Preview

Геодинамика и тектонофизика

Расширенный поиск

ПРИМЕСНЫЕ ЦЕНТРЫ СВЕЧЕНИЯ ВО ФТОРАПАТИТЕ ИЗ ХРУСТАЛЕНОСНОГО ПАРАГЕНЕЗИСА ПО ДАННЫМ ФОТО-, КАТОДО- И СИНХРОТРОННО-ИНДУЦИРОВАННОЙ ЛЮМИНЕСЦЕНЦИИ

https://doi.org/10.5800/GT-2022-13-2s-0610

Полный текст:

Аннотация

Для минерала апатита типично широкое разнообразие спектра и кинетических характеристик люминесценции; люминесцентные изображения зерен часто зональны. Разнообразие условий формирования минерала в разных типах ассоциаций и вмещающих пород способствует появлению в его структуре примесей различных ионов-люминогенов. Разнообразие люминесценции связано с примесями d-металлов, РЗЭ, разных типов анионов, а также с эффектами соактивации в различных комбинациях. В работе представлены результаты сравнительного исследования фото-, катодо- и синхротронной люминесценции фторапатита (на примере проб из хрусталеносных месторождений Неройского района, Приполярный Урал). С использованием СЭМ Jeol JSM6390LV, оборудованного приставкой Horiba H-CLUE iHR500, получены спектры катодолюминесценции фторапатита в диапазоне 200–800 нм. Впервые проанализированы спектры и кинетические характеристики люминесценции фторапатита при возбуждении синхротронным излучением вакуумного ультрафиолетового диапазона при 10 и 300 К; рассмотрена физическая природа полос возбуждения трех основных центров свечения Ce3+, Eu2+ и Mn2+; показано, что возбуждение люминесценции с передачей энергии может осуществляться в процессах, первоначально инициированных межзонными переходами или фотоионизацией. Полученные данные важны для расширения возможностей катодолюминесцентной спектроскопии зерен минерала с пространственным и спектральным разрешением и использования ее в решении прикладных минералого-геохимических задач.

Об авторах

Ю. В. Щапова
Институт геологии и геохимии им. А.Н. Заварицкого УрО РАН
Россия

620016, Екатеринбург, ул. Академика Вонсовского, 15



С. Л. Вотяков
Институт геологии и геохимии им. А.Н. Заварицкого УрО РАН
Россия

620016, Екатеринбург, ул. Академика Вонсовского, 15



Г. Б. Михалевский
Институт геологии и геохимии им. А.Н. Заварицкого УрО РАН
Россия

620016, Екатеринбург, ул. Академика Вонсовского, 15



В. Ю. Иванов
Уральский федеральный университет
Россия

620002, Екатеринбург, ул. Мира, 19



В. А. Пустоваров
Уральский федеральный университет
Россия

620002, Екатеринбург, ул. Мира, 19



Список литературы

1. Baele J.-M., Decrée S., Rusk B., 2019. Cathodoluminescence Applied to Ore Geology and Exploration. In: S. Decrée, L. Robb (Eds), Ore Deposits: Origin, Exploration, and Exploitation. American Geophysical Union, John Wiley & Sons, p. 133–161. https://doi.org/10.1002/9781119290544.ch6.

2. Bodył S., 2009. Luminescence Properties of Ce3+ and Eu2+ in Fluorites and Apatites. Mineralogia 40 (1), 85–94. DOI:10.2478/v10002-009-0007-y.

3. Bouzari F., Hart C.J.R., Bissig T., Barker S., 2016. Hydrothermal Alteration Revealed by Apatite Luminescence and Chemistry: A Potential Indicator Mineral for Exploring Covered Porphyry Copper Deposits. Society of Economic Geologists 111 (6), 1397–1410. https://doi.org/10.2113/econgeo.111.6.1397.

4. Broom-Fendley S., Styles M.T., Appleton J.D., Gunn G., Wall F., 2016. Evidence for Dissolution-Reprecipitation of Apatite and Preferential LREE Mobility in Carbonatite-Derived Late-Stage Hydrothermal Processes. American Mineralogist 101 (3), 596–611. https://doi.org/10.2138/am-2016-5502CCBY.

5. Calderin L., Stott M.J., Rubio A., 2003. Electronic and Crystallographic Structure of Apatites. Physical Review B 67 (13), 134106. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.67.134106.

6. Dempster T.J., Jolivet M., Tubrett M.N., Braithwaite C.J.R., 2003. Magmatic Zoning in Apatite: A Monitor of Porosity and Permeability Change in Granites. Contributions to Mineralogy and Petrology 145, 568–577. https://doi.org/10.1007/s00410-003-0471-0.

7. Gaft M., Raichlin Y., 2020. Luminescence of 5d–4f Transitions of Pr3+ in Natural Fluorite CaF2, Anhydrite CaSO4 and Apatite Ca5(PO4)3F. Physics and Chemistry of Minerals 47, 5. https://doi.org/10.1007/s00269-019-01074-6.

8. Gaft M., Reisfeld R., Panczer G., 2005. Modern Luminescence Spectroscopy of Minerals and Materials. Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, 356 p. https://doi.org/10.1007/b137490.

9. Горобец Б.С., Рогожин А.А. Спектры люминесценции минералов: Справочник. М.: ВИМС, 2001. 316 с..

10. Guo N., You H., Jia C., Ouyang R., Wu D., 2014. A Eu2+ and Mn2+ – Coactivated Fluoro-Apatite-Structure Ca6Y2Na2(PO4)6F2 as a Standard White-Emitting Phosphor via Energy Transfer. Dalton Transactions 43 (32), 12373–12379. https://doi.org/10.1039/c4dt01021c.

11. Hughes J.M., Cameron M., Crowley K.D., 1991. Ordering of the Divalent Cations in the Apatite Structure: Crystal Structure Refinements of Natural Mn- and Sr-Bearing Apatite. American Mineralogist 76 (11–12), 1857–1862.

12. Kempe U., Götze J., 2002. Cathodoluminescence (CL) Behaviour and Crystal Chemistry of Apatite from Rare-Metal Deposits. Mineralogical Magazine 66 (1), 151–172. https://doi.org/10.1180/0026461026610019.

13. Комов И.Л., Горобец Б.С. Некоторые типоморфные особенности апатита кварцевых жил Урала и Памира // Новые данные о минералах СССР. 1978. Вып. 27. С. 69–75.

14. Kottaisamy M., Jagannathan R., Jeyagopal P., Rao R.P., Narayanan R., 1994. Eu2+ Luminescence in M5(PO4)3X Apatites, where M is Ca2+, Sr2+ and Ba2+, and X is F–, Cl–, Br– and OH–. Journal of Physics D: Applied Physics 27 (10), 2210–2215. https://doi.org/10.1088/0022-3727%2F27%2F10%2F034.

15. Laurent O., Zeh A., Gerdes A., Villaros A., Gros K., Słaby E., 2017. How Do Granitoid Magmas Mix with Each Other? Insights from Textures, Trace Element and Sr-Nd Isotopic Composition of Apatite and Titanite from the Matok Pluton (South Africa). Contributions to Mineralogy and Petrology 172, 80. https://doi.org/10.1007/s00410-017-1398-1.

16. Mariano A.N., 1988. Some Further Geological Applications of Cathodoluminescence. In: D.J. Marshall (Ed.), Cathodoluminescence of Geological Materials. Unwin Hyman, Boston, p. 94–123.

17. Meng X., Qiu K., Tian Z., Shi X., You J., Wang Z., Li P., Yang Z., 2017. Tunable-Emission Single-Phase Phosphors Ba3Ca2(PO4)3F:M (M=Ce3+, Eu2+, Mn2+): Crystal Structure, Luminescence and Energy Transfer. Journal of Alloys and Compounds 719, 322–330. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2017.05.197.

18. Nasdala L., Götze J., Hanchar J.M., Gaft M., Krbetschek M.R., 2004. Luminescence Techniques in Earth Sciences. In: A. Beran, E. Libowitzky (Eds), Spectroscopic Methods in Mineralogy. Vol. 6. Mineralogical Society of Great Britain and Ireland, 659 p. https://doi.org/10.1180/EMU-notes.6.2.

19. Пустоваров В.А. Люминесценция твердых тел: Учебное пособие. Екатеринбург: Изд-во Уральского университета, 2017. 128 с..

20. Rulis P., Ouyang L., Ching W.Y., 2004. Electronic Structure and Bonding in Calcium Apatite Crystals: Hydroxyapatite, Fluorapatite, Chlorapatite, and Bromapatite. Physical Review B 70 (15), 155104. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.70.155104.

21. Ryan F.M., Vodoklys F.M., 1971. The Optical Properties of Mn+2 in Calcium Halophosphate Phosphors. Journal of the Electrochemical Society 118 (11), 1814–1819.

22. Słaby E., Götze J., Wörner G., Simon K., Wrzalik R., Śmigielski M., 2008. K-Feldspar Phenocrysts in Microgranular Magmatic Enclaves: A Cathodoluminescence and Geochemical Study of Crystal Growth as a Marker of Magma Mingling Dynamics. Lithos 105 (1–2), 85–97. https://doi.org/10.1016/j.lithos.2008.02.006.

23. Suitch P.R., LaCout J.L., Hewat A., Young R.A., 1985. The Structural Location and Role of Mn2+ Partially Substituted for Ca2+ in Fluorapatite. Acta Crystallographica B41, 173–179. https://doi.org/10.1107/S0108768185001896.

24. Таращан А.Н. Люминесценция минералов. Киев: Наукова думка, 1978. 296 с..

25. Вотяков С.Л., Киселева Д.В., Щапова Ю.В., Поротников А.В., Чередниченко Н.В., Мандра Ю.В. Особенности микроэлементного состава и структуры биоминеральной компоненты зубной ткани человека. Ежегодник-2004. Екатеринбург: Изд-во ИГГ УрО РАН, 2005. С. 381–394.

26. Вотяков С.Л., Краснобаев А.А., Крохалев В.Я. Проблемы прикладной спектроскопии минералов. Екатеринбург: Наука, 1993. 235 с..

27. Waychunas G.A., 2002. Apatite Luminescence. Reviews in Mineralogy and Geochemistry 48 (1), 701–742. https://doi.org/10.2138/rmg.2002.48.19.

28. Zeng Q., Liang H., Zhang G., Birowosuto M.D., Tian Z., Lin H., Fu Y., Dorenbos P., Su Q., 2006. Luminescence of Ce3+ Activated Fluoro-Apatites M5(PO4)3F (M=Ca, Sr, Ba) under VUV–UV and X-Ray Excitation. Journal of Physics: Condensed Matter 18 (42), 9549–9560. https://doi.org/10.1088/0953-8984/18/42/002.

29. Zimmerer G., 2007. SUPERLUMI: A Unique Setup for Luminescence Spectroscopy with Synchrotron Radiation. Radiation Measurements 42 (4–5), 859–864. https://doi.org/10.1016/j.radmeas.2007.02.050.


Рецензия

Для цитирования:


Щапова Ю.В., Вотяков С.Л., Михалевский Г.Б., Иванов В.Ю., Пустоваров В.А. ПРИМЕСНЫЕ ЦЕНТРЫ СВЕЧЕНИЯ ВО ФТОРАПАТИТЕ ИЗ ХРУСТАЛЕНОСНОГО ПАРАГЕНЕЗИСА ПО ДАННЫМ ФОТО-, КАТОДО- И СИНХРОТРОННО-ИНДУЦИРОВАННОЙ ЛЮМИНЕСЦЕНЦИИ. Геодинамика и тектонофизика. 2022;13(2s). https://doi.org/10.5800/GT-2022-13-2s-0610

For citation:


Shchapova Yu.V., Votyakov S.I., Mikhalevsky G.B., Ivanov V.Yu., Pustovarov V.A. IMPURITY LUMINESCENCE CENTERS IN FLUORAPATITE FROM QUARTZ-BEARING PARAGENESIS ACCORDING TO PHOTO-, CATHODE- AND SYNCHROTRON-INDUCED LUMINESCENCE. Geodynamics & Tectonophysics. 2022;13(2s). (In Russ.) https://doi.org/10.5800/GT-2022-13-2s-0610

Просмотров: 61


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2078-502X (Online)