Определение степени структурной гетерогенности каолинитов методом разложения их ИК-спектров в области валентных колебаний ОН-групп

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Предложен новый подход к оценке степени дефектности структуры каолинитовых минералов с использованием их ИК-спектров в области валентных колебаний ОН-групп. Получены три линейных уравнения, которые связывают друг с другом отношения спектроскопических параметров, таких как: FWHM(νi) – полная ширина полосы на половине высоты и A(νi) – интегральная интенсивность лоренцовских пиков полос поглощения при ν1 ~ 3697 см–1, ν2 ~ 3670 см–1, ν3 ~ 3652 см–1 и ν4 ~ 3620 см–1 соответственно. Эти уравнения позволили установить критерии для разложения ИК-спектров на индивидуальные полосы (νi) и нахождения оптимальных величин FWHM(νi) и A(νi) для расчета содержаний высокоупорядоченной фазы, HOK (high ordered kaolinite), и низкоупорядоченной фазы, LOK (low ordered kaolinite), в образцах природных каолинитов с точностью ~5%.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Б. А. Сахаров

Геологический институт РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: sakharovb@gmail.com
Россия, Пыжевский пер., 7, стр. 1, Москва, 119017

Д. М. Коршунов

Геологический институт РАН

Email: dmit0korsh@gmail.com
Россия, Пыжевский пер., 7, стр. 1, Москва, 119017

В. А. Дриц

Геологический институт РАН

Email: victor.drits@mail.ru
Россия, Пыжевский пер., 7, стр. 1, Москва, 119017

Список литературы

  1. Абрамов Б.Н., Калинин Ю.А., Боровиков А.А. Итакинское золоторудное месторождение: изотопный состав, вероятные источники рудного вещества (Восточное Забайкалье) // Геология рудных месторождений. 2022. № 2. С. 6–22.
  2. Игнатов П.А., Болонин А.В., Тихонова Н.В. Концентрирование редких, рассеянных и благородных металлов в визейских отложениях Боровичского района // Изв. вузов. Геология и разведка. 2003. № 1. С. 52–57.
  3. Коршунов Д.М., Богуславский М.А. Минералого-геохимические особенности, генезис и возраст огнеупорных глин Шулеповского месторождения (Рязанская область, центральная часть Европейской России) // Литология и полез. ископаемые. 2022. № 1. С. 85–102.
  4. Овчинников В.В. Еленинский субширотный разлом Джабык-Карагайского гранитного массива // Геология, полезные ископаемые и проблемы геоэкологии Башкортостана, Урала и сопредельных территорий. 2010. № 8. С. 75–76.
  5. Ремезова Е.А., Кульманенко Г.А. Модели распределения каолинов Глуховецкого месторождения (Украина) по качественным показателям // Георесурсы. 2013. № 5(55). С. 16–18.
  6. Сахаров Б.А., Дриц В.А. Структурная неоднородность и индексы “кристалличности” природных каолинитов. // Литология и полез. ископаемые. 2023. № 4. С. 319–337.
  7. Самотоин Н.Д. Правые и левые микрокристаллы каолинита и их распространенность в природе // ДАН. 2010. Т. 431. № 3. С. 392‒395.
  8. Самотоин Н.Д. Энантиоморфизм каолинита: проявление на уровне элементарного слоя структуры и микрокристаллов // Кристаллография. 2011. Т. 56. № 2. С. 353‒361.
  9. Самотоин Н.Д., Бортников Н.С. Картины роста минералов группы каолинита и их модели на основе регулярного чередования энантиоморфных слоев // Кристаллография. 2011. Т. 59. № 4. С. 657‒670.
  10. Aparicio P., Galan E. Mineralogical interference on kaolinite crystallinity index measurements // Clays Clay Miner. 1999. V. 47. P. 12–27.
  11. Aparicio P., Ferrell R., Galan E. A new kaolinite order index based on XRD profile fitting // Clay Miner. 2006. V. 41. P. 811–817.
  12. Artioli G., Belloto M., Gualtieri A., Pavese A. Nature of stacking disorder in natural kaolinites: a new model based on computer simulation of powder diffraction data and electrostatic energy calculations // Clays Clay Miner. 1995. V. 43. P. 438–445.
  13. Bookin A.S., Drits V.A., Plançon A., Tchouba, C. Stacking faults in kaolin-group minerals in the light of real structural features // Clays Clay Miner. 1989. V. 37. P. 297–307.
  14. Brindley G.W., Robinson K. The structure of kaolinite // Mineral. Mag. 1946. V. 27. P. 242–253.
  15. Chmielová M., Weiss Z. Determination of structural disorder degree using an XRD profile fitting procedure. Application to Czech kaolins // Appl. Clay Sci. 2002. V. 22. P. 65–74.
  16. Drits V.A., Sakharov B.A., Hillier S. Phase and structural features of tubular halloysite (7 Å) // Clay Miner. 2018. V. 53. P. 691–720.
  17. Drits V.A., Zviagina B.B., Sakharov B.A., Dorzhieva O.V., Savichev A.T. New insight into the relationships between structural and FTIR spectroscopic features of kaolinites // Clays Clay Miner. 2021. V. 69. P. 366–388.
  18. Hinckley D.N. Variability in “crystallinity” values among the kaolin deposits of the coastal plain of Georgia and South Carolina // Clays Clay Miner. 1963. V. 11. P. 229–235.
  19. Kogure T. Stacking disorder in kaolinite revealed by HRTEM, a review // Clay Science. 2011. V. 15. P. 3‒11.
  20. Kogure T., Inoue A. Determination of defect structures in kaolin minerals by high-resolution transmission electron microscopy (HRTEM) // Am. Mineral. 2005. V. 90. P. 85–89.
  21. Kogure T., Johnston C.T., Kogel J.E., Bish D.L. Stacking disorder in a sedimentary kaolinite // Clays Clay Miner. 2010. V. 58. P. 63–72.
  22. Murray H.H. Structural variations of some kaolinites in relation to dehydrated halloysite // Am. Mineral. 1954. V. 39. P. 97‒108.
  23. Plançon A., Tchoubar C. Determination of structural defects in phyllosilicates by X-ray diffraction. II. Nature and proportion of defects in natural kaolinites // Clays Clay Miner. 1977. V. 25. P. 436‒450.
  24. Plançon A., Giese R.F., Snyder R., Drits V.A., Bookin A.S. Stacking faults in the kaolin-group minerals: defect structures of kaolinite // Clays Clay Miner. 1989. V. 37. P. 203–210.
  25. Range K.J., Weiss A. Uber das Verhalten von kaolinitit bei hohen Drucken // Ber. Deut. Keram. Ges. 1969. V. 46. P. 231–288.
  26. Sakharov B.A., Drits V.A., McCarty D.K., Walker G.M. Modeling powder X-ray diffraction patterns of the Clay Minerals Society kaolinite standards: KGa-1, KGa-1b, and KGa-2 // Clays Clay Miner. 2016. V. 64. P. 314–333.
  27. Stoch L. Mineraly Ilaste. Warsaw: Geological Publishers, 1974. P. 186–193.
  28. Tchoubar C., Plançon A., Ben Brahim J. et al. Caractéristiques structurales dés kaolinites desordonnées // Bulletin de Minéralogie. 1982. V. 105. P. 477‒491.
  29. Vedder W., Wilkins W.T. Dehydroxylation and rehydroxylation, oxidation and reduction of mica // Am. Mineral. 1969. V. 54. P. 482–509.
  30. Wojdyr M. Fityk: a general-purpose peak fitting program // J. Appl. Cryst. 2010. V. 43. P. 1126–1128.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Зависимости между отношениями спектроскопических параметров FWHM(ν₁)/FWHM(ν₄), FWHM(ν₃)/FWHM(ν₂), A(v3)/ A(v₃) + A(v₂), описываемые уравнениями 4 (а), 5 (б) и 6 (в) соответственно; красные квадраты показывают положения точек для образца Mag1, полученные для разной величины превышения линии фона Δ.

Скачать (142KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Пример определения линии фона (пунктирные линии) для фрагмента ИК-спектра каолинита в области валентных колебаний ОН-групп. а – исходный фрагмент ИК-спектра; б – фрагмент ИК-спектра после вычитания из него прямой линии фона.

Скачать (64KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Пример определения оптимальной линии фона ИК-спектра каолинита (образец Mag1). а – исходный фрагмент ИК-спектра; б ‒ фрагменты ИК-спектров после вычитания из них линий фона, соответствующих превышениям Δ = 0, Δ = 0.03, Δ = 0.06, Δ = 0.10.

Скачать (76KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Пример разложения фрагмента ИК-спектра каолинита (образец Mag1) в области валентных колебаний ОН-групп на индивидуальные лоренцовские пики. Светлые кружки соответствуют фрагменту экспериментального ИК-спектра, исправленного на линию фона с превышением Δ = 0.10. Пунктирные линии соответствуют индивидуальным пикам полос поглощения ν₁,v₂ ,ν₃ и ν₄. Сплошная линия соответствуют результирующей сумме индивидуальных пиков полос поглощения.

Скачать (63KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Зависимости между отношениями спектроскопических параметров FWHM(ν₁)/FWHM(ν₄), FWHM(ν₃)/FWHM(ν₂), A(v3)/ A(v₃) + A(v₂), описываемые уравнениями 4 (а), 5 (б) и 6 (в) соответственно, на которых разноцветные значки указывают на положение точек, соответствующих экспериментальным значениям отношений для разных образцов.

Скачать (179KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024