Введение к работе
Актуальность работы. В последние годы в мире возрос интерес к природным титаносиликатам и их аналогам, что связано с большим количеством новых находок этих минералов и чрезвычайно широким разнообразием их химического состава и физических свойств. Синтетические аналоги микропористых титаносиликатов успешно применяются сейчас в таких технологичных сферах как катализ, сепарация газов, адсорбция, ионной обмен и т.п. Минералы групп ловозерита и лабунцовита относятся к микропористым титаносиликатам и являются важными объектами в контексте общего понимания кристаллохимии микро- и мезопористых минеральных фаз. В ряде недавних исследований на примере титаносиликата ETS-4 (синтетический аналог зорита) было показано, что, варьируя температуру, можно осуществлять "подгонку" свойств соединения, связанных с его пористостью.
Целями настоящего исследования являлись:
Кристаллохимическое изучение минералов группы ловозерита на основании данных рентгеноструктурного анализа.
Кристаллохимическое изучение минералов группы лабунцовита, исследование сверхструктур моноклинных представителей группы.
3. Изучение высокотемпературной кристаллохимии минералов
группы лабунцовита. Определение характера изменения параметров
элементарной ячейки при нагревании, расчет коэффициентов
теплового расширения.
Научная новизна. Расшифровано, уточнено и структурно изучено 37 образцов минералов групп ловозерита и лабунцовита. Установлено, что, по нашим данным, тригональные минералы группы ловозерита вполне удовлетворительно описываются в рамках высокосимметричной группы R3 т. Обнаружены тригональные аналоги моноклинных представителей группы ловозерита - капустинита и литвинскита.
Впервые структурно охарактеризованы образцы минералов из группы лабунцовита с высокой степенью упорядочения катионных позиций. Проведен детальный анализ кристаллографических данных, определяющих пространственные группы моноклинных
представителей группы лабунцовита. Предложена методика решения структур двойников минералов группы лабунцовита. Получены данные по характеру изменения параметров элементарной ячейки, тепловому расширению трех минералов группы лабунцовита.
Практическое значение. Данные, полученные в ходе
исследования кристаллических структур минералов групп
ловозерита и лабунцовита могут быть использованы как
дополнительные сведения к ранее полученным
кристаллохимическим данным и возможному пересмотру
номенклатуры этих групп. Высокотемпературные
кристаллохимические исследования минералов группы лабунцовита могут быть полезны с точки зрения свойств, связанных с пористостью микропористых титаносиликатных материалов. Методики по расшифровки и уточнению «сложных» структур, в том числе структур двойников могут быть полезны студентам и исследователям в области структурной минералогии.
Защищаемые положения.
Рентгеноструктурные исследования 15 образцов минералов группы ловозерита показали, что: (а) структуры тригональных представителей наиболее удовлетворительно описываются голоэдрической группой R 3 т (ловозерит, тисиналит, цирсиналит, казаковит); (б) обнаружены тригональные аналоги капустинита и литвинскита; (в) структуры ромбических представителей группы наиболее удовлетворительно описываются группами Pmnb (коашвит) и Рппт (имандрит) в согласии с проведенными ранее исследованиями.
Рентгеноструктурные исследования 22 образцов минералов группы лабунцовита позволили: (а) впервые структурно охарактеризовать представителей группы с высокой степенью упорядочения катионов (сверхструктуры с пространственной группой 12/т и удвоенным параметром с); (б) установить, что структура цепинита-К наиболее адекватно описывается группой С2/т.
3. Терморенгенографические исследования леммлейнита-Ва и
лабунцовита-Mg свидетельствуют о наличии в их структурах сдвиговых деформаций при нагревании.
Апробация работы. Основные результаты
диссертационной работы докладывались и обсуждались на 15-ой международной конференции Рентгенография и кристаллохимия минералов (Санкт-Петербург, 2003); конференции Micro- and Mesoporous Mineral Phases. Mineralogical, Crystallographic and Technological aspects (Рим, 2004), Молодежной конференции в честь 80 летия кафедры кристаллографии СПбГУ (Санкт-Петербург, 2004); Всероссийской конференции аспирантов и студентов по приоритетному направлению «Рациональное природопользование» (Ярославль, 2005); Федоровской сессии 2006 (Санкт-Петербург, 2006); 19-м конгрессе Международной минералогической ассоциации (Япония, Кобе, 2006); Международной научной конференции «Кристаллохимия и спектроскопия 2007» (Екатеринбург, 2007).
По теме диссертации опубликовано 12 работ, в том числе 4 статьи в журналах "Доклады РАН", "Записки РМО", "Вестник СПбГУ " и тезисы 8 докладов.
Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (06-05-97000-р-спб-а), Министерства науки и образования Российской Федерации (2004-2006 гг. РНП 2.1.1.3077), Швейцарского научного фонда (2005-2007 гг. # IB 7320-110675) и гранта YS INTAS (2006-2007 гг. 05-109-4549).
Объем и структура работы. Работа состоит из введения, трех глав, заключения и списка цитируемых источников (122 наименования). Общий объем работы составляет 197 страниц, в том числе 29 рисунков и 79 таблиц.
Благодарности. Работа выполнена на кафедре кристаллографии геологического факультета СПбГУ под руководством доктора геол.-мин. наук СВ. Кривовичева, которому автор выражает искреннюю благодарность за неоценимую помощь, оказанную на протяжении всего периода научных исследований. Автор благодарен и признателен за консультации и помощь проф. С. К. Филатову, а также В.Н. Яковенчуку, Я.А. Пахомовскому, В.Б. Трофимову, Н.В. Платоновой, Е.В. Назарчуку, СН. Бритвину, Е.Ю.
Авдонцевой, О.И. Сийдра, В.В. Гуржию, С.Н. Бочарову, а также всем сотрудникам кафедры кристаллографии. Выполнение данной работы стало возможным при сотрудничестве с коллегами из Бернского университета (Швейцария), и в частности с проф. Т. Армбрустером, которому автор выражает свою признательность.
