Электронно-дырочные центры в минералах и их геохимическое значение на примере барита, берилла

• Автор: Сухаржевский, Станислав Михайлович
• Шифр специальности: 04.00.02, 01.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Ленинград
• Количество страниц: 228 c. : ил

ГЛАВА I. Основные характеристики электронно-дырочных центров

в минералах

§1. История развития представлений о центрах в минералах II

§2. Классификация электронно-дырочных центров в минералах

§3. Структурные характеристики ЭДЦ в минералах

§4. Электронные структуры ЭДЦ

§5. Зонная модель и кинетические параметры электронно-дырочных центров в минералах .

§6. Модель образования собственных электронно-дырочных

центров в минералах

ГЛАВА II. Кинетика накопления ЭДЦ в минералах под действием

ионизирующих излучений различной природы

§7. Характеристика излучений и законы их взаимодействия
с твердым телом (минералами)
A) Взаимодействие е электромагнитным излучением
Б) Взаимодействие минералов с заряженными частицами
B) Прохождение нейтронов через минералы
Г) Вторичные эффекты, возникающие при взаимодействии
излучений с твердым телом
Д) Краткая характеристика естественных источников ионизирующих излучений
§8. Вывод кинетических уравнений баланса электронов и
дырок для ЭДЦ в минералах
§9. Кинетика радиационного отжига ЭДЦ в минералах
§10. Накопление ЭДЦ в минералах под действием ионизирующих
излучений малой мощности дозы (природное облучение)
А) Равновесная заселенность

Б) Накопление ЭДЦ одного сорта в минералах
В) Накопление ЭДЦ нескольких сортов
§11. Накопление ЭДЦ в минералах при лабораторном облучении
источниками е большой мощностью дозы
ГЛАВА III. Термический отжиг электронно-дырочных центров в
минералах
§12. Вывод основного кинетического уравнения термического
отжига в минералах
§13. Кинетика зарядов в минералах с одним сортом уровней
захвата
§14. Кинетика термического отжига в присутствии ЭДЦ двух
и более сортов
§15. Отжиг ЭДЦ при нагревании с постоянной скоростью и
кривые термостимулнрованного свечения (ТЛ)
§16. Термическая устойчивость ЭДЦ и ее типоморфное значение
Глава IV. Исследование структуры, положения и кинетических
свойств некоторых ЭДЦ в бериллах
§17. Физико-химические свойства бериллов
§18. Изучение структуры и положения ЭДЦ в бериллах методом

§19. Исследование термостимулированного свечения в бериллах 188 §20. Изучение термической устойчивости некоторых ЭДЦ в бериллах методом ЭПР
Выводы
Литература

В последнее время при изучении типоморфных свойств минералов все большее внимание уделяется исследованиям электронно-дырочных или точечных центров, которые возникают в минералах в геологический период их жизни под действием какого-либо слабого ионизирующего излучения. Такие центры наблюдаются как в акцессорных минералах (сфен, фенакит, циркон и др.), так и породооб-разующих минералах (кварц, полевые шпаты, кальцит и многих других). Особенно ценно исследование центров в минералах с малой изоморфной емкостью и устойчивой структурой (барит, берилл, кварц), поскольку оно позволяет выявить различия, свойственные этим минералам, возникающим в разных генетических типах месторождений. Многообразие точечных центров и их переменный состав в каждом отдельном минерале делают их в свою очередь чуткими индикаторами условий минералообразования. Данные об абсолютной и относительной концентрациях центров в природных образцах до лабораторного облучения и после и их термическая устойчивость могут также иметь определенный генетический смысл.
Таким образом, электронно-дырочные центры подобно упорядочению, составу микропримесей и характеру их вхождения в структуру минерала выступают в качестве важной характеристики минералов, а само свойство минералов образовывать точечные центры является, по-видимому, общим свойством природного (минерального) вещества литосферы. В настоящее время известно, что электронно-дырочные центры образуются также в образцах лунного грунта [142], доставленного на Землю космическими кораблями, а также в межзвездной пыли [143] . Поэтому образование центров можно считать общим свойством минерального состояния вещества.
В минералах часто наблюдаются также и свободные радикалы

описывающие поведение ЭДЦ в минералах при нормальных температурах, должны отличаться от рассмотренных выше.
3. При решении уравнений электронного баланса (5.1-5.4) относительно количества электронов или дырок на уровнях захвата необходимо учитывать положения и выводы диффузионной модели поведения ЭДЦ б минералах.
4. Поскольку диффузионная модель поведения ЭДЦ в минералах предполагает их конкретное строение и положение в реальной структуре кристалла, и позволяет дать физическое обоснование процессам кинетики, следует рассмотреть связь между структурно-молекулярными и энергетическими характеристиками электронно-дырочных центров.
§б. Модель образования собственных электроннодырочных центров в минералах
На примере барита рассмотрим основные принципы построения зонной структуры электронных уровней кристалла и электронно-дырочных центров вида [S^m] в нем. Барит (BoSO^) кристаллизуется в планахсиальном виде симметрии ромбической сингонии. Пространственная группа B2h (Vnma ) [ 29 j. Из рентгено-структур-ных данных [l44] известно: а) элементарная ячейка минерала (Z =4) имеет размеры О0 =0, 887 нм, Ь0 =0, 543 нм и С0 *=0, 713 нм; б) атомы Во , 5 , Oj и 02 расположены в позициях (С ), а атомы О3 и Q4 занимают позиции ( d ). Структура барита представляет собой систему изолированных тетраэдров Iso/ , связанных между собой ионами Ъа . Каждый тетраэдр находится в окружении 8 ионов Ва +, а каждый атом бария окружен 12 атомами кислорода, принадлежащими семи различным комплексам |S0^|
(рис. 12).