исследование особенностей электронного строения

RMS DPI 2010-1-16-0
http://www.minsoc.ru/2010-1-16-0
ИССЛЕДОВАНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ ЭЛЕКТРОННОГО СТРОЕНИЯ,
КРИСТАЛЛОХИМИИ И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ
СУЛЬФИДНЫХ МИНЕРАЛОВ МЕТОДОМ ЯКР
Гайнов Р.Р. (ramil.gainov@ksu.ru), Дуглав А.В.
(alexander.dooglav@ksu.ru), Пеньков И.Н., Хасанов Р.Р.
(rinat.khassanov@ksu.ru), Мозгова Н.Н., Орлова А.Ю., Евлампиев И.А.
Казанское отделение. Казанский федеральный университет.
Московское отделение. Институт геологии рудных месторождений, петрографии,
минералогии и геохимии РАН
DETAILS OF ELECTRONIC STRUCTURE, CRYSTAL CHEMISTRY AND
PHYSICO-CHEMICAL PROPERTIES OF SULFIDE MINERALS PROBED BY
NQR
Gainov R.R. (ramil.gainov@ksu.ru), Dooglav A.V.
(alexander.dooglav@ksu.ru), Pen’kov I.N., Khassanov R.R.
(rinat.khassanov@ksu.ru), Mozgova N.N., Orlova A.Yu., Evlampiev I.A.
Kazan branch. Kazan federal university.
Moscow branch. Institute of Geology, Petrography, Mineralogy and Geochemistry of the RAS
В настоящее время ясно прослеживается тенденция к поиску
принципиально новых месторождений ценных металлов (минералов и руд их
содержащих), нефти и газа, а также к вторичному использованию старых,
казалось бы, отработанных источников минерального сырья (Izoitko, 1997).
Общая проблема состоит в том, что возможности традиционных методик
диагностики и оценки полезных ископаемых становятся все более
ограниченными в свете таких факторов, как труднодоступность
месторождений, недостаточное качество получаемой информации и т. д.
Поэтому представляется крайне желательным привлечение новых методов,
способных пополнить арсенал геологической разведки. Ряд исследований
указывает на перспективность применения спектроскопии ядерного
квадрупóльного резонанса (ЯКР) в качестве тонкого инструмента в практике
геологоразведочных работ (например, (Bennett et al., 2007; Gainov et al.
2009)). К преимуществам метода ЯКР относятся высокая точность в
диагностике некоторых классов минералов, возможность экспресс-анализа и
применения дистанционного управления.
ЯКР представляет собой радиоспектроскопический метод исследования
локальной электронной структуры и внутренней динамики в твердых телах (в
частности, минералах), находящегося в одном ряду с другими родственными
ему методами: ЭПР и ЯМР (Marfunin, 1979; Чижик, 2004). Одна из
отличительных особенностей этого метода заключается в его очень высокой
чувствительности к различным кристаллохимическим особенностям в
строении изучаемых соединений. Применительно к геологии ЯКР может
40
быть использован в целях высокоточной структурно-фазовой диагностики
минералов и руд, исследований типоморных характеристик, оценки
количественного содержании металлов, полуметаллов. Более того, наличие
взаимосвязи между металлическими рудопроявлениями и сопряженных с
ними нефтегазоносных месторождений делает потенциально возможным
использование спектроскопии ЯКР в качестве, хотя и опосредованного, но
достаточно эффективного метода в практике геологоразведочных работ для
нефтяной и газовой промышленности, способным значительно повысить
качество получаемой информации и снизить стоимость указанных работ.
Данный доклад посвящен описанию результатов исследований
некоторых групп сульфидных минералов, выполненных преимущественно
группой ЯМР/ЯКР Казанского федерального университета (Гайнов и др.,
2009). В частности, одно из последних направлений исследований находится
на стыке сразу трех научных областей – физики конденсированного
состояния, биоминералогии и нанодиагностики: изучаются возможности
диагностики методом ЯКР ультра- и нанодисперсных частиц бинарных
сульфидов меди, образовавшихся в процессе жизнедеятельности бактерий в
органических остатках (в частности, фрагментах древесины) (Хасанов и др.,
2009). Данные исследования имеют как научный, так и практический
интерес. Предполагается, что полученные результаты могут быть
использованы для палеогеографических реконструкций и прогнозирования
осадочных рудных месторождений.
Работа частично поддержана Министерством образования и науки
РФ.
Гайнов Р.Р., Дуглав А.В., Пеньков И.Н., Хасанов Р.Р. Спектроскопия ЯКР в
минералогии: исследования в Казани. // Нефть, Газ, Новации. 2009. Т. 9. С. 12-14.
Чижик В.И. Квантовая радиофизика. СПб.: Изд-во СПбГУ, 2004.
Хасанов Р.Р., Гайнов Р.Р., Варламова Е.С., Исламов A.Ф. Механизмы замещения
сульфидами меди растительных остатков пермских отложений Вятско-Камской
меденосной полосы. // Учен. зап. Казан. ун-та. Сер. Естеств. науки. 2009. Т.151(4). С. 162169.
Bennett D., Miljak D., Khachan J. Quantitative measurement of copper mineralogy using
magnetic resonance. // Minerals Engineering. 2007, v. 20, pp.1344-1350.
Gainov R.R., Dooglav A.V., Pen'kov I.N., Mukhamedshin I.R., Mozgova N.N., Evlampiev
I.A., Orlova A.Yu. Contribution of copper NQR spectroscopy to the geological studies of
complex sulfides and oxides. // NATO Science for Piece and Security Series B – Physics and
Biophysics, eds. J. Fraissard and O. Lapina, Springer-Verlag, Berlin, 2009, pp.271-287.
Izoitko V.M. Technological mineralogy and estimation of ore. Publishing House Nauka,
St. Petersburg, Russia, 1997.
Marfunin A.S. Physics of minerals and inorganic materials: an introduction. SpringerVerlag, Berlin (1979).
41