Рентгенографические исследования жильного кварца Максовской залежи Зажогинского месторождения

X-RAY STUDIES OF THE VEIN QUARTZ  FROM THE MAKSOVO DEPOSIT OF ZAZHOGINSKY FIELD

Yulia Rigaeva

Master Petrozavodsk state University, Russia, Petrozavodsk

Natalia Rozhkova

Doctor of chemical Sciences, Professor, Institute of Geology, KarSC RAS, Russia, Petrozavodsk

Tatyana Ekimova

Candidate of physical and technical Sciences, associate Professor, Petrozavodsk state University, Russia, Petrozavodsk

Аннотация. В статье представлены результаты изучения структурных параметров одной из морфологических разновидностей кварца – жильного кварца – шунгитовых пород Максовской залежи Зажогинского месторождения в сравнении с эталонным образцом кварца. Методом рентгеноструктурного анализа были определены значения параметров кристаллической решетки, области когерентного рассеяния, индекса кристалличности и степени совершенства кристаллического строения для образцов жильного кварца, имеющих контакты с различными минералами.

Abstract. The article presents the results of studying the parameters of one of the morphological varieties of quartz - vein quartz - shungite rocks of the Maksovo body of the Zazhoginsky deposit in comparison with a reference quartz sample. The X-ray diffraction analysis was used to determine the lattice parameters, the coherent scattering region, the crystallinity index, and the degree of perfection of the crystal structure for the samples of gangue and initial quartz.

Ключевые слова: шунгитовая порода; кварц; размер нанокристаллитов; рентгеноструктурный анализ.

Keywords: shungite rocks; vein quartz; nano-sized crystallites; X-Ray analysis.

Как известно природное кварцевое сырье традиционно востребовано в оптической, химической и других сферах промышленности. С каждым годом требования к однородности материала становятся все жестче. Особенно это касается требований по частоте и однородности. В связи с этим необходимо проводить комплексные исследования природного кварца из новых источников [1-3]. Одним из таких источников является шунгитовая порода Зажогинского месторождения Республики Карелия.

Кварц является основным минералом в составе шунгитовых пород месторождения Зажогино в Карелии. Его содержание изменяется в широком диапазоне от 1 до 95 вес. % обратно пропорционально содержанию углерода [1].

Для исследований зерна кварца на контакте с минералами отбирались вручную. Далее полученные зерна измельчались до состояния порошка, имеющего размер частиц менее 40 мкм, и подвергались очистке. Для удаления растворимых примесей исходный порошок жильного кварца промывался водой. Суспензию порошка в воде обрабатывали ультразвуком.

Съемка дифрактограмм проводилась на дифрактометре ДРОН-6 в Cu Kα излучении в интервале углов 2θ от 5° до 145° с шагом 0.05°. Изучение микроструктуры и точечного определения химического состава проводилось с использованием метода сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) (микроскоп «VEGA II LSH») с микрозондовым анализом (энергодисперсионный микроанализатор «INCA Energy 350»).

На образце M-00 ish была видна жилка, сложенная из агрегатов кварца, образующих еле заметную сетку. На образце M-00 Qish была замечена жила чистого кварца в контакте с пиритом в углеродной матрице/

Помимо получения снимков поверхности при помощи СЭМ были определены элементарные составы каждой пробы (табл. 1). Анализ первого образца производился в центре верхней мощной жилы. Анализ второго образца – в верхнем левом скоплении агрегатов.

Таблица 1.

Элементный анализ образцов М-00 ish и М-00 Qish

Результаты качественного фазового анализа (КФА) образцов показали, что образец M-00 Qish является однофазным, а M-00 ish – с примесью углерода в форме графита.

После определения основных фаз в каждом образце было проведено уточнение структурных и профильных характеристик рентгенограмм методом Ритвельда. На рисунках 1 и 2 представлены графические результаты уточнения с указанием факторов недостоверности (рис. 1, 2).

Рисунок 1. Графический результат уточнения профильных и структурных характеристик рентгенограммы образца M-00 ish

Рисунок 2. Графический результат уточнения профильных и структурных характеристик рентгенограммы образца M-00 Qish

По рентгенограммам были рассчитаны область когерентного рассеяния (ОКР) и индекс кристалличности (ИК). Результаты расчетов приведены в таблице 3. По литературным данным известно, что значения ОКР кварца шунгитовых пород характеризуются большой вариацией [3]. Это различие свидетельствует о вариации размеров кристаллитов в образцах кварца, что может быть связано со строением кристалла, неоднородной деформацией и напряжениями в элементарной ячейке [4, 5].

Таблица 3.

Параметры кристаллического строения кварца исследуемых образцов.

Таким образом, в работе было выполнено рентгенографическое исследование двух образцов кварца шунгитовой породы. Показано, что образец кварца M-00 ish состоит из двух фаз: кварца и углерода, тогда как образец кварца M-00 Qish – однофазный. Периоды элементарной ячейки и ОКР для обоих образцов одинаковы в пределах погрешности, а индекс кристалличности для однофазного жильного кварца выше.