Низкая цена
Всего 249a за скачивание одной диссертации
Скидки
75 диссертаций за 4900a по акции. Подробнее
О проекте

Электронная библиотека диссертаций — нашли диссертацию, посмотрели оглавление или любые страницы за 3 рубля за страницу, пополнили баланс и скачали диссертацию.

Я впервые на сайте

Отзывы о нас

Изоморфные замещения и другие магнитоминералогические особенности соединений железа в зоне гипергенеза : диссертация ... доктора физико-математических наук : 25.00.10, 03.00.27

Год: 2006

Номер работы: 73099

Автор:

Стоимость работы: 249 e

Без учета скидки. Вы получаете файл формата pdf

Оглавление и несколько страниц
Бесплатно

Вы получаете первые страницы диссертации в формате txt

Читать онлайн
постранично
Платно

Просмотр 1 страницы = 3 руб



Оглавление диссертации:

5. Нодзолистые почвы

5.2.2. Дерново-подзолистая почва на красноцветных отложениях

5.2.3. Новообразования из почв Эстонии

5.2.4. Дерново-подзолистые и торфяные почвы средней полосы

5.3.

5.4.

5.5. КОНКРЕЦИИ СОЛОДИ Н0В00БРА30ВАНР1Я ЖЕЛЕЗА В НОЧВАХ СУБТРОПИКОВ ЛАТЕРИТБ1 ВОСТОЧНОЙ АФРИКИ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ВЫВ0ДБ1 ПРИЛОЖЕНИЕ СПИСОК ИСНОЛБЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ Основная цель изучения любых природных объектов состоит в том, чтобы по физическим свойствам получить данные о генезисе и превращениях минералов и веществ, из которых они состоят. Поэтому измерять необходимо те физические параметры, которые дают наиболее разнообразную и полную минералогическую информацию. В связи с этим, наиболее перспективными по возможности решения задач геофизики и почвоведения являются различные методы изучения магнитных свойств вещества [16, 31, 51, 58, 71, 121

ГЛАВА 1. МАГНЕТИЗМ НЕКОТОРЫХ ГОРНЫХ НОРОД, ПОЧВ И МИНЕРАЛОВ В ЗОНЕ ГИНЕРГЕНЕЗА.

1.1. ПРИМЕНЕНИЕ МАГНИТНЫХ МЕТОДОВ В ГЕОФИЗЖЕ И ПОЧВОВЕДЕНИИ

. Изучение минералогического состава горных пород и почв, а также физических свойств индивидуальных минералов необходимо при решении целого ряда геофизических и почвоведческих задач. Магнитные методы диагностики строения и состава природных объектов применяются для этих целей наиболее широко из-за разнообразия проявлений магнетизма (дна-, пара-, ферро-, антиферро-, ферримагнетизм) и высокой информативности магнитных параметров. Магнитные свойства пород и почв являются важным диагностическим п

1.1.2. Применение геофизических методов для решения некоторых задач почвоведения. Гипергенез (выветривание) представляет собой совокупность всех процессов изменения состава и свойств горных пород под влиянием различных факторов [48, 52, 54, 63, 65, 69, 87,146, 178-179]. Под физическим выветриванием горных пород понимают процесс дробления массивной породы или прочно связанных полиминеральных агрегатов. С распадом до отдельных мономинеральных образований процесс дезинтеграции отдельных продолжа

1.2. МАГНЕТИЗМ И МРШЕРАЛОГИЯ ТВЕРДОЙ ФАЗЫ ЗЕМЛИ В ЗОНЕ ГИНЕРГЕНЕЗА

. Среди первичных минералов силикатов имеющих достаточно широкое распространение в почвах [57, 163] и породах различного генезиса выделяют: полевые шпаты, слюды, пироксены и амфиболы. Основой структуры всех силикатов являются кремнекислородные тетраэдры (SiO4)'', представляюш;ие собой четыре иона кислорода О ", расположенные по углам тетраэдра, в центре которого находится кремний Si'*'. Простейший оксид кремния SiO2 достаточно широко распространен в большинстве почв и пород. Он суш,еств

1.2.2. Пекоторые особенности минералогии и доменного состояния гипергенных оксидов и гидроксидов железа. Многочисленные исследования материнских пород, почв и почвенных объектов самыми разнообразными методами изучения вещества убедительно доказали, что носителем их магнитных свойств в основном являются оксиды и гидроксиды железа [1-4, 10-26, 28, 36, 41-44, 52, 62, 85, 126-136, 178-179, 199-201, 266, 283,288, 378-381]. Один из самых распространенных природных ферримагнетиков, смешанный оксид

ОРГАНИЧЕСКОЕ ВЕЩЕСТВО И БИОГЕННЫЕ МИНЕРАЛЫ В ЗОНЕ ГИПЕРГЕНЕЗА

1.3.1. Возможности геофизических методов при исследовании соединений железа в микроорганизмах и растениях. Верхняя часть земной коры (почва, различные виды метаморфических и осадочных нород) населена живыми организмами самых различных форм. Это означает, что она в значительной степени является продуктом их жизнедеятельности, геохимически ими переработана [7, 8, 16, 49, 52, 54, 63, 65, 69, 87, 153, 164]. Область жизни расширяется в геологическом времени и охватывает все большие пространства и

. Органическое вещество накапливается в земной коре в результате жизнедеятельности и отмирания растительных и животных организмов. Нри 79 разложении исходных растительных остатков, состоящих из углеводов, белков, лигнина, дубильных веществ, смол и жиров, в почвах и породах могут возникать различные продукты распада, вплоть до образования углекислоты и воды. Одновременно идут процессы синтеза с образованием из простых органических соединений более сложных. Так в результате синтетических проце

1.4, МИНЕРАЛОГИЯ СОЕДИНЕНИЙ ЖЕЛЕЗА В ГИПЕРГЕННЫХ НОВООБРАЗОВАНИЯХ

1.4.1. Генезис, виды и морфология новообразований железа и их распространение. Группа железистых новообразований почв чрезвычайно широка и разнообразна по генетическим формам и разновидностям [120, 153]. Обычно выделяют следующие морфологические формы (рис.

21): охристые налеты и выцветы; ржавые или охристые примазки, потеки и корочки; прожилки и трубочки; конкреции (ортштейны); прослойки [7, 49, 59-64, 75-83, 120, 185]. Различные виды и тины новообразований наиболее полно описаны в кл

1.4.2. Химический состав и минералогия новообразований железа. Впервые на тесную связь химического состава новообразований с почвенными процессами обратил внимание В.В. Геммерлинг установил различия в химическом составе корочек и [49]. Он ортштейнов, сформированных в одном типе почв, но в результате разных процессов. Железистые корочки, покрывающие структурные отдельности, содержали гораздо больше Fe, Мп и гумуса, чем ортштейны. В работе [101] подробно исследован химический состав и проанал

. Для исследования магнитоминералогии ночвенных алюмосиликатов из ряда глин были выделены образцы индивидуальных глинистых минералов но стандартным методикам, изложенным в воде в течение [163]. Глину суток размачивали до в дистиллированной нескольких получения однородной суспензии. Для дезагрегации и диспергации частиц глины применяли обработку суснензии ультразвуком на приборе УЗДН-1. Далее вода с растворимыми солями была слита и долита свежая вода. Носле перемешивания (взмучивания) сусп

. В работе с помош;ью физических методов были изучены следуюш,ие химически чистые образцы оксидов и гидроксидов железа: гематит, маггемит, магнетит, гетит и лепидокрокит. Все они были получены из растворов солей двухвалентного железа - хлоридов, сульфатов и солей азотной кислоты по методикам, изложенным в работах Дж. Биггама, Р. Корнелла и У. Швертмана [199-201, 223-230, 361-376]. Осаждение гетита проводили мочевиной (NH4OH) иногда другими ш,елочами в реакторе с инертной атмосферой (в токе а

. В работе изучено два вида гумусовых веществ: гуминовая кислота (ГК) и фульвокислота (ФК), выделенные из Курского чернозема. Выделение гуминовой кислоты проводили по стандартной методике описанной в ряде работ [47, 139]. Средняя молекулярная масса ГК оказалась равной 15000 (удельный вес 1,65 г/см^). Образцы имели черный с металлическим блеском цвет, жирные на ошупь. Фульвокислоту выделяли по упрощенной методике в соответствие с работой [47]. Ее молекулярная масса (10000) оказалась значитель

В качестве основных природных объектов исследования нами выбраны железистые климатических новообразования поясов, и почвы из различных Африки, почвеннолюбезно латериты Восточной предоставленные В.В. Добровольским [67]. Северная часть СССР представлена новообразованиями иллювиальногумусового подзола и подзолистой глеевой почвы (Мурманская область), которые сформированы на кислых породах. По морфологии изученные новообразования можно разделить на два вида:

а) педотубулы - трубчатые стя

. С целью установления минеральных форм соединений железа, которые концентрируют некоторые микроорганизмы, были изучены культуры бело-желтыми железобактерий видов 130]. Культуры Seliberia stellata и Arthrobacter globiformis [13, 37-40, вида бактерий под микроскопом образуют первого звездчатые комплексы из спиралевидно закрученных палочек. Бактерии второго вида характеризуются палочковидной формой с ответвлениями. Изучены также бактерии, не принадлежащие железобактериям: Proteus vulgaris

2.2.МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.2.1. Основные типы магнетиков в горных породах и почвах. Как отмечалось ранее, магнитные свойства горных пород и ночв определяются магнетизмом слагающих их минералов и веществ. Магнитные свойства любых веществ определяются магнетизмом слагающих их атомов, ионов или молекул, а также характером и силой взаимодействий между ними [46]. В веществах, состоящих из атомов или ионов с заполненными электронными оболочками, в основном состоянии магнитный момент атома равен нулю, также как и все механи

. Мессбауэровская спектроскопия (МС) - это метод исследования вещества на атомном уровне, основанный на использовании ядерного гаммарезонанса или эффекта Мессбауэра. Эффект Мессбауэра состоит в испускании или поглощении у-квантов атомными ядрами в твердом теле без отдачи (без изменения колебательной энергии твердого тела). Основы этого метода подробно изложены в ряде работ и монографий [122, 165, 175, 183, 283]. Метод МС уже давно используется в химии или физике твердого тела для изучения с

. Железоорганические соединения (гуматы и фульваты) в данной работе были изучены с номощью электронного парамагнитного резонанса (ЭПР [12, 14]). Основная особенность и достоинство магнитных резонансных методов изучения свойств вещества заключается в том, что параметры снектров очень чувствительны к особенностям магнитной и кристаллической структуры вещества, к изменению электронного состояния атомов. В отличие от методов, основанных на измерении статической восприимчивости и намагниченности,

. При исследовании глинистых минералов, оксидов и гидроксидов железа и других почвенных образцов необходимо было иметь данные о фазовом составе, также о структуре индивидуальных минералов. Такая информация о железистых минералах в исследованных образцах была получена с помощью рентгеновской дифрактометрии [152,163]. Метод основан на явлении дифракции рентгеновских лучей в кристаллах. Подлежащее исследованию вещество не всегда может быть получено в виде монокристалла. Более того, во многих пр

. Для выявления микроморфологических особенностей [17, 129, 132] некоторые образцы лабораторных препаратов, почвенных минералов и новообразований железа микроскопии. В электронной микроскопии [60] изображение объекта получают с прошедших сквозь объект, либо отраженных от были исследованы с помощью электронной помощью электронов, него, либо им испущепных. Электронные пучки формируются электроннооптическими системами (магнитные или электростатические Изображение фиксируется линзы). на люмин

2.2.7. Дифференциальный термический анализ (ДТА) и другие методы. Продукты осаждения гидроксидов железа, алюминия и других ионов, гуматы и образцы конкреций и некоторых почв были первоначально исследованы методом термогравиметрии. Метод основан на том, что при контролируемом нагревании веш,ества внутри него происходят различные изменения: удалепие поверхпостной воды, удаление кристаллизационной воды, различные фазовые превращения и химические реакции. Эти изменения сопровождаются изменением

ГЛАВА 3. ИЗОМОРФНЫЕ ЗАМЕЩЕНИЯ И ДРУГИЕ ОСОБЕННОСТИ МАГНИТОМИНЕРАЛОГИИ ВЕЩЕСТВА В ЗОНЕ ГИНЕРГЕНЕЗА

3.1.1. Исследование магнетизма структурного и поверхностного железа в монтмориллоните. Для изучения магнитных свойств диоктаэдрических глинистых минералов были отобраны образцы монтмориллонита из месторождения глины в Грузии (с. Гумбри). Валовое содержание железа по БегОз по данным химического анализа в монтмориллоните из этого месторождения составляет более 8%. Из коллоидного раствора монтмориллонита в дистиллированной воде была отобрана четырех часовая фракция (исходный монтмориллон

. Осаждение соединений железа в почве происходит при участии и в присутствии органического вещества в растворе. При этом могут образовываться различные формы комплексных соединений. С целью изучения их магнитоминералогии проведено изучение двух типов этих веществ [12, 16]. Препараты гуминовой кислоты (ГК) и фульвокислоты (ФК) выделены по стандартным методикам [47]. Препараты ГК и ФК выделяли из типичного мощного чернозема (Курская обл.) из образца почвы, взятого в слое 0-20 см. Щелочной раст

3.2. ВЛИЯЬЖЕ РАЗМЕРОВ ЧАСТИЦ НА МАГНИТНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ОКСИДОВ И ГИДРОКСИДОВ ЖЕЛЕЗА

3.2.1. Мессбауэровская спектроскопия и магнитные измерения гетитов с различным размером частиц. Как упоминалось ранее размеры частиц оксидов и гидроксидов железа существенно влияют на их физические, в том числе и магнитные свойства. Нри уменьшении размеров частиц начинает расти вероятность тепловых флуктуации магнитного момента частицы. Вследствие этого происходит суперпарамагнитная характерным релаксация вектора этом намагниченности сами частицы вещества с временем Х е - При рл намагничен

3.2.2. Теоретическое исследование влияния размеров частиц гетита на его мессбауэровские и магнитные параметры. Чтобы объяснить эти факты и теоретически установить зависимость намагниченности рассмотрим насыш;ения подрешетки гетита от размера частиц сначала намагничивание массивных антиферромагнетиков. Получим зависимость намагниченности от напряженности магнитного поля для идеального антиферромагнетика с двумя эквивалентными, но противоположно намагниченными подрешетками {М^ и M j . Дл

ВЛИЯЬЖЕ ИЗОМОРФНЫХ ЗАМЕЩЕНИЙ НА МАГНИТОМИНЕРАЛОГРГО ОКСИДОВ И ГИДРОКСИДОВ ЖЕЛЕЗА

3.3.1. Совместное осаждение гидроксидов железа и алюминия. Сложный состав почвенного раствора приводит к тому, что при изменении Еь, и рН происходит совместное выпадение в осадок гидроксидов железа, алюминия и некоторых других элементов. Поскольку радиусы ионов А1^^ и Fe^* близки (0,57 и 0,67 нм соответственно), то высока вероятность образования твердых растворов. Кроме того, присутствие алюминия в исходном растворе может изменить нанравление кристаллизации гидроксидов железа. Например, зато

3.3.2. Исследование влияния изоморфных замедлений в гетите на его магнитные параметры. Для устранения отмеченных ранее недостатков в изучении магпитоминералогии почвенных оксидов и гидроксидов железа изучено влияние на магнитные свойства и мессбауэровские параметры гетита замещений ионов железа в структуре на другие ионы. Напомним, что в этом вопросе имеется много нерешенных проблем. Папример, недостаточно сведений о том, какие ионы и как влияют на магнитные параметры гетита. Магнитные изме

, Магнетиты природного происхождения обнаруживают существенные отличия своих параметров (магнитных, мессбауэровских, структурных, и др.) от таковых для чистого стехиометрического 279-281, 309, 373]. Чаще всего в магнетита [53, 111, 192, 238, образцах находят нриродных нестехиометрические смешанные оксиды, относящиеся к маггемит ряду магнетит- [51]. В некоторых случаях отличие параметров природных образцов связано с наличием изоморфных замещений в структуре магнетита, что в естественных у

ГЛАВА 4. МАГНЕТИЗМ И МИНЕРАЛОГИЯ СОЕДИНЕНИЙ ЖЕЛЕЗА В МРЖРООРГАНИЗМАХ И РАСТЕНИЯХ

Наряду с составом почвенного раствора на свойства соединений железа в породах, почвах и почвенных образцах оказывает влияние живая фаза почвы. В результате деятельности микроорганизмов и растений происходит разрушений минералов в горных породах и почвах, образование и развитие почв, синтез новых минералов. Биогенез, пожалуй, самая главная часть гипергенеза и поэтому он нуждается в серьезном изучении с помощью различных физических методов. Некоторые микроорганизмы принимают самое непосредствен

4.2. МАГНЕТИЗМ И ФОРМЫ СОЕДИНЕНИЙ ЖЕЛЕЗА В РАСТЕНИЯХ Магнитные измерения различных растений до сих пор систематически ранее не проводились. Данные по магнитным свойствам самых различных растений учеными и микроорганизмов получены впервые лишь в последние годы кафедры физики ЯГТУ, работающими под руководством профессора В.Ф. Бабанина [16, 22, 136]. До последнего времени в растениях определяли только валовое содержание железа химическими или спектральными методами [65]. Нами проведены измерен

ГЛАВА 5. МАГНИТ0МР1НЕРАЛ0ГИЯ СОЕДИНЕНИЙ ЖЕЛЕЗА В НОВООБРАЗОВАНИЯХ

НОВООБРАЗОВАНИЯ НОЧВ КОЛБСКОГО НОЛУОСТРОВА В качестве примера конкреций северной зоны СССР были изучены новообразования [130] из горизонта В торфянисто-глеевого иллювиальногумусового подзола и горизонта В подзолистой глеевой почвы (Мурманская обл.). Ночвы сформированы на бескарбонатной морене, слаборазвиты и небольшой мощности [63]. В иллювиальном горизонте нодзолистой глеевой почвы встречаются два типа железистых стяжений: светло-коричневые и темно-коричневые конкреции. Проведенные исследова