ОСОБЛИВОСТІ ЗМІН В МІНЕРАЛАХ У ПРОЦЕСІ МЕТАМІКТИЗАЦІЇ - Закономірності зміни складу мінералів з докембрійських порід Українського щита

Проаналізовано результати досліджень на мікро - і нанорівнях надмолекулярної впорядкованості в рентгеноаморфних природних утвореннях - мінералоїдах. Такі структури виявляють глобулярну будову на нанорівні. Їх структурно-морфологічні ознаки (сфероїдальність, фіброїдність, капсулярність) подібні до метаміктних мінералів. В метаміктному стані, в порівнянні з кристалічним, крім всіх інших характеристик, змінюється і хімічний склад, що, зазвичай, пов'язують із вторинними процесами.

Головною причиною переходу з упорядкованого кристалічного стану в аморфний вважають опромінення мінералу радіоактивними елементами (U, Th, РЗ), які входять до складу мінералів або діють ззовні. Відомо, що одні мінерали за час свого існування (млн років) втрачають кристалічну будову, а інші, навіть при більшому вмісті радіоактивних елементів, її зберігають. Для з'ясування цієї особливості проаналізовано структури більше ста мінералів, які містять радіоактивні елементи U і Th. Встановлено чинники, що сприяють радіаційній стійкості структури:

    1. Процес каналювання. З досліджених 75 шаруватих U, Th - мінералів 69 є неметаміктними. Показано, що однією з причин цього є прямі наноканали в їх структурі, завдяки яким б-частинки захоплюються в процес каналювання, що зберігає структуру мінерала від руйнування. 2. Роль міжшарових молекул води. Присутність у міжшаровому просторі молекул води позитивно впливає на радіаційну стійкість мінералів. Це пов'язано з електричним дипольним моментом молекул води, які внаслідок певної орієнтації в міжшаровому просторі можуть зменшувати висоту потенційного бар'єру рекомбінації дефектів. 3. В'язкість. На радіаційну стійкість впливають також певні особливості складу мінералів. Як правило, всі U-Th - вміщуючі фосфатні мінерали, на відміну від силіцієвих, є неметаміктними. Швидкість дифузії дефектів залежить від фізико-хімічних властивостей речовини, в тому числі від в'язкості, внаслідок зменшення якої фосфатні мінерали швидше відновлюють кристалічну структуру, зруйновану б-частинкою. Отже, переважна заміна Si на Р, що виявлена методом динамічних зв'язків за складом природних цирконів і монацитів, може бути реакцією мінеральної речовини на дію радіації.

Порівняння отриманих методом фотоелектронної спектроскопії, наведених в роботі фотоелектронних спектрів кристалічного і метаміктного цирконів, показало однакову енергію зв'язку 1s-електронів кисню і перерозподіл електронної густини на атомах Zr і Si у бік збільшення енергії зв'язку 3-d електронів Zr і зменшення енергії зв'язку 2р-електронів Si на поверхні метаміктних зразків. Також встановлено значне відносне збільшення вмісту Zr (з 28,7% до 39,3%) і відповідне зменшення вмісту Si на поверхні метаміктного циркону в порівнянні з кристалічним. Оскільки сумарний вміст води і гідроксильних груп (близько 1 %) в цирконах, визначений методом ІЧС, не компенсує існуючий дефіцит (більше десяти %) суми концентрацій у метаміктних ділянках, зроблено висновок, що до їх складу, крім води, можуть входити й інші "легкі" елементи. При нагріванні в інтервалі 850-900ОС у більшості метаміктних мінералів спостерігається екзотермічний ефект, температура якого практично співпадає з температурою окиснення фуллеренів. Висловлено припущення, що метаміктний стан може бути повязаним із фуллеренами.

Похожие статьи




ОСОБЛИВОСТІ ЗМІН В МІНЕРАЛАХ У ПРОЦЕСІ МЕТАМІКТИЗАЦІЇ - Закономірності зміни складу мінералів з докембрійських порід Українського щита

Предыдущая | Следующая