2.
ВВЕДЕНИЕ
В работе подводится итог многолетних исследований автора.
В ней разработана высказанная впервые 20 лет назад идея автора о нестехиометрии сульфосолей и их гомологических рядах.
Актуальность проблемы. Нестехиомегрия минералов - одна из важнейших проблем современной минералогии. Ее исследование позволяет вскрывать естественные структурно-химические связи между минералами, что дает возможность глубже познать фундаментальные законы строения минерального вещества. В химии твердого тела несте-хиометрия признана общим законом. В минералогии все еще во многом сохраняется традиционный подход к минералам - природным химическим соединениям с позиции их стехиометрии. На минералах простого состава это пока существенно не сказывается. В случае сложных минералов такой подход порождает неопределенность и неоднозначность характеристик, а также дискуссионнасть классификации и номенклатуры. Классическим примером этого могут служить сульфосоли - минералы, распространенные в разных типах гидротермальных месторождений и определяющие нередко основную промышленную ценность руд.
Сульфосоли насчитывают в настоящее время свыше ста минеральных видов, исследование которых представляет большие трудности.
В то же время как сложные соединения главных элементов руд (, РЬ . В>1 .Си , Бь И др.) сульфосоли во многих отношениях могут служить в качестве модельных объектов. Это определяет повышенный интерес к данным минералам, который проявляют минералоги разных стран. Достаточно сказать, что сульфосоли на протяжении последних десятилетий почти постоянно служат предметом обсуждения на международных минералогических форумах.
Настоящая работа представляет собой первое теоретическое обоб щение и решение научной проблемы "Нестехиомегрия минералов" на
5
примере класса сульфосолей.
Цель и задачи работы. Цель работы заключалась в установлении основных особенностей конституции и признаков нестехиометрии сульфосолей. В связи с этим ставились задачи: I) изучение с помощью прецизионных методов состава и строения представителей разных групп сульфосолей, от простых до самых сложных, и выяснение причин неоднозначности их характеристик; 2) выявление структурно и химически родственных сульфосольных группировок - гомологических рядов; 3) разработка принципов рациональной классификации сульфосолей; 4) определение возможностей использования сульфосолей в качестве веществ с практически важными свойствами.
Материалы и методы исследования. Основной материал собран автором при полевых работах в Забайкалье, средней Азии, на Дальнем Востоке, на Кавказе и на ряде зарубежных месторождений - в Румынии, Болгарии, Югославии, Италии, Финляндии. Использованы также образцы из музеев: Минералогического музея им. А.Е.Ферсмана АН СССР, Минералогического музея Ленинградского горного института, Британского музея естественной истории и из коллекций советских и зарубежных ученых.
Помимо традиционных минералогических методов (минераграфичес-ких, химических и спектральных), привлекались современные прецизионные методы. Исследования проводились в сотрудничестве со специалистами лабораторий ИГЕМ АН СССР и других организаций: А.И.Це-пиным, Ю.С.Бородаевым, И.П.Лапутиной, Н.В.Гроневой, Г.Н.Ронами,-И.Мо''ёло (микрозондовый анализ), Н.И.Органовой, З.В.Врублевской, О.В.Кузьминой (рентгеновский анализ), А.И.Горшковым и А.В.Синцовым (микродифракция электронов), Н.С.Бортниковым (синтез минералов), Й.П.Григасом, А.С.Орлюкасом и др. (электрофизические методы), А.Н.Платоновым (измерение оптических опектров поглощения), Л.Н. Вяльсовым (измерение оптических спектров отражения) и др. Получен-
33
кристаллохимиков эти данные должны указывать на необходимость поисков в структуре вакансий» внедрений или смешанных позиций разновалентных атомов» которые обеспечивают существование данного твердого раствора. С другой стороны, существование в природе гомологических рядов дискретных структурно-родственных фаз, в свою очередь, могут подсказать экспериментаторам необходимость поиска области гомогенности, в результате упорядочения которой образовались эти фазы. Поскольку состав и структурное состояние нестехиометрических соединений является функцией условий образования, то следовательно, они могут служить индикаторами генезиса минералов.
Перспективность и актуальность подхода к минералам с позиций теории нестехиометрии нами подчеркивалась неоднократно (Мозгова, 1974, 1976, 1977, 1978, 1979, 1980, 1982). Такой подход позволяет правильно понимать фундаментальные законы строения минерального вещества, закономерные зависимости между строением минералов и их свойствами, а также выявлять естественные связи между природными соединениями. Все это важно как для целей поисков практически полезных свойств минералов, так и для разработки их рациональной классификации. Он также дает возможность правильного написания формул, что необходимо для термодинамических расчетов и построений* которые все больше внедряются в минералогию. В связи с последним можно напомнить высказывание Б.Ф.Ормонта, которое он сделал еще в 1969 г.: "Надо считать принципиальной ошибкой приписывание целочисленных стехиомзтрических индексов тем немолекулярным кристаллам, для которых это не проверено прецизионнали методами".
Проведенное нами исследование сульфосолей современными методами с соблюдением правил изучения нестехиометрических соединений
з ч
и обобщение имеющегося литературного материала однозначно указывает на нестехиометрическую природу данных минералов.
Следует отметить, что развивавшиеся долгое время представления о сульфосолях как соединениях постоянного состава с целочислен ными соотношениями формулообразующих групп элементов и с четко противопоставляемыми катионами и сульфорадикалаш сыграло положительную роль в познании конституции этих минералов, поскольку в какой-то мере упрощало и идеализировало сложность их конституции, помогало многое понять и выявить определенные несоответствия. Сейчас уже накоплено достаточное количество отклонений от этих представлений, что заставляет пересмотреть существующие взгляды на природу сульфосолей.
Принадлежность сульфосолей к нестехиометрическим соединениям объясняет казавшиеся загадочными их особенности, такие как неопределенность и спорность формул сульфосолей, неоднозначность их
дифракционных характеристик, несоответствие вычисленных и экспе-
«
риментальных значений плотности, частые закономерные срастания 'этих минералов. Учитывая зависимость состава и структурного состояния нестехиометрических соединений от факторов образования можно полагать, что тонкие особенности сульфосолей, на которые до сих пор не обращалось внимание, смогут при достаточном накоплении экспериментального материала служить индикаторами генезиса. Таким образом, то, что считалось ошибочным и непонятный в сульфосолях, в свете теории нестехиометрии приобретает смысл и новое информативное значение.
- Київ+380960830922