АВТОРАДІАЦІЙНІ ПОШКОДЖЕННЯ ТА SiO4-ПОЛІМЕРИЗАЦІЯ У Кристалах ЦИРКОНУ ЗА ДАНИМИ МОЛЕКУЛЯРНО-ДИНАМІЧНОГО МОДЕЛЮВАННЯ ТА ЯДЕРНОГО МАГНІТНОГО РЕЗОНАНСУ

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

УДК 549.514.81 : 544.228 : 004.94

О.Є. Гречанівський 1, О.Б. Брик 1, Н.Н. Єрьомін 2, В.В. Радчук 3, –А.М. Калініченко 1, Л.І. Канунікова 1
1 Інститут геохімії, мінералогії та рудоутворення ім. М.П. Семененка НАН України
03142, м. Київ, Україна, пр-т Акад. Палладіна, 34
E-mail: grechanovsky@gmail.com
2 Федер. держ. бюджет. освіт. установа вищої проф. освіти "Московський державний університет ім. М.В. Ломоносова"
119992, ГСП-1, м. Москва, РФ, Ленінські гори, 1
Е-mail: neremin@geol.msu.ru
3 Інститут телекомунікацій і глобального
інформаційного простору НАН України
03186, м. Київ, Україна, Чоколовський б-р, 13
Е-mail: valentyn.radchuk@gmail.com

АВТОРАДІАЦІЙНІ ПОШКОДЖЕННЯ ТА SiO4-ПОЛІМЕРИЗАЦІЯ У Кристалах ЦИРКОНУ ЗА ДАНИМИ МОЛЕКУЛЯРНО-ДИНАМІЧНОГО МОДЕЛЮВАННЯ ТА ЯДЕРНОГО МАГНІТНОГО РЕЗОНАНСУ

Мова: російська
Мінералогічний журнал 2017, 39 (4): 58-66

Анотація: За допомогою методу молекулярної динаміки вивчено формування пошкодженої області в надкомірці циркону розміром 15 × 15 × 17 елементарних комірок у ході накопичення α-розпадів. Виконано моделювання перекривання понад 120 каскадів зміщень, які виникають під час руху ядер віддачі (аналогів атомів Th) з енергією 7,5 кеВ. Результати показують, що в цирконі у всьому об’ємі наявні області з індексами полімеризації Q1 і Q2. Області з індексами полімеризації Q3 трапляються у вигляді окремих острівців. Також існує незначна кількість фази кремнезему (аморфного SiO2). Отримані результати узгоджуються з даними ядерного магнітного резонансу для зразків циркону з Яструбецького рудопрояву Українського щита і вказують, що найбільш коректна модель опису пошкодження структури циркону — модель "прямої аморфізації".

Ключові слова: радіаційна мінералогія, метод молекулярної динаміки, ядерний магнітний резонанс, комп’ютерне моделювання структури, циркон.

  1. Література:
    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.
Українська