俄罗斯科学院远东分院火山地震研究所研究人员及其同事，首次揭示了层状钛硅酸盐矿物方解石和铯方解石在加热过程中的晶体结构变化。该研究由俄罗斯科学基金会(RSF)资助，结果发表于《矿物》杂志。
研究发现，在氧气环境下，受温度影响，这两种矿物中的锰会失去电子，水分“离开”矿物，导致晶体被压缩。这一成果扩展了人们对含铯钛硅酸盐物理特性的认知，有望使这些矿物用于放射性铯的处理。
铯榴石及其含铯类似物是天然钛硅酸盐化合物，属层状矿物，具有多孔结构，由两种分子层交替排列形成。部分分子层由锰原子以及铁和镁的混合物组成，另一部分由钛和硅组成，分子层空隙中存在铯等较大阳离子。铯矿物在自然界中稀有，铯榴石作为天然铯富集剂备受关注。铯广泛应用于化工、石油开采等领域，其放射性同位素铯 - 137是辐射灾害主要环境污染物之一，研究此类铯富集剂在高温下的原子结构，对开发将其转化为稳定矿物形式的技术至关重要。
研究作者首次描述了两种库普列特矿族矿物(成分中不含铯和含铯)在高温下的行为。矿物样品被加热至1000°C，研究人员使用X射线衍射法记录加热引起的变化。结果显示，加热到500°C时，矿物晶体结构先膨胀后急剧压缩。详细研究表明，这种压缩与锰的氧化(电子释放)及化合物失水有关。作者首次确定锰在温度影响下的氧化过程与铁类似，且与矿物“脱水”有关。由此推测，锰的氧化可能发生在高温高压岩石中，因富锰岩石分布有限，其局部范围比铁的氧化范围更广，“贫水”矿物存在可能表明其在氧气环境中被加热到500°C以上。
所研究矿物的晶体结构和热膨胀系数图
作者描述的特征补充了对矿物物理性质的认识，拓展了对矿物加热过程的理解，类似过程也发生在地球深层矿物转化及技术加工中，所得数据或可用于采矿业提取锰和铯化合物。
项目负责人叶莲娜·日托娃表示，研究成果可用于研制选择性“吸收”铯的材料，包括生产处理放射性铯的陶瓷，未来计划开展综合研究，阐明钛硅酸盐矿物在加热过程中原子层面的运作机制。
该研究参与者包括圣彼得堡国立大学、俄罗斯科学院西伯利亚分院A.P.维诺格拉多夫地球化学研究所、曼尼托巴大学和俄罗斯科学院科拉科学中心地质研究所的工作人员。
