Категория:Цеолиты

Название «Цеолит» введено в 1756 г. шведским минералогом А.Ф. Кронштэдтом (1722 – 1765) как производное от греч. «zeo» – вскипающий (вспучивающийся) при нагревании из-за содержания в минералах значительного количества свободной воды.

В современной минералогической номенклатуре это большая группа близких по составу и свойствам минералов, в которую входят водные алюмосиликаты (а также бериллосиликаты, цинкосиликаты и бериллофосфаты) кальция и натрия, а также бария, калия и стронция и реже магния и марганца. Цеолиты относятся к подклассу каркасных силикатов. Общую формулу минералов группы цеолитов можно условно выразить как A_mX_pO_2p*nH₂O, где X = Al, Si.

В группу цеолитов входят самостоятельные минеральные виды и следующие подгруппы:

подгруппа брюстерита - моноклинные алюмосиликаты стронция и бария;
подгруппа шабазита-левина - тригональные, триклинные и моноклинные алюмосиликаты кальция, калия, стронция и натрия;
подгруппа клиноптилолита - моноклинные алюмосиликаты кальция и натрия;
подгруппа дакиардита - моноклинные алюмосиликаты калия, кальция и натрия;
подгруппа эрионита - гексагональные алюмосиликаты кальция, калия и натрия;
подгруппа фоязита - кубические алюмосиликаты кальция, натрия и магния;
подгруппа феррьерита - ромбические и моноклинные алюмосиликаты калия, магния, натрия и аммония;
подгруппа гарронита - тетрагональный и моноклинный алюмосиликаты натрия и кальция;
подгруппа жисмондина - моноклинные (?) алюмосиликаты калия и бария;
подгруппа гмелинита - гексагональные алюмосиликаты кальция, калия и натрия;
подгруппа гейландита - моноклинные алюмосиликаты кальция, калия, натрия и стронция;
подгруппа маццита - гексагональные алюмосиликаты кальция, калия и натрия;
подгруппа натролита - ромбические и моноклинные алюмосиликаты натрия и кальция;
подгруппа паулингита - кубические алюмосиликаты кальция, натрия, калия и бария;
подгруппа филлипсита - моноклинные алюмосиликаты бария, кальция, калия и натрия;
подгруппа стильбита - ромбические и моноклинные алюмосиликаты натрия и кальция;
подгруппа томсонита - ромбические алюмосиликаты натрия, кальция и стронция.

Кристаллическая структура цеолитов

Структура цеолитов характеризуется каркасом из связанных тетраэдров, каждый из которых состоит из четырёх атомов О, окружающих катион. В каркасе позиции тетраэдров нередко могут занимать анионы (OH,F); они заселяют вершину тетраэдра, которая не является общей с соседними тетраэдрами. Эта каркасная структура отличается от других типов тем, что содержит в себе более крупные каналы. Обычно они заселены молекулами H₂O и внекаркасными катионами, как правило взаимозаменяемыми. В цеолитах очень легко реализуется обмен между катионами, уравновешивающими отрицательный заряд каркаса кристаллической решётки, и катионами в окружающем водном растворе.

В гидратированных фазах дегидратация происходит при температурах преимущественно ниже 400°С и в значительной степени обратима: при постепенном нагревании вода может быть полностью удалена без разрушения кристаллической структуры, но при этом вода может быть обратно поглощена в первоначальном количестве либо заменена другими молекулами (аммиаком, сероводородом, этиловым спиртом и т.д.). При этом кристаллическая среда сохраняет однородность и меняются лишь оптические свойства минералов.

Кристаллическая структура цеолитов

По сравнению с безводными алюмосиликатами минералы группы цеолитов характеризуются меньшей твёрдостью, меньшим удельным весом, меньшими показателями преломления и более лёгкой разлагаемостью в кислотах.

Генезис цеолитов

При эндогенных процессах минералы группы цеолитов образуются при низких давлениях на самых последних стадиях низкотемпературных гидротермальных процессов. Как правило, они встречаются в гидротермально изменённых магматических породах, в пузыристых эффузивах (мандельштейнах), особенно в базальтах (при подводных извержениях). Цеолиты встречаются и в пегматитах, где образуются одними из последних либо в пустотах, либо метасоматическим путём за счёт ранее выделившихся минералов. Также цеолиты встречаются в гидротермальных рудных месторождениях и в некоторых современных отложениях горячих источников.

При экзогенных процессах цеолиты образуются в осадочных породах молодого возраста, а также в почвах, в целом характеризуются широким распространением. При образовании цеолитов отмечается последовательность, заключающаяся в том, что сначала выделяются цеолиты, бедные водой и богатые кремнезёмом, а потом — цеолиты, богатые водой и бедные кремнезёмом.

Области применения цеолитов

Цеолиты как полезное ископаемое имеют необычайно широкую сферу использования в промышленности и сельском хозяйстве. Они применяются как сорбенты и ионообменники в нефтехимии, как осушитель газов и сред, для очистки питьевых и технических вод, для извлечения радионуклидов, в качестве катализатора, в строительстве, для улучшения почвы, в качестве удобрения, для подкормки животных и т.д.

Ссылки

Список литературы

Бетехтин А.Г. (1951). Курс минералогии // Государственное издательство геологической литературы, Москва, 1951.
Сендеров Э.Э., Хитаров Н.И. Цеолиты, их синтез и условия образования в природе // Наука, Москва, 1970 г., 283 стр., УДК: 549.07:549.67.
Armbruster, T., Gunter, M.E. (2001) Crystal structures of natural zeolites // Reviews in Mineralogy and Geochemistry 2001;; 45 (1): 1–67.
Baerlocher, C., Meier, W.M., Olson, D.H. (2001) Atlas of zeolite framework types // 5th. edition, 302 p. Elsevier, Amsterdam, Netherlands.
Campbell, L.S., Charnock, J., Dyer, A., Hillier, S., Chenery, S., Stoppa, F., Henderson, C.M.B., Walcott, R., Rumsey, M. (2016) Determination of zeolite-group mineral compositions by electron probe microanalysis // Mineralogical Magazine 80, 781-807.
Coombs, D. S., Alberti, A., Armbruster, T., Artioli, G., Colella, C., Galli, E., Grice, J. D., Liebau, F., Mandarino, J. A., Minato, H., Nickel, E. H., Passaglia, E., Peacor, D. R., Quartieri, S., Rinaldi, R., Ross, M. I., Sheppard, R. A., Tillmanns, E., Vezzalini, G. (1997) Recommended nomenclature for zeolite minerals: report of the Subcommittee on Zeolites of the International Mineralogical Association, Commission on New Minerals and Mineral Names // The Canadian Mineralogist, 35 (6) 1571-1606.
Lee, Y., Vogt, T., Hriljac, J., Parise, J. B., Hanson, J. C. & Kim, S. J. (2002) Non-framework cation migration and irreversible pressure-induced hydration in a zeolite // Nature 420, 485–489
Passaglia, E., Sheppard, R.A. (2001) The crystal chemistry of zeolites // Reviews in Mineralogy and Geochemistry: 45: 69-116.