Диссертация (1150185), страница 16

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 16)

Формула для расчета τ имеет вид: 234U 1 238U  234 228Th 1 232Th(15)где 234 – среднее время жизни ядра 234U, равное 3.5×105 лет.Соответствующие изотопные параметры для трех фракций изучаемойминеральной композиции и найденные времена жизни треков иллюстрируеттабл. 11.Таблица 11. К расчету времени жизни треков в Ti-Ta-ниобатеОбразецAR(234U/238U) AR(228Th/232Th) Время жизни трековИсходный1.1370.0173.270.2321300 лет (?)Тяжелая фракция1.2210.0133.710.

2528780 лет (?)Легкая фракция0.8910.0162.310.11?Как можно видеть из данных табл. 11, в тяжелой фракции время жизнитреков составляет около 29 тыс. лет. Эта величина представляетсясущественнозаниженной,посколькуурансодержащийминералприкомнатной температуре полностью метамиктен, как следует из рентгенодифракционных спектров (рис.1, рис.11). Для суммарного образца изучаемойминеральной композиции, в логике данного исследования, время жизни96треков должно быть больше.

Однако результат имеет противоположныйхарактер и составляет 21300 лет. Разгадка становится понятной при попыткерасчета времени жизни треков в легкой фракции виикита. Из данных табл.11 следует, что AR(234U/238U) < 1. Поскольку числитель в формуле (15)приобретает отрицательную величину, то выполнить соответствующиерасчеты не представляется возможным. Причина этого «математическоготупика» вполне понятна: весь образец и особенно его легкая фракцияхарактеризуются значительным дефицитом радиогенного урана, вследствиечего и наблюдаются систематически заниженные значения параметраAR(234U/238U) даже при использовании столь эффективного экстрагентаурана, каким являются карбонатные растворы.

Изложенный в данном разделематериал позволяет сделать вывод, что разработанный авторами работ [101,102] метод расчета времени жизни треков применим только для минералов, вкоторых члены радиоактивных рядов урана-238 и тория-232 находятся всостоянии секулярного равновесия и не были подвергнуты относительнонедавнему (то есть за последние 1 – 1.5 млн. лет) воздействию природныхрастворов. По-видимому, с аналогичной ситуацией столкнулись и самиавторы метода, определяявремя жизнитреков в бетафите [103].Определенный ими возраст треков составил 2-3 тысячи лет, что, конечно,совершенноне согласуется с хорошо известной метамиктностью этогоминерала.97Заключение1.

Анализ литературных данных показал, что относительно природы TiTa-Nb-оксидов (Ti-Ta-ниобатов) из гранитных пегматитов Балтийского щита(так называемых «виикитов» полуострова Нуолайнниеми в СеверномПриладожьи) нет единого мнения. В представляемой диссертации длярешения данной проблемы была развита двухстадийная методологияидентификации метамиктных Ti-Ta-ниобатов, которая позволила сделатьследующие выводы:а) так называемые «виикиты» представляют собой не индивидуальные TiTa-ниобаты, а минеральные ассоциации, включающие помимо ниобатовтакже силикаты (алюмосиликаты) и часто гематит;б)впервыевсоставе«виикитов»полуостроваНуолайнниемиидентифицирован поликраз; (в более ранних работах речь шла лишь оприсутствии здесь «эвксенит-подобных» минералов);в) впервые рассмотрен вопрос о химических условиях, необходимых длявосстановления первоначальной кристаллической структуры метамиктногоTi-Ta-ниобата при термичеаком отжиге «виикитов».

Указаны некоторыефакторы,способныепрепятствоватьвосстановлениюпервоначальнойкристаллической решетки Ti-Ta-ниобата;г) уточнена процедура расчета минеральных формул Ti-Ta-ниобатов визучаемыхобразцах«виикитов»,аименноуказано,чтожелезо,содержащееся в фазе гематита, должно вводиться в группу А Ti-Ta-ниобата.д) развитая методология идентификации метамиктных Ti-Ta-ниобатоврасширяет наши знания о минеральном составе гранитных пегматитовБалтийского щита и возможности их использования для исследовательскихцелей и нужд народного хозяйства.982. Поскольку Ti-Ta-ниобаты супергруппы пирохлора рассматриваются вкачестве природных аналогов матриц для иммобилизации актиноидов,представляет интерес оценить величину вещественных потерь минерала завремя его геологической истории.

Для решения этой задачи была разработанаметодология реконструкции первоначального элементного состава бетафита(в составе образца Wk-3).а) Показано, что замещение двухвалентных катионов группыАчетырехвалентными не может явиться причиной существенного дефицитаатомов в группе А. Основным источником потерь катионов являетсявоздействие природных флюидов на метамиктные Ti-Ta-ниобаты;б) в качестве критерия для оценки скорости гидрохимического изменениябетафитавыбранавеличинапериодаполувыщелачиванияурана,рассчитываемая в рамках кинетики первого порядка;в) для расчета констант скорости выщелачивания урана на основеотношенияактивностейопределенияизотоповальфа-активностиAR(230Тh/238U)нуклидабезразработанпримененияметодториевогорадиотрассера.

Данный метод не требует использования «high resolutionalpha-spectrometry» и от описанных в литературе методов отличаетсяпростотой выполнения и более высокой точностью получаемых результатов.г) сравнение минеральных формул современного и «молодого» бетафитапоказывает, что в результате процессов гидрохимического выветриваниябетафит потерял более 50 % первоначального содержания урана.3.

С целью исследования Ti-Ta-ниобатов вида АВ2О6 как природныханалоговматриц для иммобилизации актиноидов изучено химическое ифазовое состояние изотопов урана в полиминеральной композиции на основеполикраза (образец Wk-7).99а) Показано, что в отличие от пирохлора и бетафита треть урана вполикразе сохранила валентную форму U4+;б) фракция четырехвалентного урана характеризуется отношениемактивностей изотоповAR(234U/238U), близкой к состоянию вековогоравновесия;в) атомы урана-234, претерпевшие окисление, сохраняют память орадиогенном происхождении, в результате чего отношение AR(234U/238U) вофракции U(VI) составляет 0.90, а в наиболее измененной части минералаопускается до 0.77.

Это означает, что даже в метамиктной структурематеринский нуклид сохраняет более сильную связь с минералом, чем егодочерний продукт распада;г)оботносительнойустойчивостиизотопа238Uвполикразесвидетельствует и тот факт, что период полувыщелачивания атомов238U изполикраза в два раза превышает таковой для бетафита, циркона или сфена;д) изучение эффектов Ширвингтона и Шенга-Куроды показало, чтозначительная часть радиогенного урана, выбитая в результате ядернойотдачи из зерен поликраза, сохранилась в минеральной композиции Wk-7,будучи захваченной силикатной фазой.

Этот результат корреспондирует сданными Р. Фляйшера, который рекомендовал вводить в состав актиноидныхматриц кремний для улавливания ядер отдачи радиогенных нуклидов. В тоже время, в диссертации показано, что разработанный Р. Фляйшером и соавт.метод расчета времени жизни треков атомов отдачи может быть корректноприменен только для минералов, сохраняющих вековое равновесие междуизотопами 238U и 234U.100Список литературы1. Berzelius J. Afhandl. Fys. Kern. Min. 1815.

Vol. 4. P. 217.2. Bragger W.C. Amorf: Salmonsens store illustrerede Konversationslexikon.1893. Vol. 1. P.742.3. Hamberg A. Geol. För. Förh. 1914. Vol. 36. p. 31.4. Vegard L. Results of crystal analysis // Philos. Mag. 1916. Vol. 32. p. 65-96.5. Stackelberg M.V., Rottenbach E.Z. Kristallogr. 1939. Vol. 102. p. 173 and 207.6. Goldschmidt V.M. Uber die Umwandlung krystalIisierter Minerale in denmetamikten Zustand (Isotropisierung) // Norsk. Ak., Skr.,I. 1924. 1 (5).

p.51.7. Pabst A. The metamict state // Am. Mineral. 1952. Vol. 37. p. 137.8. Holland H.D., Gottfrid D. The effect of nuclear radiation on the structure ofzircon // Acta Cryst. 1955. Vol. 8. P. 291.9. Murakami T., Chakoumakos B.C., Ewing R.C., Lumpkin G.R., Weber W. J.Alpha-decay event damage in zircon // Amer.

Mineralogist. 1991. Vol. 76.P. 1510-1532.10. Hawthorne F.C., et al. Alpha-decay damage in titanite sample M28658 naturalfrom Maevatanana, Malagasy Republic // Amer. Mineralogist. 1991. Vol.76. P. 370-396.11. Salje E.K.H., Safarik D.J., Taylor R.D., Pasternak M.P., Modic K.A., GroatL.A., Lashley J. C. Determination of iron sites and the amount ofamorphization in radiation-damaged titanite (CaSiTiO5) // Journal ofPhysics: Condensed Matter. 2011. Vol. 23. P.

105402–10540412. Zhang M., Salje E.K.H., Ewing R.C. Infrared spectra of Si-O overtones,hydrous species, and U ions in metamict zircon: radiation damage andrecrystallization // J. of Physics: Condens. Matter. 2002. Vol. 14. P. 319.13. Zang M., Salje E.K.H., Ewing R.C. Oxidation state of uranium in metamict andannealed zircon: near-infrared spectroscopic quantitative analysis // J. ofPhysics: Condens.

Matter. 2003. Vol. 15. P. 307.10114. Colombo M., Chrosch J. Annealing of natural metamict zircons. I low degreeof radiation damage // Radiation Physics and Chemistry.1998. Vol. 53.P.555-561.15. Colombo M., Chrosch J. Annealing of natural metamict zircons: II high degreeof radiation damage // Radiation Physics and Chemistry.1998. Vol. 53.P.563-566.16. Zhang M., Salje E.K.H., Capitan G.C., Leroux H., Clark A., Schlueter J., Ewing R.C. Annealing of alpha-decay damage in zircon: a Raman spectroscopicstudy // J. of Physics: Condens.

Matter. 2000. Vol. 12. P. 321.17. Geisler T., Pidgeon R.T., Wilhelm van Bronswijk., R. Pleysier. Kinetics ofthermal recovery and recrystallization of partially metamict zircon: ARaman spectroscopic study // European J. of Mineralogy. 2001. Vol. 13. P.1163.18. Vinokurov S.E. , Kulyako Yu.M., Perevalov S.A., Myasoedov B.F. Immobilization of actinides in pyrochlore-type matrices produced by self-propagatinghigh-temperature synthesis // Comptes Rendus Chimie. 2007. Vol.

10. P.1128–1130.19. Jafar M., Sengupta P., Achary S.N., Tyagi A.K. Phase evolution and microstructural studies in CaZrTi2O7 (zirconolite)–Sm2Ti2O7 (pyrochlore) system// Journal of the Europe an Ceramic Society. 2014. Vol. 34. P. 4373–4381.20. McMaster S. A., Ram R., Charalambous F., Pownceby M.

Характеристики

Список файлов диссертации