Шкурский Борис Борисович

Название работы:

Оптическая смесимость в наногетерогенных минералах ламелярного строения

Присвоенная ученая степень: кандидат геолого-минералогических наук
Специальность: 25.00.05 - минералогия, кристаллография
Классификационный индекс:
Ведущая организация:
Руководитель: профессор доктор геолого-минералогических наук Ежов Сергей Владимирович;
Оппонент: профессор доктор геолого-минералогических наук Пунин Юрий Олегович; профессор доктор физико-математических наук Константинова Алиса Федоровна;
Место защиты: СпбГУ, Университетская набережная, 7/9, геологический факультет, ауд. 52.
Дата защиты: 26 марта 2009 года
Издательство: Санкт-Петербург
Количество страниц: 18
Язык: русский

Содержание работы:

Общая характеристика работы.
Глава I. Состояние вопроса и постановка задачи.
Глава II. Количественная модель оптической смесимости.
Глава III. Оптическая смесимость в минералах группы гумита.
Глава IV. Гетерогенность и кристаллооптика низких плагиоклазов.
Глава V. Ограничения концепции оптической смесимости.
Заключение.
Список опубликованных по теме диссертации работ.

Реферат:

Актуальность исследования. Минералы с масштабами неоднородности, меньшими длины световой волны, оптически гомогенны. Большая часть таких наногетерогенных образований содержит
слоеподобные компоненты и может быть отнесена к ламелярным гетерокристаллам (ЛГК). В их числе структуры распада, смешаннослойные минералы, политипы и полисомы. Ряд вопросов,
относящихся к строению таких объектов, может быть решен с использованием оптических методов, особенно это касается породообразующих минералов, при исследовании которых кристаллооптика
сохраняет ведущие позиции. Так, правая граница перистеритовой области кислых низких плагиоклазов остается не уточненной (Крамаренко и др., 1981), выяснение природы аномалии
угла оптических осей в интервале составов An17-An33 должно прояснить этот вопрос. Разрешению дискуссии о принадлежности минералов группы гумита к слоевой полисоматической
серии может способствовать уточнение связи их оптических свойств и структуры. Оптические свойства наногетерогенных минералов, описываемые единой индикатрисой, формируются
при аддитивном участии оптических параметров компонентов, присущем тонким смесям. Для этого явления предложен термин оптическая смесимость (ОС) (Муравьёв, Дриц, 1970), принимаемый
и автором. Использование концепции ОС имеет целью решение обратных задач: установление содержаний компонентов в смеси. Качество таких решений определяется решением прямой
задачи, лежащим в основе всякой теоретической модели ОС; кардинальную роль здесь играет установление аддитивных параметров. Слабая обоснованность известных решений прямой
задачи и опирающихся на них моделей ОС отмечены в (Штукенберг, Пунин, 2004). Отсутствие физически корректной модели ОС затрудняет интерпретацию вариаций оптических свойств
гетерокристаллов и является проблемной ситуацией, требующей разрешения. Создание такой модели и установление специфических черт ОС, определяемых ламелярным строением наногетерогенных
минералов, позволит более эффективно применять к ним кристаллооптические методы.

Цель и задачи исследования. Цель работы установление главных черт ОС в наногетерогенных минералах ламелярной структуры, уточнение конституции низких кислых плагиоклазов
и минералов группы гумита. Решались следующие задачи:
выбор способа формализованного представления и типизация ЛГК;
получение в общем виде выражения для оценки параметров результирующей индикатрисы (РИ) ламелярного гетерокристалла; теоретический анализ характерных черт ОС и эффекта анизотропии
формы;
установление характера ОС в минералах группы гумита, прогнозирование структуры и свойств гипотетических минералов группы;
выяснение природы аномалии угла оптических осей в олигоклазах и уточнение границ двухфазной перистеритовой области;
определение условий применимости приближенных моделей ОС, установление причин нарушений оптической аддитивности.

Фактический материал и методы исследования. Полевые материалы собраны автором в Западном Беломорье и Северном Приладожье в 2002-2006 гг. При исследованиях использованы классические
методы кристаллооптики с применением федоровского столика ФС-5. Изучались препараты зерен в канадском бальзаме, прозрачные шлифы (~550 определений 2V и ориентировки). К отдельным
образцам применялся РФА.

Научная новизна работы состоит в следующем:
1. Выявлена оптическая смесимость в полисоматической серии норбергит форстерит (группа гумита), для гипотетических членов серии предсказаны симметрия и оптические свойства.
2. Предложена альтернативная интерпретация аномалии угла оптических осей в перистеритах, совместимая с двухфазным строением олигоклазов с номерами выше 17; получена новая
оценка состава основной фазы перистеритов.
3. Впервые физически корректно решена в общем виде прямая задача структурной кристаллооптики для оптически гомогенного гетерокристалла, состоящего из оптически анизотропных
ламелей.
4. Установлены различия в характере проявления эффекта анизотропии формы в одно- и многофазных ламелярных наногетерогенных системах.

Теоретическая и практическая значимость работы. Решение прямой задачи ОС в ЛГК важный результат для оптической минералогии и физики диэлектриков. Новая модель ОС может использоваться
при конструировании слоистых нанотекстур с требуемыми диэлектрическими параметрами. Прогноз свойств новых фаз серии гумита ускорит их обнаружение. Кристаллооптическое обоснование
расширения перистеритовой области является вкладом в решение петрологически важной проблемы тонкой структуры низких плагиоклазов. Учёт закономерностей ОС повысит результативность
оптических исследований структур распада и полисоматических образований.

Защищаемые положения

1. При оптической смесимости в ламелярных наногетерогенных минералах усреднение оптических параметров сопровождается действием эффекта анизотропии формы, поразному проявляющегося
в двух типах гетерокристаллов:
а) В однофазных гетерокристаллах результирующая индикатриса удлиняется вдоль оси стратификации. Проявления эффекта значимы лишь для систем с высокодвупреломляющими компонентами.
б) В многофазных гетерокристаллах результирующая индикатриса сжимается вдоль оси стратификации, что ведет к заметным аномалиям двупреломления и угла оптических осей, вплоть
до смены знака в промежуточных членах серий и в структурах распада.

2. Оптическая смесимость в минералах группы гумита имеет особенности, свойственные многофазным ламелярным гетерокристаллам. Полисоматическая серия гумита является слоевой
OD-системой, допускающей реализацию структур с максимальной симметрией Pnam, P21am, P21/a и Pa. В оптическом отношении серия является двухфазной трехкомпонентной гетеросистемой;
прогнозированные минералы могут быть оптически идентифицированы.

3. Зависимость оптических свойств низких кислых плагиоклазов от состава, интерпретируемая в рамках полученного решения, свидетельствует о существовании ламелярных структур
распада в областях валового состава основнее An17 и о достижении основной фазой перистеритов состава An30-33.

4. Отклонения от оптической аддитивности свойственны однофазным слоевым OD-системам, построенным из модулей толщиной до 10 Å, связанных операциями симметрии с трансляционными
компонентами.

Апробация работы. По теме работы опубликовано 10 статей. Результаты доложены на конференциях Новые идеи в науках о Земле в РГГРУ в 2003, 2005, 2007 гг., на международном
семинаре Теория, история, философия и практика минералогии в Сыктывкаре в 2006 г. Объём и структура работы. Работа состоит из введения, пяти глав, заключения и библиографии,
содержащей 177 наименований. Объём работы составляет 173 страницы, работа содержит 12 таблиц и 33 иллюстрации.

Благодарности. Работа выполнена на кафедре минералогии и геохимии Геологоразведочного факультета РГГРУ под руководством д. г-м. н., проф. С. В. Ежова. Автор признателен д.
х. н., акад. В. С. Урусову, д. ф-м. н., проф. Н. В. Переломовой; д. г м. н., проф. А. Э. Гликину, П. А. Игнатову, А. К. Корсакову, Б. И. Пирогову, П. Ю. Плечову, А. М. Портнову,
Ю. О. Пунину, Е. И. Семёнову и Н. Л. Смирновой за ценные советы и консультации. Автор благодарит к. г-м. н. Е. Н. Завьялова, Д. И. Корпечкова, И. В. Максимову, Н. С. Серебрякова,
Ю. П. Солодову, В. А. Утенкова и А. Г. Штукенберга за полезное обсуждение отдельных вопросов по теме работы.

Библиография:

1. Шкурский Б. Б. Количественная модель оптической смесимости для полисоматических кристаллов слоистой структуры и политипов // Известия ВУЗов. Геология и разведка. 2005.

4. С 37-42.

2. Шкурский Б. Б. Оптическая смесимость и эффект анизотропии формы в однофазных OD-кристаллах и субмикроскопических двойниках // Известия ВУЗов. Геология и разведка, 2008.

3. СС. 22-28.

3. Шкурский Б. Б. Аддитивность оптических свойств в минералах полисоматической серии гумита // Новые данные о минералах. Вып. 38. М.: Экост. 2003. С 70-79.

4. Shkurskiy B. Additive models of optical properties in minerals of humite polysomatic series // New data on minerals. Vol. 38. Moscow, Ocean pictures. 2003. P 70-79.

5. Шкурский Б. Б. Симметрия и некоторые свойства гипотетических членов полисоматической серии гумита // VI международная конференция Новые идеи в науках о Земле. Москва,

апрель 2003 г. Избранные доклады. М.: 2003. С 84-94.

6. Шкурский Б. Б. Двухфазное строение и оптические свойства низких плагиоклазов в перистеритовой области составов // VII международная конференция Новые идеи в науках о Земле.

Москва, апрель 2005 г. Избранные доклады. М.: 2005. С 72-79.

7. Шкурский Б. Б. Тонкая структура и оптические свойства перистеритов // Материалы IV международного минералогического семинара Теория, история, философия и практика минералогии,

Сыктывкар 2006. С 296.

8. Шкурский Б. Б. Эффект анизотропии формы в оптически гомогенных слоистых гетерокристаллах. Теория и приложения // Материалы IV международного минералогического семинара

Теория, история, философия и практика минералогии, Сыктывкар 2006. С 297-298.

9. Шкурский Б. Б. Возможности и ограничения концепции оптической смесимости // VIII международная конференция Новые идеи в науках о Земле. Москва, апрель 2007 г. Доклады.

Том 3. М.: 2007. С 327-330.

10. Шкурский Б. Б. Оптическая смесимость в полисоматической серии гумита // VIII международная конференция Новые идеи в науках о Земле. Москва, апрель 2007 г. Доклады. Том

3. М.: 2007. С 331-334.

Проект осуществляется при поддержке:
Геологического факультета МГУ,
РФФИ