Исследователи Кольского научного центра РАН открыли и описали новый минерал Арзамасцевит

Минерал нашли в образце натролитизированного содалитового сиенита — породы, сформировавшейся около 360-370 миллионов лет назад и позднее гидротермально измененной, отобранном на горе Паргуайв в юго-западной части горного Ловозерского массива. Статья о новом минерале опубликована в журнале Mineralogicalmagazine.

Авторы назвали минерал арзамасцевитом в честь известного российского геолога, специалиста по петрологии щелочных массивов Кольского полуострова и Восточной Африки Андрея Александровича Арзамасцева, чьи многолетние исследования заложили основу для понимания сложной геологической эволюции этих регионов.

(a) Фотография Кольского полуострова со спутника (местоположение Ловозерского щелочного массива показано желтым кругом); (b) геологическая схема Ловозерского щелочного массива (по Буссену и Сахарову, 1972, с упрощениями); (c) обнажение атролитизированного содалитового сиенита среди эвдиалитового луяврита на горе Паргуайв (67°47′22.4″ с.ш., 34°35′10″ в.д.); (d) образец натролитизированного содалитового сиенита с арзамацевитом. Afs – щелочной полевой шпат, Aeg – эгирин, Lmp – лампрофиллит, Ntr – натролит, Sdl – содалит / © Mineralogicalmagazine

Арзамасцевит — это прозрачный бесцветный минерал, не люминесцирующий под действием ультрафиолета. Его кристаллы очень малы: в среднем 50-60 микрометров (меньше толщины волоса), хотя отдельные экземпляры достигают 180 микрометров. Чаще всего они образуют скопления из двух-пяти кристаллов, срастающихся друг с другом. Блеск стеклянный, излом неровный. Спайность (способность раскалываться по плоскостям) отсутствует. Плотность — около 2,5 грамма на кубический сантиметр.

Химический состав минерала определили с помощью электронного микрозонда. Основные компоненты: около 37% оксида кремния (SiO₂), около 26% оксида алюминия (Al₂O₃), почти 29% оксида калия (K₂O), около 3,5% хлора, а также 3,7% воды. Идеализированная формула минерала: K₆Al₅Si₆O₂₀(OH)₄Cl.

Электронные микрофотографии арзамасцевита (Азм) и ассоциированных минералов. Aeg – эгирин; Afs – щелочной полевой шпат; Ntr – натролит; Nsd – нордстрандит; Sdl – содалит / © Mineralogicalmagazine

Арзамасцевит относится к группе цеолитов — минералов с пористой структурой, построенной из тетраэдров кремния и алюминия, соединенных через атомы кислорода. Эта структура образует полости, в которых могут размещаться другие ионы или молекулы. Главное отличие его структуры состоит в следующем: в этих полостях находится нейтральная группа [Si(OH)₄]. Это редкое структурное образование, которое раньше почти никогда не находили в природных минералах.

В Хибинском массиве ранее нашли похожий по структуре минерал кальборсит, но в его цеолитных полостях находится отрицательно заряженная бор-содержащая группа [B(OH)₄]⁻. Чтобы заменить ее на нейтральную [Si(OH)₄]⁰ и сохранить общую электронейтральность кристалла, один атом кремния в каркасе необходимо заменить на алюминий. В результате соотношение кремния и алюминия в каркасе становится 1:1, а симметрия структуры повышается.

Эту замену подтвердили не только химическим анализом, но и спектроскопией комбинационного рассеяния: в спектре арзамасцевита наблюдается четкий сигнал при 785 см⁻¹, характерный именно для [Si(OH)₄], и отсутствует сигнал бора при 750 см⁻¹.

Как полагают ученые, арзамасцевит сформировался в результате гидротермального процесса. Для его кристаллизации нужны одновременно калий из разлагающегося полевого шпата и хлор из содалита. Только при совместном участии этих двух минералов могли возникнуть условия, благоприятные для образования арзамасцевита. Возможно, именно этим объясняется его крайняя редкость: в природе такие сочетания встречаются нечасто.

Открытие арзамасцевита весьма примечательно для фундаментальной науки. Впервые в природном минерале зафиксирована нейтральная группа [Si(OH)₄], встроенная в цеолитную структуру. Это расширяет представления о кристаллической структуре.

Ученые планируют продолжить исследования в Ловозерском и Хибинском щелочных массивах Кольского полуострова, где еще могут скрываться неизвестные природные соединения.