Тема: Природные стекла как объекты геммологии
Закажите новую по вашим требованиям
Представленный материал является образцом учебного исследования, примером структуры и содержания учебного исследования по заявленной теме. Размещён исключительно в информационных и ознакомительных целях.
Workspay.ru оказывает информационные услуги по сбору, обработке и структурированию материалов в соответствии с требованиями заказчика.
Размещение материала не означает публикацию произведения впервые и не предполагает передачу исключительных авторских прав третьим лицам.
Материал не предназначен для дословной сдачи в образовательные организации и требует самостоятельной переработки с соблюдением законодательства Российской Федерации об авторском праве и принципов академической добросовестности.
Авторские права на исходные материалы принадлежат их законным правообладателям. В случае возникновения вопросов, связанных с размещённым материалом, просим направить обращение через форму обратной связи.
📋 Содержание
ГЛАВА 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СТЕКЛООБРАЗНОМ СОСТОЯНИИ
ВЕЩЕСТВА 9
ГЛАВА 2. КЛАССИФИКАЦИЯ ПРИРОДНЫХ СТЕКОЛ 15
2.1. ИЗВЕРЖЕННЫЕ СТЕКЛА 16
2.1.1. ВУЛКАНИЧЕСКИЕ СТЕКЛА 16
2.1.1.1. НАЗЕМНЫЕ СТЕКЛА 16
ОБСИДИАН 17
МАКУЗАНИТ 22
2.1.1.2. ПОДВОДНЫЕ СТЕКЛА 25
2.1.2. ИНТРУЗИВНЫЕ СТЕКЛА 26
2.2. КРИПТОВЗРЫВНЫЕ СТЕКЛА 27
2.2.1. ФУЛЬГУРИТЫ 27
2.2.2. ИМПАКТНЫЕ СТЕКЛА 28
2.2.3. ТЕКТИТЫ 35
КРАТЕР ЖАМАНШИН. 40
КРАТЕР РИС 43
ЛИВИЙСКОЕ СТЕКЛО 44
2.3. ТЕХНОГЕННЫЕ СТЕКЛА 47
ТЕНГИЗИТ 47
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 49
3.1. ФИЗИЧЕСКИЕ И ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СТЕКОЛ 49
3.2. ПЕТРОХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СТЕКОЛ 58
3.3. МИНЕРАЛЬНЫЕ ВКЛЮЧЕНИЯ В СТЕКЛАХ 63
3.4. СПЕКТРОСКОПИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СТЕКОЛ 74
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 78
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 81
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ СТЕКОЛ РАЗЛИЧНОГО ГЕНЕЗИСА 88
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ МИКРОВКЛЮЧЕНИЙ В СТЕКЛАХ
РАЗЛИЧНОГО ГЕНЕЗИСА 96
ПРИЛОЖЕНИЕ 3. СПЕКТРЫ МИНЕРАЛЬНЫХ ВКЛЮЧЕНИЙ В
ИССЛЕДУЕМЫХ ПРИРОДНЫХ СТЕКЛАХ
📖 Введение
Цель: определение физико-химических условий образования стекол, а также установление сходств и различий петрохимических, физических и оптических свойств стекол и включений в них для геммологической диагностики.
Задачи:
> изучение и сравнение физических характеристик природных стекол и включений в них;
> изучение и сравнение оптических характеристик стекол различного генезиса;
> изучение и сравнение петрохимических и геохимических характеристик стекол различного генезиса;
> изучение и сравнение спектроскопических характеристик стекол различного генезиса.
Объекты исследования:
24 плоско-полированных шлифов (толщина шлифа - 1 мм) природных стекол, 1 шлиф - техногенное стекло, 1 шлиф - синтетическое стекло:
1) снежный обсидиан (западная Мексика (рис. 1)) (1 шт.);
2) макузанит (стекло вулканического генезиса; провинция Карабайя, регион Пуно, Перу) (2 шт.);
3) ливийское стекло (стекло спорного генезиса; Большое Песчаное Море (Огеа1 Si-ind Sen); граница Египет) (7 шт.);
4) иргизит (тектит; из импактного кратера Жаманшин, Иргизский район, Актюбинская область, Казахстан) (1 шт.);
5) черный обсидиан (западная Мексика) (1 шт.);
6) радужный обсидиан (западная Мексика) (1 шт.);
7) влтавит (тектит, Чехия; из импактного кратера Рис, Бавария, Германия) (2 шт.);
8) иризирующий обсидиан (серебристый обсидиан, «кошачий глаз», западная Мексика) (2 шт.);
9) армянский обсидиан (Армения) (1 шт.);
10) индошинит (тектит; Гуанси-Чжуанский автономный район, Китай) (1 шт.);
11) обсидиан «Слезы Апачи» (южные США) (1 шт.);
12) черный жаманшинит (стекло импактного генезиса; кратер Жаманшин,
Иргизский район, Актюбинская область, Казахстан) (1 шт.);
13) светлый жаманшинит (стекло импактного генезиса; кратер Жаманшин, Иргизский район, Актюбинская область, Казахстан) (1шт.);
14) тенгизит (стекло техногенного генезиса; нефтегазовое месторождение Тенгиз, Атырауская область, Казахстан) (1 шт.);
15) образец, купленный на минералогической выставке в Мюнхене под названием «Обсидиан», как новая разновидность природного стекла (1 шт.);
16) образец флюоресцентного «стекла» (1 шт.), далее флюоресцентного; является искусственным материалом;
17) тектит (Забайкалье, Россия) (2 шт.).
Один искусственный аншлиф: тенгизит.
Образцы макузанита и ливийского стекла предоставлены д. г.-м. н., профессором кафедры минералогии СПбГУ А. Н. Зайцевым. Образцы снежного обсидиана, иргизита, черного обсидиана, радужного обсидиана, влтавита, иризирующего обсидиана, армянского обсидиана, тенгизита, «Обсидиана» и флюоресцирующего стекла предоставлены к. г.-м. н., доцентом кафедры минералогии СПбГУ А. А. Золотаревым. Образцы темного и светлого жаманшинитов и тенгизита предоставлены к. г.-м. н., заместителем директора РЦ Микроскопии и микроанализа СПбГУ С. Ю. Янсон.
Методы исследования:
1) Микроскопические исследования проводились на микроскопе «Полам Р-2Л» на кафедре Минералогии, СПбГУ; на стереомикроскопе Ге1саМ205 C (Гека, Германия, 2007), на поляризационном микроскопе ГекаЭМ4500Р (Гека, Германия, 2007) и на конфокальном лазерном микроскопе ГЕ1СА TCS SPE (Гека, Германия) в РЦ Микроскопии и микроанализа, СПбГУ.
3) Метод гидростатического взвешивания проводился на кафедре Минералогии, СПбГУ.
4) Электронно-зондовый микроанализ проводился на настольном растровом электроном микроскопе-микроанализаторе TM 3000 (Н1ТАСН1, Япония) в РЦ Микроскопии и микроанализа, СПбГУ; на сканирующем электронном микроскопе НйаеЫ S-3400N в РЦ «Геомодель», СПбГУ (Оператор: инженер РЦ «Геомодель» Н. С. Власенко).
5) Спектроскопия комбинационного рассеяния (рамановская спектроскопия) проводилась на экспресс-рамановском спектрометре SENTERR^ в РЦ «Оптические и лазерные методы исследования вещества», СПбГУ (Оператор: специалист по экспресс- рамановской спектроскопии РЦ «ОиЛМИВ» А. А. Киреев); на рамановском спектрометре НопЬа Jobin-Yvon LаbRаm HR800 в РЦ «Геомодель», СПбГУ (Оператор: специалист РЦ «Геомодель» В. Н. Бочаров).
6) Рентгенофазовый анализ проводился на настольном дифрактометре Rig;iku «MiniFlex II» в РЦ «Рентгенодифракционные методы исследования», СПбГУ.
7) Рентгеновская микротомография проводилась на микротомографе Skyscan 1172 (Bruker) в РЦ «Рентгенодифракционные методы исследования», СПбГУ (Оператор: к. г.-м. н., ведущий специалист РЦ «РДМИ» Л. Ю. Крючкова).
Благодарности: автор выражает искреннюю благодарность за неоценимые помощь и поддержку в создании данной выпускной квалификационной работы к. г.-м. н., доценту кафедры минералогии СПбГУ А. А. Золотареву и к. г.-м. н., старшему преподавателю кафедры минералогии СПбГУ Н. И. Пономаревой. Автор благодарит специалиста РЦ «Геомодель» В. Н. Бочарова, инженера РЦ «Геомодель» Н. С. Власенко, специалиста по экспресс-рамановской спектроскопии РЦ «ОиЛМИВ» А. А. Киреева и к. г.-м. н., ведущего специалиста РЦ «Рентгенодифракционные методы исследования» Л. Ю. Крючкову за помощь и консультации по вопросам, касающихся методов рамановской спектроскопии и рентгеновской микротомографии. Автор также выражает благодарность за предоставленные образцы д. г.-м. н., профессору кафедры минералогии СПбГУ А. Н. Зайцеву и к. г.-м. н., заместителю директора РЦ Микроскопии и микроанализа СПбГУ С. Ю. Янсон.
✅ Заключение
1) Образовавшиеся в различных обстановках стекла отличаются друг от друга оптическими и физическими свойствами, такими как показатель преломления, плотность и пористость. Данные аналитические методы могут использоваться в геммологических целях, так как не разрушают материал. Показатель преломления зависит от химического состава, структуры и, следовательно, от скорости застывания стекла. Плотность и пористость также зависят от скорости застывания и влияния флюида на породу.
По показателю преломления выделяется группа обсидианов (1,47-1,49). Близкие значения показателя преломления у ливийского стекла (1,49). Иргизит и жаманшинит характеризуются отличным от вулканических образований показателем преломления (1,5). Влтавит, являясь тектитом, имеет низкий показатель преломления (около 1,46). Тенгизит отличается самым высоким показателем преломления (1,57).
По плотности обсидианы выделяются в отдельную группу (2,34-2,37 г/см3). Тектиты (влтавит и индошинит) - в другую (2,4-2,42 г/см3). Плотность ливийского стекла (2,24 г/см3) меньше, чем у вулканических стекол, но больше, чем у импактитов кратера Жаманшин (2,1-2,27 г/см3).
Общая пористость вулканических стекол (0,2-2,48 %), в целом, меньше, чем у стекол импактного генезиса (1,1-28,43 %) и тенгизита (3,25 %), исключениями являются влтавит (0,3 %) и ливийское стекло (0,09 %).
2) Петрохимические свойства природных стекол могут различаться. Стекла вулканического и импактного генезиса образуют две группы по содержанию большинства петрогенных элементов. Ливийское стекло, тенгизит и «обсидиан» образуют отдельные от данных групп области.
Таким образом, на основе химических составов изученных образцов стекол различного генезиса, их можно разделить на три группы: 1 - ливийское стекло, характеризующееся отсутствием щелочей, кальция, магния, низким содержанием железа (менее 1 масс. % Fe2O3), самым высоким содержанием кремнезема (85-100 масс. %); 2 - тектиты (), характеризующиеся низким содержанием щелочей (1,9-4,1 масс. % Na2O + K2O), высоким содержанием железа (3,9-6 масс. % Fe2O3) и значительным содержанием магния (1,7-3,6 масс. % MgO); 3 - вулканические стекла (обсидианы и макузанит), характеризующиеся высоким содержанием щелочей (6-10 масс. % Na2O + K2O), низким содержанием железа (0-2 масс. % Fe2O3) и незначительным содержанием магния (0-0,5 масс. % MgO).
Тенгизит - техногенное стекло, отличается от природных образований отсутствием щелочей, значительными содержаниями железа (около 9 масс. % Fe2O3) и кальция (около 15 масс. % CaO).
«Обсидиан», продаваемый, как новый вид природного стекла, характеризуется высоким содержанием щелочей (12-14 масс. % Na2O + K2O), кальция (около 8 масс. % CaO) и магния (около 3 масс. % MgO), что позволяет судить о его не природном происхождении.
3) Присутствие или отсутствие минеральных включений в стеклах указывают на их генезис. Ассоциации минералов в природных стеклах являются индикаторами образования последних в характерной для них обстановке. Присутствие минеральных включений в стеклах позволяет отличать их от синтетических аналогов.
В двадцати образцах изучаемых стекол диагностировано двадцати восьми различных минеральных включений, из них восемь подтверждены несколькими аналитическими методами, двадцать - одним, из них два являются не достоверно диагностированными, они могли быть привнесены в процессе пробоподготовки.
Интересна фаза, обнаруженная в ливийском стекле во влтавите. Данный минерал является модификацией углерода, возможно переходной фазой из графита в алмаз и лонсдейлит, что говорит о сходстве генезиса вышеупомянутых стекол.
Диагностированный в ливийском стекле бадделеит и необласты циркона указывают на воздействие ударника на нубийские песчаники. Стекло, поэтому, вероятно, является тектитом.
В макузаните были впервые описаны минеральные включения: санидин, церианит, феррохолмквистит, гематит и молибденит. Включения сплавов железа и меди, интерметаллидов и, предположительно, углеводородов описаны в тенгизите также впервые. «Обсидиан» не имеет микровключений, что является доказательством его синтетического происхождения.
4) По спектроскопическим характеристикам стекол возможно производить геммологическую диагностику, а также предполагать скорость застывания образца, то есть геологическую обстановку, в которую оно сформировалось. Метод является неразрушающим, поэтому природное стекло в ювелирных украшениях, даже не имеющее микровключений, может быть диагностировано. Многочисленные имитации стекол могут быть также определены. Стекла, образовавшиеся в различных условиях, могут быть диагностированы с помощью характерных полос и максимумов рамановских спектров.
Представленная выпускная квалификационная работа вносит дополнения и коррективы в имеющиеся знания о природных стеклах различного генезиса.
Таким образом, стекла различного генезиса отличаются по физическим, оптическим, петрохимическим и спектроскопическим свойствам и набору установленных в них микровключений. Минеральные включения в природных стеклах, с одной стороны, являются важными индикаторами условий их образования, а с другой - позволяют идентифицировать их в ювелирных изделиях.



