Содалит

Минерал содалит назван Томсоном в 1810 г. по составу как богатый натрием (sodium) камень (от греческого - литос).

Английское название минерала Содалит - Sodalite

Синонимы: Главколит - glaucolite.

Содержание

Химический состав
Разновидности
Кристаллографическая характеристика
Форма нахождения в природе
Физические свойства
Диагностические признаки
Происхождение минерала
Месторождения
Практическое применение
Физические методы исследования
Кристаллооптические свойства в тонких препаратах (шлифах)
Купить

Формула содалита

Na₈[Al₆Si₆O₂₄]Cl₂

Химический состав

Химический теоретический состав содалита: Na₂O- 25,60; Аl₂O₃- 31,60; SiO₂- 37,14; Cl - 7,31.
Состав в общем отвечает формуле, колебания главных компонентов (мас.%): SiO₂ - 37,88-36,5; Аl₂О₃— 32,2-30,43, Na₂O - 25,95-21,74, содержание К₂O может достигать 4,13, a Fe₂O₃- 3,52%. Иногда содержит до 2% СаО. Некоторыми анализами отмечается ничтожное содержание СO₂, SO₃, MgO, В₂O₃, Р₂O₅. Содержание Сl в общем постоянно - 6,1-7,3%.
Содержание сульфидной серы в образцах из Ловозерского массива (%): в пойкилитовых сиенитах 0,381 (Чинглусуай), в пегматитах 0,527 (гора Карнасурт) и 0,699 (гора Аллуайв) [40]. Вода или отсутствует, или в некоторых анализах отмечается до 2-3% Н₂O, но цифры требуют проверки, так как в анализах содалита, учитывая летучесть NaCl, допустимо лишь прямое определение воды; кроме того, ввиду очень распространенной цеолигизации минерала частично вода может принадлежать вторичным продуктам.
Отмечаются также незначительные количества или сл. Mn, Ga, Be, Zr, Ti, Cr, Cu, Ni, W, Sr, Li, P, Ba, Rb, Cs.

Кристаллографическая характеристика

Сингония. Кубическая.

Класс симметрии. Гексатетраэдрический— 43т.

Кристаллическая структура

Впервые структура расшифрована Полингом в 1930 г., впоследствии неоднократно проводилось ее уточнение. Основу структуры составляет трехмерный каркас 1:1с полностью упорядоченным расположением атомов Si, Аl и О, характеризующийся кубооктаэдрической ячейкой из 6- и 4-членных колец. Согласно, возможно частичное замещение алюминия трехвалентным железом. В его полостях размещаются ионы Na⁺ и Сl. Каждый ион Na, находящийся в полости 6-членного кольца, расположен в центре тригональной пирамиды, вершины которой занимают три атома кислорода и ион Сl^-. Анионы Сl^- окружены по тетраэдру четырьмя катионами Na⁺, образуя кластеры [Na₄Cl]³⁺, которые расположены в вершинах и центре элементарной кубической ячейки. Гексагональные кольца благодаря связям Na-Cl несколько искажены: Na⁺ смещен из средней плоскости на 1,11 А в сторону Cl^-; шесть атомов О находятся на неодинаковом расстоянии от Na⁺ - 2,353 и 3,087 А. Угол Si-O-Al = 138,2°.
Методом ЭПР в структуре выявлено присутствие стабильных неорганических радикалов SO4^-, O2^- , S) , а также иона кислорода О^- . Изучение мостикового иона О- (А1-0--А1) показало в некоторых образцах частичное неупорядоченное распределение Аl по двум структурным позициям Si. SO₄^-размещаются в положении Сl, а молекулярные ионы O₂^-находятся в неэквивалентных структурных позициях, обладающих одинаковой симметрией, но различной величиной кристаллического поля. Радикал-ион SO₄ обладает наименьшей устойчивостью, полностью разрушается при -350°, при этом исчезает синяя окраска камня. Радикалы S2^- и О2^-- стабильные до 700°.

Главные формы: Ромбододекаэдры. Кроме преобладающих граней (110), развиваются (100) и (211), очень редки (111), а также (411). На гранях (110) треугольные фигуры травления.

Форма нахождения в природе

Облик кристаллов. Кристаллы преимущественно ромбического додекаэдрического облика, иногда несколько удлиненные по оси симметрии третьего порядка.

Двойники. Обычны двойники по (111), образующие псевдогексагональные кристаллы, вытянутые вдоль [111]. Характерно микродвойникование с элементами симметрии с плоскостью (111) и осью [211].

Включения в минерал. Содержит включения диопсида (Мало-Быстринское месторождение), ильменита или гематита, а также вулканического стекла (содалит Везувия). Первичные газовые, газово-жидкие, кристаллогазовые и вторичные углеводородные включения установлены в содалитах из массивов Хибинского, Ловозерского, Ильменского, Вишневогорского и Октябрьского и в гакманите из Сент-Илер.

Агрегаты. Обычно зернистые или сплошные выделения. Кристаллы редки, размер от 1-2 мм, иногда до нескольких см и более.

Физические свойства содалита

Оптические

Цвет содалита белый, серый, иногда от бесцветного до интенсивно-синего, желтый, розовый до ярко-фиолетового, ярко-малиновый, зеленый. Розовая окраска обусловлена наличием в структуре F-центров: Cl + V_Cl (V-Cl). Причиной синей окраски образца из Октябрьского (Мариупольского) массива является дырочный центр SO₄, устойчивый до 440°, а голубого цвета содалита из Банкрофта (Канада), согласно изучению электронно-спинового резонанса, служит присутствие коллоидных частиц Na. По данным ЭПР, ЯМР, оптической спектроскопии, измерений ионного термотока и электропроводности, окраска темно-голубого минерала из Итабуна (шт. Бахиа, Бразилия) обусловлена двумя центрами интерстициальных атомов О^-, один из которых локализуется вблизи Аl, другой - Si, а также центром с величиной сверхтонкой структуры, равной 32 Гс на спектре ЭПР, представляющим собой не спаренный электрон в вакансии Сl.
Черта белая.
Блеск на плоскости спайности стеклянный.
Отлив в изломе жирный.
Прозрачность. Прозрачен до просвечивающего.

Механические

Твердость содалита 5,5-6. Микротвердость 734 кГ/мм² при нагрузке 100 г. Хрупок.
Плотность 2,12-2,3.
Спайность по (110) довольно отчетливая.
Излом раковистый до неровного.

Химические свойства

Содалит легко разлагается растворами кислот, даже очень слабыми, с выделением белого студенистого кремнезема. При кипячении в воде выщелачивается NaCl (по Розе). При обработке водой при комнатной температуре в раствор переходит Na⁺, S^2- и Cl. Легко разлагается растворами Mg₂SO₄.

Прочие свойства

В ультрафиолетовых лучах обнаруживает ярко-оранжевую, розовую, красноватую, оранжево-красную флюоресценцию, которая связана с присутствием в его структуре молекулярных ионов S₂^- . Люминесценция природного содалита относится к безактиваторному свечению чистых веществ. Ответственным за люминесценцию является Na, находящийся в симметричном окружении деформированного кристалла. В рентгеновских лучах светится красным цветом.

Содалитам свойственна термолюминесценция, которая характеризуется для образцов из различных месторождений определенным набором пиков термовысвечивания: из микроклин-нефелиновых пегматитов Ильменских гор пики фиксируются при 170, 360 и 460°, из Октябрьского (Мариупольского) - 210, 360 и 450°, а из нефелиновых сиенитов Барсукайского массива - 270°.

Искусственное получение минерала

Содалит синтезируется более 100 лет, начиная с 1887 г., когда Лемберг получил его после 78-часового воздействия на каолин раствором 20%- ного NaOH, насыщенного NaCl, при температуре 200°. В 1890 г. И. Фридель синтезировал его путем нагревания мусковита с едким натром и избыточным количеством NaCl при температуре примерно 500°. Кристаллики содалита получены Мюгге (1894) при продолжительном воздействии расплавленной поваренной соли на порошок нефелина. Синтезирован при нагревании смеси 3Na₂CO₃+ 3Аl₂O₃ + 6SiO₂ + 2NaCl в азоте при 900°. Сферолиты (диаметром до 200 мкм) содалита образуются в гидротермальных условиях из Na-Al силикатных гелей в присутствии избытка хлорида натрия (100%-ный выход) в интервале 150-450°.
Прозрачные кристаллы содалита додекаэдрического облика (до 1,2 см) получены на затравку в растворах NaCl + NaOH при температуре 450-475°, давлении ~1000 атм из исходной шихты Аl₂O₃ SiO₂, NaCl, NaOH. Количество NaCl и NaOH в 2 раза превышало рассчитываемое из стехиометрической формулы.
Оптически совершенные кристаллы гидросодалита выращены на ориентированную затравку по (110), (100), (111) в гидротермальных условиях с использованием искусственного содалита и 30%-ного раствора NaOH при температуре 230-250°. Кристаллы гидросодалита выращивались в растворах NaOH в стандартной гидротермальной аппаратуре (продолжительность опытов 10—30 сут). Выращенные монокристаллы имели форму ромбододекаэдра размером до 30 мм.
Гидротермальным путем синтезирован при воздействии Na₂SiO₃Al(OH)₃с NaCl в температурном диапазоне 80—240°.

Осуществлен синтез содалита в автоклаве из шихты и силикатно-солевых расплавов-рассолов, состав которых определен исходя из состава природных включений расплавов-рассолов в миаскитовых пегматитах при температуре 666-750° и Р — 1600 бар (время опытов 234 ч).
Получен при гидротермальной обработке тонкорастертого бесцветного зольного стекла из отвалов ТЭЦ-22 Московской обл. водным раствором NaOH (1 N) с добавлением соли NaCl при кипячении в течении 10 ч на песчаной бане.
Образуется в накипи паровых котлов. Искусственно природные и особенно синтезированные содалиты легко могут замещать катионы и анионы: Na на Li, Аl, К, Rb, Cs, Са; Si на Al, Be, Ga, Ge; Cl на ОН, В, Br, W, Mo, S, NO₃.

Диагностические признаки

От других сходных фельдшпатоидов - нозеана, гаюина, канкринита, вишневита, нефелина, а также уссингита и анальцима отличается содалит обычно флюоресценцией в ультрафиолетовом свете, дополнительно диагностируется по положительной реакции на Сl. В шлифах характерны низкий показатель и изотропность: от сходных лейцита и анальцима отличается отсутствием сложных двойников. Отличие от нозеана и гаюина в шлифах надежно лишь по микрохимической реакции на Сl: на открытый шлиф наносят каплю азотной кислоты и медленно выпаривают - в случае содалита образуются кристаллы NaCl, гаюина - гипс, нозеана - добавляют СаСl2 и получают кристаллики гипса + NaCl.

Сопутствующие минералы. Лейцит, нефелин, санидин, плагиоклаз, авгит.

Сходные минералы. Лейцит, анальцим, нозеан, гаюин, лазулит.

Изменение минерала

Содалит егко изменяется при гидротермальных процессах и замещается раз¬личными цеолитами - главным образом натролитом, а также томсонитом, анальцимом, часто переходит в так называемые шпреуштейновые образования, состоящие из мельчайших выделений цеолитов, гидратов глинозема, слюды и др. (особенно в щелочных пегматитах), иногда замещается уссингитом; на Везувии отмечалось замещение микросоммитом (удлиненные призмы ориентируются по граням ромбического додекаэдра).

Практическое применение

Природный содалит используются как облицовочный материал; плотные агрегаты васильково-синего, голубого, розового цветов пригодны для изготовления предметов камнерезного искусства. Прозрачные голубые и розовые содалиты относятся к драгоценным камням III порядка. Находки драгоценного содалита известны в США (шт. Мэн), Юго-Западной Африке, Бразилии, Бирме, Индии, Канаде, Боливии и др.
Широко применяются искусственные содалиты для оптических целей, в устройствах (скиатронах) для записи и отображения информации, для ультразвуковых преобразователей. Применяются при синтезе для увеличения прочности силикатного гидротермального твердения; в качестве матрицы для фиксации радионуклидов (в основном иода).

Физические методы исследования

Дифференциальный термический анализ. Поведение при нагревании. На термограммах голубого содалита из месторождения Банкрофт зарегистрированы температура плавления около 1079° и двухступенчатая потеря в весе при 1150° около 4,5 мас.% и 7,0 мас.% при 1284°, обусловленная удалением NaCl. По другим данным, температура плавления 1200°, сплавляется в белое непрозрачное стекло. Голубые содалиты при нагревании до 300-400° обесцвечиваются. Темно-синий содалит из Дитроу и голубой из Лангезундфьорда обесцвечиваются при низких температурах. Достаточно интенсивная окраска исчезает при слабом нагреве (ниже красного каления) через несколько минут. Кривая нагревания гакманита из Ловозерского массива не обнаруживает каких-либо пиков. При нагревании 700-800° он зеленеет, а при 950-1150° синеет, окраска сохраняется после охлаждения.

Старинные методы. Под паяльной трубкой вспучивается и довольно легко сплавляется в бесцветное стекло.