Пошук академічних текстів

Інформація × Реєстраційний номер 0220U000120, 0115U003008 , Науково-дослідна робота Назва роботи Спектроскопічні характеристики, кристалохімія і типоморфізм мінералів групи кільцевих силікатів Назва етапу роботи Керівник роботи Таран Михайло Миколайович, Дата реєстрації 16-01-2020 Організація виконавець Інститут геохімії, мінералогії та рудоутворення ім. М.П. Семененка Опис етапу Комплексом спектроскопічних методів - переважно мессбауерівською, оптичною і інфрачервоною Фур'є-спектроскопією - вивчені турмаліни, берили і кордієрити - основні мінерали групи кільцевих силікатів. Із домішкових іонів металів першого перехідного періоду в їх складі переважають Ti4+, Cr3+, Fe2+ і Fe3+ - іони, які складають левову частину іонів перехідних металів загалом в природних кисень-вмісних кристалах і які беруть участь в багатьох процесах мінерало- і породоутворення, зумовлюють забарвлення, впливають на тепло- і електропровідність та інші властивості мінералів, гірських порід, геологічних комплексів і цілих геологічних ландшафтів. Вивчення оптичних спектрів турмалінів, берилів і кордієритів за різних температур і тисків показало, що смуги поглинання різної природи, зумовлені електронними переходами різного типу - dd-переходами всередині електронної d-оболонки іонів перехідних металів, переходами з переносом заряду типу метал-метал і переходами в обмінно-зв'язаних парах таких іонів - ведуть себе по різному під дією Т і Р. Це, з одного боку, дуже важливо для інтерпретації оптичних спектрів, яка в багатьох випадках ще далеко не однозначна, а з іншого - надає унікальну інформацію про електронний стан і пов'язані з цим характеристики мінералів в умовах земних глибин за високих РТ-параметрів. Дослідження Fe- і FeTi-вмісних турмалінів показало, що іони заліза Fe2+ і Fe3+ займають переважно Y-октаедри структури. Зі збільшенням ступеню окислення, тобто концентрації Fe3+, в поляризації E_|_ c швидко зростає інтенсивність смуг поглинання дозволених за спіном dd-переходів іонів Fe2+ (Y) в ближній ІЧ-області, що свідчить про зростання концентрації обмінно-зв'язаних пар Fe2+ (Y) - Fe3+ (Y). Цей процес супроводжується ростом густини забарвлення, зміною тональності від світло-зеленого до синього і, в випадку шерлів, до чорного в E _|_ c- поляризованому освітлені. В поляризації E || c інтенсивність зазначених смуг поглинання і, відповідно, інтенсивності забарвлення зростає з ростом залізистості значно повільніше, що у високозалізистих турмалінах призводить до появи сильного дихроїзму E _|_ c >> E || c. Присутність в таких кристалах домішку іонів Ті4+ в Y-позиції структури призводить до появи коричнюватих і бурих компонент в забарвленні за рахунок широкої смуги переносу заряду Fe2+ + Ті4+ -> Fe3+ + Ті3+ з максимумом, в залежності від загального хімічного складу турмалінів, в області від 22000 до 25000 см-1. Вивчення турмалінів увітового складу з високим вмістом Mg, де надлишок цих іонів займає менші за розміром октаедричні Z-позиції структури, показало, що на відміну від інших Mg, Fe2+-силікатів, ніякого заміщення Mg на Fe2+ в Z-октаедрах не відбувається, а все залізо концентрується в позиціях Y. Густо-червоне забарвлення і сильний дихроїзм високозалізистих оксі-дравітів зумовлені високою концентрацією іонів Fe3+ в Y-позиціях структури при виникненні електронної обмінної взаємодії в парах Fe3+ (Y) - Fe3+ (Y). Вивчення оптичних спектрів таких кристалів за різних тисків свідчить про те, що смуги поглинання в них можуть бути віднесені до заборонених за спіном електронних переходів в Fe3+-іонах підсилених такою взаємодією. Детальне вивчення хромвмісних турмалінів із Танзанії показало, що Усамбара-ефект (зміна забарвлення з зеленого на червоне зі збільшенням товщини зразка) за своєю природою тісно пов'язаний з олександритовим ефектом, але на відміну від останнього зміна кольору зумовлена не зміною спектрального складу світла освітлення, а особливим співвідношенням величини пропускання світла в двох "вікнах прозорості", зеленому і червоному, і нелінійною (експоненціальною) залежністю величини пропускання від товщини. Важливою умовою є також достатньо високий вміст хрому для утворення глибоких, добре сформованих вікон прозорості в зеленій і червоній областях видимого діапазону спектру. Показано, як домішки інших хромо-форних іонів, зокрема Fe2+ і Fe3+, можуть "гасити" Усамбара-ефект в турмаліні. На великій колекції природних і штучно вирощених берилів різного складу встановлені спектроскопічні особливості входження домішок Fe2+ і Fe3+ в структуру берилу і їхню роль в забарвлені і дихроїзмі геліодорів, аквамаринів і різноманітних проміжних різнозабарвлених різновидів. Вперше показано, що просторове розподілення домішки Fe2+ в тетраедичній позиції на місці іонів Be2+ по довжині кристалів відрізняється для зразків із різних родовищ і може свідчити про фізико-хімічні особливості їх кристалізації. Детально вивчені смарагди із прояву Крута Балка в Приазовї, їх оптичні і інфрачервоні спектри, особливості хімізму в порівнянні зі смарагдами із інших родовищ світу. Спектроскопічне вивчення бациту (рідкісного Sc-вмісного аналогу берилу) із родовищ Кент (Казахстан) і Тьордаль (Норвегія) показала, що на відміну від звичайного берилу іони Fe2+ і Fe3+ займають виключно октаедричні позиції структури. Як і в берилах синє забарвлення і дихроїзм (E || c > E _|_ c) зумовлені смугою переносі заряду Fe2+ і Fe3+. Інфрачервона спектроскопія свідчить про те, що на відміну від берилу, де в каналах структури присутні зазвичай молекули води двох типів H2O І і H2O ІІ, у вивчених бацитах спостерігаються лише молекули H2O типу ІІ. Опис продукції Встановлено, що температура і тиск по різному впливають на смуги поглинання різної природи в оптичних спектрах кільцевих силікатів, що вміщують іони перехідних металів. Це важливо як для інтерпретації спектрів, так і для розуміння впливу РТ-факторів на електронні властивості мінералів в умовах земних глибин. Встановлені причини різноманітного забарвлення і плеохроїзму мінералів в залежності від входження іонів в різні позиції і канали кристалічної структури. Визначені типоморфні спектроскопічні особливості для зразків із різних родовищ. Проведено порівняльне вивчення природних і штучних мінералів. Автори роботи Ільченко Катерина Олександрівна Гречановська Олена Євгенівна. Лупашко Тетяна Миколаївна Таращан Аркадій Миколайович Хоменко Володимир Михайлович Додано в НРАТ 2020-04-02 Закрити