Колебательные спектры стекол и минеральных включений некоторых техногенных и природных материалов

Тезисы VII конференции "Аналитика Сибири и Дальнего Востока - 2004" »
Стендовые доклады » Секция I. Химические и физико-химические методы » ...

Колебательные спектры стекол и минеральных включений некоторых техногенных и природных материалов

Т.Н. Мороз¹, С.С. Потапов², В.П. Лютоев³, Б.В. Чесноков²

Объединенный институт геологии, геофизики и минералогии им. А.А. Трофимука,
СО РАН, пр-т Коптюга, 3, Новосибирск, 630090, morozuiggm.nsc.ru
²Институт минералогии УрО РАН, Миасс, Россия
³Институт геологии Коми НЦ УрО РАН, Сыктывкар, Россия

Методами колебательной спектроскопии комбинационного рассеяния (КР) света и инфракрасной спектроскопии изучены состав и строение структуры среднего, дальнего и ближнего порядка стекол разного генезиса, что позволило оценить вклад кристаллических фаз в сложные поликомпонентные стеклообразные образцы, понять структурные особенности этих минералов и стекловатой матрицы, природу их образования. Рассмотрены шлаковые стекла металлургических заводов, тенгизиты – техногенные стекла, образовавшиеся при застывании озера силикатного расплава при гигантском нефтяном пожаре на месторождении Тенгиз, а также импактные стекла, появившиеся в результате кратковременного воздействия сверхвысоких температур и давлений при ударе метеорита (тектиты), молнии (фульгуриты).

Природные и техногенные стекла представлены в основном двумя катионами – стеклообразователями Si и Al, в некоторых образцах имелись Ti, Fe, Р. Идентификация анионных структур в сетке стекла проводилась на основе анализа области КР спектра валентных колебаний мостиковых связей Т-О-Т, где Т= Al, Si и связей -O-(Т)-O⁰, (Т)-O⁰, -O-(Т)-O-. Определены принципиальные отличия минерального состава шлаковых стекол от состава фульгурита, тектита и тенгизита. В ИК спектрах фульгурита Аркаима, тектитов полос, обусловленных ионами Al в более высокой координации по кислороду, чем четверная, не наблюдалось, тогда как в спектрах некоторых шлаковых стекол появились интенсивные широкие полосы с максимумами вблизи 560, 690 и 780 см^-1, обусловленные колебаниями тетраэдров АlО₆, АlО₅, АlО₆, соответственно. ИК спектры наиболее достоверно отражают химический состав исследуемых образцов, так как характеризуют ближний порядок и отражают все молекулярные и межмолекулярные колебания. Проведена корреляция химического состава и колебательных характеристик стекол по данным ИК спектроскопии. Включения кристаллических фаз выявлялись аппаратурой спектроскопии комбинационного рассеяния света.

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (грант 03-05-65312).