КРИСТАЛЛИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА НИЗКОМАРГАНЦЕВОГО СОБОЛЕВИТА, ЕГО ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И ПРОБЛЕМА ПОЛИТИПИИ
С.В. Кривовичев1,2,@, А.С. Осипов1, М.С. Авдонцева2, Ц.Х. Чен3, Г.О. Самбуров1, О.Ф. Гойчук1, И.В. Пеков4, Т.Л. Паникоровский1,2, И.К. Ли3
1 Центр наноматериаловедения, Кольский научный центр РАН, Апатиты, Россия;
2 Кафедра кристаллографии, Институт наук о Земле, Санкт-Петербургский государственный университет, Санкт-Петербург, Россия
3 Школа ресурсов, окружающей среды и материалов, Университет Гуанси, Нанньин, Китай;
4 Геологический факультет, Московский государственный университет, Москва, Россия
Ключевые слова: соболевит, гибридная кристаллическая структура, антиперовскит, титаносиликаты, теория функционала электронной плотности, ультраагпаитовые породы, Ловозерский щелочной массив, Кольский полуостров, Арктика.
Аннотация
Низкомарганцевый соболевит из месторождения Карнасурт (Ловозеро, Кольский полуостров) изучен методами электронно-зондового микроанализа, монокристальной и высокотемпературной порошковой дифрактометрии, теории функционала электронной плотности (DFT). Эмпирическая формула минерала может быть записана как Na7.04(Ca0.87Mg0.16)S1.03(Ti1.48Zr0.20Mn2+0.18Nb0.10 Fe2+0.06)S2.02Si2.05P2.02O17.12F0.88. Кристаллическая структура уточнена до R1 = 0.037 в группе P21/c [a = 7.0908(3), b = 5.4108(2), c = 40.6179(19) Å, b = 93.095(4)o, V = 1556.11(11) Å3]. Основу структуры составляют титаносиликат-фосфатные HOH слои [Ti2O2[Si2O7](PO4)]5‒ (TS-блоки), в пространстве между которыми расположен AC-комплекс, образованный катионами Na+, Ca2+ и Mg2+, группами (P1O4)3‒ и анионами F‒. Анионы F‒ октаэдрически координированы атомами Na и Ca с образованием антиперовскитовых цепочек [FA3] (A = Ca, Na), вытянутых параллельно оси b. Кристаллохимическая формула имеет вид (Na6.92Ca0.92Mg0.16)S2.00(Ti1.46Zr0.18Mn2+0.15Nb0.15Fe2+0.06)S2.00(Si2O7)(PO4)2 (F0.81O0.19)S1.00, что соответствует идеализированной формуле Na7CaTi2O2[Si2O7](PO4)2F и позволяет рассматривать соболевит как диморф квадруфита. Соотношения между соболевитом и квадруфитом могут быть описаны как псевдо-политипные. Термическое расширение соболевита является типичным для слоистых структур с небольшой коррекцией на сдвиговые деформации. Согласно теоретическим расчетам, соболевит является полупроводником p-типа с шириной запретной зоны около 2.75 эВ. Изменение отношения Ti/Nb в сторону увеличения количества Nb влияет на зонную структуру, превращая соболевит из полупроводника в полуметалл или даже металл. Материал демонстрирует сильное поглощение в ультрафиолетовой области с коэффициентом поглощения до 2×105 см‒1. Общая структурная архитектура соболевита сочетает черты как титаносиликатов, так и антиперовскитных структур, что делает его ярким примером гибридных структур с потенциально перспективными функциональными свойствами.
DOI: 10.15372/GiG2026152 |
