Группа ученых из Санкт-Петербургского государственного университета, Института вулканологии и сейсмологии ДВО РАН и Кольского научного центра РАН смогла получить расшифровку кристаллической структуры новой разновидности хлоритоида. Она включает в себя оксид кремния, а также оксиды таких металлов как магний, железо и алюминий. Результаты исследования помогут ученым лучше понять формирование и атомное строение этого минерала. Они уже опубликованы в журнале American Mineralogist.
Хлоритоид представляет собой довольно распространенный минерал, структура которого состоит из слоев, где чередуются оксид кремния и оксиды на основе металлов. Обычно он образуется в горных породах, в которых есть соединения железа и алюминия, такие как глиноземы и сланцы. Для его формирования нужны условия с температурой от 300 до 550 °С и давлением, которое в 2-10 раз превышает стандартное атмосферное давление.
Хлоритоид устойчив на больших глубинах, вплоть до 30 км, и является своего рода «термометром» для земных недр. Он помогает понять, какая температура была в недрах Земли в прошлом. Например, если хлоритоид найден в породе, значит, температура там точно не поднималась выше 550 °С, иначе он бы разрушился. Более того, находки хлоритоида вместе с другими минералами позволяют определить и давление. Например, если он найден вместе с кианитом, это говорит о высоком давлении (от 8 до 10 атмосфер), а в сочетании с хлоритом — о более низком давлении (от 3 до 6 атмосфер). Поэтому геологи используют хлоритоид для поисков полезных ископаемых и для изучения формирования горных пород.
У хлоритоида есть разные политипы. Они различаются укладкой слоев в своей структуре. Ранее считалось, что политипов у хлоритоида только два:
- у одного структура менее упорядоченная, он появляется при меньших температурах (300-400 °С);
- другой, с более правильной и упорядоченной структурой, образуется при более высоких температурах, выше 450 °С.
Исследователи изучили образцы хлоритоида, найденные на месторождении Косой Брод, расположенном на Среднем Урале. Они использовали рентгеноструктурный анализ минерала. Он позволяет узнать, как расположены атомы внутри вещества. Для этого образец помещается в дифрактометр и облучается рентгеновскими лучами. Эти лучи, отражаясь от атомов внутри кристалла, создают определенный рисунок на специальном детекторе. Этот рисунок и позволяет ученым понять структуру минерала.
Чтобы получить полную картину, ученые делают сотни снимков, поворачивая кристалл под разными углами. Каждый кристалл имеет свой уникальный рисунок, который получается при отражении рентгеновских лучей. Этот рисунок, как отпечаток пальца у человека, позволяет точно определить, где находятся атомы и какие они по своей природе в исследуемом веществе.
Используя этот метод, кристаллографы открыли новый вид хлоритоида, который назвали 3Т. Он отличается от других видов этого минерала более сложным способом укладки слоев и имеет самую высокую симметрию. Также ученые подтвердили, что разница между различными видами хлоритоида заключается только в том, как слои атомов расположены относительно друг друга, а не в их общем трехмерном строении, как было принято думать в научном сообществе ранее. 3Т-хлоритоид может помочь более точно определять температуру и давление, при которых образуются горные породы, и, следовательно, лучше понимать, как формируются минералы.
Открытый политип хлоритоида, вероятно, широко распространен, тем более что обнаружен он в том самом месторождении, где была сделана первая находка хлоритоида еще в 1832 году. Удивительно, но до сих пор этот политип оставался незамеченным из‑за сложностей с диагностикой, которые связаны с дефектами в кристаллической структуре минерала.
Ранее Наука Mail сообщала о том, как в Заполярье были найдены гигантские концентрации молибдена в озерных отложениях.
