3. Современные представления о форме нахождения цезия в собственных минералах

Поллуцит (общая характеристика минерала (Бетехтин, Курс минералогии, 2008)).

Химический состав непостоянен. Практически всегда содержит натрий и воду в результате изоморфного смешения с анальцимом. Содержание Cs₂O достигает 30–32 %. Чистый поллуцит является аналогом лейцита. Следовательно, изоморфные смеси образуются между безводным и водным силикатами: Cs[AlSi₂O₆]—Na[AlSi₂O₆]*H₂O. В незначительных количествах присутствуют также Rb₂O, K₂O и Ti₂O₃.

Сингония кубическая; гексаоктаэдрический в. с. Пр. гр. Ia3d (O10h) а₀ = 13,69. Кристаллическая структура аналогична структуре анальцима.

Облик кристаллов. Ясно образованные кристаллы встречаются в пустотах, но вообще редки. Представляют комбинацию {100} и {210}. Чаще наблюдается в виде жилок или сплошных масс.

Цвет. Бесцветный прозрачный, до белого и серого.

Блеск типичный стеклянный. N = 1,524–1,506.

Твердость 6,5.

Спайность практически отсутствует. Излом раковистый.

Уд. вес 2,86–2,90.

Диагностические признаки. Встречается в ассоциации с литиевыми минералами в виде стекловидных масс, похожих на кварц, от которого легко отличается по оптическим свойствам (в порошке под микроскопом изотропен). Цезий легко устанавливается спектральным анализом. Для поллуцита очень характерны также многочисленные тонкие прожилки вторичных минералов белого, серого, сиреневого и розового цвета. П. п. тр. тонкие осколки закругляются по краям; плавится в белую эмаль, причем пламя окрашивается в красновато-желтый цвет. При накаливании становится мутным (теряет воду). В HCl при нагревании растворяется с трудом с выделением порошковатого кремнезема; раствор с хлористой платиной дает обильный осадок двойной хлористой соли цезия и платины.

Происхождение и месторождения. Как гидротермальный минерал встречается в миаролитовых пустотах в гранитных пегматитах. Парагенетически связан с литиевыми силикатами (петалитом, лепидолитом), литиевыми фосфатами (амблигонитом), кварцем и другими минералами. В сплошных массах поллуцита наблюдаются многочисленные тончайшие белые прожилки каолиноподобных продуктов его разрушения. Первоначально поллуцит был установлен в пустотах среди гранитов на о. Эльба (Италия). На территории России поллуцит присутствует с альбитом, лепидолитом, монтебразитом, эльбаитом и сподуменом в редкометальных жилах Воронье-Тундровского пегматитового поля (Кольский полуостров). Крупные выделения известны в литиевых пегматитах месторождения Кара-Адыр (Тува). Кроме того, поллуцит известен в пегматитах Малханского хребта в Забайкалье и в др. местах. Крупнейшим месторождением поллуцитовых руд являются залегающие в докембрийских гнейсах гранитные пегматиты Берник-Лейк в Манитобе (Канада). В значительных скоплениях он был обнаружен в районе лепидолитовых месторождений Карибиб (Юго-Западная Африка). Описан также в месторождениях Варутреск (Швеция), Геброн (США) и других местах.

Практическое значение. Поллуцит является важнейшим источником получения солей цезия, используемых для различных целей в лабораторной и аналитической практике. Очень важно применение цезия для светочувствительных автоматических электроаппаратов и для разрядных ламп. Благодаря цезиевым фотоэлементам была технически разрешена проблема передачи изображений на расстояние (телевидение) и пр.

Л. Г. Фельдман и М. А. Плескова (1977) сделали вывод о структурной эквивалентности в решетки минерала позиций цезия и воды и неэквивалентности позиций цезия (рубидия и калия) и натрия (а также кальция, железа, лития). В поллуците нет прямого изоморфного замещения цезия натрием, а происходит вытеснение атомов цезия молекулами воды с одновременным замещением самостоятельных структурных позиций ионами натрия, обеспечивающими сохранение электростатического баланса.

Группа астрофиллита. Изучение минералов группы астрофиллита (Ганзеев А. А., Ефимов А. Ф., 1969; «цезий-куплетскит..», 1971) позволило

выявить весьма высокие концентрации окиси цезия (до 10-11%) при относительно низких содержаниях рубидия и лития. Установлено, что рубидий и цезий в структуре занимают место калия, в то время как литий, располагается в октаэдрах, занятых железом, марганцем магнием. Следует отметить упорядоченное распределение калия и натрия в структуре астрофиллита и, следовательно, отсутствие замещение между этими элементами. Атом калия окружен 13 атомами кислорода. Именно наличие этих крупных полостей и объясняет отсутствие значительного увеличения параметров элементарной решетки астрофиллита и замещение калия цезием.

Слюды. Наиболее обширные и многочисленные данные по изоморфизму редких щелочных металлов имеются для слюд, так как к этой группе минералов проявляется особый интерес как к весьма тонким индикатором изменения физико-химических параметров среды минералообразования в различных геологических процессах. Слюды являются единственной группой минералов, в которой присутствуют собственные минералы всех трех редких щелочных металлов: литиевые слюды, рубидиевый мусковит и лепидолит и цезиевый биотит. Именно в слюдах наиболее широко проявлен изоморфизм между этими элементами, что обуславливается в первую очередь особенностями структуры и состава минералов.

Как и в рассмотренных выше минералах, вхождение редких щелочных металлах в слюды связано с присутствием их в различных структурных позициях.

Вхождение цезия в слюды обусловлено изоморфным замещением этим элементом межслоевого катиона – калия. Эмпирически установлено, что максимальные концентрации цезия характерны для железо-магнезиальных слюд (биотит и флогопит). Имеющиеся экспериментальные данные по синтезу слюд соответствует данной эмпирической закономерности, то есть синтез цезиевого фтор-флогопита практически неограниченную способность к вхождению цезия в данную слюду, но ни в природе, ни экспериментально не существует цезиевого мусковита, и максимально известная в настоящее время концентрация цезия составляет 0.4% для рубидиевого мусковита и 0.2% для обычного.