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:2854 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:5772 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:2935 Грунты и основания гидротехнических сооружений

Еще материалы

Влияние различных факторов на напряженно…

Использование моноопор с большими внешними диаметрами на малой глубине, когда возникающие в них под действием внешней нагрузки напряжения незначительны, нерационально. Уменьшение диаметра моноопоры в пределах достаточной ее прочности снижает ее...

12-01-2011 Просмотров:3362 Морские буровые моноопорные основания

Рудная минераграфия. Литература.

1. Бетехтин, А. Г. Классификация структур и текстур руд / А.Г. Бетехтин // Изв. АН СССР. Сер. геол. – 1937. – № 1. – С. 49–75. 2. Бетехтин, А. Г. Классификация...

03-03-2011 Просмотров:6126 Рудная минераграфия

Составление проекта геолого-съёмочных и …

После получения предварительных сведений о районе, его геологии и полезным ископаемым составляется проект геолого-съёмочных работ. Он содержит: 1) проектное задание, 2) краткую физико-географическую, геологическую и экономическую характеристику района работ, 3)...

14-10-2010 Просмотров:6179 Геологическое картирование, структурная геология