Тема: ХАРАКТЕРИСТИКА МЕТАМОРФОГЕННОГО КВАРЦЕВОГО СЫРЬЯ КВАРЦЕНОСНЫХ РАЙОНОВ УРАЛА И ТИПОМОРФНОЕ ЗНАЧЕНИЕ ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК КВАРЦА

Высокочистое кварцевое сырьё имеет большое промышленное значение и применяется в различных отраслях техники. Для производства особо чистых кварцевых концентратов требуется сырьё, отличающееся высокой степенью химической чистоты и светопропусканием. Спектроскопические методы анализа (в том числе люминесцентный) дают информацию о микродефектном составе вещества, в то время как содержание структурных примесей и собственных структурных дефектов оказывают непосредственное влияние на качественные характеристики минерального сырья. Кроме того, люминесцентный метод экспрессен и не требует трудоёмкой пробоподготовки, что делает его удобным для экспресс-оценки качества кварцевого сырья.
Объект исследования - кварцевое сырьё Уфалейского, Сысертско- Ильменогорского и Сакмарского кварценосных районов Южноуральской кварценосной субпровинции, а также Приполярноуральской кварценосной субпровинции.
Цель работы - изучение люминесцентных свойств кварца месторождений кварценосных районов Урала, установление связи люминесцентных свойств кварца с качественными характеристиками и особенностями условий минералообразования. Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи:
- Изучение геологического строения кварценосных районов на основании литературных данных.
- Проведение люминесцентного анализа для получения сведений о содержании структурных дефектов в изучаемых пробах .
- Проведение вакуумной декрепитации для получения сведений о содержании газовожидких включений.
- Оценка качественных характеристик кварцевого сырья кварценосных районов Урала.
По результатам проведённых исследований сформулировано два защищаемых положения:
1. Метаморфогенный гранулированный кварц и природный кварц других типов различаются по люминесцентным свойствам и, в частности, соотношению интенсивностей рентгенолюминесценции в спектральных диапазонах 360-380 нм в предварительно прокалённых пробах и 470-520 нм в повторно облученных пробах.
2. Высокая интенсивность полосы излучения 360-380 нм и низкая интенсивность люминесценции в диапазоне 470-520 нм может являться диагностическим признаком кварцевого сырья, обладающего высокой степенью химической чистоты.
Личным вкладом автора является проведение люминесцентного анализа, участие в проведении вакуумной декрепитации и интерпретация результатов проведённых исследований. Для ознакомления с геологическим строением кварценосных районов Урала и интерпретации результатов проведённых исследований были использованы различные литературные источники.
Материал для исследования предоставлен Борозновской Н. Н. в рамках сотрудничества с ФГУП «ЦНИИГеолнеруд». В результате исследования получены спектры рентгенолюминесценции и кривые термолюминесценции для 77 проб кварца и кривые вакуумной декрепитации для 14 проб.
Люминесцентный анализ и вакуумная декрепитация выполнены на базе центра коллективного пользования «Аналитический центр геохимии природных систем» Томского государственного университета, где автор занимается люминесцентным анализом в должности инженера-исследователя под руководством Борозновской Н. Н.
По теме магистерской диссертации подготовлено 13 публикаций как в составе научного коллектива, так и автором лично. Некоторые результаты проведённой работы апробированы на конференциях: VI Всероссийская молодёжная научная конференция «Минералы: строение, свойства, методы исследования», (Екатеринбург, ИГГ УрО РАН, 2014), 53-я Международная научная студенческая конференция МНСК-2015
(Новосибирск, НГУ, 2015), XII Международная конференция студентов и молодых учёных «Перспективы развития фундаментальных наук» (Томск, ТПУ, 2015), VII Всероссийская школа молодых учёных «Экспериментальная минералогия, петрология и геохимия» (Черноголовка, ИЭМ РАН, 2016).
Автор выражает благодарность своим научным руководителям: заведующему кафедрой минералогии и геохимии, профессору, д. ф.-м. н. Лычагину Дмитрию Васильевичу и старшему научному сотруднику, к. г. -м. н. Борозновской Нине Николаевне за помощь и поддержку в написании магистерской диссертации. Также автор благодарен ведущему инженеру ЦКП «АЦГПС» Самохвалову Михаилу Андреевичу за руководство в освоении метода и помощь в проведении вакуумной декрепитации.
Купить

По итогам проведённой работы было изучено геологическое строение кварценосных районов на основании литературных данных, проведены люминесцентный анализ и вакуумная депкрепитация, проинтерпретированы их результаты и получено представление о качественных характеристиках изучаемого кварцевого сырья.
Соотношение интенсивностей рентгенолюминесценции в спектральных диапазонах 360-380 нм в предварительно прокалённых пробах и 470-520 нм в повторно облученных пробах показало себя надежным оценочным признаком. Причиной этого является соответствие полосы РЛ 470-520 нм дефектам, связанным с вхождением изоморфной примеси алюминия и щелочных металлов в структуру кварца и соответствие полосы 360 - 380 нм дефектам экситонного типа, содержание которых, как правило, находится в обратной связи с содержанием примесных дефектов.
Присутствие дефектов экситонного типа характерно для гранулированного кварца, отличающегося повышенной степенью химической чистоты. Таким образом, в спектрах РЛ прокалённых проб гранулированного кварца полоса излучения 360-380 нм имеет высокую интенсивность, в то время как излучение в диапазоне 470-520 нм отличается более низкой интенсивностью, чем у реликтового кварца, в котором процесс грануляции проявлен недостаточно или не проявлен вообще. Одновременно с возрастанием интенсивности примесной люминесценции в неперекристаллизованном кварце проявляется слабо или не проявляется полоса 360-380 нм. Результаты изучения газовожидких включений методом вакуумной декрепитации в целом находятся в соответствии с результатами люминесцентного анализа.
По результатам проведённых исследований, наиболее высокими качественными характеристиками обладает гранулированный кварц Уфалейского и Сакмарского кварценосных районов, а также Кундравинского месторождения Сысертско- Ильменогорского кварценосного района. Кварц Аргазинского и Ларинского месторождений Сысертско-Ильменогорского кварценосного района, месторождений Додо и Нестер-шор Приполярноуральской кварценосной субпровинции имеет менее выдержанные качественные характеристики, что связывается с незавершённостью процесса грануляции.
Купить