2
ОГЛАВЛЕНИЕ
Сгр.
Сокращения, принятые в тексте....................................................4
Введение.........................................................................5
Глава 1. Флюидные компоненты в природных кордиеритах (Литературный обзор)...12
1.1. Кристаллическая структура кордиерита.................................12
1.2. Позиция НгО в кристаллической структуре кордиерита...................14
1.3. Структурная позиция СО2 в кордиерите.................................25
1.4. Другие флюидные компоненты в структуре кордиерита....................29
1.5. Синтез 1^-кордиерита и его Р-Т- поле устойчивости....................33
1.6. Особенности локализации флюидных компонентов в кордиеритах..........37
Глава 2. Аппаратура, методика и процедура экспериментов и анализов.............44
2.1. Исходные вещества....................................................44
2.2. Аппаратура, методика и процедура опытов..............................48
2.3. Методики генерации флюидных смесей в ампулах.........................55
2.4. Аппаратура и методика спектроскопических исследований................61
2.5. Газовая хроматография................................................71
2.6. Алгоритм расчета реакций кордиеритообразования в координатах 1-Ха^
при р«ы = рн,о + рсо,.....................................................77
Глава 3. Эксперименты по насыщению кордиеритов компонентами флюида состава С-О-Н с целью обоснования применения кордиерита в качестве сенсора состава флюида..........................................................................79
3.1. Результаты экспериментов.............................................80
3.2. Обсуждение результатов..............................................105
3
Стр.
3.3. Соотношение размеров молекул углеводородов и каналов в структуре кордиерита...........................................................114
3.4. Кордиерит как сенсор состава флюида..................................116
Глава 4. Экспериментальные данные по замещению НгО в каналах структуры кордисритов на БзО и СО2.......................................................119
4.1. Введение и постановка задачи.........................................119
4.2. Описание ИК- спектров...........................................................................123
4.3. Обсуждение результатов экспериментов.......................Л.........130
Глава 5. Экспериментальное исследование реакции мусковит+флогопит+кв^рц= кордиерит+калишпат+НгО в водно - углекислотном флюиде..........................135
5.1. Введение и постановка задачи.........................................135
5.2. Частное сечение Т-Хсо2 системы ГУ^О-АЬОз-К^О-БЮг-НгО-СОг с участием реакции мусковит + флогопит + кварц = кордиерит + калишпат-^НгО......136
5.3. Результаты экспериментов и их обсуждение.............................137
Глава 6. Реконструкция флюидного режима мстаморфогенного минерапообразования по летучим компонентам, локализованным в структурных каналах кордиерита
(опыт решения обратной задачи).................................................142
6.1. Сравнительная характеристика ИК- спектров природных и синтетических
кордиеритов...............................................................142
6.2. Алгоритм и особенности решения обратной задачи.......................150
Заключение.....................................................................154
Список литературы.............................................................156
Рис. 1.3 Фрагменты строения каналов кордиеритов и положение в полостях молекул Н,0 (Schreyer 1985) и СО: (Johannes & Schreyer, 1981).
I
16
При комнатной температуре молекулы Н2О в бесщелочном кордиерите динамически разупорядочены (в пикосекундном режиме). Они вращаются вокруг своего центра тяжести, сохраняя за счет слабой связи с кислородными атомами каркаса неизменной ориентировку И-И направления. Эти данные базируются на квантовомеханических расчетах и экспериментах по квазиупругому нейтронному рассеянию (Winkler et al., 19941>2), согласуются с результатами ИК-спектроскопии (Farrel & Newnham, 1967; Goldman et al., 1977; Aines & Rossman, 1984) и рентгенографических исследований (Armbruster, 1986).
Смещение положения фундаментальных частот Н2О в кордиерите по сравнению с ИК- спектром водяного пара составляет менее 80 см*1, что по оценкам К. Лангера и В. Шрейера (Langer & Schreyer, 1976), соответствует энергии связи между молекулой Н20 и каркасом минерала порядка 0,2 ккал.
Слабая связь молекул Н20 I-типа с каркасом не приводит к заметным искажениям последнего, равно как и самих молекул воды, остающихся практически симметричными (Winkler et al., 1994i>2). На ИК- спектрах взаимодействие Н20 с каркасом отражается в небольшом смещении в сторону низких частот V3 -полосы Н20 I-типа по сравнению с соответствующей полосой характерной для парообразного состояния.
Д. Вуд и К. Насау (Wood & Nassau, 1967) первыми обнаружили корреляцию между содержанием щелочей (Na*, Li\ Cs+) изоструктурного с кордиеритом берилла и количеством воды Il-типа. Ими утрверждается что. молекулы воды этого типа появляются в присутствии ионов Na* в центре шестичленного кольца (0:0:0). В идеализированном случае каждый внедренный в канал ион координирован двумя молекулами Н20, расположенными в соседних полостях.
Д. Голдман с соавторами (Goldman et al., 1977), основываясь на спектроскопических исследованиях монокристаллов известных химических составов
І
- Київ+380960830922