(K, RB)-ПОЛЕВЫЕ ШПАТЫ: СИНТЕЗ И РЕНТГЕНОВСКОЕ

RMS DPI 2009-1-95-0
http://www.minsoc.ru/2009-1-95-0
(K, RB)-ПОЛЕВЫЕ ШПАТЫ: СИНТЕЗ И РЕНТГЕНОВСКОЕ
ИССЛЕДОВАНИЕ
Суворова В.А. ([email protected]), Ковальский А.М. ([email protected])
Московское отделение. ИЭМ РАН
(K, Rb)-FELDSPARS: SYNTHESIS AND X-RAY INVESTIGATION
Suvorova V.A., ([email protected]), Kovalsky A.M. ([email protected])
Mosсow branch. Institute of Experimental Mineralogy of RAS
Полевые шпаты – каркасные алюмосиликаты, являющиеся главными
породообразующими минералами. Как правило, полевые шпаты в
природных парагенезисах встречаются в виде тройных твердых растворов
альбита, анортита и ортоклаза. Рубидий является примесным элементом в
твердых растворах природных полевых шпатов, однако существуют
находки полевых шпатов с содержаниями рубидиевого минала до
91 мол.% (26.12 мас.% Rb2O) [3]. Вместе с рубидием в таких полевых
шпатах обнаруживаются и высокие концентрации цезия. Так как
природные чистые Rb-богатые полевые шпаты встречаются редко, чтобы
получить чистый материал, в этой работе использовались синтезированные
образцы.
Синтез твердых растворов упорядоченных и разупорядоченных
(K,Rb)AlSi3O8 проводился методом ионного обмена образца природного
альбита с расплавами солей по следующим схемам: 1. упорядоченный
альбит  микроклин  Rb-микроклин; 2. упорядоченный альбит 
разупорядоченный альбит  санидин  Rb-санидин.
На каждой из стадий рентгеновским методом проводился контроль
степени упорядочения образцов, и осуществлялось уточнение параметров
их элементарных ячеек. Рентгеновское исследование проводилось на
дифрактометре HZG-4 в режиме постоянного сканирования. В качестве
внутреннего стандарта применялся металлический кремний (кубическая
сингония, а = 5.4307 Å). Угловые положения отражений уточнялись
методом полигональной коррекции с применением программы SPECTR
(разработка ИЭМ РАН). Уточнение параметров элементарных ячеек (ПЭЯ)
проводилось по 25-65 отражениям в интервале углов 5-39 градусов () с
использованием программ LCC, PUDI [1]. В качестве стартовых при
расчетах принимались параметры элементарных ячеек, приведенные в
[2, 4, 5]. Химический состав синтезированных полевых шпатов
определялся методом рентгеноспектрального микроанализа. Методика
проведения экспериментов детально описана в [5].
277
В качестве исходного материала для проведения экспериментов
использовался природный низкий альбит из пегматита Васин-Мыльк
(Мурманская область), химический состав которого отвечает (мас.%):
Na2O =11.48, Al2O3=19.85, SiO2 = 68.68. Пересчет на 8 атомов кислорода
дает формулу: Na0.97Al1.02Si2.99O8.
Уточнение параметров элементарной ячейки дало следующие
результаты:
a=8.135(2) [Ǻ]; b=12.779(2) [Ǻ]; c=7.154(2) [Ǻ]; =94.29(2) [];
=116.61(1) []; =87.68(2) []; V=663.1(3) [Ǻ3].
«Высокий» альбит получен из «низкого» альбита путем его
разупорядочения методом сухого отжига при 1070 ºС в течение 85 суток.
Отжиг производился в муфельной печи в несколько стадий. Параметры
разупорядоченного альбита следующие:
a=8.159(2) [Ǻ]; b=12.872(2) [Ǻ]; c=7.115(2) [Ǻ]; =93.52(2) [];
=116.44(2) []; =90.26(2) []; V=667.4(4) [Ǻ3].
С целью получения чистых KAlSi3O8 (упорядоченного и
разупорядоченного), проводился ионный обмен (Na ↔ K) с расплавом KCl
двух образцов: 1) исходного природного альбита («низкого») и
2) разупорядоченного («высокого») альбита. Опыты проводились в
кварцевых контейнерах, соотношение навесок Ab:KCl составляло 1:20.
Контейнеры выдерживались при температуре 855ºС и атмосферном
давлении в течение 37 и 60 (поэтапно 32 + 28) суток, соответственно. В
результате опытов были получены микроклин и санидин. Химический
состав микроклина (мас.%): K2O = 17.54, Al2O3 = 18.43, SiO2 = 63.87.
Пересчет на 8 атомов кислорода дает формулу: K 1.04Al1.01Si2.98O8.
Химический состав санидина (мас.%): K2O = 16.55, Al2O3 = 18.75,
SiO2 = 64.52. Формула после пересчета на 8 атомов кислорода выглядит
так: K0.97Al1.02Si2.99O8.
Параметры их элементарных ячеек следующие:
1) микроклин: a=8.594(1) [Ǻ]; b=12.965(1) [Ǻ]; c=7.224(1) [Ǻ];
=90.63(1) []; =115.96(1) []; =87.68(1) []; V=723.1(2) [Ǻ 3].
2) санидин a=8.603(2) [Ǻ]; b=13.032(2) [Ǻ]; c=7.182(1) [Ǻ];
=116.04(1) []; V=723.4(3) [Ǻ 3].
Твердые
растворы
упорядоченного
и
разупорядоченного
(K,Rb)AlSi3O8 синтезировали путем ионного обмена (K ↔ Rb) с расплавом
RbCl соответственно образцов микроклина и санидина. Опыты
проводились по описанной выше методике в кварцевых контейнерах,
соотношение навесок KAlSi3O8:RbCl составляло 1:20. Контейнеры
выдерживались при температуре 855ºС и атмосферном давлении в течение
32 и 28 суток, соответственно.
В результате опытов был получен твердый раствор упорядоченного
(K,Rb)AlSi3O8 состава (мас.%): K2O = 0,30, Rb2O = 26,85, Al2O3 = 16,79,
278
SiO2 = 56.04. Пересчет на 8 атомов кислорода дает формулу:
Rb0.92K0.01Al1.05Si2.98O8.
Уточнение параметров элементарной ячейки для этого образца дало
следующие результаты:
a=8.841 (1) [A]; b=12.963 (1) [A]; c=7.254 (1) [A]; =90.514(11) [];
=116.195(8) []; =88.089(9) []; V=745.63(21) [A3].
В настоящее время ионный обмен с целью получения
разупорядоченного (K,Rb)AlSi3O8 продолжается. После первой стадии
обмена был получен твердый раствор Rb-содержащего полевого шпата с
мольной долей рубидия 0,25.
Работа выполнена при поддержке программы №7 ОНЗ РАН и гранта
Президента РФ МК-4797.2008.5.
1. Burnham C.W. Least-squares refinement of crystallographic lattice parameters for
IBM PC/XT/AT and compatibles: Cambridge MA02138. Program Description. Harvard
Univ., 1991. 24 p.
2. Kroll H., Schmiemann I., von Colln G. Feldspar solid solutions. //Amer. Mineral.
1986. V. 71. P. 1-16.
3. Teertstra D.K., Cerny P., Hawthorne F.C. Rubidium-rich feldspars in a granitic
pegmatite from the Cola Peninsula, Russia. // Canad. Mineral. 1997. V. 35. P. 1277-1281.
4. Ковальский А.М., Котельников А.Р., Бычков А.М., Чичагов А.В.,
Самохвалова О.Л. Синтез и рентгеновское изучение твердых растворов калийрубидиевых полевых шпатов (предварительные данные). // Геохимия. 2000. № 3. С. 256260.
5. Ковальский А.М. Термодинамические свойства твердых растворов Sr, Ba, Rbсодержащих полевых шпатов: экспериментальное исследование и прикладные аспекты.
// Автореферат дисс. на соиск. уч. степ. канд. г.м.-н. Москва, изд-во МГУ. 2002. 24 с.
279