На склонах вулкана Толбачик обнаружили новый минерал

Российские геологи и вулканологи нашли в трещинах вулкана Толбачик на Камчатке новый минерал — сульфат меди и магния CuMg(SO₄)₂ — и назвали его дравертитом. Результаты исследования были опубликованы в журналах Mineralogy and Petrology и European Journal of Mineralogy.

Ученые проводили систематическое исследование активных фумарольных полей вулкана Толбачик на Камчатке. Фумаролы — это трещины и отверстия в кратерах, из которых выходят горячие газы. Скопления фумарол на Толбачике появились из-за сильного извержения этого вулкана в 1975-1976 годах и остаются горячими вот уже более сорока лет: температура вулканических газов в местах их выхода на поверхность сегодня достигает 500ºC.

В ходе этого исследования учёные извлеки из двух фумарол с температурой газов 290–370ºC образцы минералов, которые показались геологам необычными. Исследователи определили их химический состав с помощью электронно-зондового микроанализатора. В катионной части этого сульфата оказалось много меди, несколько меньше магния и довольно ощутимая примесь цинка. Инфракрасный спектр показал отсутствие водородсодержащих групп, что неудивительно для минерала, образующегося при высоких температурах и атмосферном давлении. В то же время, для природных сульфатов как меди, так и магния в целом, наоборот, характерно присутствие гидроксильных групп или молекулярной воды, а нередко — и того, и другого вместе, тогда как безводородные минералы такого состава крайне редки.

«Найденный минерал CuMg(SO₄)₂ успешно прошел апробацию в Комиссии по новым минералам, номенклатуре и классификации Международной минералогической ассоциации. Мы назвали этот минерал дравертитом в память о выдающемся российском геологе и минералоге Петре Людовиковиче Драверте (1879–1945), который изучал минеральные месторождения Сибири и Урала», — рассказал один из авторов статей Игорь Пеков, доктор геолого-минералогических наук, главный научный сотрудник кафедры минералогии геологического факультета МГУ.

Инфракрасный спектр и порошковая рентгенограмма указывали на родство этого минерала с халькокианитом CuSO₄ — простым безводным сульфатом меди, довольно широко распространенным в фумаролах Толбачика. Несмотря на своё родство, минералы оказались совсем разными. Халькокианит — капризный, по словам учёного, минерал, он уже в первые дни контакта с холодным атмосферным воздухом, содержащим влагу, начинает превращаться в водные сульфаты меди, в то время как дравертит устойчив на воздухе.

Для того, чтобы «разгадать» природу нового минерала и его свойств, учёные провели рентгеноструктурный анализ. Из одного из образцов они извлекли кристалл размерами 30х70х80 микрон, который имел достаточное совершенство для того, чтобы расшифровать на нем кристаллическую структуру соединения. Соединение, как оказалось, принадлежит к ранее неизвестному типу. Структурные данные показали, что дравертит действительно родственен халькокианиту, но, в отличие от этого чисто медного сульфата, в кристаллической решетке нового минерала медь и магний достаточно строго упорядочены. Более того, халькокианит химически очень реакционноспособен, легко вступает во взаимодействие с парами воды во влажной атмосфере, а структура дравертита более сбалансирована, что делает минерал существенно устойчивее по отношению к химическим «агрессорам».

Особенностью найденного минерала является его простота, потому что большинство недавно обнаруженных минералов имеет сложный химический состав. Более того, его аналогов или близких «родственников» как в химическом, так и в структурном отношениях не оказалось даже среди намного более многочисленных синтетических неорганических веществ. Учёные предположили, что дравертит осаждается непосредственно из горячего вулканического газа или же кристаллизуется при взаимодействии этого газа, несущего медь, цинк и серу, с базальтом, который слагает стенки фумарольных камер. В то же время, большинство работ по синтезу сульфатов меди, магния и родственных им элементов проводилось в системах с участием водных растворов, где такие безводородные двойные сульфаты не могут кристаллизоваться.

«В заключение же отметим, что буквально через год после открытия дравертита наши коллеги из СПбГУ и из Института вулканологии и сейсмологии ДВО РАН обнаружили в фумаролах Толбачика цинковый аналог дравертита — CuZn(SO₄)₂ — с той же кристаллической структурой. Мы, независимо от них, тоже нашли этот минерали решили объединить усилия по его изучению. Он получил название германнянит в память о Германне Яне (1907–1979), первооткрывателе эффекта Яна-Теллера. Это открытие подтвердило, что мы имеем дело не со случайной “прихотью природы”, а что представители этого структурного типа образуются именно в “жестких” условиях — в горячих фумаролах на активных вулканах», — заключил ученый.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.

Пресс-релизы о научных исследованиях, информацию о последних вышедших научных статьях и анонсы конференций, а также данные о выигранных грантах и премиях присылайте на адрес science@indicator.ru.