Структурная минералогия новых цеолитоподобных силикатов

Глава 4. Катионное упорядочение в бафертиситоподобной структуре Са,Na-упорядоченного перротита (<сурхобита>).

В основе кристаллических структур гетерофиллосиликатов лежат Н-О-Н слои, в отличие от слюд с Т-О-Т слоями (Т=тетраэдр, О=октаэдр, Н=смешанные слои из тетраэдров и октаэдров). Известны три типа Н-О-Н слоев: бафертиситовый, астрофиллитовый и нафертиситовый (приведенные в зависимости от увеличения периода b и соотношения Ti-октаэдры/Si тетраэдры в Н слоях). Гетерофиллосиликаты, многие из которых редко встречаются в природе, обладают большим разнообразием минеральных видов. В настоящее время изучены структуры более 40 гетерофиллосиликатов, причем наиболее многочислены минералы с бафертиситовыми слоями (Ferraris et.al., 2001; Ferraris, Gula, 2005).

Кристаллическая структура Na,Ca- упорядоченного перротита (<сурхобита>)(массив Дараи-Пиоз, Таджикистан) определена в пр. гр. С121, параметры эл. ячейки: а = 10.723(1), b = 13.826(2) c = 20.791(4), β = 95.00(1), R = 0.047; 3618 F>3σ|F| (Розенберг и др., 2003а).

Структура <сурхобита> (рис. 8), аналогично структуре перротита (Ямнова и др., 1998), является производной от структуры бафертисита и отличается от нее и других гетерофиллосиликатов тем, что трехслойные пакеты (Н-О-Н) сдвинуты относительно друг друга на 0.25 по оси х и y, в результате чего выступающие из Н-слоя вершины Ti-октаэдров смыкаются через общую вершину. Таким образом, формируется псевдокаркас перротитового типа, а единое межпакетное пространство распадается на изолированные каналы: широкие с восьмиугольным сечением - вдоль оси x и узкие с шестиугольным сечением - вдоль оси y. Внекаркасные катионы Ba, К, Na и Ca упорядоченно распределены по четырем различным каналам структуры: в одном узком канале находятся атомы Са, в другом - преобладает Na. Атомы Ва заполняют позицию в одном из широких каналов полностью, а в другом две позиции, причем одну позицию совместно с К. По сравнению с перротитом изученный минерал демонстрирует более высокую степень упорядочения внекаркасных катионов. В перротите атомы Na доминируют в двух узких каналах; в обоих широких каналах находятся атомы Ва и К, с преобладанием бария.

Формула Na,Ca- упорядоченного аналога перротита выводится путем двух трансформаций: хейтманит Ba(Mn,Fe)₂Ti[Si₂O₇]О(O,OН)₂ → перротит BaNa(Mn,Fe)₄Ti₂[Si₂O₇]₂O₂(ОН,F)₃ → <сурхобит> (Ba,K)₂NaCa(Mn,Fe²⁺,Fe³⁺)₈Ti₄[Si₂O₇]₄O₄(F,OH,O)₆.

В Ва-содержащих гетерофиллосиликатах атомы Ва, Na, Sr, Са и К распределяются в межпакетном пространстве или в каналах разным образом. В минералах с изолированными пакетами (бафертисит, Ва-лампрофиллит, К-баритолампрофиллит) атомы Ва, Sr и К неупорядоченно распределены в едином межпакетном пространстве. В буссените и набалампрофиллите катионы Ba, Na, K и Sr упорядочены по нескольким позициям в межпакетном пространстве. Наиболее сложное упорядочение этих катионов наблюдается в гетерофиллосиликатах с объединенными НОН - пакетами - перротите и, особенно в его Na,Ca- упорядоченноом аналоге, где атомы Ba, K, Na и Ca занимают собственные позиции в каналах.