Трона: Минерал, происхождение, структура и месторождения

Введение

Гидратированный карбонат натрия минерал.

Трона (тринатриевый гидрогендикарбонат дигидрат, также сескикарбонат натрия дигидрат, Na2CO3·NaHCO3·2H2O) — неморской осадочный минерал, образующийся при испарении. Он добывается как основной источник карбоната натрия в Соединенных Штатах, где он заменил процесс Солвея, используемый в большинстве других стран мира для производства карбоната натрия. Турция также является крупным производителем.

Этимология

Слово пришло в английский язык либо через шведский (trona), либо через испанский (trona), при этом оба возможных источника имели то же значение, что и в английском: минерал натрон из Северной Африки. И испанский, и шведский термины восходят к арабскому trōn, который, в свою очередь, происходит от арабского natron и еврейского נתרן (natruna), который берет начало в древнегреческом νιτρον (nitron), а тот, в конечном счете, от древнеегипетского ntry (или 'nitry').

Природные месторождения

Трона встречается в озерах Оуэнс и Сирлс в Калифорнии; в формации Грин-Ривер в Вайоминге и Юте; в панах Макгадикгади в Ботсване и в долине Нила в Египте. Месторождение троны вблизи Грин-Ривер, Вайоминг, является крупнейшим известным в мире и залегает в слоистых эвапоритовых отложениях под землей, где трона отлагалась в озере в палеогеновый период. Трона также добывается в озере Магади в Кенийской рифтовой долине почти 100 лет. Северная часть озера Натрон покрыта слоем троны толщиной 1,5 м и встречается в «соляных» панах в национальном парке Этоша в Намибии. Регион Бейпазари в провинции Анкара в Турции содержит около 33 пластов троны в двух линзовидных телах, ограниченных разломами, в и над нефтяными сланцами нижней формации Хирка (16 в нижней и 17 в верхней части тела). В руднике троны в бассейне Учэн, провинция Хэнань, Китай, насчитывается около 36 пластов троны (глубиной 693–974 м), нижние 15 пластов имеют толщину 0,5–1,5 м, максимальная толщина – 2,38 м; верхние 21 пласта имеют толщину 1–3 м, с максимальной толщиной 4,56 м, залегающие среди и подстилаемые доломитистыми нефтяными сланцами формации Вулидуи. Трона также была обнаружена в магматических средах. Исследования показали, что трона может образовываться в результате автометасоматических реакций поздних магматических флюидов или расплавов (или сверхкритических смесей флюидов и расплавов) с ранее кристаллизовавшимися породами в пределах одного плутонического комплекса или в результате крупномасштабного разделения фаз в конечных стадиях магматизма. Структура состоит из блоков, содержащих три натриевых полиэдра, связанных общими ребрами (центральный октаэдр, окруженный септаэдрами), соединенных карбонатными группами и водородными связями. Бейкон и Карри (1956) уточнили определение структуры, используя двумерную дифракцию нейтронов на монокристалле, и предположили, что атом водорода в симметричном анионе (HC2O6)3− неупорядочен. Окружение неупорядоченного атома H позднее было исследовано Чоем и Мигелем (1982) при 300 К с использованием трехмерной дифракции нейтронов на монокристалле: они пришли к выводу, что атом H динамически неупорядочен между двумя эквивалентными позициями, разделенными друг от друга на 0,211(9) Å. Динамически неупорядоченный атом H был повторно исследован при низкой температуре О’Бэнноном и др. (2014), и они пришли к выводу, что он не упорядочивается при температурах ниже 100 К.

Trona is found at Owens Lake and Searles Lake, California; the Green River Formation of Wyoming and Utah; the Makgadikgadi Pans in Botswana and in the Nile Valley in Egypt. The trona near Green River, Wyoming, is the largest known deposit in the world and lies in layered evaporite deposits below ground, where the trona was deposited in a lake during the Paleogene Period. Trona has also been mined at Lake Magadi in the Kenyan Rift Valley for nearly 100 years. The northern part of Lake Natron is covered by a 1.5 m thick trona bed, and occurs in 'salt' pans in the Etosha National Park in Namibia. The Beypazari region in the Ankara Province of Turkey has some 33 trona beds in two fault bound lensoid bodies in and above oil shales of the Lower Hirka Formation (16 in the lower and 17 in the upper body). The Wucheng basin trona mine, Henan Province China has some 36 trona beds (693–974 m deep), the lower 15 beds are 0.5–1.5 m thick, thickest 2.38 m; the upper 21 beds are 1–3 m thick, with a maximum of 4.56 m hosted and underlain by dolomitic oil shales of the Wulidui Formation. Trona has also been found in magmatic environments. Research has shown that trona can be formed by autometasomatic reactions of late magmatic fluids or melts (or supercritical fluid melt mixtures), with earlier crystallized rocks within the same plutonic complex, or by large scale vapor unmixing in the very final stages of magmatism. The structure consists of units of 3 edge sharing sodium polyhedra (a central octahedron flanked by septahedra), cross linked by carbonate groups and hydrogen bonds. Bacon and Curry (1956) refined the structure determination using two dimensional single crystal neutron diffraction, and suggested that the hydrogen atom in the symmetric (HC2O6)3− anion is disordered. The environment of the disordered H atom was later investigated by Choi and Mighell (1982) at 300 K with three dimensional single crystal neutron diffraction: they concluded that the H atom is dynamically disordered between two equivalent sites, separated from one another by 0.211(9) Å. The dynamically disordered H atom was reinvestigated at low temperature by O'Bannon et al. 2014 and they concluded that it does not order at temperatures as low as 100K.

Применение

Трона является распространенным источником кальцинированной соды, которая представляет собой важный экономический товар благодаря применению в производстве стекла, химикатов, бумаги, моющих средств и текстиля. Она используется для обработки воды. Она используется для удаления серы как из дымовых газов, так и из лигнита. Она является продуктом улавливания углерода из дымовых газов. Она также используется в качестве пищевой добавки.