A N N A L E S H I S T O R I C O - N A T U R A L E S MUSEI N A T I O N A L I S H U N G A R I C I Totnus V I I I .
Series nova
Mauritzit, új
ásvány
1957
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 B é l a prof. tiszteletére óhajtunk elnevezni.
E r d ő b é n y e mellett emelkedő M u l a t ó h e g y (-(J>225 m.) piroxénandezitjét kőfejtő tárja fel. A kőzetben t a l á l h a t ó hidrotermális á s v á n y o k : kvarc, kvarcin, kalcedon, t r i d i m i t , opálváltozatok, barit, halotrichit, kalcit, sziderit, szferosziderit és i l m e n i t . A mauritzit a kőzeten és a felsorolt á s v á n y o k o n bőven volt gyűjthető. A mauritzit kifejlődése vesés vagy hengeres, csöves. Mindkét alakja kvar cinra települ. A hengerek-csövek egyenesek vagy g ö r b ü l t e k . A kvarcin-hengerek hossza átlagosan 0,5 m m . v a s t a g s á g u k 0,2 mm ; hosszabb és vastagabb hengerek nagyon r i t k á k . 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 m e g á l l a p í t h a t ó . A hengereket a mauritzit v é k o n y rétegben borítja. Felszínén változó méretű, á l t a l á b a n ötszögalakú p a r k e t t o z o t t s á g észlelhető, ugyanez figyelhető meg a vesés kifejlődésű felületen is. Mindkét eset t e h á t beszáradó gél sajátságaira mutat. A mauritzit első megtekintésre limonittal t é v e s z t h e t ő össze. Színe kékesfekete. Fénytelen vagy tompa bársonyfényű. Karc- és porszíne s á r g á s b a r n a enyhe zöld á r n y a l a t t a l . Hideg sósavban (1 : 1) könnyen oldódik és kvarcin-henger marad vissza. A mauritzit fajsúlya és keménysége nem h a t á r o z h a t ó meg, mert a kvarcin ról p a r á n y i , csak optikai vizsgálatra alkalmas pikkelyekben v á l a s z t h a t ó le. Mikroszkóp alatt szalmasárga lemezei á t t e t s z ő k . Izotróp, tengelykép nem mutatkozik. A kristályszerkezet a mauritzit anizotrópiáját követeli meg. T ö r é s m u t a t ó j a n = 1,6035. 1
1
A felsorolt ásványok részletes feldolgozása és a róluk szóló kézirat, rajz, mikrofotografiák az Ásványtár 1956 október havi égésekor elpusztultak. 2
Természettudományi Múzeum Évkönyve
A mauritzit ( + kvarcin) kémiai összetétele : Si0 Ti0 A1 0 Fe 0 FeO MnO MgO 2
2
2
CaO 1,42% K 0 nyom. Na 0 nyom. P 0 nyom. H O(110°C-ig) 12,90% H O ( 1 1 0 ° C f ö l ö t t ) 4,99% C0 0,18%
38,62% nyom. 6,29% 19,90% 6,29% 0,12% 9,83%
2
3
3
2
2
2
5
2
2
2
100,54% Elemző :
Ne m e s n é
Varga
Sarolta.
Az S i 0 , C 0 és az u t ó b b i h o z t a r t o z ó CaO% levonása u t á n az elemzésből s z á m í t o t t súlyszázalékok és mol. h á n y a d o s o k a k ö v e t k e z ő k : 2
2
10,28 32,52 10,28 0,20 16,07 1,95 29,24
AI0O3 Fe 0 FeO MnO MgO CaO H 0 2
3
2
0,1008 0,2036 0,1431 0,0028 0,3986 0,0348 1,6230
0,3044
1
0,5793
2
1,6230
5
100,54 111
A fenti a d a t o k b ó l az ( F e „ 0 ) . (MgO) . 5 H , 0 illetve az (Fe , A 1 ) 0 . 2 ( M g , F e ) 0 . 5 H 0 képlet v e z e t h e t ő 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 ta i e n z V. megállapítása). i ••• 1 • • • • • • • , A kristályszerkezet röntgen-vizsgálata D e b y e — S c h e r r e r-módszerrel t ö r t é n t . Szüretlen Fe-sugárzás, 30 kV, 9 mA, 6 ó r a (M á n d y T). Kétféle felvétel k é s z ü l t ; m i n d k e t t ő n é l a k é s z í t m é n y forgott. Az egyik felvétel a mauritzit porával készült ; a kvarcin nem 100 '200'300'm soo 600 '700'800 900 1000 volt e l t á v o l í t h a t ó . A röntgen diagrammot a 2a á b r a t ű n t e t i fel. A másik felvételt porí1. ábra. Mauritzit DTA-görbéje. tatlan ásványhengerrel végeztük; a diagramm a 2b á b r á n l á t h a t ó . A felvételek vonalainak sorrendje és intenzitása nagyon hasonlít a montmorillonoid-ásványok d i a g r a m m j á r a . Összehasonlításul egy igen tiszta montmorillonit (Arkansas, USA) felvételét közöljük a 2c á b r á n . 3
n
2
2
2
3
2. ábra. Mauritzit röntgendiagrammja porított anyagból (a), pontatlan anyagból montmorillonit röntgendiagrammja (Arkansas) (c).
A dhki-értékek a k ö v e t k e z ő k : Mauritzit Montmorillonit d i  becsült i n t e n z i t á s d ki  becsült i n t e n z i t á s 14,5 5 14,3 5 4,54 4 4,48 5 3,32 1 2,619 4 (széles) 2,562 4 (széles) 1,7346 2 1,6908 2 1,5313 5 1,4963 4 1,3179 3 (széles) 1,2997 2 (széles) n k
h
a = 5,31 Â
a = 5,18 Â
b = 9,19 A
b„ = 8,96 Â
0
(b)^és
index 001 10.0.2 (kvarc) 13.2.0 31.15.24 33.0.6 24.4.0
0
0
F e l t ű n ő , hogy a vonalak d i - é r t é k e i , összehasonlítva a montmorillonit értékeivel, a mauritzit-ban n ö v e k e d n e k . A r ö n t g e n d i a g r a m m o k hasonlóságából feltehető, hogy a mauritzit kris tályszerkezete montmorillonoid t í p u s . Az egyes vonalak a montmorillonoidá s v á n y o k h o z hasonlóan indexelhetők és ugyanígy s z á m í t h a t ó k az elemi perió dusok. A mauritzit elemi periódus-értékei a montmorillonit azonos értékeitől nem t é r n e k el jobban, mint amennyire ezt a szokásos, különböző helyettesítések kor keletkező periódus-ingadozások megengedik. Hasonló nagy elemi cella különösen egyrészt a nagyobb v a s t a r t a l m ú , másrészt a trioktaéderes rnontmorillonoid-ásványoknál jelentkezik. M c E v a n egyik nagy Fe- és M g - t a r t a l m ú t r i o k t a é d e r e s montmorillo noid kristálykémiai képletét következőleg közölte : nk
(Sie,« A l i
l l 8 8
)
, v
(Al
0 l 8 9
Fefc F e ^ M g 7
0
8 l 0 0
Mní és ennek rácsparaméterei a = 5,31, b = 9,20 A. l 4 0
Ca , )v O 0
24
20
(OH),
Felmerül a kérdés, hogy a mauritzit szerkezete miképpen é r t e l m e z h e t ő a kémiai összetétel és r ö n t g e n d i a g r a m m o k alapján. A mauritzit nem tartalmaz Si0 -t és csak kevés A l 0 - t . Ezek az alkatrészek a montmorillonoidban sohasem h i á n y o z n a k . Ellenben tetemes a mauritzit Fe -tartalma. R o s s é s H e n d r i k s szerint a t e t r a é d e r e s koordináció egyik helyén sem h e l y e t t e s í t h e t ő a Si vagy A l Fe-mal. A mauritzit szerkezete csak azzal a feltevéssel oldható meg, hogy ezeken a t e t r a é d e r e s helyeken jelentős mennyiségű Fe -ion van. Ez nem lehetetlen, mert t ö b b kristályszerkezetben is megfigyelték, így például a vastalknak nevezett m i n n e s o t a i t - v á l t o z a t b a n (Si, A l , Fe (Fe , Mg, H ) ^ O ( O H ) . A Fe ionrádiusza 0,67, az Al-é 0,57 Ä, aminek megfelelően az (A10 )-tetráéder élhossza 1,53 Â, az (Fe 0 ) tetra éderé 1,63 Â, s így a helyettesítés lehetséges. A mauritzit szerkezetében az egyes ponthelyzetek megterhelése a kristály kémiai képlet felállításával oldható meg. A trioktaéderes tnontmorillonoidá s v á n y kristálykémiai képlete ideális esetben: ( S i ) ( M g ) O ( 0 H ) . A kémiai elemzés adatainak á t s z á m í t á s a k o r két nehézség merült fel. 1.) A két- és h á r o m é r t é k ű kationok atomviszonya közel 1 : 1, a fenti képlet azonban 4 : 3 viszonyt követel meg. 2.) Az analitikai nyert H 0 értéke nagy, ú g y hogy a molekulában a H : 0 a r á n y 1 : 1 , ellentétben a m e g k í v á n t 1 : 6 a r á n n y a l . A meg oldás a k ö v e t k e z ő megfontolásokból adódik. B e 1 j a n k i n és P e t r o v szerint a g r á n á t o k b a n (grosszulárban) C a A l ( S i 0 ) a szerkezet szétbomlása nélkül fokozatos (Si0 ) - > ( H 0 ) helyette sítés lehetséges, miközben az átépítődés a h i d r c g r á n á t o k o n C a A l ( S i 0 ) ( 0 H ) (piazolit, hibschit) a t r i k a l c i u m a l u m i n á t h i d r á t i g C a A l ( 0 H ) folyta t ó d h a t , u t ó b b i b a n a helyettesítés m á r tökéletes, fly módon stabilis ( 0 H ) - t e t raéder keletkezik, melyben 4 H az Si szerepét veszi á t . Ha feltételezzük, hogy a mauritzitban is hasonló helyettesítés történik, akkor mind a S i h i á n y a , mind a nagy H-tartalom m e g m a g y a r á z h a t ó . Ha minden t e t r a é d e r e s helyzetet Fe foglal el, akkor az (Fe0 )-tetraéder élhossza a = 5,63 Â. Ezeknek a szempontoknak figyelembevételével a mauritzit szerkezetének kristálykémiai képlete az alábbi a d a t o k b ó l s z á m í t h a t ó . 2
2
3
3 r
3
3
2
3
2
10
2
3
4
4
:V
V i
8
6
20
4
2
3
2
4
3
4
4
4
3
4
4
3
2
2
4
4
4
+
4
3
4
4
4,
3
4
Összetétel
Al Fe Fe Mg Ca H 0
Atomhányados
5,39 22,56 7,92 9,55 1,64 3,22 49,72
3f
2
Pozitív töltéshányados 47 vegyértékre
Pozitív töltéshányados
0,200 0,403 0,141 0,398 0,041 3,220 3,110
0,600 1,209 0,282 0,796 0,082 3,220
4,56 9,17 2,14 6,05 0,62 24,42
6,189
46,96
Atomhánvados S 47 esetében 2
1,52 3,06 1,07 3,03 0,31 24,42 ~
47,00
A kristálykémiai képlet : (Al 2
1 ) 5 2
Fe?,
48
H )
2 )07
Mg , 3
0 3
Ca
0)31
)*v O
20
(OH)
4
A montmorillonoid képletében a pozitív töltések összege kicserélhető kationokkal együtt 48, a mauritzitban azonban csak 47, a cserélhető kationok közelebbi meghatározása nélkül.
2
MAURITZIT,
ÚJ
ÁSVÁNY
21
ERDŐBÉNYÉRŐL
Az 1 : 1 a r á n y n a k megfelelően 24 oxigénionra 24 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
3
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
+
3
3
O -0,(0 H) © • o
A mauritzit vázlatos szerkezetét a 3. ábra t ű n t e t i fel. Az ásványból a víz 200°-on a szerkezet bomlása nélkül reverzibilisen eltávozik. Irodalom:
M c Evan,
D. M. C :
A
-ou 3
3
-Al ?Fe ?H?, [IV] =Fe Fe !Mg ;Ca [vi] H
2
2
2+
3. ábra. Mauritzit szerkezete (vázlatosan).
trioctahedral
montmorillonite
derived
from
th
biotite. (18 Int. Geol. Congr., Vol. of Titles & Abstracts., 128, abstract 386.) — 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 . 26, 450—453, 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. 205-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 3 3p/ië6eHbe
(BeHrpHíi)
JT. ToKOflH, T. MaHAH, I I I . He.weT-Bapra, EynanemT MaypnuHT BCTpenaercH COBMCCTHO c rnapoTepMajibHbiMH Miniepajiaivui B ropax 3nepbeinToKatt, B nnpoKcenaHAe3HT0BOH KaMeHOJiOMHe, Haxonnmeücn Ha B03BbnuaiomeHCfl OKOJIO C . 3p,T.e6eHbe rope MyjiaToxeAb (0 225 M). MaypniiiiT noHeMHOo6pa3HbiH HJIH Tpy6
KC öapxaTHHH 6jiecK. LlBeT uapanHHbi n nopoujKa >tcejiTOBaTO-6ypb!if c 3e.ieH0B3TbiM OTTeHKOM. PclCTBOpfleTCfl B CJiaÖOH C0J1HH0H KHCJ10TC YflejIbHOrO Beca H TBepAOCTH He^b3H onpcaejiMTb. H30TponHbifi Mimepaji, HO no KpncTajuinqecKOH CTpyKType OH HBJineToi aHH30TponHbiM. n = 1,6035. CocTaB : (Fe 0 ). (MgO) . 5 H 0 HJIH >i<e (Fein, A l ) 0 2 (Mg,
MaTOBbiH,
2
3
3
2
2
1
3
C
Fe 1). 0 . 5 H 0 . Ha Kpimoií A T A eflHHCTBeHHbiH aHAO'repMHHecKHH MaKCHMyiw npn 150 C. Cor2
jiacHO peHTreHOBCKOMy HCCJieAOBaHHio Maypnunr njweeT — npn 3HamiTejibH0M o6o6meHHii — TpHOKTaaApeHHyio MOHTMopHJiJioHAHyio CTpyKTypy, HO B TeTpasApeHHOM cjioe coBepmeHHo OTcyTCTByeT Si H BMCCTO nero BCTpe^aioTCH H, F e H A l . a = 5,31, b = 9,19, c = 14,5 Â. KpncTajiJioxHMHHecKaa (tjopMVJia Maypnm-iTa : 3
0
(Al
l l M
Fe
3 1 > 4 8
O )>v (Fe»+ 20
1(68
Fe*+
1)07
Mg
8 ( 0 8
Ca
0i31
)vi O (OH) . 80
HoBbiîi .M n Hep a ji no.iyiHji cBoe na3BaHHe B qecrb npoijieccopa B. Maypnna.
4
