Закономірності зміни складу мінералів з докембрійських порід Українського щита

Порівняння отриманих методом фотоелектронної спектроскопії, наведених в роботі фотоелектронних спектрів кристалічного і метаміктного цирконів, показало однакову енергію зв'язку 1s-електронів кисню і перерозподіл електронної густини на атомах Zr і Si у бік збільшення енергії зв'язку 3-d електронів Zr і зменшення енергії зв'язку 2р-електронів Si на поверхні метаміктних зразків. Також встановлено значне відносне збільшення вмісту Zr (з 28,7% до 39,3%) і відповідне зменшення вмісту Si на поверхні метаміктного циркону в порівнянні з кристалічним. Оскільки сумарний вміст води і гідроксильних груп (близько 1 %) в цирконах, визначений методом ІЧС, не компенсує існуючий дефіцит (більше десяти %) суми концентрацій у метаміктних ділянках, зроблено висновок, що до їх складу, крім води, можуть входити й інші “легкі” елементи. При нагріванні в інтервалі 850-900^оС у більшості метаміктних мінералів спостерігається екзотермічний ефект, температура якого практично співпадає з температурою окиснення фуллеренів. Висловлено припущення, що метаміктний стан може бути повязаним із фуллеренами.

ВИСНОВКИ

Дисертаційна робота присвячена проблемі кількісної оцінки зміни складу мінералів, розробці методу динамічних зв'язків та з'ясуванню природи виявлених лінійних залежностей між парами компонентів їх складу; встановленню закономірностей зміни складу мінералів внаслідок зміни температури, тиску, під дією радіації, в результаті метаміктних перетворень; дослідженню на цій основі мінералів із докембрійських порід Приазовського, Дністерсько-Бузького і Середньопридніпровського мегаблоків УЩ.

1. У геології до цього часу відсутня кількісна оцінка зміни складу мінералів, а від того, закономірності, які встановлюють, мають якісний характер. Вперше запропоновано математичний апарат для характеристики динаміки зміни складу мінералів (метод динамічних зв'язків). Метод полягає в побудові залежностей між парами компонентів складу мінералів та їх апроксимації лінійною функцією Y = aX+b. Показано, що ступінь лінійності залежностей, яка визначається коефіцієнтом кореляції лінійної апроксимації (R²), віддзеркалює кількісні зміни в мінеральному індивиді зі збереженням його структури. Якісний стрибок характеризує руйнацію кристалічної структури мінерального індивіду і утворення на його основі інших мінералів, в тому числі і первісного мінералу. Склад мінеральних індивидів у породі змінюється постійно і взаємопов'язано до нагромадження кожним гранично допустимих кількісних змін, що й визначає утворення стійких мінеральних асоціацій (парагенезисів) у породі. Існування закономірних залежностей між компонентами мінерала дозволяє на основі нового методу динамічних зв'язків перейти до кількісної характеристики зміни мінералів в породах.

2. Досліджено динамічні зв'язки між компонентами складу породоутворювальних мінералів (олівінів, гранатів, піроксенів, амфіболів, слюд). Із 20-ти проаналізованих пар компонентів для кожного мінерального виду встановлено свої індикаторні пари з закономірною зміною компонентів. Відслідковано їх зв'язок із типом порід і закономірності зміни параметрів лінійних рівнянь при метаморфизмі. Виявлено надійні лінійні залежності між Al(Si), Na(Mg), Na+K+Al=f(Mg+Ca+Si), Fe(Mg), Fe(Mg+Ca+Si), а також інші, менш стійкі, зв'язки. Характер лінійних зв'язків вказує на закономірну зміну складу породоутворювальних мінералів у бік зменшення порядкового номера елементів, а починаючи з моноклінних піроксенів, у напрямі від Mg-Ca-Si складу до Na-K-Al, а також від Mg до Fе і інших елементів першої перехідної групи із закономірним накопиченням Fe. Ріст залізистості індивидів у межах мінерального виду відбувається при зниженні РТ-умов мінералоутворення.

3. За даними експериментальної мінералогії встановлено, що внаслідок зміни тиску закономірно змінюються компоненти складу амфіболів, особливо, за умов високого окиснення. Найбільшу лінійність демонструють графіки Fe(Mg), Fe(Mg+Ca+Si), Na(Mg), Al(Si), Al(Mg). Зміна температури при фіксованій фугітивності кисню не спричиняє характерну для природних амфіболів лінійну, протилежно направлену зміну Fe(Mg). Надійні лінійні, протилежно направлені зміни, існують між компонентами Al і Si як під час зміни температури, так і за рахунок зміни тиску. Головна відмінність полягає в тому, що збільшення абсолютних значень параметрів рівнянь внаслідок зміни тиску відбувається зі збільшенням ступеню окиснення (фугітивності кисню), а зі зміною температури - навпаки, зі зменшенням. Для амфіболів виявлено подібність змін параметрів рівнянь Al(Si) при зменшенні температури зі збільшенням фугітивності кисню переходу від амфіболітової фації до зеленосланцевої. Отже, визначальними чинниками регресивних фаціальних змін в умовах нижче гранулітової фації є температура і окиснення. Врахування дії РТ-факторів на зміну параметрів лінійних рівнянь відкриває перспективу генетичних побудов, не зачипаючи питання внутрішньої або зовнішньої причини цих змін.

4. Параметри рівнянь апроксимації (a, b, R²) зміни складу корелюють з умовами генезису мінералів і можуть бути використані для рішення петрологічних задач методами генетичної мінералогії. Розроблено спосіб фаціального розчленування порід на основі параметрів лінійної залежності Al(Si), отриманих за складом амфіболів.

5. Приазовський мегаблок. Досліджено динаміку зміни складу олівінів, гранатів, піроксенів, амфіболів, слюд із Сорокінської зелено-кам'яної структури (СЗС), Чернігівського карбонатитового комплексу (ЧКК), прирозломних ураноносних альбітитів. Встановлено в породах СЗС закономірний зв'язок між компонентами Fe та Mg, Si, Са складу ромбічного і моноклінного піроксенів, в ЧКК до них додаються зв'язки між лужними компонентами. У піроксенів із прирозломних ураноносних альбітитів кількість зв'язків і ступінь лінійності рівнянь ще збільшується. Виявлена синхронна лінійна зміна компонентів рогових обманок та тремоліт-актинолітів фіксує регресивні метаморфічні перетворення в них на відміну від куммінгтоніт-грюнеритів. Встановлено двостадійну зміну складу амфіболів із порід ЧКК зі зменшенням швидкості на останному етапі. Методом динамічних зв'язків виявлено схожість біотитів і мусковітів та відмінність від них флогопітів, подібність біотитів до ромбічних, а мусковітів - до моноклінних піроксенів, флогопітів - до амфіболів. Така успадкованість можлива лише внаслідок еволюційних перетворень.

Встановлено закономірну зміну складу цирконів із лужних порід в напрямі від Si до Р, максимальну лінійність зміни складу монацитів і цирконів із гранітоїдних порід, найбільшу гетерогенність цирконів із пегматоїдних порід. В ультрабазитах Новопавлівського комплексу виявлені циркони з гетерогенними ядрами і суттєво різними за складом ділянками одного віку (мас-спектрометрія вторинних іонів), що свідчить про замкнутість системи циркону (відсутність метасоматичних змін), а відтак про внутрішню, а не зовнішню причину гетерогенності. Встановлена методом динамічних зв'язків безперервність зміни складу цирконів із росипного родовища Самоткань інтерпретується як одне джерело зносу, або як тривалий еволюційний розвиток in situ. Якщо виходити з осадової історії родовищ Самоткань та Вовче, то за параметрами рівнянь і складом цирконів, джерелом зносу для них можуть бути лише гранітоїди.

6. Дністерсько-Бузький мегаблок. Досліджено методом динамічних зв'язків зміну складу гранатів, піроксенів і амфіболів із кристалосланців та ендербіто-гнейсів Хащевато-Завальєвської структури. Встановлено, що ступінь лінійності апроксимацій значно вищий у гранатах із кристалосланців. В обох породах спостерігається перекриття складу піроксенів з одночасним існуванням реліктового і новоутвореного піроксену. Виявлено подібність моноклінних піроксенів до амфіболів за характером залежностей, що відповідають заміні компонентів „сіми” (Ca+Mg+Si) на „сіаль” (Na+K+Al), та належність ромбічних і моноклінних піроксенів до якісно різних етапів цього процесу. Зміна складу амфіболів із кристалосланців та ендербіто-гнейсів у порівнянні з піроксенами описується меншою кількістю зв'язків. У кристалосланцях напрям зміни компонентів в амфіболах такий же, як у амфіболів більш низьких фацій метаморфізму, а в ендербіто-гнейсах - характерний для амфіболів гранулітової фації метаморфізму і моноклінних піроксенів, що свідчить про кардинальні зміни РТ-умов при перетворенні ендербіто-гнейсів в кристалосланці. З позиції еволюції мінералів кристалосланці - це більш перетворені породи, які пройшли через стадію ендербіто-гнейсів і утворені за їх рахунок. Монофракції цирконів із ендербіто-гнейсів складаються із декількох генерацій, зміна складу яких описується достовірною лінійною залежністю, що свідчить про генетичну єдність генерацій і їх еволюційний розвиток.

7. Середньопридніпровський мегаблок. Виявлено закономірну зміну складу амфіболів із метабазитів Сурської, Верховцевської та Чортомлицько-Соленівської структур, як на рівні індивідів, так і на рівні монофракцій. Порівняльний аналіз зміни складу амфіболів цих структур показав найвищу лінійність рівнянь апроксимації у амфіболів Сурської структури, що метаморфізовані в умовах зелено сланцевої фації; Верховцевської структури - в умовах амфіболітової і двуслюдяно-гнейсової фацій; Чортомлицько-Соленівської структури - в умовах амфіболітової і гранулітової фацій метаморфізму. Якщо вважати напрям метаморфізму в метабазитах мегаблоку регресивним, то найбільш зміненою є Сурська структура, далі Верховцевська, і найменше - Чортомлицько-Соленівська структура. Однакові значення параметрів лінійних залежностей зміни складу амфіболів цих структур, свідчать про єдиний закономірний процес, який відбувається у територіально роз'єднаних структурах з різним проявом метаморфізму, що означає внутрішню еволюційну природу метаморфізму.

Виявлено закономірну лінійну зміну компонентів цирконів із гранітоїдів і гнейсів, які знаходяться серед амфіболітів Сурської структури, та прямий зв'язок ступеню метаморфічної переробки порід зі ступенем лінійності рівнянь апроксимації і значеннями їх параметрів. В цирконах гранітоїдів і гнейсів встановлена переважна заміна SiO₂+ZrO₂ на Р₂O₅+СaO+FeO, а не на Al₂O₃+Y₂O₃, що характерно і для цирконів лужних порід Приазов'я. Високі значення параметрів рівнянь, отриманих за складом цирконів із гранітоїдів і гнейсів, характеризують закономірний характер таких перетворень. Виявлено подібність цирконів із тоналіта і метаандезита кар'єрів Чаплі і Рибальський циркону із бердичівського граніта Дністерсько-Бузького мегаблоку, що свідчить про єдині закони процесу перетворень гнейсів у гранітоїди.

8. На основі розробленого способу електронно-зондового мікроаналізу різновалентних іонів встановлено збільшення відносного вмісту Fe³⁺ при опроміненні амфіболів. За кінетичними параметрами рівнянь радіаційного окиснення заліза в кальцієвих амфіболах виявлено різну стійкість амфіболів до дії радіації.

З'ясовано, що радіаційна стійкість забезпечується існуванням у структурі мінералів прямих наноканалів для каналювання б-частинок; входженням води, що сприяє рекомбінації радіаційних дефектів у структурі мінералу; дифузією дефектів, яка зростає в середовищі з меншою в'язкістю, а саме, при переході від силіцієвого до фосфатного складу. Отже, виявлена методом динамічних зв'язків закономірна зміна складу природних цирконів і монацитів у бік заміни Si на P сприяє збільшенню радіаційної стійкості мінералів.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Типоморфизм амфиболов из метабазитов Украинского щита: Монография / Г.В. Легкова, В.Л. Бойко, В.С. Монахов, В.А. Стульчиков. - К.: Наук. думка, 1991. - 106 с.

2. Стульчиков В.А., Иловайская С.В., Легкова Г.В. Минералого-геохимические особенности лиственитов в зонах экзоконтакта ультраосновных тел Верховцевской сиклинали (Среднее Приднепровье) // Докл. АН УССР. - 1988. - сер. Б, № 5. - С. 16-19.

3. Квасница В.Н., Таран М.Н., Смирнов Г.И., Легкова Г.В., Крочук В.М., Вуйко В.И. Фиолетово-красный циркон из кимберлитов // Минерал. сб. Львовск. ун-та. - 1988. - Т. 12, № 42. -

С. 12-17.

4. Возняк Д.К., Квасница В.Н., Харькив А.Д., Легкова Г.В., Возняк Л.А. Первая находка включений раскристаллизованного солевого расплава в кристаллах циркона из кимберлитов // Минерал. журн. - 1988. - Т. 10, № 4. - С. 15-23.

5. Стульчиков В.А., Иловайская С.В, Легкова Г.В., Литвин М.А. Геохимические и кристаллохимические особенности амфиболов основных пород различных ступеней метаморфизма в докембрии Верховцевской сиклинали // Геохимия и рудообразование. - К.: Наук. думка. - 1989. - Т. 17, С. 70-83.

6. Лаврентьев Ю.Г., Усова Л.В., Легкова Г.В. Квантометрический РСМА амфиболов // Геология и геофизика. - 1989. - №12. - С. 81-87.

7. Кульчицкая А.А., Егорова Л.Н., Литвин А.Л., Легкова Г.В. Особенности изоморфизма и распада кальцитового твердого раствора Черниговского карбонатитового комплекса (Приазовье) // Минерал. журн. - 1990. - Т. 12, № 1. - С. 57-62.

8. Щербак Н.П., Лесная И.М., Легкова Г.В., Бартницкий Е.Н., Лукашук А.В., Подолян Е.С. Древнейшие цирконы Побужья // ДАН УССР. - 1990. - сер. Б, № 4. - С. 29-33.

9. Кривдик С.Г., Легкова Г.В., Егорова Л.Н. Бритолит как продукт распада в редкоземельном апатите // Минерал. журн. - 1990. - Т. 12, № 4. - С. 92-99.

10. Легкова Г.В., Плоткина Т.Э. Генерации циркона из Бердичевского гранита и пегматита (по результатам электронно-зондового исследования) // Минерал.журн. - 1990. - т. 12, № 6. - С. 19-25.

11. Загнитко В.Н., Кривдик С.Г., Легкова Г.В., Бартницкий Е.Н. Геохронология и петрологические особенности щелочных пород Украинского щита // Изотопное датирование эндогенных рудных формаций. - К.: Наук. думка. - 1990. - С. 112-115.

12. Шраменко И.Ф., Легкова Г.В., Иваницкий В.П., Костюченко Н.Г. Петрогенезис карбонатитов Черниговского комплекса по данным минералого-геохим. исследований // Геохимия. - 1991. - № 1. - С. 113-120.

13. Бибикова Е.В., Сенин В.И., Легкова Г.В. Геохимическая и возрастная гетерогенность акцессорных цирконов Новопавловского комплекса // Геохимия. - 1991. - №10. - С. 1426-1436.

14. Щербак Н.П., Бартницкий Е.А., Бибикова Е.В., Бойко В.Л., Легкова Г.В., Лесная И.М., Сироштан Р.И. Ранняя кора Украинского щита (состав и возраст) // Ранняя кора, ее состав и возраст.- М.: Наука. - 1991. - С. 122-151.

15. Монахов В.С., Легкова Г.В. Состав амфиболов и условия образования зеленокаменных толщ Сурского района // Геохимия и рудообразование. -1992. - Т. 19. - С. 101-118.

16. Легкова Г.В., Крочук В.М., Усова Л.В., Орса В.И. Геологическая интерпретация данных по кристалломорфологиии и химии цирконов из раннедокембрийских образований Среднего Приднепровья // Минерал. журн. - 1993. - Т. 15, № 5. - С. 60-69.

17. Загнитко В.В., Кривдик С.Г., Легкова Г.В. Геохронология, петрология и рудоносность щелочных массивов Украинского щита // Изотопное датирование эндогенных рудных формаций. - М.: Наука. - 1993. - С. 27-39.

18. Лесная И.М., Легкова Г.В., Теплякова Н.В., Гринченко А.В. Цирконы из кварцитов с. Шамраевка (бугская серия) // Геохимия и рудообразование.- 1995. - Т. 21. - С. 69-73.

19. Павлишин В.І., Возняк Д.К., Мельников В.С., Кульчицька А.О., Возняк Д.К., Легкова Г.В., Галабурда Ю.А. Новини з мінералогії України // Проблеми геологічної науки та освіти України. - Львів. - 1995. - С. 30-31.

20. Мельников В.С., Возняк Д.К., Кульчицкая А.А., Легкова Г.В., Павлишин В.И., Стрекозов С.Н. Сиенит-пегматиты Приазовья с цирконий-редкоземельной минерализацией // Минерал. журн. - 1996. - Т. 18, № 3. - С. 3-11.

21. Иваницкий В.П., Вознюк П.А., Легкова Г.В., ЛитовченкоА.С. Кинетика радиационно-химического окисления железа в структуре субкальциевого амфибола тарамита // Допов. НАН України. - 2002. - Сер. Б, №9. - С. 106-110.

22. Shpak A.P., Kalinichenko E.A., Lytovchenko A.S., Kalinichenko I.A., Legkova G.V., Bagmut N.N. The effect of г-irradiation on the structure and subsequent thermal decomposition of brucite // Phys. Chem.Minerals. - 2003. - V. 30, №1. - Р. 59-68.

23. Иваницкий В.П., Ільченко К.О., Легкова Г.В., Вознюк П.О., Литовченко А.С. Кінетика радіаційного окиснення заліза в структурі магнезіогастингситової рогової обманки // Допов. НАН України. - 2004. - Сер. Б, № 8. - С. 135-141.

24. Іваницький В.П., Ільченко К.О., Легкова Г.В., Вознюк П.О., Литовченко А.С. Вивчення кінетики термічного відновлення радіаційно окисненого заліза в опроміненому рибекіті // Допов. НАН України. - 2004. - Сер. Б, № 5. - С. 117-121.

25. Шпак А.П., Литовченко А.С., Гречанівський О.Є., Легкова Г.В., Коваленко Г.Д., Саєнко С.Ю. Вплив структурних особливостей шаруватих U-Th мінералів на їх радіаційну стійкість // Питання атомної науки і техніки. - Харків: Харківський фізико-технічний інститут, 2004. - №3. - С. 75-80.

26. Пономаренко О.М., Іваницький В.П., Дерський Л.С., Пасальська Л.Ф., Легкова Г.В. Вплив розміру частинок та опромінення на виділення газів при нагріванні амфіболів // Геохімія та рудоутворення. - 2004. - Т. 22. - С. 77-83.

27. Ivanitskiy V.Р., Ilchenko K. A., Legkova G.V., Voznyuk Р.O., Lytovchenko A.S. Octahedral cautions distribution in structure of magnesiogastingsite hornblende. Kinetic of structural iron's radiation oxidation // Mineral. Journal. - 2005. - V. 27, № 1. - P. 27 - 37.

28. Лупашко Т.Н., Артеменко Г.В., Легкова Г.В., Ильченко Е.А., Багмут Н.Н. Петрологическая информативность спектроскопических свойств циркона из кристаллических пород Среднего Приднепровья // Минерал. журн. - 2005. - Т. 27, № 3. - С. 116-127.

29. Shpak A.P., Grechanovsky A.E., Lytovchenko A.S., Legkova G.V., Sayenko S.Yu. Influence of temperature and uranium on the radiation stadility of zircon // Journal of nuclear materials. - 2005. - № 347. - Р. 73-76.

30. Легкова Г.В. Линейные зависимости между компонентами состава минералов как отражение химической эволюции минерального вещества // Допов. НАН України. - 2006. - Сер Б, № 1. - С. 110-117.

31. Легкова Г.В., Павлишин В.И., Андриянова Н.Н. Линейный характер связей между компонентами состава амфиболов и способ фациального расчленения пород с помощью таких зависимостей // Геохімія та рудоутворення. - 2005. - Сер. Б, № 23. - С. 45-51.

32. Легкова Г.В., Павлишин В.И., Андриянова Н.Н. Гетерогенность состава “пятнистых” амфиболов из метабазитов Украинского щита как результат их эволюционного развития // Геохімія та рудоутворення. - 2006. - Сер. Б, № 24. - С. 82-95.

33. Способ обработки кристаллов: А. с. 1593081 СССР МКИ В 28 D 5/00 / В.М. Крочук, Г.В. Легкова (СССР). - № 4319380; Заявл. 26.10.87; Опубл. 15.05.90, Бюл. № 229. - 2 с.

34. Пат. 63057 Україна, МКИ G 01 N 23/02 Спосіб електронно-зондового визначення вмісту різновалентних іонів перехідного елемента: Пат. 63057 Україна, МКИ G 01 N 23/02 А.П. Шпак, Г.В. Легкова, В.Б. Соболєв, В.М. Уваров, С.В. Волков, В.І. Пехньо (Україна); Заявл. 27.05.02; Опубл. 15.02. 06. Бюл. № 2. - 12 с.

35. Бартницкий Е.Н., Бибикова Е.В., Верхогляд В.О., Легкова Г.В., Скобелев В.М., Терец Г.Я. ИГФМ-1987 - Всесоюзный стандарт циркона для U-Pb изотопных исследований // II Всесоюз. школа-семинар “Методы изотопной геологии”. - Звенигород, 1987. - С. 36.

36. Шраменко И.В., Легкова Г.В., Иваницкий В.П. Петрогенетическое значение минералого-геохимического изучения шлировых обособлений в карбонатитах // Всесоюз. петролог. совещ. “Оценка перспектив рудоносности геологических формаций при крупномасштабном геологическом картировании минералого-геохимическими методами”. - Ленинград, 1988. - С. 158.

37. Легкова Г.В., Лаврентьев Ю.Г., Усова Л.В. Особенности квантометрического РСМА минералов (на примере амфиболов) // ХУ Всесоюз. Совещ. по рентген. и электрон. спектроскопии: (тез. докл.). - Ленинград, 1988. - С. 105-106.

38. Легкова Г.В., Крочук В.М.Возняк Д.К., Галабурда Ю.А. Включения в минералах как источник генетической информации // I Всесоюз. школа-семинар “Микрозонд и прогресс в геологии”. - Суздаль, 1989. - С. 113-115.

39. Легкова Г.В., Щербак Н.П. Микрозонд в геохронологии // I Всесоюз. школа-семинар “Микрозонд и прогресс в геологии”. - Суздаль, 1989. - С. 11-13.

40. Legkova G.V. Posibility for determination of content of Fe ions with different valence in silicates and oxides by electron microprobe // XI Conference on Analytical Atomic Spectroscopy. - Moscow (USSR), 1990. - Р. 432.

41. Legkova G.V., Vishnevsky A.A., Sobolev V.B. Electron microprobe determination of Fe²⁺ and Fe³⁺ content in garnets // XI Confer. On Analytical Atomic Spectroscopy. - Moscow (USSR), 1990. - Р. 433.

42. Загнитко В.Н., Кривдик С.Г., Легкова Г.В., Бартницкий Е.Н. Геохронология и петрологические особенности щелочных пород Украинского щита // Всесоюз. совещ. “Изотопное датирование эндогенных рудных формаций” (XXIV сессия). - Киев, 1990. - С. 112-115.

43. Ткаченко М.В. Легкова Г.В. Использование К-Ar и U-Pb изотопных систем для решения некоторых вопросов стратиграфии Среднего Приднепровья // Всесоюзная школа-семинар “Методы изотопной геологии” - Звенигород, 1991. - С. 156-158.

44. Pavlishin V.I., Melnikov V.S., Legkova G.V. Polytypism of micas distribution, chemical-structural peculiarities, genetic and practical significance // III Symрozium of Mineralogy, Baia Mare (Romoniya), 1995. - Suppl. №1. - Р. 35-36.

45. Легкова Г.В. Определение содержания разновалентного железа в минералах методом РСМА // IV Всерос. конфер. по рентгеноспектральному анализу. - Иркутск, 2002. - С. 41.

46. Легкова Г.В., Литовченко А.С., Сенкевич А.И., Соболев В.Б., Гречановский А.Е. Метамиктность и наноструктруктуры // НАНСИС-2004. - Киев, 2004. - С. 337.

47. Ivanitskiy V.P., Legkova G.V., Litovchenko A.S., Voznyuk P.O. Kinetic of thermal reduction of the radiation oxidation of iron in structure natural Fe- and OH- containing amphiboles on the data Mosssbauer spectroscopy // IX International Conference “Mosssbauer spectroscopy and its applications”. - Yekaterinburg (Russia, 2004. - P 145.

48. Шпак А.П., Литовченко А.С., Гречанівський О.Є., Легкова Г.В., Саєнко С.Ю., Тарасов Р.В., Шевякова Е.П. Причини радіаційної стійкості деяких U-Th- мінералів // 16 Міжнар. Конфер. з фізики радіаційних явищ та радіаційного матеріалознавства. - Алушта, 2004. - С. 220-221.

49. Гречановский А.Е., Легкова Г.В., Литовченко А.С. Влияние химического состава некоторых U- Th- минералов на их радиационную устойчивость // V Міжнародна наукова конференція студентів та учених ”Політ-2005” . - Київ, 2005. - С. 12-13.

50. Легкова Г.В., Павлишин В.И., Андриянова Н.Н. О существовании функциональных зависимостей между компонентами состава минералов // V Междунар. Симпозиум “Минералогические музеи”. - Санкт-Петербург (Россия), 2005. - С. 68.

51. Гречановский А.Е., Легкова Г.В., Литовченко А.С. Компьютерное моделирование каскадов смещенных атомов в структуре циркона // VI Міжнародна наукова конференція студентів та учених ”Політ-2006” . - Київ, 2006. - С. 602.

АНОТАЦІЇ

Легкова Г.В. Закономірності зміни складу мінералів з докембрійських порід Українського щита. - Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеня доктора геологічних наук за спеціальністю 04.00.20 - мінералогія, кристалографія. - Інститут геохімії, мінералогії та рудоутворення НАН України, Київ, 2006.

Дисертація присвячена розробці методу динамічних зв'язків для кількісної оцінки зміни складу мінералів, з'ясуванню природи виявлених лінійних залежностей між компонентами мінералів; встановленню закономірностей зміни складу мінералів внаслідок зміни температури, тиску, дії радіації, метаміктних перетворень; дослідженню на цій основі мінералів із докембрійських порід Середньопридніпровського, Дністерсько-Бузького і Приазовського мегаблоків УЩ.

Встановлено лінійний характер і особливості зміни компонентів амфіболів залежно від зміни РТ-факторів. Розроблено спосіб фаціального розчленування порід на основі параметрів лінійної залежності Al(Si) в амфіболах. З'ясовано чинники збереження кристалічної структури мінералів від радіації. Показано еволюційний характер зміни складу породоутворювальних і акцесорних мінералів із докембрійських порід УЩ.

Започатковано новий науковий напрям - еволюційної мінералогії.

Ключові слова: мінеральний індивид, компоненти складу, електронно-зондовий мікроаналіз, лінійна апроксимація, метод динамічних зв'язків, радіація, еволюція, докембрійські породи.

Легкова Г.В. Закономерности изменения состава минералов из докембрийских пород Украинского щита. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора геологических наук по специальности 04.00.20 - минералогия, кристаллография. - Институт геохимии, минералогии и рудообразования НАН Украины, Киев, 2006.

Диссертационная работа посвящена: проблеме количественной оценки изменения состава минералов, разработке метода динамических связей и выяснению природы установленных линейных зависимостей между парами компонентов их состава; установлению закономерностей изменения состава минералов при изменении температуры, давления, под действием радиации, в результате метамиктных превращений; исследованию минералов из докембрийских пород Приазовского, Днестровско-Бугского и Среднеприднепровского мегаблоков УЩ.

Выявлены особенности изменения состава породообразующих (оливины, гранаты, пироксены, амфиболы, слюды) и акцессорных (циркон, монацит) минералов на основе электронно-зондовых исследований и компьютерной обработки анализов, полученных автором и взятых из литературных источников. Обнаружено закономерное изменение определенных компонентов состава минералов, проявляющееся на уровне минеральных индивидов, генераций, минеральных монофракций. Предложен метод динамических связей, основанный на построении зависимостей между парами компонентов состава минералов и их аппроксимации линейной функцией Y = aX+b. Показано, что степень линейности зависимостей, определяемая коэффициентом корреляции линейной аппроксимации (R²), отражает количественные изменения в минеральном индивиде с сохранением его структуры. Синхронные изменения компонентов характеризуют механизм эволюционного развития минералов, а параметры уравнений аппроксимации (a, b, R²) коррелируют с условиями генезиса минералов. Состав минеральных индивидов в породе меняется постоянно и взаимосвязанно до накопления предельно допустимых количественных изменений, что и определяет границы устойчивости минеральных ассоциаций (парагенезисов) в породе. Качественный скачок происходит при разрушении кристаллической структуры минерального индивида и образовании на его основе других минералов, в том числе, исходного. Существование закономерных зависимостей между компонентами минерала позволяет перейти к количественной характеристике степени его изменения для сопоставления минералов.

Установлено, что изменения компонентов состава амфиболов аппроксимируются линейными зависимостями, коррелирующими с условиями метаморфизма. Рост степени линейности обобщенных уравнений по сравнению с уравнениями, полученными по составам амфиболов отдельных фаций метаморфизма, подтверждает общую закономерность метаморфических преобразований. Разработан способ фациального расчленения пород на основе параметров (a и b) уравнения Al(Si). Установлено, что главными факторами метаморфических изменений в породах в направлении от амфиболитовой к зелено-сланцевой фации являются уменьшение температуры и увеличение окисленности. Установлено двухстадийное изменение состава амфиболов в Черниговском карбонатитовом комплексе с уменьшением скорости изменений на последнем этапе. Методом динамических связей выявлено сходство биотитов и мусковитов между собой и с пироксенами, их отличие от флогопитов, которые подобны амфиболам, что интерпретируется как результат эволюционных превращений.

Установлено закономерное изменение состава цирконов в щелочных породах, кристаллосланцах и эндербито-гнейсах в направлении замещения Si на Р, а в гранитоидах - замещения Zr на Y и Si на Al. В ультрабазитах Новопавловского комплекса обнаружены цирконы, гетерогенность которых свидетельствует о внутренней, а не внешней причине (метасоматоз). Непрерывное линейное изменение состава цирконов из россыпных месторождений может означать как один источник сноса, так и длительное эволюционное развитие in situ. Выявлено сходство цирконов из тоналита и метаандезита каръеров Чапли и Рыбальский с цирконом из бердичевского гранита Приазовского мегаблока, что характеризует общность законов их развития.

На основе разработанного способа электронно-зондового микроанализа разновалентных ионов установлено увеличение относительного содержания Fe³⁺ при облучении амфиболов. По параметрам кинетических уравнений радиационного окисления железа в кальциевых амфиболах построен ряд амфиболов с разной устойчивостью к действию радиации. Показано, что радиационная устойчивость обеспечивается существованием в структуре минералов прямых наноканалов для каналирования б-частиц; входжением воды, способствующей рекомбинации радиационных дефектов в структуре минерала; диффузией дефектов, возрастающей в среде с меньшей вязкостью, в том числе, при переходе от силикатного к фосфатному составу. Обнаруженное методом динамических связей закономерное изменение состава природных цирконов и монацитов в сторону замещения Si на P, вероятно, способствует увеличению их радиационной устойчивости, что свидетельствует о радиации как важном источнике эволюционных изменений минерального вещества.

Полученные результаты являются основой нового направления - эволюционной минералогии.

Ключевые слова: минеральный индивид, компоненты состава, электронно-зондовый микроанализ, линейная аппроксимация, метод динамических связей, радиация, эволюция, докембрийские породы.

Legkova G.V. The law-governed changes in composition of minerals from Pre-Cambrian rocks of the Ukrainian Shield. - Manuscript.

Thesis for a Doctor's degree of Geological Sciences on speciality 04.00.20 - mineralogy, crystallography. - The Institute of Geochemistry, Mineralogy and Ore Formation of the National Academy of Science of Ukraine, Kyiv, 2006.

The dissertation is devoted to: the development of the dynamic links method for the quantitative assessment of the mineral composition changes; the clarification of the essence of the linear dependences among mineral components; the establishment of law-governed changes of mineral composition due to temperature, pressure, radiation, metamict transformations; on the above mentioned material the investigation minerals from Pre-Cambrian rocks related to the Middle-Dnieper, Dniester-Bug and Pryazov megablocks of the Ukrainian Shield.

The linear character and peculiarities of changes of the amphibole components depending on changes of PT-factors have been founded. The method facial discrimination of rocks due to linear relation Al(Si) parameters of the amphiboles have been developed. Crystal structure factor preservation under radiation applied has been clarified. The evolution character of the composition changes of the rock-forming and accessory minerals from Pre-Cambrian rocks of the Ukrainian Shield have been shown.

A new scientific direction is created - evolutional mineralogy.

Keywords: mineral grain, composition components, electron probe microanalysis, linear approximation, method of dynamic links, radiation, evolution, Pre-Cambrian rocks.

Размещено на Allbest.ru