции, как и Хибинский щелочной массив на Кольском полуострове, считается районом поиска новых минералов. Исследователи Кольского научного центра совместно с коллегами из университета Неаполя описали уникальную и нетипичную для Везувия титановую минерализацию.
Везувий / ©Getty images
Интерес к титаносиликатам связан с их полезными свойствами. Так, например, открытый в 1973 году минералогом Юрием Меньшиковым минерал зорит американские химики синтезировали в 1990 году как молекулярное сито ETS-4. Молекулярные сита – это особый класс соединений, которые характеризует точный и однородный размер пор. Маленькие молекулы легко проходят сквозь них, а крупные ими задерживаются. Из-за этих свойств молекулярные сита активно используют для очистки жидких радиоактивных отходов.
В 1992 году на Кольском полуострове был открыт другой титаносиликат – ситинакит, позже тоже синтезированный и запатентованный американскими учеными как IONSIV-911.Это вещество показало себя еще более эффективным сорбентом для радионуклидов. И, наконец, в 2009 году в Хибинском массиве был открыт титаносиликат иванюкит, который превосходит по своим сорбирующим свойствам все предыдущие соединения. Технология получения синтетического аналога принадлежит уже российским ученым – сотрудникам Кольского научного центра.
Поэтому любой титаносиликатный минерал представляет собой интерес. В совместной российско-итальянской работе Ti-аналог минерала литидионита CuKNaSi4O10 был детально исследован с помощью электронно-зондового анализа, КР-спектроскопии и рентгеноструктурного анализа. На Кольском полуострове известны два структурных аналога литидионита – это минералы манаксит MnKNaSi4O10 и фенаксит Fe2+KNa Si4O10. Поскольку Хибинский массив является одним из рекордсменов по числу минералов титана, весьма вероятно, что здесь найдут и их Ti-обогащенную разновидность. Авторы статьи, опубликованной в Mineralogical Magazine, показали сложный механизм внедрения титана в кристаллическую структуру литидионита.
Действующие вулканы являются естественными минералогическими лабораториями, в которых мы можем наблюдать процесс образования новых минералов. Ученые изучили всю предшествующую историю извержений Везувия с точки зрения минералогического разнообразия. Некоторые образцы минеральных видов, содержащие медь и появившиеся в результате извержения в 1872 году, похожи на те, которые получают при изучении вулкана Толбачик на Камчатке.
В новой работе исследователи продемонстрировали механизм образования Ti-замещенного литидионита. Обычно в аналогах этого минерала в такой позиции находятся двухвалентные катионы — медь в литидионите, железо в фенаксите, марганец в манаксите и кальций в кальцинаксите. Появление в структуре минерала четырехвалентного титана переводит получившийся минерал в класс титаносиликатов.
Исследование сложного природного механизма образования титаносиликатов не только позволит узнать новую фундаментальную информацию о динамике генезиса новых минеральных видов, но и поспособствует поиску новых путей синтеза аналогов природных минералов в лабораторных условиях. Изучение титаносиликатов имеет значение для поиска новых минералов, способа их лабораторного, а затем и промышленного синтеза и применения в различных отраслях промышленности от медицины до атомной энергетики.
