Ридмерджнерит и стиллуэллит-(Ce) из щелочного массива Дара-й-Пиоз: к вопросу о высокотемпературном поведении боросиликатов

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Объект исследования. Ридмерджнерит и стиллуэллит-(Ce) из пород щелочного массива Дара-й-Пиоз в Таджикистане, расположенного на южном склоне Алайского хребта и характеризующегося присутствием редких минеральных видов – боросиликатов и литиевых минералов. Цель исследования. Изучение термического поведения ридмерджнерита и стиллуэллита-(Ce) методом высокотемпературной рентгенографии, определение для них температур фазовых переходов и расширения/сжатия параметров элементарной ячейки кристаллической структуры, а также расчет коэффициентов термического расширения. Сопоставление результатов с ранее опубликованными данными. Материалы и методы. Химический анализ проведен с использованием микроскопа TESCAN MIRA 3 (режим EDS) и электронно-зондового микроанализатора JEOL JXA-8230 (режим WDS). Данные высокотемпературной порошковой рентгеновской дифракции получены на дифрактометре D8 ADVANCE Bruker с использованием нагревательной камеры HTK16 в пределах температур от 30 до 750°С на воздухе. Результаты. Найдены значения коэффициентов теплового расширения для ридмерджнерита и стиллуэллита-(Ce). При нагревании ридмерджнерита наблюдаются незначительные изменения параметров элементарной ячейки, при этом наименьшее расширение происходит вдоль оси с, а наибольшее – вдоль оси а. Объем элементарной ячейки при нагревании до 750°C увеличивается на 1.8%, а при охлаждении – возвращается к начальному значению. При нагревании стиллуэллита-(Ce) в интервале температур 400–450°C происходит фазовый переход, что подтверждают ранее зафиксированные значения температур. В результате эксперимента по нагреванию и последующему охлаждению образца значение объема и параметры элементарной ячейки не возвращаются к исходным значениям. Выводы. Изучены коэффициенты тензоров теплового расширения (αij) ридмерджнерита и стиллуэллита-(Ce) в зависимости от температуры с использованием высокотемпературных in situ экспериментов. Фазы обладают относительно низкими значениями параметров теплового расширения в сравнении с общими данными по полевым шпатам и боросиликатам, имеющимися в литературе. Полученные данные могут внести вклад в понимание термоупругого поведения данной группы минералов и их потенциальное применение в различных областях.

Об авторах

Е. В. Канева

Институт геохимии им. А.П. Виноградова СО РАН

Email: kev604@mail.ru

О. Ю. Белозерова

Институт геохимии им. А.П. Виноградова СО РАН

Email: kev604@mail.ru

Т. А. Радомская

Институт геохимии им. А.П. Виноградова СО РАН

Email: kev604@mail.ru

Р. Ю. Шендрик

Институт геохимии им. А.П. Виноградова СО РАН

Email: kev604@mail.ru

Список литературы

  1. Дусматов В.Д., Ефимов А.Ф., Семенов Е.И. (1963) Первые находки стиллвеллита в СССР. Докл. Акад. наук СССР, 153(4), 913-915.
  2. Дусматов В.Д., Попова H.A., Кабанова Л.К. (1967) О первой находке ридмерджнерита в СССР. Докл. Акад. наук Тадж. ССР, 10(10), 51-53.
  3. Кржижановская М.Г., Бубнова Р.С., Филатов С.К. (2014) Кристаллография и высокотемпературная кристаллохимия безводных боросиликатов щелочных и щелочноземельных металлов. Журн. структурн. химии, 55, S163-S177.
  4. Файзиев А.Р. (2016) Сравнительная минералогическая характеристика щелочных массивов Дункельдык и Драи-Пиёз (Таджикистан). Зап. Рос. минералог. обва, 145(2), 20-29.
  5. Хомяков А.П., Прощенко Е.Г. (1974) Находка стилвеллита в щелочных пегматитах Сыннырского массива. Новые данные о минералах CCCP, 23, 229-230.
  6. Хомяков А.П., Рогачев Д.Л. (1991) Сирлезит и ридмерджнерит из Ловозерского щелочного массива. Изв. Акад. наук СССР. Сер. геол., (11), 149-152.
  7. Angel R.J., Ross N.L., Zhao J., Sochalski-Kolbus L., Krüger H., Schmidt B.C. (2013) Structural controls on the anisotropy of tetrahedral frameworks: the example of monoclinic feldspars. Europ. J. Miner., 25(4), 597-614.
  8. Appleman D.E., Clark J.R. (1965) Crystal structure of reedmergnerite, a boron albite, and its relation to feldspar crystal chemistry. Amer. Miner.: J. Earth Planet. Mat., 50(11-12), 1827-1850.
  9. Belokoneva E.L., David W.I.F., Forsyth J.B., Knight K.S. (1997) Structural aspects of the 530°C phase transition in LaBGeO5. J. Phys.: Condens. Matter, 9, 3503-3519.
  10. Belokoneva E.L., David W.I.F., Forsyth J.B., Knight K.S. (1998) Structures and phase transitions of PrBGeO5 in the temperature range 20–800°C. J. Phys.: Condens. Matter, 10, 9975-9989.
  11. Belokoneva E.L., Shuvaeva V.A., Antipin M.Yu., Leonyuk N.I. (1996) Crystal structure of a high-temperature modification of LaBSiO5, a synthetic analog of stillwellite. Zhurnal Neorganicheskoi Khimii, 4, 1097-1101.
  12. Brow R.K., Schmitt M.L. (2009) A survey of energy and environmental applications of glass. J. Europ. Ceram. Soc., 29(7), 1193-1201.
  13. Brown I.D. (1981) The bond-valence method: an empirical approach to chemical structure and bonding. Structure and Bonding in Crystals II. (Еds M. O’Keeffe, A. Navrotsky). N. Y.: Academic Press, 356 p.
  14. Bruker AXS. (2008) Topas V4: General profile and structure analysis software for powder diffraction data. – User’s Manual, Bruker AXS, Karlsruhe, Germany. 72 p.
  15. Burns P.C., Hawthorne F.C., MacDonald D.J., della Ventura G., Parodi G.C. (1993) The crystal structure of stillwellite. Canad. Miner., 31(1), 147-152.
  16. Clark J.R., Appleman D.E. (1960) Crystal structure refinement of reedmergnerite, the boron analog of albite. Science, 132(3442), 1837-1838.
  17. Derkacheva E.S., Krzhizhanovskaya M.G., Bubnova R.S. (2017) Thermal behavior of reedmergnerite NaBSi3O8 and searlesite NaBSi2O5(OH)2. Glass Phys. Chem., 43(5), 459-463.
  18. Downs R.T., Yang H., Hazen R.M., Finger L.W., Prewitt C.T. (1999) Compressibility mechanisms of alkali feldspars: New data from reedmergnerite. Amer. Miner., 84(3), 333-340.
  19. Fleet M.E. (1992) Tetrahedral-site occupancies in reedmergnerite and synthetic boron albite (NaBSi3O8). Amer. Miner., 77, 76-84.
  20. Gatta G.D. (2010) Extreme deformation mechanisms in open-framework silicates at high-pressure: evidence of anomalous inter-tetrahedral angles. Micropor. Mesopor. Mater., 128(1-3), 78-84.
  21. Grew E.S., Belakovskiy D.I., Fleet M.E., Yates M.G., McGee J.J., Marquez N. (1993) Reedmergnerite and associated minerals from peralkaline pegmatite, Dara-i-Pioz, southern Tien Shan, Tajikistan. Europ. J. Miner., 5, 971-984.
  22. Hackwell T.P., Angel R.J. (1992) The comparative compressibility of reedmergnerite, danburite and their aluminium analogues. Europ. J. Mineral., 4(6), 1221-1227.
  23. Hawthorne F.C., Burns P.C., Grice J.D. (1996) The crystal chemistry of boron. Rev. Miner. Geochem., 33(1), 41-115.
  24. Juwhari H.K., White W.B. (2010) Luminescence of rare earth borosilicates with the stillwellite and related structures. Mater. Lett., 64(15), 1751-1754.
  25. Karthikeyani A., Sathriya N., Anbukumaran K. (2020) Photo luminescence studies of stillwellite type Eu3+, Ho3+, Er3+ co-doped lanthanum borosilicate up conversion luminescent materials for solar energy applications. Mater. Today: Proceed., 23, 123-130.
  26. Krzhizhanovskaya M.G., Kopylova Y.O., Obozova E.D., Zalesskii V.G., Lushnikov S.G., Gorelova L.A., Shilovskikh V.V., Ugolkov V.L., Britvin S.N., Pekov I.V. (2023) Thermal evolution of stillwellite, CeBSiO5, a natural prototype for a family of NLO-active materials. J. Solid Statе Chem., 318, 123786.
  27. Krzhizhanovskaya M.G., Vereshchagin O.S., Kopylova Yu.O., Gorelova L.A., Pankin D.V., Yukhno V.A., Vlasenko N.S., Bocharov V.M., Britvin S.N. (2024) The structural origin and boundaries of thermal transitions in stillwellite-type LnBSiO5. Optic. Mater., 147, 114651.
  28. Langreiter T., Kahlenberg V. (2015) TEV –a program for the determination of the thermal expansion tensor from diffraction data. Crystals, 5, 143-153.
  29. Levinson A.A. (1966) A system of nomenclature for rare-earth minerals. Amer. Miner., 51, 152-158.
  30. Lotarev S.V., Lipatiev A.S., Lipateva T.O., Fedotov S.S., Naumov A.S., Moiseev I.A., Sigaev V.N. (2019) Ultra-fast-laser vitrification of laser-written crystalline tracks in oxide glasses. J. Non-Cryst. Solids, 516, 1-8.
  31. Lv P., Wang C., Stevensson B., Yu Y., Wang T., Edén M. (2022) Impact of the cation field strength on physical properties and structures of alkali and alkaline-earth borosilicate glasses. Ceram. Int., 48(13), 18094-18107.
  32. McAndrew J., Scott T.R. (1955) Stillwellite, a new rare-earth mineral from Queensland. Nature, 176, 509-510.
  33. Milton C., Axelrod J.M., Grimaldi F.S. (1955) New minerals, reedmergnerite (Na2O·B2O3·6SiO2) and eitelite (Na2O·MgO·2CO2) associated with leucosphenite, shortite, searlesite, and crocidolite in the Green River formation, Utah. Amer. Miner., 40, 326-327.
  34. Milton C., Chao E.C.T., Axelrod J.M., Grimaldi F.S. (1960) Reedmergnerite, NaBSi3O8, the boron analogue of albite, from the Green River formation, Utah. Amer. Miner., 45, 188-199.
  35. Neumann H., Bergstol S., Nilssen B. (1966) Stillwellite in the Langesundfjord nepheline syenite pegmatite dykes. Norsk Geologisk Tidsskrift, 46, 327-334.
  36. Rahaman M.N., Day D.E., Bal B.S., Fu Q., Jung S.B., Bonewald L.F., Tomsia A.P. (2011) Bioactive glass in tissue engineering. Acta Biomaterialia, 7(6), 2355-2373.
  37. Shannon R.D. (1976) Revised effective ionic radii and systematic studies of interatomic distances in halides and chalcogenides. Acta Cryst., A32, 751-767.
  38. Tostanoski N.J., Möncke D., Youngman R., Sundaram S.K. (2022) Structure‐terahertz property relationship in sodium borosilicate glasses. Int. J. Appl. Glass Sci., 14(2), 288-306.
  39. Voronkov A.A., Pyatenko Y.A. (1967) X-ray diffraction study of the atomic structure of stillwellite CeBO. Sov. Phys. Cryst., 12, 258-265.
  40. Zhang Z., Yuan X., Wang M., Zhou C., Tang Y., Chen X., Lin M., Cheng D. (2018) Alkaline-lacustrine deposition and paleoenvironmental evolution in Permian Fengcheng Formation at the Mahu sag, Junggar Basin, NW China. Petrol. Explor. Dev., 45, 1036-1049.
  41. Zhu S., Qin Y., Liu X., Wei C., Zhu X., Zhang W. (2017) Origin of dolomitic rocks in the lower Permian Fengcheng formation, Junggar Basin, China: evidence from petrology and geochemistry. Miner. Petrol., 111, 267-282.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Канева Е.В., Белозерова О.Ю., Радомская Т.А., Шендрик Р.Ю., 2024

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».