Данная работа выполнялась в рамках изучения особенностей кристаллохимии Zr-Ti-силикатов из Хан-Богдинского щелочного массива (и других щелочных массивов со схожей минерализации) с целью выявления и структурного описания потенциально новых минералов и/или детального кристаллохимического описания и уточнения кристаллических структур редких и малоизвестных минералов. На данном этапе главными объектами исследования стали нептунит (KNa2LiFe2Ti2Si8O24, Борисов и др., 1965; Cannillo е. а., 1966) и эльпидит (Na2ZrSi6 O15*3H2O, Неронова и др., 1964). Так же был детально изучен Ti-содержащий дэлиит (K2ZrSi6O15, Van Tassel, 1951; Fleet, 1964) из пород Мурунского щелочного массива. Образцы были предоставлены Н. В. Владыкиным.
Помимо вышеуказанных минералов были изучены минералы из группы кричтонита: кричтонит и ландауит, по которым на данный момент получены аналитические данные, не вошедшие в данную работу и, возможно, анализ которых будет предметом дальнейшего изучения. Также при систематической проверке образцов из минералов циркона и титана были определены такие широко известные минералы как циркон, титанит и брукит.
Целью работы являлось кристаллохимическое исследование образцов нептунита, эльпидита и Ti-дэлиита. Основными методами были методы рентгеноструктурного и рентгенофазового анализов, ИК-спектроскопии, а также исследование нептунита методом высокотемпературной рентгенографией, ДСК и ТГА. В работе использовалось оборудование СПбГУ в рамках Ресурсных центров Рентгенодифракционных методов исследований и Геомодель.
Хан-Богдинского щелочного массива. Образцы исследовались главным образом методом монокристального рентгеноструктурного анализа, а также другими аналитическими методами: РФА, ИК-спектроскопии. Образец нептунита также исследовался термическими методами: высокотемпературной рентгенографией, ДСК и ТГА.
Было установлено, что нептунита из Хан-Богдинского щелочного массива является Fe-доминантным членом группы нептунита, те. собственно нептунитом. Одна из катионных позиций полностью заселена Li по данным структурных исследований, что подтверждается данными химического анализа. Структура нептунита последовательно уточнена в центросимметричной группе С2/с и нецентросимметричной группе Сс, выбор одной из двух вышеуказанных групп является предметом научной дискуссии. Структурное уточнение в группе Сс до R-фактора 2.5% представляется более убедительным, однако проверка тестом ADDSYM на ошибки в определении симметрии указывает на вероятный характер наличия центра симметрии в структуре, при этом проверка возможности повышения симметрии программой PLATON (Speak, 2009) оставляет без повышения группу Сс, фиксируя наличия псевдоцентросимметричности. Подобные данные уточнения хорошо согласуются с данными уточнения структуры калифорнийского нептунита (Kunz et. al., 1991). Данные по ИК спектроскопии находятся в согласии с данными рентгеноструктурного анализа и подтверждают понижении симметрии С2/с^Сс для изученных образцов нептунита. Установлено присутствие полос характерных для валентных колебаний О-Н связи, на ИК спектре Хибинского нептунита (манганонептунита) и их отсутствие ИК спектре Хан-Богдинского нептунита. Вхождение гидроксильной группы в структуру нептунита наиболее вероятно обусловлено изоморфизмом по следующей схеме Mn2+ +OH< >Fe3' +O2-.
Высокотемпературные исследования показали, что минерал испытывает анизотропное расширение, где направление максимального расширения соответствует сочленению октаэдров TiO6 и FeO6 по вершинам, а минимальное - направлению сочленения октаэдров по рёбрам Отрицательное тепловое расширение было зарегистрировано начиная с температуры 300 °С в направлении между кристаллографическими осями, а и с, и, по всей видимости, объясняется шарнирной
деформацией. Температура разрушения минерала при нагревании примерно определена как 860 °С.
Кристаллохимические исследования эльпидита из Хан-Богдинского щелочного массива показали 20-% вхождение Сa в позицию Na1, т.е. минерал может быть охарактерезован как Ca-эльпидит. Структура минерала уточнена до R-фактора 3.1% в пространственной группе Pmma с параметрами ячейки около 14, 7, 7 А. По данным ИК- спектроскопии подтверждено наличие в структуре внекаркасных молекул воды, располагающейся в полостях структуры.
Для изученного образца дэлиита (из пород чароитового комплекса Мурунского щелочного массива) было определено присутствие значительного количества Ti в позиции Zr (по структурным данным около 30%), что является нехарактерным для этого минерала, и данный образец может быть охарактеризован как Ti-дэлиит. Структура минерала уточнена до R-фактора 2.3%. Вполне вероятно предположить наличие и других разновидностей серии дэлиит K2ZrSi6O15 - даванит K2TiSi6O15, с ранее неописанными соотношениями Ti и Zr.
Помимо вышеуказанных минералов при систематической проверке в рамках изучения образцов редких Ti-Zr-минералов из пород Хан-Богдинского щелочного массива были установлены минералы из группы кричтонита (сложные оксиды): кричтонит и ландауит.
