ПОДВИЖНЫЕ ПРИМЕСИ В КВАРЦЕ КАРЕЛО-КОЛЬСКОГО РЕГИОНА

Леонид Тихонович Раков, Виктор Тимофеевич Дубинчук, Любовь Степановна Скамницкая, Владимир Владимирович Щипцов, Leonid Rakov, Viktor Dubinchuk, Lyubov’ Skamnitskaya, Vladimir Shchiptsov

Аннотация


Целью исследований являлось изучение примесей, обладающих высокой диффузионной подвижностью, в кварце Карело-Кольского региона. Для объяснения по- лученных закономерностей привлекались результаты изучения кварца Кентского пегматитового поля, ряда золоторудных месторождений и др. Исследования включали в себя оценку возможности существования подвижных примесей в минерале, определение вероятных областей их локализации и выяснение роли этих примесей в процессах структурных преобразований. Отмечается, что решение перечисленных задач необходимо для разработки новых поисковых критериев на особо чистый кварц и создания эффективных технологий его обогащения. Для достижения поставленной цели исследовались зоны структурной неоднородности кварца методами электронной микроскопии и ЭПР. Обнаружено, что в некоторых дефектных областях кристаллической структуры концентрируются при- месные атомы, коагулирующие в крупные частицы под действием электронного пучка микроскопа. Эти примеси были идентифицированы как подвижные. В их состав входят Al, Ti, Ga, Sc, Zr, Y и Ge, наиболее близкие по своим атомным характеристикам к атомам кремния. Установлено, что диффузия подвижных примесей контролирует процесс структурных преобразований в кварце. Области кремнезе- ма, обедненные ими, под действием температуры претерпевают кристаллизацию, а в зонах кварца, обогащенных этими примесями, при радиационном облучении кварца может повышаться дефектность кристаллической структуры. Рассмотрены механизмы внедрения подвижных примесей в кристаллическую структуру кварца при термическом воздействии. Выясняется роль примесей в процессе трещинообразования в кварце. Результаты исследований свидетельствуют, что кремнезем в областях локализации подвижных примесей при нагревании переходит в вязкотекучее состояние.


Ключевые слова


кварц Карело-Кольского региона; структурные дефекты; подвижные примеси; просвечивающая электронная микроскопия; ЭПР

Полный текст:

PDF

Литература


Америк Ю. Б., Кренцель Б. А. Химия жидких кристаллов и мезоморфных полимерных систем. М.: Наука, 1981.

Асхабов А. М. Регенерация кристаллов. Л.: Нау- ка, 1979. 178 с.

Бокштейн Б. С. Диффузия в металлах. М.: Металлургия, 1978. 248 c.

Бокштейн Б. С., Бокштейн С. З., Жуховицкий А. А. Термодинамика и кинетика диффузии в твердых телах. М.: Металлургия, 1974. 280 c.

Вольфсон А. А. Геолого-генетические особенности золото-кварцевого месторождения «Майское» (Северная Карелия): дис. … канд. геол.-мин. наук. М., 2004. 165 с.

Гетманская Т. И., Раков Л. Т. Закономерности распределения парамагнитных центров в кварце вольфрамовых месторождений грейзеновой форма- ции // Геохимия. 1998. № 5. C. 539–542.

Доломанова Е. И., Бершов Л. В., Гасоян М. С. Изоморфные элементы-примеси в жильном квар- це оловорудных месторождений Забайкалья и их генетическое значение // Изв. АН СССР. 1972. № 6. С. 65–74.

Крейсберг В. А., Ракчеев В. П. Влияние механического и термического воздействий на нанопористую морфологию поверхности стекла и керамики // Физика и химия стекла (в печати).

Кряжев С. Г., Прокофьев В. Ю., Васюта Ю. В. Использование метода ICP MS при анализе состава рудообразующих флюидов // Вестн. Моск. ун-та. 2006. № 4. Сер. 4. С. 3–36.

Кэй Дж., Лэби Т. Таблицы физических и химических постоянных. М.: ГИФМЛ, 1962. 247 с.

Лаврушина Е. В., Пржиялговский Е. С. Микроструктуры гранитных протрузий Южной Монголии // Современные вопросы геологии: материалы 4-х Яншинских чтений. М.: ГИН РАН, 2011. С. 103–110.

Лютоев В. П., Глухов Ю. В., Суетин В. П. и др. Спектроскопия примесных дефектов в минералах из эндогенных и экзогенных объектов: структурные примеси и адсорбированные молекулы как маркеры геологических процессов. Сыктывкар: Геопринт, 2007. № 5 (54). 44 с.

Раков Л. Т. Механизмы изоморфизма в кварце // Геохимия. 2006. № 10. С. 1085–1096.

Раков Л. Т., Данилевская Л. А. Влияние метаморфизма на кристаллическую структуру кварца // Типоморфные минералы и минеральные ассоциации – индикаторы масштабности природных и техногенных месторождений и качества руд: матер. годичного собр. РМО. Екатеринбург: ИГГ УрО РАН, 2008. С. 170−173.

Раков Л. Т., Дубинчук В. Т. Новые подходы к проведению оценки качества кварцевого сырья // Новые методы технологической минералогии при оценке руд металлов и промышленных минералов: материалы третьего Всероссийского семинара. 2008. С. 78–82.

Раков Л. Т., Шурига Т. Н. Структурно-динамическое состояние как генетический критерий кварца // Геохимия. 2009. № 10. С. 1086–1102.

Раков Л. Т., Горячкина О. О., Моисеев Б. М. Возможность использования низкодозных центров в кварце для формационного анализа месторождений олова Приморья методом ЭПР // Геохимия. 1995. № 6. С. 895–898.

Раков Л. Т., Миловидова Н. Д., Моисеев Б. М. Экспрессное определение методом ЭПР содержаний изоморфных примесей в образцах кварцевого сырья. М.: ВИМС, 1991. 16 с.

Раков Л. Т., Ткачев А. В., Сахнов А. А. Генетический анализ кварца пегматитов Мамско-Чуйского слюдоносного района на основе использования распределения изоморфных примесей // Геол. рудн. месторождений. 2013. Т. 55, № 1. С. 48−67.

Раков Л. Т., Щипцов В. В., Дубинчук В. Т., Скамницкая Л. С. Кварцевое сырье Карело-Кольского региона: о природе образования и генетическом значении субмикроскопических структурных неоднородностей в кварце // Труды КарНЦ РАН. 2015. № 7. С. 164−180. doi: 10.17076/geo142

Самойлович М. И. О радиационно-стимулированной диффузии щелочных ионов и протонов в кварце // Кристаллография. 1972. Т. 17, № 1. С. 184–188.

Скамницкая Л. С., Бубнова Т. П. Влияние способа термообработки на физико-химические свойства кварца месторождения Майское // Cб. ст. по мат. докладов VIII Российского семинара «Технологическая минералогия в оптимизации процессов рудоподготовки и обогащения минерального сырья». Петрозаводск: КарНЦ РАН, 2014. С. 124–132.

Френкель Я. И. Кинетическая теория жидкостей. Л.: Наука, 1975. 592 c. Хирш П., Хови А., Николсон Р. и др. Электронная микроскопия тонких кристаллов. М.: Мир, 1968. 575 с.

Экспрессное определение методом ЭПР содержаний изоморфных примесей в образцах кварцевого сырья: Методические рекомендации. М.: ВИМС, 1991. 16 с.

Lowry A. R., Pérez-Gussinyé M. The role of crustal quartz in controlling Cordilleran deformation // Nature. 2011. Vol. 471. P. 353–357.

Shchiptsov V. V., Scamnitskaya L. S., Voytekhovsky Yu. L. et al. Geological and mineralogical-techno?logical appraisal of quartz as a raw material from the Karelia-Kola quartz-bearing province, a new promising region of Russia // Abstracts and Proceedings of the Geological Society of Norway. The Arctic Days 2014. Norsk Geologisk Forening c/o Norges geologiske un?dersokelse No. 7491 Trondheim. P. 80–81.

Wait T. R. Theoretical treatment of the kinetic of diffusion-limited reactions // Phys. Rev. 1957. Vol. 107, no. 2. P. 463–470.

REFERENCES IN ENGLISH

Amerik Yu. B., Krentsel’ B. A. Khimiya zhidkikh kristallov i mezomorfnykh polimernykh system [Chemi?stry of liquid crystals and mesomorphic polymer sys?tems]. Moscow: Nauka, 1981.

Askhabov A. M. Regeneratsiya kristallov [Regenera?tion of crystals]. Leningrad: Nauka, 1979. 178 p.

Bokshtein B. S. Diffuziya v metallakh [Diffusion in metals]. Moscow: Metallurgiya, 1978. 248 p.

Bokshtein B. S., Bokshtein S. Z., Zhukhovitskii A. A. Termodinamika i kinetika diffuzii v tverdykh telakh [Ther?modynamics and kinetics of diffusion in solids]. Mos?cow: Metallurgiya, 1974. 280 p.

Ekspressnoe opredelenie metodom EPR soderzhanii izomorfnykh primesei v obraztsakh kvartsevogo syr’ya: Metodicheskie rekomendatsii [Express EPR determina?tion of isomorphic impurities in samples of quartz raw materials; recommended practice]. Moscow: VIMS, 1991. 16 p.

Getmanskaya T. I., Rakov L. T. Zakonomerno?sti raspredeleniya paramagnitnykh tsentrov v kvartse vol’framovykh mestorozhdenii greizenovoi formatsii [Regularities in the distribution of paramagnetic cen?ters in quartz-tungsten deposits of greisen formation]. Geokhimiya [Geochemistry]. 1998. No. 5. P. 539–542.

Dolomanova E. I., Bershov L. V., Gasoyan M. S. Izo?morfnye elementy-primesi v zhil’nom kvartse olovorud?nykh mestorozhdenii Zabaikal’ya i ikh geneticheskoe znachenie [Isomorphic impurities in gangue quartz of the Trans-Baikal tin-ore deposits and their genetic sig?nificance]. Izv. AN SSSR [Bulletin of the Acad. of Sci. of the USSR]. 1972. No. 6. P. 65–74.

Frenkel’ Ya. I. Kineticheskaya teoriya zhidkostei [Ki?netic theory of liquids]. Leningrad: Nauka, 1975. 592 p.

Khirsh P., Khovi A., Nikolson R., Peshli D., Uelan M. Elektronnaya mikroskopiya tonkikh kristallov [Electronic microscopy of thin crystals]. Moscow: Mir, 1968. 575 p.

Kreisberg V. A., Rakcheev V. P. Vliyanie me?khanicheskogo i termicheskogo vozdeistvii na nano?poristuyu morfologiyu poverkhnosti stekla i keramiki [Mechanical and thermal impact on nanoporous mor?phology of glass and ceramics surfaces]. Fizika i khimiya stekla [Glass Physics and Chemistry] (appear).

Kryazhev S. G., Prokof’ev V. Yu., Vasyuta Yu. V. Ispol’zovanie metoda ICP MS pri analize sostava rudo?obrazuyushchikh flyuidov [Use of ICP MS method for ore-forming fluids analysis]. Vestn. Mosk. un-ta [Moscow University Geology Bulletin]. 2006. No. 4. Ser. 4. P. 3–36.

Kei Dzh., Lebi T. Tablitsy fizicheskikh i khimicheskikh postoyannykh [Tables of physical and chemical con?stants]. Moscow: GIFML, 1962. 247 p.

Lavrushina E. V., Przhiyalgovskii E. S. Mikrostruk?tury granitnykh protruzii Yuzhnoi Mongolii [Microstruc?tures of the granite protrusions, South Mongolia]. Sovre?mennye voprosy geologii. Materialy 4-kh Yanshinskikh chtenii [Topical Questions of Geology. Proceed. of the 4th Readings to Commemorate Academician A. L. Yan?shin]. Moscow: GIN RA, 2011. P. 103–110.

Lyutoev V. P., Glukhov Yu. V., Suetin V. P., Lysyuk A. Yu., Ostashchenko B. A., Samotolkova M. F. Spektroskopiya primesnykh defektov v mineralakh iz endogennykh i ekzogennykh ob’ektov: strukturnye pri?mesi i adsorbirovannye molekuly kak markery geologi?cheskikh protsessov [Spectroscopy of structural defects in minerals from endogenous and exogenous forma?tions: structural impurities and absorbed molecules as geological markers]. Syktyvkar: Geoprint, 2007. No. 5 (54). 44 p.

Rakov L. T. Mekhanizmy izomorfizma v kvartse [Mechanisms of isomorphic substitution in quartz]. Geokhimiya [Geochemistry International]. 2006. No. 10. P. 1085–1096.

Rakov L. T., Danilevskaya L. A. Vliyanie metamor?fizma na kristallicheskuyu strukturu kvartsa [Metamor?phism effect on crystal structure of quartz]. Tipomor?fnye mineraly i mineral’nye assotsiatsii – indikatory masshtabnosti prirodnykh i tekhnogennykh mestorozh?denii i kachestva rud: Mater. godichnogo sobr. RMO [Proceedings of Annual Meeting of the Russian Mineral Society: Typomorphic Minerals and Mineral Assemblag?es as Indicators of Size of Natural and Technogenic De?posits and Quality of Ore]. Ekaterinburg: IGG UrO RAN, 2008. P. 170−173.

Rakov L. T., Dubinchuk V. T. Novye podkhody k pro?vedeniyu otsenki kachestva kvartsevogo syr’ya [New approaches to quality evaluation of quartz resources]. Novye metody tekhnologicheskoi mineralogii pri otsen?ke rud metallov i promyshlennykh mineralov: Materialy tret’ego Vserossiiskogo seminara [New Technological Mineralogy Methods for Evaluation of Metallic and In?dustrial Minerals Ores: Proceedings of the 3rd All-Russian Seminar on Technological Mineralogy]. 2008. P. 78–82.

Rakov L. T., Shuriga T. N. Strukturno-dinamiches?koe sostoyanie kak geneticheskii kriterii kvartsa [The structural dynamic state of quartz as a criterion of its ge?nesis]. Geokhimiya [Geochemistry International]. 2009. No. 10. P. 1086–1102.

Rakov L. T., Goryachkina O. O., Moiseev B. M. Voz?mozhnost’ ispol’zovaniya nizkodoznykh tsentrov v kvar?tse dlya formatsionnogo analiza mestorozhdenii olova Primor’ya metodom EPR [Possible use of quartz low?dose centres for EPR formation analysis of tin deposits in Primorye]. Geokhimiya [Geochemistry International]. 1995. No. 6. P. 895–898.

Rakov L. T., Milovidova N. D., Moiseev B. M. Ekspressnoe opredelenie metodom EPR soderzhanii izomorfnykh primesei v obraztsakh kvartsevogo syr’ya [Express EPR detection of isomorphic impurities in sam?ples of quartz raw material]. Moscow: VIMS, 1991. 16 p.

Rakov L. T., Tkachev A. V., Sakhnov A. A. Geneti?cheskii analiz kvartsa pegmatitov Mamsko-Chuiskogo slyudonosnogo raiona na osnove ispol’zovaniya raspre?deleniya izomorfnykh primesei [Genetic analysis of quartz from pegmatites of the Mama-Chuya mica belt based on distribution of isomorphic impurities]. Geol. rudn. mestorozhdenii [Geology of Ore Deposits]. 2013. Vol. 55, no. 1. P. 48−67.

Rakov L. T., Shchiptsov V. V., Dubinchuk V. T., Skamnitskaya L. S. Kvartsevoe syr’e Karelo-Kol’skogo regiona: o prirode obrazovaniya i geneticheskom zna?chenii submikroskopicheskikh strukturnykh neodno?rodnostei v kvartse [Quartz raw material of the Karelia?Kola region: on the origin and genetic implications of the submicroscopic structural heterogeneity in quartz]. Trudy KarNTs RAN [Trans. of KarRC of RAS]. 2015. No. 7. P. 164−180.

Samoilovich M. I. O radiatsionno-stimulirovannoi dif?fuzii shchelochnykh ionov i protonov v kvartse [On the radiation-induced diffusion of alkaline ions and protons in quartz]. Kristallografiya [Crystallography Reports]. 1972. Vol. 17, no. 1. P. 184–188.

Skamnitskaya L. S., Bubnova T. P. Vliyanie sposoba termoobrabotki na fiziko-khimicheskie svoistva kvar?tsa mestorozhdeniya Maiskoe [The effect of the thermal treatment method on the physical-mechanical proper?ties of quartz from the Maiskoe deposit]. Cb. st. po mat. dokladov VIII Rossiiskogo seminara “Tekhnologicheska?ya mineralogiya v optimizatsii protsessov rudopodgoto?vki i obogashcheniya mineral’nogo syr’ya” [Collection of Articles following the VIII Russian Seminar Technological Mineralogy in Optimizing Processes of Ore Preparation and Mineral Processing]. Petrozavodsk: KarRC of RAS, 2014. P. 124–132.

Vol’fson A. A. Geologo-geneticheskie osobenno?sti zoloto-kvartsevogo mestorozhdeniya “Maiskoe” (Severnaya Kareliya) [Geological and genetic pecu?liarities of the Mayskoe gold-quartz deposit (Northern Karelia)]: DSc (Cand. Geol.-Min) thesis. Moscow, 2004. 165 p.

Lowry A. R., Pérez-Gussinyé M. The role of crustal quartz in controlling Cordilleran deformation. Nature. 2011. Vol. 471. P. 353–357.

Shchiptsov V. V., Scamnitskaya L. S., Voytekhovsky Yu. L., Bubnova T. P., Dubinchuk V. T., Rakov L. T. Geological and mineralogical-technological appraisal of quartz as a raw material from the Karelia-Kola quartz?bearing province, a new promising region of Russia. Abstracts and Proceedings of the Geological Society of Norway. The Arctic Days 2014. Norsk Geologisk For?ening c/o Norges geologiske undersokelse No. 7491. Trondheim. P. 80–81.

Wait T. R. Theoretical treatment of the kinetic of diffusion-limited reactions. Phys. Rev. 1957. Vol. 107, no. 2. P. 463–470.




DOI: http://dx.doi.org/10.17076/geo377

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


© Труды КарНЦ РАН, 2014-2016