ИЗУЧЕНИЕ КАТИОНООБМЕННЫХ СВОЙСТВ МИНЕРАЛОВ ГРУППЫ ЛАБУНЦОВИТА.
I. Эксперименты в водных растворах при нормальных условиях
Пеков И.В.*, Турчкова А.Г.*, Кононкова Н.Н.**, Чуканов Н.В.***
*МГУ, **ГЕОХИ РАН, ***ИПХФ РАН
Минералы группы лабунцовита широко распространены в гидротермалитах многих щелочных массивов мира. Группа лабунцовита объединяет 18 минеральных видов с общей формулой A
2-6D0-1M4[Si4O12]2(O,OH)4· 4-8H2O, где A = Na, K, Ba, Sr, Ca; D = Mn2+, Fe2+, Mg, Zn, Ca; M = Ti, Nb. Эти минералы, содержащие в структуре обширные полости и каналы, рассматриваются нами как редкометальные аналоги цеолитов. Свойства таких соединений интересуют и технологов: появились работы по синтезу лабунцовитоподобных фаз и использованию их как сорбентов ионов металлов. Однако, минералы группы лабунцовита намного разнообразнее по составу и структуре, чем известные синтетические фазы.Настоящая работа - первый опыт изучения катионообменных свойств природных представителей группы лабунцовита. В экспериментах участвовали 7 минералов с известным составом, представляющих 6 различных подгрупп (структурных типов): коробицынит, лабунцовит-Mn, леммлейнит-К, кузьменкоит-Mn, органоваит-Mn, вуориярвит-К и цепинит-Na из Ловозерского и Хибинского щелочных массивов, Кольский п-ов. Зерна (0.2-0.7 мм) были помещены в водные растворы NaCl, Na
2CO3, K2CO3, CaCl2, SrCl2, BaCl2 и CsCl 5М-концентрации и выдержаны 5 месяцев при нормальных условиях - комнатной температуре и атмосферном давлении. После опытов все 49 проб проанализированы электронно-зондовым методом на срезах - в ядрах и краевых частях зерен.Коробицынит, лабунцовит и леммлейнит ни в одном из растворов не изменили своего катионного состава. Содержания Na увеличились в 1.7 раза в кузьменкоите и вуориярвите, в 2.6 - в органоваите, в 3.0 - в цепините. Содержания K возросли в 1.1 раза в кузьменкоите, в 1.3 - в вуориярвите, в 1.5 - в органоваите, в 2.6 - в цепините. Наибольшие содержания Cs зафиксированы после опытов в цепините: 0.6-1.0% мас. Cs
2O; в кузьменкоите и органоваите они составили 0.4-0.9%, в вуориярвите - 0.5-0.7%. Изменений содержаний Ca, Sr, Ba не произошло, кроме цепинита, где количество Sr после опыта с SrCl2 возросло в 2.5 раза.Катионный обмен в минералах группы лабунцовита в основном носит характер насыщения без вытеснения уже имеющихся катионов вновь входящими (термин “поглощение” представляется даже более подходящим, чем “обмен”). Поглощение катионов осуществляется по всему объему кристалла. Поглотительные (катионообменные) свойства минералов группы лабунцовита неодинаковы и впрямую зависят от особенностей структуры, а следовательно, прогнозируемы. Так, ромбические фазы с узкими каналами (коробицынит), а также члены подгрупп лабунцовита и леммлейнита, характеризующиеся упорядоченностью внекаркасных катионов и высокой степенью заполненности их позиций, не проявляют катионообменных свойств при нормальных условиях. У представителей структурных типов кузьменкоита, органоваита и вуориярвита с относительно низкой заселенностью позиций в цеолитных полостях и малой упорядоченностью катионов в них эти свойства проявляются, и наиболее сильно - у членов подгруппы вуориярвита (вуориярвит и цепинит), где, кроме того, отсутствуют D-катионы, “перерезающие” часть цеолитных каналов.