Силикаты высоких давлений: кристаллохимия и систематика

Проект: исполнение гранта/договораисполнение гранта/договора в целом

Сведения о проекте

описание

Силикаты являются самым распространенным классом минералов Земной коры и мантии. Понимание особенностей их преобразований при высоких температурах и давлениях является одной из насущных задач современной минералогии и геохимии, т.к. именно физические свойства высокобарических силикатов обуславливают характер поведения минерального вещества в глубинных геосферах Земли. Несмотря на то, что минералогии высоких давлений посвящено большое количество работ в современной научной литературе (см., например: D.Yu. Pushcharovsky, Yu.M. Pushcharovsky, The mineralogy and the origin of deep geospheres: A review, Earth-Science Reviews, 2012. Vol. 113. P. 94-109), в настоящее время не существует обзора данных по силикатам высоких давлений, полученных за последние 15-20 лет. Последний подобный обзор был опубликован в 2000 году (Finger, L. W. & Hazen, R. M. Systematics of high-pressure silicate structures. Rev. Mineral. Geochem. 41, 123–155 (2000)). Однако, за последние годы накопился достаточно серьезный массив новых данных, который требует своего обобщения и осмысления. Среди наиболее интересных, на наш взгляд, результатов, меняющих наши представления о кристаллохимии неорганическихсиликатов, следует отметить работы по пятикоординированному кремнию (Angel, R. J., Ross, N. L., Seifert, F. & Fliervoet, T. F. Structural characterization of pentacoordinate silicon in a calcium silicate. Nature. 384, 441–443 (1996); Finkelstein, G. J., Dera, P. K. & Duffy, T. S. Phase transitions in orthopyroxene (En90) to 49 GPa from single-crystal X-ray diffraction. Phys. Earth Planet. Inter. 244, 78–86 (2015); Pakhomova, A. S. et al. Closer look into close packing: pentacoordinated silicon in the high-pressure polymorph of danburite. IUCrJ. 4, 671–677 (2017); Hu, Y., Kiefer, B., Bina, C. R., Zhang, D. & Dera, P. K. High-pressure γ-CaMgSi2O6: does penta-coordinated silicon exist in the Earth’s Mantle? Geophys. Res. Lett. 44, 11340–11348 (2017); Gorelova, L. A., Pakhomova, A. S., Aprillis, G., Dubrovinsky, L. S. & Krivovichev, S. V. Pentacoordinated silicon in the high-pressure modification of datolite, CaBSiO4(OH). Inorg. Chem. Front. 5, 1653–1660 (2018)), а также по новым полиморфизм кремнезема, в структуре которых октаэдры SiO6 объединяются друг с другом по общим граням (Bykova, E. et al. Metastable silica high pressure polymorphs as structural proxies of deep Earth silicate melts. Nat. Comm. 9, 4789 (2018)). При этом накопилось достаточно большое количество интереснейших результатов по исследованию фазовых преобразований в силикатах in situ, с использованием синхротронного излучения.Автор имеет достаточно большой опыт экспериментальной работы в области структурной минералогии и кристаллохимии – в частности, в минералогии и кристаллохимии силикатов [1-4], в том числе в области изучения высокобарических переходов в полевошпатоподобных структурах [5-9]. Кроме того, у него есть серьезный опыт в разработке кристаллохимических обобщений по кристаллохимии кислородных соединений [10-13] и разработке методов интерпретации сложных кристаллических структур неорганических соединений и минералов [14,15].В рамках конкурса "Экспансия" 2019 года им был подготовлен и передан для публикации в журнал "Записки Российского минералогического общества" обзор по полиморфизму полевых шпатов (более 200 ссылок).Основные публикации[1] Zolotarev, A.A., Krivovichev, S.V., Cámara, F., Bindi, L., Zhitova, E.S., Hawthorne, F., Sokolova, E. Extraordinary structural complexity of ilmajokite: A multilevel hierarchical framework structure of natural origin. IUCrJ. 2020. 7, 121–128. https://journals.iucr.org/m/issues/2020/01/00/lt5023/[2] Zolotarev, A.A., Krivovichev, S.V., Panikorovskii, T.L., Gurzhiy, V.V., Bocharov, V.N., Rassomakhin, M.A. Dmisteinbergite, CaAl2Si2O8, a metastable polymorph of anorthite: Crystal-structure and raman spectroscopic study of the holotype specimen. Minerals. 2019. 9. P. 570. https://www.mdpi.com/2075-163X/9/10/570[3] Pakhomovsky, Y.A., Panikorovskii, T.L., Yakovenchuk, V.N., Ivanyuk, G.Y., Mikhailova, J.A., Krivovichev, S.V., Bocharov, V.N., Kalashnikov, A.O. Selivanovaite, NaTi3(Ti,Na,Fe,Mn)4[(Si2O7)2O4(OH,H2O)4]·nH2O, a new rock-forming mineral from the eudialyte-rich malignite of the Lovozero alkaline massif (Kola Peninsula, Russia). European Journal of Mineralogy. 2018. Vol. 30. P. 525–535. https://www.schweizerbart.de/papers/ejm/detail/30/89760/Selivanovaite_NaTi3_Ti_Na_Fe_Mn_4_Si2O7_2O4_OH_H2?l=FR[4] Zhitova, E.S., Krivovichev, S.V., Hawthorne, F.C., Krzhizhanovskaya, M.G., Zolotarev, A.A., Abdu, Y.A., Yakovenchuk, V.N., Pakhomovsky, Y.A., Goncharov, A.G. High-temperature behaviour of astrophyllite, K2NaFe22+Ti2(Si4O12)2O2(OH)4F: a combined X-ray diffraction and Mössbauer spectroscopic study. Physics and Chemistry of Minerals. 2017. Vol. 44. P. 595–613. https://link.springer.com/article/10.1007/s00269-017-0886-1[5] Pakhomova, A., Aprilis, G., Bykov, M., Gorelova, L., Krivovichev, S.S., Belov, M.P., Abrikosov, I.A., Dubrovinsky, L., 2019. Penta- and hexa-coordinated beryllium and phosphorus in high-pressure modifications of CaBe2P2O8. Nature Communications. 2019. Vol. 10. P. 2800. https://www.nature.com/articles/s41467-019-10589-z[6] Pakhomova, A., Bykova, E., Bykov, M., Glazyrin, K., Gasharova, B., Liermann, H.-P., Mezouar, M., Gorelova, L., Krivovichev, S., Dubrovinsky, L. A closer look into close packing: Pentacoordinated silicon in a high-pressure polymorph of danburite. IUCrJ. 2017. Vol. 4. P. 671–677. https://journals.iucr.org/m/issues/2017/05/00/lt5006/index.html[7] Gorelova, L.A., Pakhomova, A.S., Aprilis, G., Dubrovinsky, L.S., Krivovichev, S.V., 2018. Pentacoordinated silicon in the high-pressure modification of datolite, CaBSiO4(OH). Inorganic Chemistry Frontiers 5, 1653–1660. https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2018/qi/c8qi00257f#!divAbstract[8] Gorelova, L.A., Pakhomova, A.S., Krivovichev, S.V., Dubrovinsky, L.S., Kasatkin, A.V., 2019. High pressure phase transitions of paracelsian BaAl2Si2O8. Scientific Reports 9. https://www.nature.com/articles/s41598-019-49112-1[9] Gorelova L.A., Pakhomova A.S., Krivovichev S.V., Kasatkin A.V., Dubrovinsky L.S. Compressibility of hingganite-(Y): high-pressure single crystal X-ray diffraction study // Phys. Chem. Miner. 2020. Vol. 47. P. 22. https://link.springer.com/article/10.1007%2Fs00269-020-01090-x[10] Krivovichev S. V., Structural Crystallography of Inorganic Oxysalts, Oxford University Press, Oxford, 2009, 328 p. https://global.oup.com/academic/product/structural-crystallography-of-inorganic-oxysalts-9780199213207?cc=ru&lang=en&[11] Krivovichev S. V., Mentré O., Siidra O. I., Colmont M., Filatov S. K. Anion-centered tetrahedra in inorganic compounds. Chem. Rev., vol. 113, no. 8, pp. 6459–535, 2013. https://pubs.acs.org/doi/10.1021/cr3004696[12] F. C. Hawthorne, S. V. Krivovichev, and P. C. Burns, “The crystal chemistry of sulfate minerals,” Rev. Mineral. Geochemistry, vol. 40, P. 1-112. 2000. https://pubs.geoscienceworld.org/msa/rimg/article-abstract/40/1/1/140658/The-Crystal-Chemistry-of-Sulfate-Minerals[13] Krivovichev S.V. Crystal Chemistry of Uranium Oxides and Minerals. In Comprehensive Inorganic Chemistry II (pp. 611-640), Elsevier, 2013. Elsevier. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9780080977744002278?via%3Dihub[14] Krivovichev S. V. Which Inorganic Structures are the Most Complex? Angew. Chem. Int. Ed. Engl., vol. 53, no. 3, pp. 654–61, 2014. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201304374[15] Krivovichev S. V. Structural complexity of minerals: information storage and processing in the mineral world. Mineral. Mag., vol. 77, no. 3, pp. 275–326, 2013. https://www.cambridge.org/core/journals/mineralogical-magazine/article/structural-complexity-of-minerals-information-storage-and-processing-in-the-mineral-world/2F83595A677857F6AC97216D3A3F1E1F
АкронимRFBR_Expansion_2020
СтатусАктивный
Действительная дата начала/окончания9/11/203/08/21

Ключевые слова

  • силикаты, высокие давления, высокобарическая кристаллохимия, фазовые переходы, полиморфизм, координация, кристаллическая структура
  • силикаты
  • высокие давления
  • высокобарическая кристаллохимия