27.12.2020

Рентгеноструктурные данные по опалу


Самые paнниe рентгеноструктурные исследования опала по методу порошка показали, что он относится к аморфным веществам, как это и считалось прежде, на основании его физических и химических свойств. Однако более поздние работы с применением усовершенствованных методов показали, что опал представляет собой вообще кристаллический агрегат, сложенным субмикроскопическими кристаллитами вещества, называемого в настоящей работе опаловым кристобалитом, с более или менее разупорядоченной внутренней структурой. Для этих агрегатов характерно присутствие адсорбционной воды, часто в больших изменчивых количествах, что обусловлено главным образом чрезвычайно малым размером частиц или большой удельной поверхностью опала, а также условиями образования его в природе. В более ранних работах кристаллическое вещество опала обычно относилось к высокотемпературному кристобалиту, однако недавние рентгеноструктурные и термические исследования позволили охарактеризовать его как разупорядоченную разновидность низкотемпературного кристобалита. Наличие одномерной разупорядоченности в этом веществе может быть в общих чертах описано как смещение слоев тетраэдров (SiO2) толщиной примерно 4,1 А, которое можно выделить в структурах трех полиморфных модификаций SiO2. В кварце эти слои протягиваются параллельно (1011), в кристобалите — параллельно (111), а в тридимите — параллельно (0001). Идеализированная структура тридимита состоит из двух геометрически различных типов чередующихся слоев А и В с последовательностью наложения АВАВ... В идеализированной структуре кристобалита) возникающего при высокотемпературных условиях, последовательность наложения соответствует АВСАВС... При образовании в условиях низких температур и в присутствии щелочей и других катионов, как отмечено выше, может иметь место переслаивание двухслойных и трехслойных пакетов. Это переслаивание может быть упорядоченным, что приводит к возникновению сверхструктур (политипов), или чаще неупорядоченным. В кристаллическом веществе опала преобладают трехслойные пакеты (опаловый кристобалит). При увеличении степени разупорядочения рентгенограмма становится все более диффузной, и при этом появляются более интенсивные дифракционные линии, характерные для низкотемпературного тридимита. Температура инверсии высокотемпературной модификации в низкотемпературную в таких веществах также уменьшается, и на дилатометрических кривых сильно разупорядоченного материала видно менее, резкое изменение объемов при этой инверсии.

Разупорядочеиие обусловлено вхождением в структуру таких катионов, как Al, Ca, Mg и щелочи, а также, по-видимому, Н2О и (ОН) в виде твердых растворов. Поэтому опаловый кристобаллит представляет собой не чистый SiO2, а «начиненную производную» его.

Помимо дифракционных линий опалового кристобалита, на дифрактограммах опалов, и особенно опаловых пород, можно видеть четкие линии кварца, представленного главным образом халцедоновой разновидностью, а также полевого шпата, глинистых минералов и других примесей. Некоторые опалы, особенно биохимического происхождения, дают слабые и сильно диффузные рентгенограммы. Для них характерен низкий, очень широкий пик при угле 20 около 21°. Стабилизация кристобалита может контролироваться, помимо температуры образования, наличием соответствующих катионов.

Субмикрокристаллический опаловый кристобалит также or разуется из искусственных гелей кремнекислоты при их старении в условиях обычных температур и более быстро при гидротермальной обработке. При более высоких температурах поде или перегретом пape гель может превратиться в кварц (в соответствующих областях температуры и давления), причем в качестве метастабильной переходной фазы сначала появляется кристобалит. Это превращение во многом зависит от наличия щелочей и других катионов во влажном геле. При прокаливании на воздухе гели кремнекислоты или сухой порошковатый SiO2*nН2О теряют волу при сравнительно низких температурах, а в интервале 600—1400° быстро раскристаллизовываются в кристобалит тридимит или высокотемпературный кварц, причем появление того или другого из этих минералов зависит от количества и вида щелочей, а также других присутствующих катионов.





Яндекс.Метрика