Phát hiện khoáng chất kỳ lạ trong lòng núi lửa

Đó là một chất kết tinh màu xanh lam và xanh lục. Nhóm nghiên cứu gọi là Petrovite. Khoáng chất được tìm thấy ở vùng viễn đông của Nga, trên đỉnh núi lửa Tolbachik ở bán đảo Kamchatka.

Lịch sử phun trào của Tolbachik có từ hàng ngàn năm trước, nhưng trong thời gian gần đây, nổi bật lên hai sự kiện đáng chú ý: Vụ phun trào khe nứt

Tolbachik năm 1975 – 1976 và lần thứ hai, có quy mô nhỏ hơn diễn ra trong khoảng giữa năm 2012 – 2013. Lực phun trào trong sự kiện đầu tiên đã xé toạc nhiều hình nón kết trong quần thể núi lửa, mở ra địa hình đá mà từ đó được phát hiện là một mạch trầm tích fumarole phong phú và các khoáng chất chưa từng thấy ở bất kỳ nơi nào khác.

Tổng cộng, núi lửa Tolbachik có tới 130 loại khoáng chất địa phương lần đầu tiên được xác định ở đây, trong đó mới nhất là Petrovite, một loại khoáng chất sunfat có hình dạng như các tập hợp tinh thể hình cầu màu xanh lam, nhiều chứa thể khí.

Mẫu vật được nghiên cứu ở đây được phát hiện vào năm 2000, gần hình nón than thứ hai liên quan đến vụ phun trào năm 1975, và được lưu trữ để phân tích sau này. Có thể đã qua một thời gian dài, nhưng phân tích đó giờ cho thấy rằng khoáng chất màu xanh lam rực rỡ này thể hiện những dấu hiệu phân tử đặc biệt hiếm thấy trước đây.

Nguyên tử đồng trong cấu trúc tinh thể của Petrovite có sự phối hợp bất thường và rất hiếm của bảy nguyên tử oxy, theo trưởng nhóm nghiên cứu và nhà tinh thể học Stanislav Filatov từ Đại học St Petersburg giải thích.

Saranchinaite, được xác định vài năm trước bởi một nhóm khác ở St Petersburg, cũng được phát hiện tại Tolbachik - và giống như Petrovite, có màu sắc nổi bật theo đúng nghĩa của nó.

Trong trường hợp của Petrovite, khoáng chất được cho là kết tinh thông qua sự kết tủa trực tiếp từ khí núi lửa, có dạng như những lớp vỏ tinh thể màu xanh lam bao bọc một vật liệu mạt vụn núi lửa mịn.

Ở cấp độ hóa học, Petrovite đại diện cho một loại cấu trúc tinh thể mới, mặc dù loại cấu trúc có những điểm tương đồng với saranchinait, và có thể đã được tạo ra từ đó theo giả thuyết. Nhóm nghiên cứu cho rằng điều này có thể dẫn đến các ứng dụng quan trọng trong khoa học vật liệu.

Đáng chú ý, khung phân tử của Petrovite - bao gồm các nguyên tử oxy, lưu huỳnh natri và đồng - về bản chất rất xốp, thể hiện các con đường liên kết với nhau có thể cho phép các ion natri di chuyển qua cấu trúc.

Do hành vi đó - và nếu nhóm khoa học có thể tái tạo khuôn trong phòng thí nghiệm - nhóm cho rằng điều này có thể dẫn đến các ứng dụng quan trọng trong khoa học vật liệu, có khả năng tạo điều kiện cho các phương pháp phát triển catốt mới để sử dụng trong pin và thiết bị điện.

Filatov nói: “Hiện tại, vấn đề lớn nhất đối với việc sử dụng này là một lượng nhỏ kim loại chuyển tiếp - đồng - trong cấu trúc tinh thể của khoáng chất.

“Nó có thể được giải quyết bằng cách tổng hợp một hợp chất có cấu trúc tương tự như Petrovite trong phòng thí nghiệm”.