АВТОРАДИАЦИОННЫЕ ПОВРЕЖДЕНИЯ И SiO4-ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ В Кристаллах ЦИРКОНа ПО ДАННЫМ МОЛЕКУЛЯРНО-ДИНАМИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ И ЯДЕРНОГО МАГНИТНОГО РЕЗОНАНСА

https://doi.org/10.15407/mineraljournal.39.04.058

УДК 549.514.81 : 544.228 : 004.94

А.Е. Гречановский 1, А.Б. Брик 1, Н.Н. Еремин 2, В.В. Радчук 3, А.М. Калиниченко 1, Л.И. Кануникова 1
1 Институт геохимии, минералогии и рудообразования
им. Н.П. Семененко НАН Украины
03142, г. Киев, Украина, пр-т Акад. Палладина, 34
E-mail: grechanovsky@gmail.com
2 Федер. гос. бюджет. образоват. учреждение высш. проф. образования
"Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова"
119992, ГСП-1, г. Москва, РФ, Ленинские горы, 1
Е-mail: neremin@geol.msu.ru
3 Институт телекоммуникаций и глобального
информационного пространства НАН Украины
03186, г. Киев, Украина, Чоколовский б-р, 13
Е-mail: valentyn.radchuk@gmail.com

АВТОРАДИАЦИОННЫЕ ПОВРЕЖДЕНИЯ И SiO4-ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ В Кристаллах ЦИРКОНа ПО ДАННЫМ МОЛЕКУЛЯРНО-ДИНАМИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ И ЯДЕРНОГО МАГНИТНОГО РЕЗОНАНСА

Язык: русский
Минералогический журнал 2017, 39 (4): 58-66

Аннотация: С помощью метода молекулярной динамики изучено формирование поврежденной области в сверхячейке циркона размером 15 × 15 × 17 элементарных ячеек при накоплении α-распадов. Выполнено моделирование перекрывания более 120 каскадов смещений, которые возникают при движении ядер отдачи (аналогов атомов Th) с энергией 7,5 кэВ. Результаты показывают, что в цирконе по всему объему присутствуют области с индексами полимеризации Q1 и Q2. Области с индексами полимеризации Q3 появляются в виде отдельных островков. Также присутствует незначительное количество фазы кремнезема (аморфного SiO2). Полученные результаты согласуются с данными ЯМР для образцов циркона из Ястребецкого рудопроявления Украинского щита и указывают, что наиболее корректная модель описания повреждения структуры циркона — модель "прямой аморфизации".

Ключевые слова: радиационная минералогия, метод молекулярной динамики, ядерный магнитный резонанс, компьютерное моделирование структуры, циркон.

Литература:

  1. Гречановский А.Е., Брик А.Б., Урусов В.С., Еремин Н.Н., Радчук В.В., Шабалин Б.Г. Радиационная устойчивость циркона по данным компьютерного моделирования // Мінерал. журн. — 2014. — 36, № 1. — С. 3—11.
  2. Гречановский А.Е., Еремин Н.Н. Авторадиационные повреждения в цирконах по данным ЯМР и молекулярно-динамического моделирования // Минералы: строение, свойства, методы исследования : Тр. VIII Всерос. молодеж. науч. конф. (Екатеринбург, 16—20 окт. 2016 г.). — Екатеринбург : Альфа-Принт, 2016. — С. 43—45.
  3. Еремин Н.Н., Гречановский А.Е., Талис Р.А., Урусов В.С. Практическая реализация современных методов компьютерного моделирования твердых растворов минералов // Теория и практика современной науки : Материалы VII Междунар. науч.-практ. конф. (Москва, 3—4 окт. 2012 г.) : В 7 т. — М. : Спецкнига, 2012. — Т. 1. — С. 70—80. — [Электрон. ресурс]. — Режим доступа : http://www.rf-conf.ru/arhiv.php
  4. Липова И.М. Природа метамиктных цирконов. — М. : Атомиздат, 1972. — 158 с.
  5. Лупашко Т., Ільченко К., Гречановська О., Возняк Д., Кривдік С., Кульчицька Г. Кристалохімічні особливості циркону з сієнітів розшарованих інтрузій Азовського і Яструбецького Zr, REE i Y родовищ // Мінерал. зб. — 2012. — 2, № 62. — C. 158—172.
  6. Пономаренко А.Н., Брик А.Б., Гречановский А.Е., Лариков А.Л., Калиниченко А.М. Физические модели, методы исследования и свойства метамиктных цирконов // Мінерал. журн. — 2009. — 29, № 2. — С. 45—58.
  7. Allen M.P., Tildesley D.J. Computer Simulation of Liquids. — Oxford : Clarendon Press, 1989. — 385 p.
  8. Ashbrook S.E., Farnan I. Solid-state 17O nuclear magnetic resonance spectroscopy without isotopic enrichment: direct detection of bridging oxygen in radiation damaged zircon // Solid State Nucl. Magn. Resоn. — 2004. — 26, № 2. — P. 105—112.
  9. Eremin N.N., Deyanov R.Z., Urusov V.S. Choice of the supercell with the optimum atomic configuration in simulation of disordered solid solutions // Glass Physics and Chemistry. — 2008. — 34, № 1. — P. 9—18.
  10. Ewing R.C., Meldrum A., Wang L., Weber W.J., Corrales L.R. Radiation Effects in Zircon // Rev. Miner. Geochem. — 2003. — 53. — Р. 387—425.
  11. Farnan I. 29Si NMR characterisation of the crystalline-amorphous transition in ZrSiO4 // Phase Transitions. — 1999. — 69, № 1. — P. 47—60.
  12. Farnan I., Salje E.K.H. The degree and nature of radiation damage in zircon observed by 29Si nuclear magnetic resonanse // J. Appl. Phys. — 2001. — 89, № 4. — P. 2084—2090.
  13. Grechanovsky A.E., Urusov V.S., Eremin N.N. Molecular dynamics study of self-radiation damage in mineral matrices // J. Structural Chemistry. — 2016. — 57, № 6. — P. 1284—1304.
  14. Nasdala L., Zhang M., Kempe U., Panczer G., Gaft M., Andrut M., Plötze M. Spectroscopic methods applied to zircon // Rev. Miner. Geochem. — 2003. — 53. — Р. 427—467.
  15. Rios S., Salje E.K.H., Zhang M., Ewing R.C. Amorphization in zircon: evidence for direct impact damage // J. Phys. Condens. Matter. — 2000. — 12, № 11. — P. 2401—2412.
  16. Todorov I.T., Smith W. The DL Poly 3 User Manual. CCLRC Daresbury Laboratory (Version 3.09.3). — Warrington WA4 4AD Cheshire, 2008. — 245 p.
  17. Urusov V.S., Grechanovsky A.E., Eremin N.N. Mechanisms of radiation damage of zircons deduced from computer simulation // Geology of Ore Deposits. — 2012. — 54, № 5. — P. 398—409.
  18. Weber W.J. Alpha-Decay-Induced Amorphization in Complex Silicate Structures // J. Amer. Ceram. Soc. — 1993. — 76, № 7. — P. 1729—1738.
Русский