Введение к работе
;,.,__.
ідучі J Актуальность. Проблема оценки качества полезных ископаемых ~"на'стадии геологоразведочных работ и методов его контроля в процессе технологического передела - важный элемент" создания надежной минерально-сырьевой базы страны и рационального использования минеральных ресурсов в народном хозяйстве.
На настоящем этапе развития промышленности технологические требования к качеству кварцевого сырья ограничиваются суммой минеральных примесей, валовым химическим составом и светопропусканием. Окончательно вопрос о пригодности кварцевого сырья решается на заводах-потребителях технологическим методом - по результатам опытных плавок и последующих испытаний изделий из кварцевого стекла. Нередки случаи, когда из.сырья, отвечающего всем требованиям ТУ, не удается изготовить стекло удовлетворительного качества, а по испытаниям одного и того же объекта имеют место взаимоисключающие решения. Это свидетельствует о проявлении случайных факторов и несовершенстве методов и методик контроля качества кварцевого сырья, технологии наплава.
При интенсификации научно-технического прогресса на новый уровень поднялись требования к качеству готовых изделий современных областей промышленности и науки, что потребовало повышения уровня качества исходного кварцевого сырья. Так, в концентратах, используемых в производстве изделий микроэлектроники, волоконной оптики не только повышен уровень требований к количественному содержанию элементов-примесей и светопропусканию, но и регдам^триру-ется форма нахождения их в кварце (микро-минеральные, газово-жид-кие, структурные примеси) и их количественное соотношение.
Известно также, что содержание структурных примесей в кварце объективно отражает особенности его генезиса и может быть использовано как критерий прогнозирования и'оценки объектов, в особенности на ранних стадиях геологоразведочного процесса. Однако до сих пор применительно к жильному безрудному кварцу методика определения состава и количества структурных примесей в кварце не разработана.
Представленная работа в какой-то мэре восполняет этот пробел и показывает возможность использования для этой цели высокоточных летодов ЭПР и Ж-спектроскопии.
Цель и задачи работы. Целью работы является изучение примес-юго состава жильного кварца, выявление типсморфных особенностей
различных генетических типов наиболее промышленно значимых месторождении к определение возможности использования ЙК- и ЭПР-спектро-скспии для оценки качества кварцевого сырья. Основные задачи исследований:
-
разработать методику ИК-спентроекопических исследований применительно к жильному кварцу;
-
выявить и изучить типоморфные особенности основных форыа-цконных и промышленных типов месторождений жильного кварца Урала методами Ш- и ЗПР-спектроскопии;
-
установить состає и закономерности распределения структурных примесей в конкретных структурно-морфологических разновидностях сильного кварца: гранулированном, гигантозернистом стекловидном прозрачном и полупрозрачном кварце, генетически связанных с различными геологическими образованиями;
-
определить возможность использования ViR-спектроскопии для оценки качества кварцевого сырья и его пригодности для производства кварцевого стекла различного назначения.
Научная новизна. Впервые с использованием точных физических методов (ИКС, ЭПР) детально изучены генетические и промышленные типы жильного безрудного кварца месторождений Урала. Установлены ткпоморфные особенности, состав и закономерности распределения структурных примесей в основных разновидностях жильного кварца, выявлено, что их абсолютное содержание определяется Р-Т-условиями формирования и метаморфического преобразования.
Практическая значимость. В работе доказана возможность, целесообразность и эффективность использования точных физических методов (ИКС, ЭПР и др.) для изучения жильного кварца в практике геологоразведочных работ. Выявленные ИК-спектроскопические характеристики различных генетических и промышленных типов жильного кварца являются важными классификационными параметрами и надежными критериями оценки качества и технологических свойств кварцевого сырья. Ггаоведена типизация месторождений высококачественного кварца Урала по составу и содержанию в нем структурных примесей на основе данных ЭПР и ИКС.
Основные защищаемые положения заключаются в следующем.
-
Водородеодержащие дефекты 0Н-(АЄ), ОЕ-Ш-На), QH-W-U), Нг -комплексы и концентрация М-0~ - центров являются типоморфнкми признаками для жильного безрудного кварца.
-
Содержание структурных примесей в жильном кварце изученных месторождений зависит от условий его формирования и последующего
преобразования, способствующего очищению кварцевых индивидов от элементов-примесей. Минимальным количеством структурных примесей обладает прозрачный кварц высокобарических эклогит-глаукофаковьх комплексов.
3. ЭПР и ИК-спектроскопия, )(-облучение представляют надежней экспрессный метод контроля качества и технологических особенностей <варцевого сырья для плавки прозрачного кварцевого стекла.
Meтотжа_исследохший, ffi-спектры записывались на спектрофс— гометрах UR-20W и Specord-71 Ш. в диапазонах 32СС-ЗЄС0 см-і , '000-4000 см-1 и 4С0-І7С0 си~~. Образцы готовились з гиде плсско-іараллельньк полированных пластин толщиной І-3_мм (32С0-36С0 и '.000-4000 см-1) и таблетск с КВг (400-1700 см"-1). Измерения прово-;илксь при нештатной температуре и температуре жидкого азота(7 7К\
Спектры ЗПР записывались на спектрометр;: ir.-ktr г\. 2ССЛ --.* ри комнатной температуре и при 77 с предварительно облученных бразцов кварца на установке "Исследователь" от источника -'-" озой I07 Р.
Большая часть проб кварца предварительно подвергалась хишкэ-пектральиш анализам на II элементов на приборе ИСД-30 по мэтоди-з, разработанной ГИРЕДУ.ЕГ, пламенная фотометрия выполнялась на зтометрэ Й'Л, светопропусканиэ определялось на фотезлектрсксло-шетре ФЭК-5'6 в Центрально-Уральской геологоразведочной окспздп-:и ПО "Уралкварцсамоцвети". Показатель "влага - газ" замерялся ) методике СГИ методом "закрытой трубки". Статистическая сбрабег-: проб производилась в ИЕЦ ПГО "Уралгеолсгия" на ЭЕ' ЕС-1035.
5?!Ш5?іи1!ЛїР!і3» В основу работы положен материал, со-аккыи автором на месторождениях жильного кварца Урала в 1985-90 гг. Пробы отбирались из всех доступных для исследования сортов: в коренных обнажениях, горных выработках, керне скважин. Изучено более 450 ИК-спектров, 100 спектров ЭПР, кспользова-в работе 350 химико-спектральных анализов, определений свето-зпускания'- 210, "влага - газ" - 53, содержания летучих кемпо-1Тов (потери при прокаливании) - 168. Изучено более ІС0 пластин ірца.
Апр_обаукя_р_аботы. Основные положения диссертации дскладьтва-!Ь автором на: научно-практических конференциях СГИ (Свердловск, 4, 1987); УІ Всесоюзной конференции по кварцевому стеклу (Лэ-град, 1987); Ш Всесоюзном семинаре молодых ученых и специалис-"Геология, синтез и экспериментальные исследования по изучения несамоцветного сырья" (Александров, 1989); Всесоюзном семинасе
^"Повышение эффективности научно-исследовательских работ по обеспечению промышленности дефицитным особо чистым кварцевым сырьем" (Александров, 1990); П региональном совещании "Минералогия Урала" (Ыиасс, 1990); I Уральском кристаллографическом совещании (Сыктывкар, 1990); региональном геологическом семинаре ПО "Уралкварцсамо-цветы" (Свердловск, 1990).
По теме диссертации опубликовано 9 работ.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заклю
чения, содержит страниц машинописного текста, включая та
блиц и 40 рисунков. Список литературы включает "И9 наименований.
Работа выполнена в Свердловском горном институте под научным руководством доктора геолого-минералогических наук, профессора В.И.Якшина, которому автор благодарен за постоянную поддержку и внимание в работе. Глубокую признательность автор выражает профес' сору М.И.Самойловичу, под научным руководством которого выполнены спектроскопические исследования. Особую признательность и благодарность за консультации, критические замечания автор выражает В.Н.Сазонову, А.А.Краснобаеву, А.С.Таланцеву, В.И.Кайнову, а также А.И.Новожилову, А.О.Сеыенковичу, Г.А.Горбачевой. А.Ф.Вахруше-вой, Н.П.Конюховой, оказавшим содействие при проведении экспериментальных исследований.
