ИКД
5013 Информационная
карта диссертации
04 кандидатская
05 докторская
5418 Исходящий номер.
дата.
 
5715 Язык
диссертации
 русский
5715 Инвентарный
номер
 
5409 Дата защиты
 2011‑02‑11 14:30
6444 Шифр научной
специальности
 25.00.05
7425 На соискание
степени
 кхн
2061 Предствлено к защите:
61 Рукопись, в т.ч. научный доклад
52 Монография
43 Учебник
6147 Фамилия, Имя, Отчество соискателя
Сеткова Татьяна Викторовна
Фамилия, инициалы
Ученая степень
Шифр научной специальности
6156 Научные руководители
Шаповалов Ю. Б

6165 Официальные оппоненты
Рыженко Б. Н
Димитрова О. В

6255
дгмн

4662
дхн
дгмн

6453

4626

5733 Кол‑во томов
5742 Кол‑во стр.
1
138
Номер тома
Кол‑во стр.

5751 Приложений
5787 Источников
8
120
5778 Таблиц
5760 Иллюстраций
19
42
Сведения об организации, в совете которой проходила защита
2457 Код ОКПО

2934 Телефон

2394 Телефакс

2754 Город
ауд. 415, геологический факультет МГУ
1332 Сокращенное наименование министерства (ведомства)

7452 Шифр совета
Д 501.002.06 
2151 Полное наименование организации
Д 501.002.06 
2358 Сокращенное наименование организации

2403 Код ВНТИЦ

2655 Адрес организации (индекс, республика, область, город, улица, дом)

Сведения об организации, в которой работает соискатль
2988 Телефон

3087 Телефакс

2781 Город

2187 Наименование организации
Всероссийский научно‑исследовательский институт минерального сырья им. Н.М. Федоровского 
2385 Сокращенное наименование организации

2682 Адрес организации (индекс, республика, область, город, улица, дом)

9045 Наименование диссертации
Устойчивость и синтез турмалина в гидротермальных растворах
9117 Реферат
Объект исследования и цель работы. Методы исследования и аппаратура. Теоретические и практические результаты и их новизна. Степень и эффективность внедрения. Область применения.
Актуальность работы   
  
Турмалин встречается практически во всех эндогенных месторождениях, нередко присутствует в качестве породообразующего минерала, как в гранитах, так и метасоматитах и метаморфических   
породах (Сливко, 1955; Киевленко, 1982). Широкие вариации химического состава турмалина, часто из одного и того же месторождения, делают его хорошим индикатором изменения   
физико‑химических условий гидротермальных процессов (P‑T‑&#402;(O2)). С этой точки зрения, турмалин имеет практический интерес для изучения месторождений промышленно ценных   
металлов (Au, Ag, Cu, Pb, Zn, U, Mo, Zn, Sn, W и др.) (Taylor, Slack, 1984; Plimer, Lees, 1988; McArdle et al, 1989; Slack et al, 1993; Fuchs, Maury, 1995; Jiang et al, 1998;   
Yavuz et al, 1999a, 1999b и др.).   
  
С другой стороны, интерес к выращиванию монокристаллов турмалина связан с проблемой получения новых перспективных пьезо‑ и пироэлектрических материалов, обладающих по сравнению   
с уже известными более высокими характеристиками. В первой половине прошлого столетия турмалин использовался в различных радио‑ и акустоэлектронных устройствах. Соперником   
турмалина в этом отношении является кварц, но его пьезоэлектрические константы заметно уступают таковым турмалина. Использование турмалина в пьезотехнике является предпочтительнее   
кварца, и позволяет существенно улучшить характеристики подобного рода аппаратуры. Помимо этого, синтетический турмалин может явиться перспективным заменителем природного   
для использования в ювелирной промышленности подобно другим синтетическим аналогам драгоценных камней. Все это определяет актуальность проведенных исследований.   
  
Цели и задачи работы   
  
Основная цель исследований в данной работе  экспериментальное и теоретическое выяснение физико‑химических условий образования турмалина и особенностей его кристаллогенезиса.   
Для достижения этой цели необходимо было решить следующие задачи:   
  
экспериментально установить поля устойчивости турмалина в зависимости от состава воздействующего флюида, в частности, для минеральных равновесий турмалина с альбитом;   
теоретически и экспериментально изучить устойчивость турмалина в растворах борной кислоты, бор‑щелочных, бор‑фторидных, бор‑хлоридных и бор‑хлор‑фторидных (далее смешанных   
борных) гидротермальных растворах;   
определить оптимальные составы растворов и термобарические условия образования турмалина и особенности роста его монокристаллов на затравку;   
изучить морфологию, кристаллохимические характеристики и структурные особенности выращенных кристаллов.   
Фактический материал и методы исследования   
  
Термодинамические расчеты проводились с использованием программного комплекса HCh и базы данных UNITHERM из того же пакета программ. Основным материалом для экспериментов   
по минеральным равновесиям служил турмалин шерлового состава из Шри‑Ланки. Турмалины эльбаитового состава из Малханского месторождения Забайкалья и шерлового состава из месторождения   
Левин Навалок Северной Карелии использовались в качестве затравочных кристаллов и шихты в опытах по изучению устойчивости и выращиванию турмалина. В процессе исследования   
проведено 50 экспериментов по изучению минеральных равновесий турмалина с альбитом в изотермических условиях по ампульной методике, основанной на изменении веса кристалла   
турмалина; 70 экспериментов по изучению устойчивости и 60 по выращиванию турмалина гидротермальным методом температурного градиента. Выполнено более 150 электронно‑зондовых   
рентгеноспектральных и 50 рентгенофазовых анализов новообразованных фаз. С помощью метода растровой электронной микроскопии получено около 200 изображений, по которым изучена   
морфология фаз, образованных в опытах. Перечисленные выше расчеты, эксперименты и анализы выполнялись в ИЭМ РАН. Монокристальные рентгеноструктурные исследования шести выращенных   
кристаллов проводились на кафедре кристаллографии Санкт‑Петербургского государственного университета.   
  
Научная новизна   
  
1. На основе полученных экспериментальных данных установлены поля стабильности турмалина и альбита в зависимости от концентраций борной кислоты и хлорида натрия в растворе.   
  
2. Получены новые экспериментальные данные по устойчивости турмалина в борных, бор‑щелочных, фторидных, бор‑фторидных, хлоридных, бор‑хлоридных, бор‑хлор‑фторидных гидротермальных   
растворах при температурах 400‑750oС и давлениях 100‑150 МПа. В частности, установлено, что турмалин кристаллизуется в широком диапазоне составов и рН растворов при использовании   
в качестве шихтового материала отдельно взятых турмалинобразующих компонентов (кварца и корунда), в то время как при использовании турмалиновой шихты в указанных условиях   
перекристаллизация не происходит.   
  
3. Впервые разработанная методика позволяет воспроизводимо выращивать монокристаллы Со‑, Ni‑, Fe‑, (Ni, Fe)‑, (Ni, Cr)‑ и (Co, Ni, Cr)‑содержащих турмалинов в интервале температур   
400‑750oС и давлений 100‑150 МПа.   
  
4. Уточнены кристаллохимические структуры новых разновидностей Со‑, (Ni, Fe)‑ и (Ni, Cr)‑содержащих турмалинов.   
  
Практическая значимость   
  
Полученные экспериментальные данные по устойчивости турмалина в борных, бор‑щелочных, бор‑фторидных, бор‑хлоридных, бор‑хлор‑фторидных гидротермальных растворах при температурах   
400‑750oС и давлениях 100‑150 МПа позволили установить условия его получения при спонтанной кристаллизации и росте на затравку.   
  
Полученные данные являются основой для дальнейшего развития работ по разработке лабораторной методики выращивания этого популярного минерала.   
  
Уточнение структуры выращенных кристаллов вносит большой вклад в понимание сложной проблемы структурного типоморфизма турмалинов относительно их научно обоснованной номенклатуры.   
  
Защищаемые положения   
  
1. На основе экспериментального изучения реакций турмалин‑альбит в борсодержащих растворах при температурах 500 и 600oС и давлении 100 МПа на физико‑химической диаграмме определено   
положение поля устойчивости турмалина в зависимости от состава воздействующего раствора.   
  
2. Турмалин в борных и бор‑хлоридных гидротермальных растворах при температурах 450 ‑ 750oС и давлениях 100 ‑ 150 МПа растворяется крайне слабо. В бор‑щелочных, фторидных,   
бор‑фторидных и бор‑хлор‑фторидных растворах интенсивность растворения его заметно возрастает и сопровождается образованием алюмосиликатных и фторидных фаз.   
  
3. Перекристаллизация турмалина с ростом его на затравку в чистых и смешанных борных растворах не происходит, в то же время выращивание его на затравку в указанных растворах   
возможно при использовании в качестве шихты кварца и корунда. Причем, рост турмалина на затравку сопровождается массовым выпадением его многочисленных кристаллов спонтанного   
зарождения.   
  
4. Рост на затравку Со‑, Ni‑, (Fe,Ni)‑содержащих турмалинов в многокомпонентных борных растворах осуществляется при температурах 400‑750oС и давлениях 100‑150 МПа со скоростью   
до 0.05 мм/сутки гранями тригональной пирамиды { } в [+0001] направлении. Fe‑, (Ni,Cr)‑ содержащие и полихромные (Co,Ni,Cr)‑ содержащие турмалины растут как в [+0001] направлении   
со скоростью до 0.05 мм/сутки, так и [‑0001] со скоростью до 0.01 мм/сутки гранями тригональных пирамид {10‑11}, {01‑11} и гранями призмы {11‑20}.   
  
Апробация работы   
  
Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на ежегодных семинарах по экспериментальной минералогии и петрологии (ЕСМПГ, Москва, 2006, 2008), XVII   
молодежной научной конференции "Геология, полезные ископаемые и геоэкология северо‑запада России" (Петрозаводск, 2006), IV Международном минералогическом семинаре "Теория,   
история, философия и практика минералогии" (Сыктывкар, 2006), XI Международной конференции по экспериментальной минералогии и петрологии (EMPG XI) (Бристоль, 2006), VIII Международной   
конференции "Новые идеи в науках о земле" (Москва, 2007), 30‑й Международной геммологической конференции (Москва, 2007), II Международной конференции "Кристаллогенезис и минералогия"   
(Санкт‑Петербург, 2007), Межвузовской конференции "Молодые  наукам о земле" (Москва, 2008), 33‑ем Международном геологическом конгрессе (Осло, 2008), 13‑й и 14‑й Национальных   
конференциях по росту кристаллов (Москва, 2008, 2010), Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых "Ломоносов‑2010" (Москва, 2010), 16‑й Международной   
конференции по росту кристаллов (ICCG‑16) (Пекин, 2010), XVI Российском совещании по экспериментальной минералогии (Черноголовка, 2010), Российской школе молодых ученых "Экспериментальная   
минералогия, петрология, геохимия" (Черноголовка, 2010), XI Съезде РМО (Санкт‑Петербург, 2010).   
  
По теме диссертации опубликовано 5 статей в сборниках и в периодических изданиях, из них две статьи в журналах из списка ВАК и 17 материалов и тезисов докладов на международных   
и российских конференциях.   
  
С 2006г. исследования поддерживались РФФИ (гранты 06‑05‑64900‑а, 08‑05‑09281‑моб_з, 09‑05‑00769‑а и 10‑05‑09404‑моб_з).   
  
Структура и объем работы   
  
Диссертация состоит из Введения, 5 глав и Заключения общим объемом 138 страниц, содержит 19 таблиц (плюс 2 таблицы в Приложениях), 42 рисунка (плюс 6 рисунков в Приложениях)   
и 3 Приложения. Список литературы включает 120 наименований.   
  
Благодарности   
  
Автор выражает глубокую благодарность научным руководителям: доктору геолого‑минералогических наук Ю.Б. Шаповалову и профессору, доктору геолого‑минералогических наук В.С.   
Балицкому за внимательное руководство и помощь на всех этапах выполнения работы, а также благодарит за эффективную помощь и сотрудничество Л.В. Балицкую, В.Т. Кадиева, к.х.н.   
Т.М. Бубликову, к.г.‑м.н. А.А. Марьина, А.Н. Некрасова, к.х.н. А.А. Муханову, О.Л. Самохвалову, к.ф.‑м.н. Г.В. Бондаренко, к.х.н. А.Ф. Редькина, за полезные дискуссии и советы   
проф., д.г.‑м.н. Г.П. Зарайского, Н.В. Васильева, д.г.‑м.н. А.Р. Котельникова (ИЭМ РАН), а также сотрудников кафедры кристаллографии СПбГУ, в особенности к.г.‑м.н И.В. Рождественскую,   
д.г.‑м.н. А.Г. Штукенберга и О.С. Верещагина, которые способствовали успешному выполнению работы. Автор благодарна д.г.‑м.н. В.Е. Загорскому, В.Е. Кушнареву и Дж. Шигли за   
предоставленные для опытов образцы турмалина и сотрудникам кафедры кристаллографии и кристаллохимии МГУ им. М.В. Ломоносова за внимательное и дружелюбное отношение.  
5436
Фамилия, инициалы
Должность
Уч. степень
Подпись МП
Руководитель организации
6111 
6311 
6210   кархн

Председатель
диссертационного совета
6264 
6320 
6462   кархн

5634 Индексы УДК
7434 Дата
7506 Входящий номер

5616 Коды тематических рубрик

5643 Ключевое слово