Метрика элементарной ячейки и Si/Al-отношение в цеолитах ряда гейландит — клиноптилолит Сокирницкого месторождения (Закарпатье, Украина)

Abstract

С помощью методов химического и рентгеноструктурного анализа исследованы кристаллохимические характеристики и структурные особенности клиноптилолитов Сокирницкого месторождения (Закарпатье, Украина). Установлено, что значение заряда каркаса QF и количество обменных катионов QR, вошедших в каналы структуры цеолита после замещения кремния алюминием в тетраэдрах, практически равны. Значение избыточного заряда каркаса закарпатских клиноптилолитов ΔQ меняется в пределах 0,03—0,381. Si/Al-отношение для закарпатских клиноптилолитов варьирует в пределах 3,85—4,13. Показано, что с ростом содержания Si в каркасе структуры клиноптилолита параметры элементарной ячейки а и с уменьшаются. Это объясняется меньшим размером тетраэдров SiO₄ по сравнению с тетраэдрами AlO₄. Расширение по осям а и с приводит к сжатию по оси b. Получены линейные зависимости изменения параметров элементарной ячейки от степени замещения кремния алюминием, которые можно использовать для расчета Si/Al-отношения в цеолитах группы гейландита: 1) Si/Al = (1,78534 — а)/0,00457; R = 0,89; 2) Si/Al = (0,74773 – с)/0,00166; R = 0,85; 3) Si/Al = (1,19903 — S)/0,00215; R = 0,89. Применение этих зависимостей при диагностике цеолитов группы гейландита возможно только для крайних членов изоморфного ряда гейландит — клиноптилолит, поскольку цеолиты промежуточного типа обычно имеют гетерогенное строение. Приведенные зависимости важны не только с точки зрения генетической характеристики минерала, но и для характеристики цеолита как руды.

За допомогою методів хімічного та рентгеноструктурного аналізу досліджено основні кристалохімічні характеристики та структурні особливості клиноптилолітів Сокирницького родовища (Закарпаття, Україна). Вста новлено, що величина заряду каркаса QF та кількість обмінних катионов QR, що увійшли до каналів унаслідок заміщення кремнію алюмінієм у тетраедрах, майже однакові. Залишковий заряд каркаса ΔQ закарпатських клиноптилолітів змінюється в межах 0,03—0,381, співвідношення Si/Al — 3,85—4,13. Показано, що під час зростання вмісту кремнію у каркасі структури клиноптилоліту зменшуються параметри елементарної ґратки а і с. Це пояснюється меншим розміром тетраедрів SiO₄ у порівнянні з тетраедрами AlO₄. Розширення структури клиноптилоліту по осях а і с супроводжується стисканням по осі b. Одержано лінійні залежності зміни параметрів елементарної ґратки в цеолітах групи гейландиту від ступеня заміщення кремнію на алюміній. Їх можна застосовувати для розрахунку Si/Al-співвідношення у цеолітах цієї групи: 1) Si/Al = (1,78534 – а)/0,00457; R = 0,89; 2) Si/Al = (0,74773 – с)/0,00166; R = 0,85; 3) Si/Al = (1,19903 – S )/0,00215; R = 0,89. Застосування цих залежностей для діагностики цеолітів групи гейландиту можливе тільки для крайніх членів її ізоморфного ряду, оскільки цеоліти проміжного типу є гетерогенними. Наведені залежності мають важливе значення не тільки для генетичної характеристики цеолітів, але й для характеристики їх як руди.

Crystal chemical characteristics and structure features of clinoptilolites of Sokyrnitsya deposit are investigated by the methods of chemical and X-ray diffraction analyses. The calculated framework charge values (QF ) and the exchange cations (QR) quantities, entered the zeolite structure channels as the result of substitution of Si → Al in tetrahedrons, are almost the same. The framework excess charge (ΔQ) changes in the limits of 0.03—0.381. The Transcarpathian clinoptilolite Si/Al relation varies from 3.85 to 4.13. The increase of silicon content in the framework of the clinoptilolite structure will be accompanied by a decrease of the a and c unit cell parameters. This explains a smaller size of SiO₄-tetrahedrons in comparison with AlO₄-tetrahedrons. The structure expansion along the a and c parameters leads to the compression along the axis b. The linear dependences of the unit cell parameters on the Si → Al substitution are obtained. They can be used for calculations of Si/Al-relation in the heulandite group of zeolites: 1) Si/Al = (1.78534 – a)/0.00457; R = 0.89; 2) Si/Al = (0.74773 – c)/0.00166; R = 0.85; 3) Si/Al = (1.19903 – S)/0.00215; R = 0.89. The use of these dependences for the heulandite group of zeolites diagnostics is possible only for heulandite and clinoptilolite. Since the intermediate zeolites of this group are heterogeneous the application of these dependences is impossible. The given dependences are important not only for the genetic mineral characteristics, but also for the zeolites characteristic as ores.