Актуальные проблемы в области строения, свойств и методов исследования минералов
https://doi.org/10.24930/1681-9004-2024-24-2-203-213
Аннотация
Основная цель исследований в области строения и свойств минералов, их кристаллохимии и физики – получение фундаментальной информации о реальной атомной и электронной структуре минеральных объектов и физических закономерностях их преобразования под действием внешних факторов (температуры, давления, радиации, химизма окружающей среды). Подобная информация является основой для типизации, реставрации условий кристаллизации и эволюции минералов в определенной геологической ситуации; она широко используется при петрогенетических и геохронологических построениях. Подобные исследования актуальны и при разработке природоподобных технологий получения новых перспективных функциональных материалов. Работы в области исследования структуры, кристаллохимии, физики минералов, типоморфизма их спектроскопических свойств, а также разработки аналитических методик и методик синтеза минералоподобных материалов сохраняют свою актуальность. Настоящий тематический выпуск журнала “Литосфера” посвящен данной проблематике в рамках материалов, доложенных на проходившей в 2023 г. в Институте геологии и геохимии УрО РАН в г. Екатеринбурге XIII Всероссийской научной конференции “Минералы: строение, свойства, методы исследования”.
Ключевые слова
структура,
строение,
свойство,
минерал,
кристаллохимия,
спектроскопия,
типоморфизм,
природоподобная технология,
функциональный материал
При поддержке: Работа выполнена в рамках государственного задания ИГГ УрО РАН, тема № 123011800012-9. Настоящий специальный выпуск журнала посвящен 300-летию Российской академии наук и 85-летию Института геологии и геохимии УрО РАН. Редколлегия признательна всем авторам статей этого выпуска, рецензентам за конструктивные комментарии и предложения и организациям за финансовую поддержку проведенных исследований.
Об авторе
С. Л. Вотяков
Институт геологии и геохимии им. академика А.Н. Заварицкого УрО РАН
Россия
Россия
620110, г. Екатеринбург, ул. Академика Вонсовского, 15
Список литературы
1. Вотяков С.Л., Краснобаев А.А., Крохалев В.я. (1993) Пpоблемы пpикладной спектpоскопии минеpалов. Екатеpинбуpг: УИФ Hаука, 236 с.
2. Вотяков С.Л., Щапова Ю.В., хиллер В.В. (2011) Кристаллохимия и физика радиационно-термических эффектов в ряде U-Th-содержащих минералов как основа для их химического микрозондового датирования. Екатеринбург: ИГГ УрО РАН, 336 с.
3. Каулина Т.В. (2010) Образование и преобразование циркона в полиметаморфических комплексах. Апатиты: Изд-во Кольского Нц РАН, 144 с.
4. Колесов б.А. (2009) Раман-спектроскопия в неорганической химии и минералогии. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 189 с.
5. Кочубей д.И., бабанов Ю.А., замараев К.И., Ведринский Р.В., Крайзман В.Л., Кулипанов Г.П., Мазалов Л.Н., Скринский А.Н., Федоров В.К., хельмер б.Ю., Шуваев А.Т. (1988) EXAFS-спектроскопия. Новосибирск: Наука, 306 с.
6. Марфунин А.С. (1974) Введение в физику минералов. М.: Недра, 328 с.
7. Прайор д.д., Мариани Э., Уилер д. (2014) дОЭ и науки о земле: области применения, текущая практика, актуальные проблемы и задачи. М.: РИц Техносфера, 500 с.
8. Скублов С.Г. (2005) Геохимия редкоземельных элементов в породообразующих метаморфических минералах. СПб.: Наука, 147 с.
9. Смирнов Н.Г., Вотяков С.Л., Садыкова Н.О., Киселева д.В., Щапова Ю.В. (2009) Физико-химические характеристики ископаемых костных остатков млекопитающих и проблема оценки их относительного возраста. Екатеринбург: Гощицкий, 118 с.
10. Чащухин И.С., Вотяков С.Л., Уймин С.Г. (1996) яГР-спектроскопия хромшпинелидов и проблемы окситермобарометрии хромитоносных ультрамафитов Урала. Екатеринбург: ИГГ УрО РАН, 135 с.
11. Чащухин И.С., Вотяков С.Л., Щапова Ю.В. (2007) Кристаллохимия хромшпинели и окситермобарометрия ультрамафитов складчатых областей. Екатеринбург: ИГГ УрО РАН, 310 с.
12. Шварцер Р.А., Филд д.П., Эдамс б.Л., Кумар М., Шварц А.д. (2014) Современное состояние и перспективы метода дифракции отраженных электронов. Метод дифракции отраженных электронов в материаловедении. М.: РИц Техносфера, 21-55.
13. Щапова Ю.В., Вотяков С.Л., замятин д.А., Червяковская М.В., Панкрушина Е.А. (2020) Минералыконцентраторы d- и f- элементов: локальные спектроскопические и ЛА-ИСП-МС исследования состава, структуры и свойств, геохронологические приложения. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 424 с.
14. Bancroft G.M., Brown J.R., Fyfe W.S. (1979) Advances in, and applications of, X-ray photoelectron spectroscopy (ESCA) in mineralogy and geochemistry. Chem. Geol., 25(3), 227-243.
15. Batanova V.G., Sobolev A.V., Kuzmin D.V. (2015) Trace element analysis of olivine: high precision analytical method for JEOL JXA-8230 electron probe microanalyser. Chem. Geol., 419, 149-157.
16. Bernard S., Beyssac O., Benzerara K. (2008) Raman Mapping. Using Advanced Line-Scanning Systems: Geological Applications. Appl. Spectrosc., 62(11), 1180-1188.
17. Berthomieu C., Hienerwadel R. (2009) Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy. Photosyn. Res., 101(2-3), 157-170.
18. Britton T.B., Jiang J., Guo Y., Vilalta-Clemente A., Wallis D., Hansen L.N., Winkelmann A., Wilkinson A.J. (2016) Tutorial: Crystal orientations and EBSD–Or which way is up? Mat. Charact., 117, 113-126.
19. Chang Z., Vervoort J., McClelland W.C., Knaack C. (2006) U-Pb dating of zircon by LA-ICP-MS. Electr. J. Earth Sci., 7(5), 1-14.
20. Chukanov N.V., Chervonnyi A.D. (2016) Infrared spectroscopy of minerals and related compounds. Springer International Publishing. Switzerland, 1080 p.
21. Chukanov N.V., Vigasina M.F. (2020) Vibrational (Infrared and Raman) Spectra of Minerals and Related Compounds. Springer, 1376 p.
22. Clark R.N., King T.V., Klejwa M., Swayze G.A., Vergo N. (1990) High spectral resolution reflectance spectroscopy of minerals. J. Geophys. Res.: Solid Earth, 95(8), 12653-12680.
23. Debret B., Andreani M., Muñoz M., Bolfan-Casanova N., Carlut J., Nicollet C., Schwartz S., Trcera N. (2014) Evolution of Fe redox state in serpentine during subduction. Earth Planet. Sci. Lett., 400, 206-218.
24. Donovan J.J., Lowers H.A., Rusk B.G. (2011) Improved electron probe microanalysis of trace elements in quartz. Amer. Miner., 96(2-3), 274-282.
25. Dubessy J., Caumon M.C., Rull F. (ed.) (2012) Raman spectroscopy applied to earth sciences and cultural heritage. Miner. Soc. GB and Ireland, 12, 504.
26. Engi M., Lanari P., Kohn M.J. (2017) Significant ages – An introduction to petrochronology. Rev. Miner. Geochem., 83(1), 1-12.
27. Fadley C.S. (2010) X-ray photoelectron spectroscopy: Progress and perspectives. J. Electron Spectrosc. Rel. Phenom., 178-179, 2-32.
28. Friis H., Finch A.A., Williams C.T., Hanchar J.M. (2010) Photoluminescence of zircon (ZrSiO4) doped with REE3+ (REE = Pr, Sm, Eu, Gd, Dy, Ho, Er). Phys. Chem. Miner., 37, 333-342.
29. Gaft M., Reisfeld R., Panczer G. (2005) Modern Luminescence Spectroscopy of Minerals and Materials. Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 356 p.
30. Geipel G. (2006) Some aspects of actinide speciation by laser-induced spectroscopy. Coord. Chem. Rev., 250(7-8), 844-854.
31. Götze J., Haus R., Prinz S., Priess C. (2012) Mineralogy, Geochemistry and Cathodoluminescence of Authigenic Quartz from Different Sedimentary Rocks. Quartz: Dep., Miner. Analyt., 287-306.
32. Griffith W.P. (1969) Raman spectroscopy of minerals. Nature, 224(5216), 264-266.
33. Gucsik A. (ed.). (2009) Cathodoluminescence and its Application in the Planetary Sciences. Berlin: Springer, 160 p.
34. Hawthorne F.С. (1988) Spectroscopic Methods in Mineralogy and Geology. Rev. Miner. Geochem., 18, 512 p.
35. Henderson G.S., De Groot F.M.F., Moulton B.J.A. (2014) X-ray absorption near-edge structure (XANES) spectroscopy. Rev. Miner. Geochem., 78(1), 75-138.
36. Henderson G.S., Neuville D.R., Downs R.T. (2014) Spectroscopic Methods in Mineralogy and Material Sciences. Rev. Miner. Geochem., 78, 800 p.
37. Hochella M.F. (1988) Auger electron and X-ray photolectron spectroscopies. Rev. Miner., 18, 573-637.
38. Jackson S.E. (2001) The application of Nd:YAG lasers in LA-ICP-MS. Laser ablation ICP-MS in the Earth Sciences: Principles and applications. Mineral. Asoc. Canad. Short Course Ser., 29, 29-45.
39. Jercinovic M.J., Williams M.L., Allaz J., Donovan J.J. (2012) Trace analysis in EPMA. IOP conference series: materials science and engineering. IOP Publishing, 32(1), 012012.
40. Karr C. (ed.) (2013) Analytical Methods for Coal and Coal Products. N.Y.: Academic press, 2, 669 p.
41. Kempe U., Thomas S.-M., Geipel G., Thpmas R., Plotze M., Bottcher R., Grambole G., Hoentsch J., Trinkler M. (2010) Optical absorption, luminescence, and electron paramagnetic resonance (EPR) spectroscopy of crystalline to methamict zircon: Evidance for formation of uranyl, manganese, and other optically active centers. Amer. Miner., 95, 335-347.
42. Kylander-Clark A.R.C. (2017) Petrochronology by laser-ablation inductively coupled plasma mass spectrometry. Rev. Miner. Geochem., 83(1), 183-198.
43. Lenz C., Nasdala L. (2015) A photoluminescence study of REE3+ emissions in radiation-damaged zircon. Amer. Miner., 100, 1123-1133.
44. Limbeck A., Galler P., Bonta M., Bauer G., Nischkauer W., Vanhaecke F. (2015) Recent advances in quantitative LA-ICP-MS analysis: challenges and solutions in the life sciences and environmental chemistry. Analyt. Bioanalyt. Chem., 407(22), 6593-6617.
45. Liu X.M., Gao S., Diwu C., Yuan H., Hu Z. (2007) Simultaneous in-situ determination of U-Pb age and trace elements in zircon by LA-ICP-MS in 20 μm spot size. Chin. Sci. Bull., 52(9), 1257-1264.
46. Liu Y., Hu Z., Gao S., Günther D., Xu J., Gao C., Chen H. (2008) In situ analysis of major and trace elements of anhydrous minerals by LA-ICP-MS without applying an internal standard. Chem. Geol., 257(1-2), 34-43.
47. MacRae C.M., Wilson N.C., Torpy A., Pownceby M.I., Davidson C., Hugo V. (2013) Zircon zonation and metamictization revealed by combined cathodoluminescence and chemical imaging and analysis. Book of abstracts of “Conference on Raman and luminescence spectroscopy in the Earth sciences”, 75-76.
48. Matteson A., Herron M.M. (1993) Quantitative mineral analysis by Fourier transform infrared spectroscopy. SCA conference paper, 9308, 1-16.
49. Montel J.M., Kato T., Enami M., Cocherie A., Finger F., Williams M., Jercinovic M. (2018) Electron-microprobe dating of monazite: The story. Chem. Geol., 484, 4-15.
50. Nakamoto K. (2009) Infrared and Raman Spectra of Inorganic and Coordination Compounds. Part A: Theory and Applications in Inorganic Chemistry. 6th ed. John Wiley & Sons, Inc., 419 p.
51. Nasdala L., Hanchar J.M., Rhede D., Kennedy A.K., Váczi T. (2010a) Retention of uranium in complexly altered zircon: An example from Bancroft, Ontario. Chem. Geol., 269, 290-300.
52. Nasdala L., Kronz A., Wirth R., Vaczi T., Perez-Soba C., Willner A., Kennedy A.K. (2009) The phenomenon of deficient electron microprobe totals in radiation-damaged and altered zircon. Geochim. Cosmochim. Acta, 73, 1637-1650.
53. Nasdala L., Ruschel K., Rhede D., Wirth R., Kerschhofer-Wallner L., Kennedy A.K., Groschopf N. (2010б) Phase decomposition upon alteration of radiation-damaged monazite-(Ce) from Moss, Østfold, Norway. Chimia, 64, 705-711.
54. Nasdala L., Smith D.C., Kaindl R., Ziemann M.A. (2004) Raman spectroscopy: Analytical perspectives in mineralogical research. EMU Notes Miner., 6(9), 1-63.
55. Nesbitt H.W., Bancroft G.M. (2014) High resolution core- and valence-level XPS studies of the properties (structural, chemical and bonding) of silicate minerals and glasses. Rev. Miner. Geochem., 78, 271-329.
56. Nesbitt H.W., Bancroft G.M., Davidson R., Mcintyre N.S., Pratt A.R. (2004) Minimum XPS core-level line widths of insulators, including silicate minerals. Amer. Miner., 89(5-6), 878-882.
57. Neuville D.R., de Ligny D., Henderson G.S. (2014) Advances in Raman spectroscopy applied to earth and material sciences. Rev. Miner. Geochem., 78(1), 509-541.
58. Newville M. (2014) Fundamentals of XAFS. Rev. Miner. Geochem., 78, 33-74.
59. Paterson M.S. (1982) The determination of hydroxyl by infrared absorption in quartz, silicate glasses and similar materials. Bull. Mineral., 105, 20-29.
60. Prior D.J., Trimby P.W., Weber U.D., Dingley D.J. (1996) Orientation contrast imaging of microstructures in rocks using forescatter detectors in the scanning electron microscope. Miner. Magaz., 60(403), 859-869.
61. Roeder P.L., MacArthur D., Ma X.-P., Palmer G.R. (1987) Cathodoluminescence and microprobe study of rare-earth elements in apatite. Amer. Miner., 72, 801-811.
62. Spectroscopic Methods in Mineralogy and Geology. (1988) (Rev. Miner. Geochem. V. 18). (Ed. F.С. Hawthorne), 512 p.
63. Spectroscopic Methods in Mineralogy and Material Sciences. (2014) (Rev. Miner. Geochem. V. 78.) (Eds G.S. Henderson, D.R. Neuville, R.T. Downs), 800 p.
64. Stevens-Kalceff M.A. (2009) Cathodoluminescence microcharacterization of point defects in α-quartz. Miner. Magaz., 73, 585-605.
65. Tsuchiy A.Y., Kayama M., Nishido H., Noumi Y. (2013) Electron irradiation effects on cathodoluminescence in zircon. J. Miner. Petrol. Sci., 109, 18-22.
66. Williams M.L., Jercinovic M.J., Mahan K.H., Dumond G. (2017) Electron microprobe petrochronology. Rev. Miner. Geochem., 83(1), 153-182.
Рецензия
Для цитирования:
Вотяков С.Л. Актуальные проблемы в области строения, свойств и методов исследования минералов. Литосфера. 2024;24(2):203-213. https://doi.org/10.24930/1681-9004-2024-24-2-203-213
For citation:
Votyakov S.L. Current problems in the field of structure, properties of minerals and methods of their investigation. LITHOSPHERE (Russia). 2024;24(2):203-213. (In Russ.) https://doi.org/10.24930/1681-9004-2024-24-2-203-213
Просмотров:
500
Послать статью по эл. почте 