Menu

Структурные и петрографические исследования

Структурные исследования проводили на рентгеновском дифракто- метре на СиК2 излучении. Юстировка дифрактометра осуществлялась по стандарту-эталону образца кварца. Точность определения параметров кристаллической решетки составила по направлениям "а" - ±0.002 А, "b" - ±0.004 А, "с" - ±0.003 А.

Исследования параметров кристаллической решетки исходных образцов кристаллов оливина показали близкие параметры (оливин, выделенный из байкальского лерцолита и гарцбургита). Однако у образцов оливина монгольской партии обнаружены две фазы, отличающиеся параметром "а", например:

а1 - 4.677 А и а2 - 4.766 А или а1 - 4.670 А и а2 - 4.765 А

Электронно-зондовый анализ зерен оливина показал, что вариации содержание железа не превышало 0.5%. Поэтому особенности кристаллической структуры монгольского оливина обусловлены не микронеоднородностью состава, а термической предысторией, связанной с составом окружающего флюида. В таблице 4.2 приведены параметры кристаллической структуры образцов оливина, как исходных, так и после дегазации. На ряде образцов после дегазации появилось две оливиновые фазы с различными параметрами "а". Лауэграммы на просвет исходных и после дегазации образцов оливина фиксировали правильную, почти неискаженную, симметрию кристаллов (см., например, рис. 4.1а).

Таблица 4.2

Изменение параметров структуры оливинов после обез- гаживания. Безгелиевый вакуум 4.10-8 бар, Т = 1300О

 

Параметры структуры, А

Тип Оливина

Исходные

После обработки

 

а

в

с

а

в

с

Из Байкальского лерцолита

4.800

10.210

6.000

4.753 4.670

10.200

5.972

— « —

4.800

10.230

5.987

4.770

10.220

6.013

Из гарцбургита

4.776

10.210

5.990

4.776 4.677

10.190

5.990

— « —

4.776

10.210

5.990

4.775

10.206

6.006

Монгольский

4.768 4.678

10.250

6.001

4.763 4.701

10.210

6.013

— « —

4.678

10.210

6.008

4.706

10.220

6.013

 

Параметры структуры и симметрия кристаллов оливина и пироксена резко менялись после термообработки в среде гелия и водорода (таблица 4.3). Наблюдалось уменьшение периода решетки по направлению "а" и

Таблица 4.3

Изменение параметров структуры оливина и пироксена после термообработки в среде гелия и водорода

 

Р,бар

 

Параметры

 

структуры

А

 

Материал

газ

До

обработки

 

После

обработки

 

 

время,ч

а

в

с

а

в

с

Оливин излерцолита

1.5 Не 1

4.760

10.210

6.000

4.630

10.210

6.000

Монгольский оливин

1.0 Не 1

4.666

10.210

5.990

4.749 4.670

10.180

5.972

-«-

1.0 Не 2

4.765 4.677

10.210

6.001

4.720 4.660

10.220

5.005

-«-

1.0 Не 10

4.765

10.210

6.001

4.751 4.742

10.210 10.230

6.003

-«-

100.0 Не 1

4.775 4.670

10.220

6.008

4.751 4.742

10.210 10.230

6.003

 

40.0 Нг 1

4.766 4.677

10.250

6.008

4.751 4,670

10.212

5.004

Пироксен из

лерцолита

1.0 Не

2

18.300

8.900

5.200

18.290

8.900

4.970

 

небольшие изменения периодов по другим направлениям. После термообработки в среде гелия фиксировалось образование двух фаз оливина, отличающихся параметром "а". Это подчеркивает существенную роль флюида в изменении параметров структуры. Термообработке в среде гелия и водорода приводила к аморфизации структуры, размытию рефлексов на малых углах, изменению интенсивности рефлексов и асимметрии отдельных отражений. Увеличение времени выдержки в среде гелия или водорода не является стабилизирующим фактором.

На рис. 4.1б приведена типичная лауэграмма кристалла оливина после выдержки в среде гелия или водорода. Появился ярко выраженный эффект текстуры деформации, подобно той, которая возникает при механическом нагружении кристалла. Локальные напряжения в структуре, рассчитанные по рентгеновским данным, достигают величин порядка 1 кбар.

Заметная деформация кристаллической структуры пироксена и оливина после имплантации гелия и водорода сопровождается уменьшением объема решетки: оливина - на 1-3%, пироксена - до 6%. Еще более заметные изменения структуры кристаллов происходят при термической активации в условиях повышенных давлений газа. Здесь выделены также сверхструктурные линии (обусловленные образованием водородных и гелиевых подрешеток) и значительные изменения параметров решетки по всем трем направлениям (рис. 4.2, табл. 4.3). Отметим, что имплантация гелия в структуру эталонного образца кварца приводила к увеличению объема кристаллической решетки до 1-1.5%.

[image]

Рис 4.2. Штрих-диаграмма рентгеновских отражений монгольского оливина после термообработки в среде гелия и водорода: hkl - индексы плоскостей отражения, 2С- угол отражения, - рефлексы размыты, ассиметричны. 1 - исходный образец; 2, 3, 4 - отжиг в среде гелия при давлении 1 бар (105Па), время соответственно 10, 5 и 2 часа; 5 - термообработка в среде гелия, давление 100 бар, время 1 час; 6- термообработка в среде водорода, давление 40 бар, время 1 час;

Структурные изменения при имплантации в материалы гелия происходили также при его весьма низкой концентрации в камере (10-7 бар) - гелиевый вакуум (до вакуумирования камера была заполнена гелием при нормальной давлении). Имплантация гелия в материалы реализуется и при невысоких температурах. На рис.4.3 приведены изменения параметров "а" и "с" оливина непосредственно в процессе насыщения гелием при ступенчатом повышении температуры. Первичная имплантация произошла при температурах ниже 200°С, а наиболее активная фаза насыщения - при температурах выше 800 °С.

Интересны результаты петрографических исследований оливина после имплантации водорода и гелия. Отличительной особенностью исследуемых образцов был определенный цветовой оттенок. После дегазации оливина и имплантации водорода в оливин петрографически эти образцы не отличались от исходных (рис. 4.4а). 

[image]

Рис. 4.3. Изменение параметров кристаллической решетки "а" и "с" оливина в процессе насыщения гелием в зависимости от температуры (нагрев и охлаждение).

 

 

[image]

Рис. 4.4 Микроструктуры оливина. а - исходные образцы, х 60; б, в, г, д - после термообработки в среде гелия, увеличение соответственно 120, 600, 400, 600. Пояснение по тексту.

На начальных стадиях имплантации гелия на образцах появились полосы "бурого" цвета, идущие в одном кристаллографическом направлении от поверхности образца или зерна в глубину (рис. 4.4б), причем степень потемнения полос падает от поверхности к центру зерна. С увеличением времени имплантации полосчатость зерен усиливается, цвет темнеет. В полосах проявляется тонкая структура, т.е. они представляют пачку параллельных линий - линейчатых структур с определенной ориентацией (рис. 4.4в). Такие структуры отражают "струйное" течение гелия (рис.4.г). В полосах обнаружены поры, вытянутые в цепочки (рис. 4.4д). Наблюдаемые оптические эффекты обусловлены процессами искажения кристаллических структур при имплантации гелия, проникающая и дефектообразующая способность которого максимальна даже по сравнению с водородом. "Струйное" течение легких газов сопровождается деформацией, что хорошо видно по проявлению дислокационной структуры (рис. 4.4в). Мы полагаем, что водороду в горных материалах также характерно "струйное" течение.

Оставьте свой комментарий

Оставить комментарий от имени гостя

0
  • Комментарии не найдены

Последние материалы

Заключение (Грунты)

При построении курса учитывалась необходимость его использования для различных гидротехнических специальностей и специализаций. В качестве основной части для студентов всех гидротехнических специальностей следует считать обязательным прочтение гл. 1—7. В гл. 8...

25-08-2013 Просмотров:2664 Грунты и основания гидротехнических сооружений

Представления о решении задач нелинейной механики грунтов

На современном этапе развития нелинейного направления механики грунтов оформились два основных подхода к решению практических задач расчета грунтовых оснований и сооружений: нелинейно-упругий и упругопластический (А. К. Бугров, С. С. Вялов...

25-08-2013 Просмотров:5370 Грунты и основания гидротехнических сооружений

Прочность грунтов при сложном напряженном состоянии

Для сред и материалов, обладающих сплошностью, предложено много различных условий прочности. Для оценки прочности грунтов наиболее широкое распространение получило условие Мора—Кулона (2.38), не содержащее промежуточного главного напряжения а2 и тем...

25-08-2013 Просмотров:2601 Грунты и основания гидротехнических сооружений

Еще материалы

Методика підрахунку прибутку від вдоскон…

Методика підрахунку прибутку від вдосконалення технології і техніки капітального ремонту свердловин Вдосконалення технології і техніки капітального ремонту свердловин сприяє отриманню додаткового прибутку в порівнянні з базовим варіантом за такими напрямками: а) економія...

19-09-2011 Просмотров:3111 Підземний ремонт свердловин

Отсутствие отражений.

Отражения для всех возможных значений hkl могут наблюдаться только в том случае, когда решетка является примитивной и симметрия кристалла не включает трансляционных элементов (плоскостей скольжения или винтовых осей). Если решетка...

13-08-2010 Просмотров:3676 Генетическая минералогия

Геодезичні розбивочні роботи при підземн…

Розбивочні роботи для підземного будівництва виконують при проходці стовбурів шахт, при розбивці осі тунелю, при спорудженні похилих тунелів для ескалаторів, при укладанні оброблення тунелю, при зведенні станцій і допоміжних споруд...

30-05-2011 Просмотров:3437 Інженерна геодезія