ANNALES HISTORICO-NATURALES MUSEI NATIONALIS HUNGARICI Totnus VIII. Series nova Mauritzit, új ásvány Erdőbényéről.

Átírás

1 ANNALES HISTORICO-NATURALES MUSEI NATIONALIS HUNGARICI Totnus VIII. Series nova 1957 Mauritzit, új ásvány Erdőbényéről írta : TOKODY LÁSZLÓ, MÁNDY TAMÁS és NEMESNÉ VARGA SAROLTA Budapest Az Eperjes-Tokaji hegység eruptív kőzetei riiditok, andezitek és tufáik. Az andezitek hidrotermális ásványaival az elsőnek említett szerző évek óta foglalkozik. A hegység Erdőbénye környékén eszközölt kutatásainak eredménye az új ásvány felfedezése, amelyet M a u r i t z Bél a prof. tiszteletére óhajtunk elnevezni. Erdőbénye mellett emelkedő Mulatóhegy (-(J>5 m.) piroxénandezitjét kőfejtő tárja fel. A kőzetben található hidrotermális ásványok : kvarc, kvarcin, kalcedon, tridimit, opálváltozatok, barit, halotrichit, kalcit, sziderit, szferosziderit és ilmenit. 1 A mauritzit a kőzeten és a felsorolt ásványokon bőven volt gyűjthető. A mauritzit kifejlődése vesés vagy hengeres, csöves. Mindkét alakja kvarcinra települ. A hengerek-csövek egyenesek vagy görbültek. A kvarcin-hengerek hossza átlagosan 0,5 mm. vastagságuk 0, mm ; hosszabb és vastagabb hengerek nagyon ritkák. A csövek belsejében hajszálvékony üreg húzódik. A finom kvarcinrostok merőlegesek a henger palástjára. A hengerek hossziránya optikailag pozitív ; a kavarcin-rostok hossziránya negatív, ami a hengerek hosszirányára merőleges metszeteken kétségtelenül megállapítható. A hengereket a mauritzit vékony rétegben borítja. Felszínén változó méretű, általában ötszögalakú parkettozottság észlelhető, ugyanez figyelhető meg a vesés kifejlődésű felületen is. Mindkét eset tehát beszáradó gél sajátságaira mutat. A mauritzit első megtekintésre limonittal téveszthető össze. Színe kékesfekete. Fénytelen vagy tompa bársonyfényű. Karc- és porszíne sárgásbarna enyhe zöld árnyalattal. Hideg sósavban (1 : 1) könnyen oldódik és kvarcin-henger marad vissza. A mauritzit fajsúlya és keménysége nem határozható meg, mert a kvarcinról parányi, csak optikai vizsgálatra alkalmas pikkelyekben választható le. Mikroszkóp alatt szalmasárga lemezei áttetszők. Izotróp, tengelykép nem mutatkozik. A kristályszerkezet a mauritzit anizotrópiáját követeli meg. Törésmutatója n = 1, A felsorolt ásványok részletes feldolgozása és a róluk szóló kézirat, rajz, mikrofotografiák az Ásványtár 1956 október havi égésekor elpusztultak. Természettudományi Múzeum Évkönyve

2 A mauritzit (+ kvarcin) kémiai összetétele : Si0 8,6% CaO 1,4% Ti0 nyom. K 0 nyom. A1 0 6,9% Na 0 nyom. Fe 0 19,90% P 0 5 nyom. FeO 6,9% H O(110 C-ig) 1,90% MnO 0,1% H O(110 Cfölött) 4,99% MgO 9,8% C0 0,18% Elemző : Ne mesné Varga Sarolta. 100,54% Az Si0, C0 és az utóbbihoz tartozó CaO% levonása után az elemzésből számított súlyszázalékok és mol. hányadosok a következők : AI0O Fe 0 FeO MnO MgO CaO H 0 10,8 0,1008,5 0,06 10,8 0,141 0,0 0,008 16,07 0,986 1,95 0,048 9,4 1,60 100,54 0, ,579 1,60 5 A fenti adatokból az (Fe 0 ). (MgO). 5H,0 illetve az (Fe 111, A1) 0. (Mg,Fe n )0.5H 0 képlet vezethető le. A DTA-görbe egyetlen endoterm csúcsa a kémiai elemzéssel tökéletes összhangban van (1. ábra). A mauritzit 150 C-on teljesen elveszti vizét (K 0 taie n z V. megállapítása). i 1, A kristályszerkezet röntgen-vizsgálata Debye Scherre r-módszerrel történt. Szüretlen Fe-sugárzás, 0 kv, 9 ma, 6 óra (M á n d y T). Kétféle felvétel készült; mindkettőnél a készítmény forgott. Az egyik felvétel a mauritzit porával készült ; a kvarcin nem 100 '00'00'm soo 600 '700' volt eltávolítható. A röntgen diagrammot a a ábra tűnteti fel. A másik felvételt porí- 1. ábra. Mauritzit DTA-görbéje. tatlan ásványhengerrel végeztük; a diagramm a b ábrán látható. A felvételek vonalainak sorrendje és intenzitása nagyon hasonlít a montmorillonoid-ásványok diagrammjára. Összehasonlításul egy igen tiszta montmorillonit (Arkansas, USA) felvételét közöljük a c ábrán.

3 . ábra. Mauritzit röntgendiagrammja porított anyagból (a), pontatlan anyagból (b)^és montmorillonit röntgendiagrammja (Arkansas) (c). A dhki-értékek a következők : Mauritzit Montmorillonit d nk i Â becsült intenzitás d h ki Â becsült intenzitás index 14,5 5 14, ,54 4 4, , 1 (kvarc),619 4 (széles),56 4 (széles) ,746 1, ,51 5 1, ,179 (széles) 1,997 (széles) a 0 = 5,1 Â b 0 = 9,19 A a 0 = 5,18 Â b = 8,96 Â Feltűnő, hogy a vonalak d nk i-értékei, összehasonlítva a montmorillonit értékeivel, a mauritzit-ban növekednek. A röntgendiagrammok hasonlóságából feltehető, hogy a mauritzit kristályszerkezete montmorillonoid típus. Az egyes vonalak a montmorillonoidásványokhoz hasonlóan indexelhetők és ugyanígy számíthatók az elemi periódusok. A mauritzit elemi periódus-értékei a montmorillonit azonos értékeitől nem térnek el jobban, mint amennyire ezt a szokásos, különböző helyettesítésekkor keletkező periódus-ingadozások megengedik. Hasonló nagy elemi cella különösen egyrészt a nagyobb vastartalmú, másrészt a trioktaéderes rnontmorillonoid-ásványoknál jelentkezik. McEvan egyik nagy Fe- és Mg-tartalmú trioktaéderes montmorillonoid kristálykémiai képletét következőleg közölte : (Sie,«Al l l 8 8 ), v i (Al 0 l 8 9 Fefc 7 Fe^ 0Mg 8 l 0 0 Ca 0, 4 )v O 0 (OH), Mní l40 és ennek rácsparaméterei a = 5,1, b = 9,0 A.

4 Felmerül a kérdés, hogy a mauritzit szerkezete miképpen értelmezhető a kémiai összetétel és röntgendiagrammok alapján. A mauritzit nem tartalmaz Si0 -t és csak kevés Al 0 -t. Ezek az alkatrészek a montmorillonoidban sohasem hiányoznak. Ellenben tetemes a mauritzit Fe r -tartalma. Ross és Hendriks szerint a tetraéderes koordináció egyik helyén sem helyettesíthető a Si vagy Al Fe-mal. A mauritzit szerkezete csak azzal a feltevéssel oldható meg, hogy ezeken a tetraéderes helyeken jelentős mennyiségű Fe -ion van. Ez nem lehetetlen, mert több kristályszerkezetben is megfigyelték, így például a vastalknak nevezett minnesotait-változatban (Si, Al, Fe (Fe, Mg, H )^ O 10 (OH). A Fe ionrádiusza 0,67, az Al-é 0,57 Ä, aminek megfelelően az (A10 4 )-tetráéder élhossza 1,5 Â, az (Fe 0 4 ) tetraéderé 1,6 Â, s így a helyettesítés lehetséges. A mauritzit szerkezetében az egyes ponthelyzetek megterhelése a kristálykémiai képlet felállításával oldható meg. A trioktaéderes tnontmorillonoidásvány kristálykémiai képlete ideális esetben: (Si 8 ) :V (Mg 6 ) Vi O 0 (0H) 4. A kémiai elemzés adatainak átszámításakor két nehézség merült fel. 1.) A két- és háromértékű kationok atomviszonya közel 1 : 1, a fenti képlet azonban 4 : viszonyt követel meg..) Az analitikai nyert H 0 értéke nagy, úgy hogy a molekulában a H : 0 arány 1:1, ellentétben a megkívánt 1 : 6 aránnyal. A megoldás a következő megfontolásokból adódik. B e 1 j a n k i n és P e t r o v szerint a gránátokban (grosszulárban) Ca Al (Si0 4 ) a szerkezet szétbomlása nélkül fokozatos (Si0 4 ) -> (H ) helyettesítés lehetséges, miközben az átépítődés a hidrcgránátokon Ca Al (Si0 4 ) (0 4 H 4 ) (piazolit, hibschit) a trikalciumalumináthidrátig Ca Al (0 4 H 4 ) folytatódhat, utóbbiban a helyettesítés már tökéletes, fly módon stabilis (0 4 H 4 )-tetraéder keletkezik, melyben 4 H + az Si 4 szerepét veszi át. Ha feltételezzük, hogy a mauritzitban is hasonló helyettesítés történik, akkor mind a Si 4, hiánya, mind a nagy H-tartalom megmagyarázható. Ha minden tetraéderes helyzetet Fe foglal el, akkor az (Fe0 4 )-tetraéder élhossza a = 5,6 Â. Ezeknek a szempontoknak figyelembevételével a mauritzit szerkezetének kristálykémiai képlete az alábbi adatokból számítható. Összetétel Atomhányados Pozitív töltéshányados Pozitív töltéshányados 47 vegyértékre Atomhánvados S 47 esetében Al 5,9 Fe f,56 Fe 7,9 Mg 9,55 Ca 1,64 H, 0 49,7 0,00 0,40 0,141 0,98 0,041,0,110 0,600 1,09 0,8 0,796 0,08,0 4,56 9,17,14 6,05 0,6 4,4 6,189 46,96 ~ 47,00 1,5,06 1,07,0 0,1 4,4 A kristálykémiai képlet : (Al 1 ) 5 Fe?, 48 H 0 )<v (FCÍJB Fe )07 Mg, 0 Ca 0)1 )*v O 0 (OH) 4 A montmorillonoid képletében a pozitív töltések összege kicserélhető kationokkal együtt 48, a mauritzitban azonban csak 47, a cserélhető kationok közelebbi meghatározása nélkül.

5 MAURITZIT, ÚJ ÁSVÁNY 1 ERDŐBÉNYÉRŐL Az 1 : 1 a r á n y n a k megfelelően 4 oxigénionra 4 hidrogéniont kell venni ; ezekből négy az (OH)-gyökben van, míg a többi húsz a t e t r a é d e r e s rétegben öt Si -t helyettesít. A még f e n n m a r a d ó há rom helyet az összes még rendelkezésre álló Al és a még szükséges Fe foglalja el. A többi ion összesen 5,99 az oktaéderes rétegbe kerül. A képletben cse kély negatív töltéstöbblet mutatkozik, ez azonban a montmorillonoid-ásványokban általános jelenség. 4 A r ö n t g e n v i z s g á l a t o k szerint a mauritzitnak lényegében véve t r i o k t a é d e r e s montmorillonoid-szerkezete van, azzal az alapvető különbséggel, hogy a t e t r a é d e r e s rétegben az Si teljesen hiányzik és helyét nagy részben H j, kisebb részben Fe és Al foglalja el. Mindez a jelen esetben a montmorillonoidszerkezet nagyfokú ál t a l á n o s í t á s á t jelenti. 4 + O -0,(0 H) o A mauritzit vázlatos szerkezetét a. ábra t ű n t e t i fel. Az ásványból a víz 00 -on a szerkezet bomlása nélkül reverzibilisen eltávozik. Irodalom: M c Evan, D. M. C : A -ou -Al?Fe?H?, [IV] =Fe Fe!Mg ;Ca [vi] H +. ábra. Mauritzit szerkezete (vázlatosan). trioctahedral montmorillonite derived from th biotite. (18 Int. Geol. Congr., Vol. of Titles & Abstracts., 18, abstract 86.) B e 1 y a n k i n, D. S., P e t r o v, V. P.: The grossularoid group (hibschite, plazolite) (Am. M i n. 6, , 1941). R o s s, C. S., H e n d r i c k s, S. B.: Minerals of the montmorillonite group (U. S. Geol. Survey Prof. Paper., Nr. 05-B, 1945). B r i n d l c y, G. W.: X-Ray identifacition and cristall structures of clay minerals (London. 1951). MaypHijHT, HOBbiH MHHepaJi H p/ië6ehbe (BeHrpHíi) JT. ToKOflH, T. MaHAH, I I I. He.weT-Bapra, EynanemT MaypnuHT BCTpenaercH COBMCCTHO c rnapotepmajibhbimh Miniepajiaivui B ropax nepbeintokatt, B nnpokcenahaeht0boh KaMeHOJiOMHe, Haxonnmeücn Ha B0BbnuaiomeHCfl OKOJIO C. p,t.e6ehbe rope MyjiaToxeAb (0 5 M). MaypniiiiT nohemhoo6pahbih HJIH Tpy6<raTo-uHJiHHApHMecKHH MHHepa.n HCCHHH qephoro UBeTa c BHyTpeHmiMn BKJiwMeHHH.MH KBapuMHa. OH HMCCT HJIH >KC öapxathhh 6jiecK. LlBeT uapanhhbi n nopoujka >tcejitobato-6ypb!if c e.ieh0btbim OTTeHKOM. PclCTBOpfleTCfl B CJiaÖOH C0J1HH0H KHCJ10TC YflejIbHOrO Beca H TBepAOCTH He^bH onpcaejimtb. H0TponHbifi Mimepaji, HO no KpncTajuinqecKOH CTpyKType OH HBJineToi ahh0tponhbim. n = 1,605. CocTaB : (Fe 0 ). (MgO). 5 H 0 HJIH >i<e (Fein, A l ) 0 (Mg, MaTOBbiH, 1 C Fe 1) H 0. Ha Kpimoií A T A eflhhctbehhbih ahao'repmhheckhh MaKCHMyiw npn 150 C. Cor jiacho pehtrehobckomy HCCJieAOBaHHio Maypnunr njweet npn HamiTejibH0M o6o6mehhii TpHOKTaaApeHHyio MOHTMopHJiJioHAHyio CTpyKTypy, HO B TeTpasApeHHOM cjioe cobepmehho OTcyTCTByeT Si H BMCCTO nero BCTpe^aioTCH H, F e H A l. a = 5,1, b = 9,19, c = 14,5 Â. KpncTajiJioxHMHHecKaa (tjopmvjia Maypnm-iTa : 0 (Al l l M Fe 1 > 4 8 O )>v (Fe»+ 0 1(68 Fe*+ 1)07 Mg 8 ( 0 8 Ca 0i1 )vi O (OH). 80 HoBbiîi.M n Hep a ji no.iyihji cboe nabahhe B qecrb npoijieccopa B. Maypnna. 4

6