Behavior of the Crystal Structure of Leightonite K 2 Ca 2 Cu(SO 4 ) 4 ⋅2H 2 O in the Temperature Interval from –180 to 325 °C

S. V. Demina; Демина С. В.; A. P. Shablinskii; Шаблинский А. П.; S. K. Filatov; Филатов С. К.; Y. P. Biryukov; Бирюков Я. П.; L. P. Vergasova; Вергасова Л. П.; M. G. Krzhizhanovskaya; Кржижановская М. Г.; R. S. Bubnova; Бубнова Р. С.; S. V. Moskaleva; Москалева С. В.

doi:10.31857/S0869605523040044

Поведение кристаллической структуры лейтонита K₂Ca₂Cu(SO₄)₄·2H₂O в интервале температур от –180 до 325 °C

Авторы: Демина С.В.¹^,2, Шаблинский А.П.¹, Филатов С.К.², Бирюков Я.П.¹, Вергасова Л.П.³, Кржижановская М.Г.², Бубнова Р.С.¹^,2, Москалева С.В.³
Учреждения:
1. Институт химии силикатов им. И.В. Гребенщикова РАН
2. Санкт-Петербургский государственный университет
3. Институт вулканологии и сейсмологии ДВО РАН
Выпуск: Том CLII, № 4 (2023)
Страницы: 99-115
Раздел: МИНЕРАЛОГИЧЕСКАЯ КРИСТАЛЛОГРАФИЯ
URL: https://journal-vniispk.ru/0869-6055/article/view/136745
DOI: https://doi.org/10.31857/S0869605523040044
EDN: https://elibrary.ru/EFNYLX
ID: 136745

Цитировать

Полный текст

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

В настоящей работе представлены результаты минералого-кристаллохимических исследований лейтонита K₂Ca₂Cu(SO₄)₄·2H₂O из фумарольных отложений вулкана Толбачик (Камчатка), в том числе исследований его термического поведения в широком интервале температур (–180 ≤ T ≤ 325 °C). Для этих работ были привлечены методы энергодисперсионного рентгеноспектрального анализа (ЭДС), рентгеноструктурного анализа (РСА) и порошковой терморентгенографии при отрицательных и высоких температурах. Установлены температурные границы существования минерала, рассчитаны главные значения тензора термического расширения, а также дана структурная трактовка термического расширения. Минерал кристаллизуется в моноклинной сингонии, пространственной группе C2/c, a = 11.734(2), b = 7.596(1), c = 10.176(1) Å, β = 124.85(1)°, V = 744.4(2) Å³, Z = 2. Кристаллическая структура уточнена до R = = 0.065 по монокристальным данным. Усредненная эмпирическая формула: K_2.31Ca_1.99Cu_0.88Al_0.04S_3.97O₁₆·2H₂O. Лейтонит стабилен до температуры ~325 °C, выше которой разлагается с образованием фаз высокотемпературного кубического кальциолангбейнита K₂Ca₂(SO₄)₃ (P2₁3) и халькокианита CuSO₄. Коэффициенты термического расширения: α₁₁ = 8.3(9), α₂₂ = 3.6(4), α₃₃ = –4.7(5) × 10^–6 °C^–1 при –180 °C и α₁₁ = = 41.6(5), α₂₂ = 36.5(5), α₃₃ = –10.6(1) × 10^–6 °C^–1 при 325 °C. Практически, во всем интервале температур исследования наблюдается отрицательное линейное α₃₃ и угловое α_β термическое расширение.

Ключевые слова

лейтонит, минералы фумарол, сульфаты, терморентгенография, вулкан Толбачик

Список литературы

Большое трещинное Толбачинское извержение / Под ред. С.А. Федотова. М.: Наука, 1984. 638 с.
Бубнова Р.С., Фирсова В.А., Филатов С.К. Программа определения тензора термического расширения и графическое представление его характеристической поверхности (ThetaToTensor-TTT) // Физика и химия стекла. 2013. Т. 39. № 3. С. 505–509.
Вергасова Л.П., Филатов С.К. Опыт изучения вулканогенно-эксгаляционной минерализации // Вулканология и сейсмология. 2016. № 2. С. 3‒17.
Вергасова Л.П., Филатов С.К., Москалева С.В., Назарова М.А., Шаблинский А.П. Постэруптивная деятельность Третьего конуса Северного прорыва Большого трещинного Толбачинского извержения (Камчатка, 1975‒1976 гг.) // Вулканология и сейсмология. 2022. С. 12‒27.
Воронков А.А., Илюхин В.В., Белов Н.В. Кристаллохимия смешанных каркасов. Принципы их формирования // Кристаллография. 1975. Т. 20. С. 556–566.
Пеков И.В., Агаханов А.А., Зубкова Н.В., Кошлякова Н.Н., Щипалкина Н.В., Сандалов Ф.Д., Япаскурт В.О., Турчкова А.Г., Сидоров Е.Г. Фумарольные системы окислительного типа на вулкане Толбачик – минералогический и геохимический уникум // Геология и геофизика. 2020. Т. 61. С. 826‒843.
Филатов С.К. Высокотемпературная кристаллохимия. Л.: Недра, 1990. 288 с.
Филатов С.К. Обобщенная концепция повышения симметрии кристаллов с ростом температуры // Кристаллография. 2011. Т. 56. С. 1019‒1028.