Природные стронциевые цеолиты Пеков и.В., Турчкова а.Г., Ловская е.В. Мгу, Москва, Россия, mineral@geol.Msu.Ru

Pekov I.V., Turchkova A.G., Lovskaya E.V. Natural strontian zeolites (Moscow State University, Moscow, Russia).

Ионообменные и сорбционные свойства привлекают к материалам с цеолитными структурами пристальное внимание, и круг проблем, решаемых с их помощью, постоянно растет. Так, для очистки сточных вод от опасного долгоживущего радиоактивного ⁹⁰Sr синтезируются специальные молекулярные сита. В то же время, в природе существует целый ряд цеолитов, охотно концентрирующих стронций, и знание их минералогии и кристаллохимии может оказать большую помощь.

Высокие содержания Sr (до 5–12 мас.% SrO) характерны для брюстерита, изредка отмечались в гейландите, томсоните, шабазите [1]. Однако, единственная генетическая группа объектов, где Sr выступает значимым компонентом цеолитов — это гидротермалиты щелочных пород. В них встречены все пять известных Sr-доминантных цеолитов: брюстерит-Sr, гейландит-Sr, беллбергит, шабазит-Sr и томсонит-Sr, причем три последних — только здесь [2–6].

Очень широко, как показывают наши данные, развиты Sr-содержащие цеолиты в поздних дифференциатах Хибино-Ловозерского щелочного комплекса на Кольском полуострове. Представители серий томсонита, шабазита и гейландита являются здесь главными концентраторами Sr в гидротермалитах многих типов, высокие содержания его обнаружены и в других цеолитах: томсонит — до 19,4 мас.% SrO, шабазит — до 10,3, гейландит — до 5,7, каулсит — до 5,6, гоннардит — до 1,8, перлиалит — до 1,7.

На магматическом и раннепегматитовом этапах развития щелочных комплексов геохимическая история Sr расщеплена на две ветви. Одна из них связана с более мелким катионом Са: Sr рассеивается в апатите, амфиболах, титаните и др. Вторая ветвь роднит Sr с более крупными K и Ba: вместе с ними он входит в КПШ, лампрофиллит и др. На гидротермальных стадиях Sr уже связан практически только с Ca, а Ba и K формируют собственные фазы, в подавляющем большинстве случаев очень низкостронциевые. Тенденция к накоплению Sr в гидротермалитах объясняется резким понижением изоморфной емкости минералов Ca (в первую очередь апатита) в отношении Sr с падением температуры. Основным “приютом” Sr становятся соединения с цеолитными полостями в структуре, что во многом определяет поведение этого элемента.

Особенно эффективными сепараторами катионов выступают цеолиты, в структурах которых присутствуют полости нескольких типов, сильно различающиеся по метрике. Для Sr таким селективным концентратором стал томсонит: в минерале из Хибин зафиксировано самое высокое содержание этого элемента для природных цеолитов вообще: 19,4 мас. % SrO. Внекаркасные катионы в томсоните находятся в полостях двух типов — в каналах и в изолированных “фонарях”. Позиция внутри последних расщеплена в бесстронциевом томсоните на две подпозиции, заселенных Са статистически. Это связано с объемом “фонаря”, который слишком велик для того, чтобы ион Ca находился в его центре. Крупный ион Sr в томсоните локализуется в позиции внутри “фонаря”, но в отличие от Са размещается непосредственно в центре полости [7], получая явное энергетическое преимущество перед Са, что и объясняет высокую степень селективности томсонита в отношении Sr.

На основании результатов изучения цеолитов из щелочных гидротермалитов (особое внимание было обращено на составы сосуществующих минералов) нами установлен эмпирический ряд, характеризующий уменьшение сродства к Ca и особенно к Sr: томсонит  гейландит  шабазит  гмелинит  филлипсит. Сродство минералов (т.е. структурных типов) к K в этом ряду, наоборот, растет. Таким образом, Sr выступает в большинстве цеолитов своеобразным “антагонистом” K и Ba. В шабазите и гейландите высококальциевые кристаллы и даже зоны в кристаллах резко обогащены Sr по сравнению с высококалиевыми. Исключение составляет серия брюстерита, где изоморфизм осуществляется между Sr и Ba.

Наши наблюдения показывают, что высокая активность углекислоты препятствует образованию стронциевых цеолитов, в отличие от бариевых. Очень устойчива ассоциация стронциевых карбонатов почти без Ba (стронцианит, анкилит) с бариевыми цеолитами почти без Sr — эдингтонитом и гармотомом. Такие парагенезисы встречены во многих точках кольских массивов, в том числе и в карбонатитах.

Отметим, что помимо “истинных”, т.е. алюмосиликатных цеолитов очень эффективными избирательными концентраторами Sr выступают и другие минералы с цеолитоподобными структурами — силикаты, оксиды, бораты, в каркасах которых имеются полости, “приспособленные” для вхождения иона Sr. Таковы позиция Са(2) в боратах семейства хильгардита [8], позиция Na(4) в минералах группы эвдиалита [9], позиция А(3) у представителей структурного типа гутковаита в группе лабунцовита. Известны и богатые Sr “оксидные цеолиты” — члены группы пирохлора.

Очевидно, высокие содержания Sr в минералах с цеолитными структурами могут иметь не только первичное происхождение, но и достигаться путем природного ионного обмена.

Литература: 1. Gottardi G., Galli E. Natural Zeolites. Berlin, 1985. 409 p. 2. Хомяков А.П. и др. Брюстерит — первая находка в СССР // Докл. АН СССР, 1970. Т. 190. № 5. С. 1192–1195. 3. Rudinger B. et al. Bellbergite — a new mineral with the zeolite structure type EAB // Min. and Petr., 1993. V. 48. P. 147–152. 4. Пеков И.В и др. Шабазит-Sr (Sr,Ca)[Al₂Si₄O₁₂]6H₂O — новый цеолит из Ловозерского массива, Кольский полуостров // ЗВМО, 2000. № 4. С. 54–58. 5. Пеков И.В. и др. Томсонит-Sr (Sr,Ca)₂Na[Al₅Si₅O₂₀]6–7H₂O — новый цеолит из Хибинского массива (Кольский полуостров) и изоморфная серия томсонит-Ca — томсонит-Sr // ЗВМО, 2001. № 4. С. 46–55. 6. Пеков И.В. Ловозерский массив: история исследования, пегматиты, минералы. М., 2001. 432с. 7. Гурбанова О.А. и др. Кристаллическая структура высокостронциевого томсонита // Докл. РАН, 2001. Т. 376. № 3. С. 387–390. 8. Ферро О.И др. Кристаллическая структура стронциевого хильгардита // Кристаллография, 2000. Т. 45. № 3. С. 452–457. 9. Johnsen O., Grice J.D. The crystal chemistry of the eudialyte group // Can. Min., 1999. V. 37. P. 865–891.