Радиоспектроскопические характеристики стандарта циркона
С помощью радиоспектроскопических методов проведено исследование сверочного стандарта циркона для датирования уран-свинцовым методом. Совокупность радиоспектроскопических методов дает возможность более детально изучить физико-химические характеристики стандартного образца циркона и оценить степень е...
Saved in:
| Published in: | Мінералогічний журнал |
|---|---|
| Date: | 2009 |
| Main Authors: | , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут геохімії, мінералогії та рудоутворення ім. М.П. Семененка НАН України
2009
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/30923 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Радиоспектроскопические характеристики стандарта циркона / Л.С. Дерский, А.Л. Лариков // Мінералогічний журнал. — 2009. — Т. 31, № 4. — С. 83-87. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860178396078669824 |
|---|---|
| author | Дерский, Л.С. Лариков, А.Л. |
| author_facet | Дерский, Л.С. Лариков, А.Л. |
| citation_txt | Радиоспектроскопические характеристики стандарта циркона / Л.С. Дерский, А.Л. Лариков // Мінералогічний журнал. — 2009. — Т. 31, № 4. — С. 83-87. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Мінералогічний журнал |
| description | С помощью радиоспектроскопических методов проведено исследование сверочного стандарта циркона для датирования уран-свинцовым методом. Совокупность радиоспектроскопических методов дает возможность более детально изучить физико-химические характеристики стандартного образца циркона и оценить степень его метамиктности.
За допомогою радіоспектроскопічних методів проведено дослідження порівняльного стандарту циркону для датування за уран-свинцевим методом. Сукупність радіоспектроскопічних методів дає змогу детальніше вивчити фізико-хімічні характеристики стандартного зразку циркону й оцінити ступінь його метаміктності.
Testing zircon standard STZ for uranium-lead dating was investigated by a set of radio-spectroscopic methods. This gives a possibility to study the standard in detail, to learn its physical-chemical characteristics of zircon standard sample and to estimate the degree of its metamict state.
|
| first_indexed | 2025-12-07T18:00:58Z |
| format | Article |
| fulltext |
ISSN 0204�3548. Мінерал. журн. 2009. 31, № 4 83
УДК 549.61:530
Л.С. Дерский, А.Л. Лариков
РАДИОСПЕКТРОСКОПИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
СТАНДАРТА ЦИРКОНА
С помощью радиоспектроскопических методов проведено исследование сверочного стандарта циркона для да;
тирования уран;свинцовым методом. Совокупность радиоспектроскопических методов дает возможность более
детально изучить физико;химические характеристики стандартного образца циркона и оценить степень его ме;
тамиктности.
E;mail: cuba@igmof.qov.ua; larikov@igmof.qov.ua
МІНЕРАЛОГІЧНИЙ ЖУРНАЛ
MINERALOGICAL JOURNAL
(UKRAINE)
КОРОТКІ ПОВІДОМЛЕННЯ
Введение. В результате исследования природ;
ных образцов циркона различного генезиса
было показано, что их радиоспектроскопичес;
кие и рентгеновские характеристики качест;
венно отражают степень проявления автора;
диационных нарушений кристаллической
структуры [3]. В связи с этим возникла необ;
ходимость в эталонном образце, с которым
можно сравнивать в дальнейшем радиоспек;
троскопические характеристики других об;
разцов циркона. В качестве такого эталона
был выбран стандартный образец циркона
(СТЦ), который по радиоспектроскопичес;
ким характеристикам соответствовал всем
требованиям к эталонному образцу для радио;
спектроскопических исследований, т. е. при
наличии всех характерных радиационных пов;
реждений он может быть отнесен к образцам
с высокой степенью кристалличности [3].
Кроме того он был достаточно полно минера;
логически изучен.
СТЦ был подготовлен в Институте гео;
химии, минералогии и рудообразования
им. Н.П. Семененко НАН Украины и исполь;
зуется для датирования цирконов с примене;
нием уран;свинцового метода. Геологическая
привязка и состав гранита, из которого был
выделен циркон, изучены и детально описаны
Е.Н. Бартницким, Е.В. Бибиковой и др. [1].
Для исследования были отобраны призма;
тические столбчатые кристаллы циркона с со;
вершенной огранкой, слабоокрашенные в
бледно;розовые и сиреневатые тона и с силь;
ным алмазным блеском.
Для исследования радиоспектроскопичес;
кими методами были выделены три монофрак;
ции циркона: 0,5—0,3, 0,2—0,1, 0,1—0,07 мм.
В свою очередь, монофракция разделена по
магнитной восприимчивости на электромаг;
нитную и неэлектромагнитную с помощью
электромагнитного однороликового сепарато;
ра (38;Т;СЭМ). В данной статье авторами
проанализированы результаты изучения не;
магнитных монофракций трех указанных раз;
меров с целью исключения влияния магнит;
ной фазы на радиоспектроскопические свой;
ства образцов.
Методика исследования. Монофракции цир;
кона изучены с помощью методов электрон;
ного парамагнитного, протонного магнитного
и ядерного магнитного резонанса (ЭПР, ПМР,
ЯМР), а также рентгеноструктурного метода.
Эта работа проводилась на серийном спект;
рометре ЭПР ERS;231 (Германия), в трехсан;
тиметровом диапазоне (λ = 3 cм) с рабочей
частотой 9,3 ГГц при 300 К. Исследованы на;
вески порошкообразного циркона весом 10 мг
трех монофракций (1 — 0,5÷0,3; 2 — 0,2÷0,1;
3 — 0,1÷0,07 мм). ЭПР;исследования прово;
дились в стандартном режиме записи Е1
′;цен;© Л.С. Дерский, А.Л. Лариков, 2009
Л.С. ДЕРСКИЙ, А.Л. ЛАРИКОВ
84 ISSN 0204�3548. Mineral. Journ. (Ukraine). 2009. 31, No 4
тров в кварце (Р = 0,2 мВт, fm = 100 кГц, Н =
= 0,2⋅10–4 Тл). В качестве внутреннего эталона
использована примесь Mn2+ в кристалле MgO.
ЯМР;исследования проводились на ЯМР;
спектрометре СХР;200 Bruker при комнатной
температуре (Т = 300 К), навеска образца бы;
ла такой же, как и для ЭПР;исследований.
Спектры ЯМР 29Si записаны на импульсном
радиоспектрометре с Фурье;преобразованием
СХР;200 (ν = 39,73 МГц). Спектры ядер крем;
ния 29Si, а также спектры кросс;поляризации
записывались в режиме ЯМР высокого разре;
шения при вращении под магическим углом,
со скоростью вращения образца 3500 с–1. Ус;
ловия получения спектров кросс;поляриза;
ции 1Н – 29Si описаны в работе [5]. Кроме то;
го, на спектрометре СХР;200 при частоте ν0 =
= 200,13 МГц) записаны спектры 1Н. Шкалу
химического сдвига согласовали по внутрен;
нему стандарту — тетраметилсилан (ТМС). Хи;
мический сдвиг выражается в единицах δ, м. д.
Спектр ПМР записывался на стандартном
спектрометре РЯ;2301 при комнатной темпе;
ратуре (Т = 300 К), частоте ν = 16.0 МГц. Вес
образца составлял 500 ± 1 мг. При исследовании
методом ПМР была изучена только одна мо;
нофракция (0,1—0,07 мм неэлектромагнитная).
Кроме комплексного радиоспектроскопи;
ческого изучения СТЦ проводилось его рент;
геноструктурное исследование с помощью по;
рошкового метода. Образец снимался на рент;
геновской установке ДРОН;3 на фильтрован;
ном медном излучении (Cu;Kα, Ni;фильтр).
Этим же методом исследовалась монофракция
(0,1—0,07 мм), подвергнутая термическому
отжигу. Исследуемый образец ИГМР;1 отжи;
гался в печи СЛОУ;1 при Т = 1000 ± 10 °C.
Пробы взвешивались на лабораторных ве;
сах марки ВЛР;200.
Экспериментальные результаты. Получен;
ный ЭПР;спектр изучаемого циркона услож;
нен из;за наложения разных центров друг на
друга. На рис. 1 показан спектр для монофрак;
ции (0,1—0,07 мм), на котором цифрами 1—4
обозначены центры, соответствующие поряд;
ковым номерам в табл. 1, где приведены глав;
ные значения g;тензоров центров 1—4.
Изученные спектры образцов циркона трех
размерных фракций оказались идентичнымиРис. 1. Вид спектра ЭПР (СТЦ)
Центр gx gy gz
SiO2
–
SiO3
3–
О–
1,9921 ± 0,0005
2,0055 ± 0,0005
2,0033 ± 0,0005
2,0056 ± 0,0005
2,0010 ± 0,0005
2,0076 ± 0,0005
1,9957 ± 0,0005
1,9993 ± 0,0005
2,0168 ± 0,0005
SiO4
5– g|| = 2,0020 ± 0,0005 g⊥ = 2,0007 ± 0,0005
Таблица 1. Главные значения g�тензоров центров 1—4, показанных на рис. 1
Монофракция
СТЦ, мм
Парамагнитные центры, концентрация
SiO3
3– + SiO4
5–
О– SiO2
–
0,5—0,3
0,2—0,1
0,1—0,07
3,25 ± 0,05
3,72 ± 0,05
4,34 ± 0,05
0,60 ± 0,01
0,67 ± 0,01
0,73 ± 0,01
0,32 ± 0,01
0,38 ± 0,01
0,34 ± 0,01
Таблица 2. Относительные концентрации
парамагнитных центров в СТЦ
M
РАДИОСПЕКТРОСКОПИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СТАНДАРТА ЦИРКОНА
ISSN 0204�3548. Мінерал. журн. 2009. 31, № 4 85
по внешнему виду. Однако концентрация па;
рамагнитных центров в разных монофракциях
была разной, что отражено в табл. 2.
На ЭПР;спектре присутствуют компонен;
ты, относящиеся к электронно;дырочному
центру О– и ион;радикалам SiO2
–, SiO3
3– и
SiO4
5–. Парамагнитный центр SiO3
3– связан с
захватом неспаренного электрона вакансией в
SiO4;тетраэдре, что может быть объяснено ра;
диоактивным распадом урана, SiO2
–;центр
связан с дивакансией кислорода в SiO4;тетра;
эдре. Стабилизация радикала SiO4
5– связана,
возможно, с присутствием таких компенсато;
ров, как Li, Na, K в междоузельных положени;
ях, и этот центр наблюдается в образцах, под;
вергшихся сильному воздействию радиации.
Все описанные ион;радикалы (SiO3
3–, SiO2
– и
SiO4
5–) являются результатом авторадиацион;
ных процессов. Парамагнитные центры SiO2
–,
SiO3
3– и SiO4
5– хорошо описаны в работах [3,
4]. Из литературных источников известно, что
дырочный центр О– локализован на ионе кис;
лорода из ближайшего окружения иттрия [2].
Он возникает при одновременном вхождении
Y3+ в две соседние циркониевые позиции.
Температурная зависимость перечисленных
парамагнитных центров описана в работах [2,
5]. Количественное определение концентра;
ций парамагнитных центров SiO3
3– и SiO4
5–
было затрудненно. И только исследование
температурной зависимости и зависимости
сигнала от мощности СВЧ поля однозначно
показали, что центры SiO3
3– и SiO4
5– наклады;
ваются друг на друга.
Кроме описанных выше парамагнитных
центров в спектре ЭПР присутствовали линии
центров Ti3+, Gd3+ и V4+ с g;факторами 1,996,
1,9918 и 1,9699 соответственно, хорошо изу;
ченные и описанные в [7].
В спектрах ЯМР (рис. 2) на ядрах 29Si изу;
чаемого циркона (СТЦ) присутствовала уз;
кая линия (∆υ½ = 4 м. д.) со сдвигом — 82,0 ±
± 1,0 м. д. относительно тетраметилсилана [6].
В изучаемом спектре ширина линии харак;
терна для кристаллических силикатов, а ее по;
ложение соответствует значениям сдвига для
силикатов с изолированными тетраэдрами,
что позволяет интерпретировать эту линию
как сигнал кристаллического циркона. В ре;
зультате отжига образца при Т = 1000 °C ши;
Рис. 2. Вид спектра ЯМР на ядрах 29Si
Рис. 3. Спектр ЯМР на ядрах 29Si: а — исходный, б —
отожженный
Таблиця 3. ЭПР, ЯМР характеристики и концентрация U и Th в СТЦ
Монофракция,
мм
Парамагнитные центры, усл. ед. ЯМР 29Si, усл. ед.
Степень
кристаллич;
ности
Содержание, %
SiO4
5+ + SiO3
3–
O– SiO2
–
Коэффициент
U Th
V;узкая линия V;широкая линия
0,5—0,3
0,2—0,1
0,1—0,01
3,25 ± 0,05
3,72 ± 0,05
4,34 ± 0,05
0,61 ± 0,01
0,64 ± 0,01
0,62 ± 0,01
0,32 ± 0,01
0,38 ± 0,01
0,34 ± 0,01
90 ± 5
85 ± 5
82 ± 5
10 ± 2
15 ± 2
18 ± 2
90 ± 1
90 ± 1
88 ± 1
0,0277
0,0277
0,0274
0,0085
0,0088
0,0091
Л.С. ДЕРСКИЙ, А.Л. ЛАРИКОВ
86 ISSN 0204�3548. Mineral. Journ. (Ukraine). 2009. 31, No 4
рина узкой компоненты ЯМР;спектра 29Si
уменьшилась до ∆υ½ = 3,5 м. д. при том же
значении химического сдвига, что свидетель;
ствует о том, что исследуемый образец не
абсолютно кристаллический, в нем присут;
ствует 10—12 % аморфной или метамиктной
фазы (рис. 3).
Физико;химические характеристики изуча;
емого образца приведены в табл. 3. Коэффи;
циенты V;узкая и V;широкая, приведенные в
табл. 3, соответствуют процентной доле узкой
и широкой линий в интегральной интенсив;
ности спектра ЯМР.
Кроме того, исследованы ЯМР;спектры 1Н.
Различие спектров по монофракциям в дан;
ном диапазоне степеней кристалличности не
наблюдалось, возможно, из;за парамагнитно;
го уширения.
На рис. 4 приведены дифрактограммы по;
рошкообразного циркона до (а) и после (б)
высокотемпературного отжига (Т = 1000 °C).
Заметны существенные изменения дифрак;
тограммы в процессе отжига исследуемого об;
разца: на рентгенограмме интенсивность и ко;
личество линий циркона увеличились. Этот
эффект, как мы предполагаем, произошел за
счет отжига радиационных дефектов и струк;
турных остаточных искажений в изучаемом
образце.
Выводы. Исследуемый образец СТЦ по всем
параметрам оказался пригодным как внутрен;
ний эталонный образец с высокой степенью
кристалличности. Рентгеноструктурное ис;
следование СТЦ в сочетании с методами ЭПР,
ЯМР и термическим отжигом показало, что
образец не является 100 %;м кристаллическим
Рис. 4. Спектр рентгенограммы (СТЦ): а — исходный, б — отожженный
при 1000 °C
РАДИОСПЕКТРОСКОПИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СТАНДАРТА ЦИРКОНА
ISSN 0204�3548. Мінерал. журн. 2009. 31, № 4 87
объектом. Однако его радиоспектроскопичес;
кие характеристики могут служить ориенти;
ром при поиске новых стандартных образцов
для геохронологии и других областей, где один
из критериев качества стандарта — низкая сте;
пень радиационных повреждений.
Кроме характерных электронно;дырочных
центров SiO–, SiO3
3–, О– и SiO4
5– были зафик;
сированы примесные центры Ti3+, Gd3+ и
V4+, что делает образец СТЦ пригодным в ка;
честве внутреннего стандарта для исследова;
ния образцов циркона различного генезиса.
Дальнейшее изучение цирконов с применени;
ем методов ЭПР, ЯМР и ПМР позволит соз;
дать каталог радиоспектроскопических харак;
теристик цирконов.
1. Бартницкий Е.Н., Бибикова Е.В., Верхогляд В.М. и др. ИГМР;1 — Международный стандарт циркона для уран;
свинцовых изотопных исследований // Геохимия и рудообразование. — 1995. — Вып. 21. — С. 164—167.
2. Гайнулина Н.М., Евграфова Л.А., Низамутдинов Н.М., Винокуров В.М. ЭПР электронно;дырочных центров в
кристаллах циркона // Физика минералов. — Казань : Изд;во Казан. ун;та, 1971. — С. 3—13.
3. Калиниченко А.М., Прошко В.Я., Дерский Л.С. и др. О метамиктности циркона по данным радиоспектроско;
пии // Минерал. журн. — 1990. — 12, № 2. — С. 38—43.
4. Краснобаев А.А., Вотяков С.Л., Крохмалев В.Я. Спектроскопия цирконов. Свойства, геологические приложе;
ния. — М. : Наука, 1988. — 150 с.
5. Матяш И.В., Брик А.Б., Дерский Л.С. и др. Характеристики авторадиационных дефектов в цирконе по ЭПР по;
рошкообразных образцов // Докл. АН УССР. Сер. Б. — 1990. — № 3. — С. 8—10.
6. Мяги М.Я., Самосок А.В., Тамак М.Х. и др. Исследования структуры силикатов и цеолитов методом ЯМР высо;
кого разрешения на ядрах 29Si в твердой фазе // Докл. АН СССР. — 1981. — 262, № 5. — С. 1169—1174.
7. Abdel�Monem A.A., Abdel�Razek Y.A., Hassan G.M. et al. ESR Spectra of Silicate Minerals: A Search For New
Dosimetrie Materials // The Second All;African IRPA Regional Radiation Protection Congress, 22—26 April 2007. —
Ismailia Egypt. — P. 75—83.
Ин;т геохимии, минералогии и рудообразования Поступила 01.07.2009
им. Н.П. Семененко НАН Украины, Киев
РЕЗЮМЕ. За допомогою радіоспектроскопічних методів проведено дослідження порівняльного стандарту цир;
кону для датування за уран;свинцевим методом. Сукупність радіоспектроскопічних методів дає змогу де;
тальніше вивчити фізико;хімічні характеристики стандартного зразку циркону й оцінити ступінь його ме;
таміктності.
SUMMARY. Testing zircon standard STZ for uranium;lead dating was investigated by a set of radio;spectroscopic
methods. This gives a possibility to study the standard in detail, to learn its physical;chemical characteristics of zircon
standard sample and to estimate the degree of its metamict state.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-30923 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0204-3548 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T18:00:58Z |
| publishDate | 2009 |
| publisher | Інститут геохімії, мінералогії та рудоутворення ім. М.П. Семененка НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Дерский, Л.С. Лариков, А.Л. 2012-02-17T14:54:28Z 2012-02-17T14:54:28Z 2009 Радиоспектроскопические характеристики стандарта циркона / Л.С. Дерский, А.Л. Лариков // Мінералогічний журнал. — 2009. — Т. 31, № 4. — С. 83-87. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. 0204-3548 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/30923 549.61:530 С помощью радиоспектроскопических методов проведено исследование сверочного стандарта циркона для датирования уран-свинцовым методом. Совокупность радиоспектроскопических методов дает возможность более детально изучить физико-химические характеристики стандартного образца циркона и оценить степень его метамиктности. За допомогою радіоспектроскопічних методів проведено дослідження порівняльного стандарту циркону для датування за уран-свинцевим методом. Сукупність радіоспектроскопічних методів дає змогу детальніше вивчити фізико-хімічні характеристики стандартного зразку циркону й оцінити ступінь його метаміктності. Testing zircon standard STZ for uranium-lead dating was investigated by a set of radio-spectroscopic methods. This gives a possibility to study the standard in detail, to learn its physical-chemical characteristics of zircon standard sample and to estimate the degree of its metamict state. ru Інститут геохімії, мінералогії та рудоутворення ім. М.П. Семененка НАН України Мінералогічний журнал Короткі повідомлення Радиоспектроскопические характеристики стандарта циркона Radiospectroscopic Characteristics of Zircon Standard Article published earlier |
| spellingShingle | Радиоспектроскопические характеристики стандарта циркона Дерский, Л.С. Лариков, А.Л. Короткі повідомлення |
| title | Радиоспектроскопические характеристики стандарта циркона |
| title_alt | Radiospectroscopic Characteristics of Zircon Standard |
| title_full | Радиоспектроскопические характеристики стандарта циркона |
| title_fullStr | Радиоспектроскопические характеристики стандарта циркона |
| title_full_unstemmed | Радиоспектроскопические характеристики стандарта циркона |
| title_short | Радиоспектроскопические характеристики стандарта циркона |
| title_sort | радиоспектроскопические характеристики стандарта циркона |
| topic | Короткі повідомлення |
| topic_facet | Короткі повідомлення |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/30923 |
| work_keys_str_mv | AT derskiils radiospektroskopičeskieharakteristikistandartacirkona AT larikoval radiospektroskopičeskieharakteristikistandartacirkona AT derskiils radiospectroscopiccharacteristicsofzirconstandard AT larikoval radiospectroscopiccharacteristicsofzirconstandard |