Гранулированный кварц основных месторождений Южного Урала является перспективным сырьем для синтеза особо чистого кварцевого стекла, используемого в электронике и волоконной оптике. Детальное изучение жильного кварца, определение условий его образования, оценка его качественных характеристик - приоритетная тема исследований в связи с развитием потребностей предприятий электронной промышленности в особо чистом кварцевом сырье. Методы растровой электронной микроскопии, спектрального анализа, ренгеновского микрозондового анализа и ИК-спектроскопии используемые в работе, позволяют получить информацию о генезисе кварца, процессах его преобразования, определить его структурно-текстурные характеристики, также выявить структурные и неструктурные примеси в кварце и проследить процесс обогащения кварцевых концентратов.
На основе данных растровой электронной спектроскопии был сделан вывод о значительном влиянии процессов метаморфизма на кварцевые жилы. Кварц был подвергнут процессам растворения вследствие прохождения по межзерновым границам минералообразующих растворов. Вследствие воздействия на кварцевые жилы механических деформаций образовались малоугловые и большеугловые деформации, и происходили процессы рекристаллизации среднезернистого кварца до мелкозернистого (Кыштымское месторождение) и мелкозернистого до тонкозернистого (Кузнечихинское месторождение).
Известно [Емлин и др., 1988], что в кварце существуют структурные и неструктурные примеси, которые оказывают существенное влияние на синтезированные кварцевые стекла. Основной структурной примесью в кварце является Al3+, изоморфно замещающий ионы Si4+. Исследование примесного состава кварца производилось методом спектрального анализа. Количественный спектральный анализ производился на спектрометре Carl Zeiss Jena с установленной на нем фотоэлектронной кассетой производства ООО «Морс». В качестве источника тока использовался генератор постоянного тока Prima – ADC. При проведении глубокого обогащения кварцевых концентратов (электро-магнитная сепарация, травление в кислотах) было проанализировано изменение примесного состава кварцевых концентратов.
К неструктурным примесям в кварце относятся минеральные и газово-жидкие включения. Минеральные примеси были изучены методом ренгеновского микрозондового анализа. Показано, что основные минеральные примеси в кварце - слюды, полевые шпаты, рутил, гранат и определены особенности химического состава минералов.
Исследование газово-жидких включений в кварце было выполнено с использованием Фурье-спектрометра Nexus-870. Все изученные образцы кварца разных месторождений обладают одним набором водородсодержащих группировок, концентрация которых изменяется в зависимости от структурно-генетического типа кварца. Инфракрасные спектры кварца в «водной» области могут быть разложены на суперпозицию отдельных линий в рамках одной структурной модели. На основании этой модели была выполнена количественная оценка содержания различных водородсодержащих группировок в кварце. Все ИК-спектры в области 3000-3800 см-1 представляют собой широкую диффузную полосу, относящуюся к молекулярной воде. Содержание молекулярной воды в образцах находится в пределах 17-170 ppm. Al-OH группировки представляют собой узкую полосу с максимумом 3378 см-1. Содержание воды в форме Al-OH групп в кварце изменяется незначительно от 0.1 до 0.4 ppm. Полосы 3600 см-1 и 3750 см-1 связаны с колебаниями гидроксильных группировок в составе тонкодисперсных минеральных включений, присутствующих в кварце. Их концентрация в кварце разных жил находится в пределах от 2 до 6 ppm.
Работа выполнена при поддержке Программы Президиума РАН № 23, гранта молодых ученых УрО РАН, гранта РНП 2.1.1/10727 и в соответствии с Государственным контрактом на выполнение поисковых научно-исследовательских работ для государственных нужд № П-735 от 20.05.2010.
Литература:
Емлин Э.Ф., Синкевич Г.А., Якшин В.И. Жильный кварц Урала в науке и технике. Свердловск: Сред.-Урал. кн. изд-во, 1988. 272 с.
| Файл с полным текстом: | Игуменцева-Миасс.doc |