Введение к работе
Актуальность работы. Для решения актуальных проблем в различных областях геологии, геохимии и минералогии кроме данных о валовом содержании анализируемых элементов необходимо располагать сведениями об их пространственном распределении и локальной концентрации в изучаемых объектах.
В геохимии применение локальных методов исследования необходимо для изучения распределения элементов, находящихся в дисперсном и ультрадисперсном (наноразмерном) состоянии. В последние годы метод авторадиографии успешно используется при исследовании локализации и размерности наночастиц и кластеров благородных металлов (Benzerara et а!., 2005). Метод авторадиографии обладает уникальным сочетанием, которое заключается в возможности измерения очень низких концентраций элементов с высокой локальностью на больших площадях исследуемого объекта (псм2). Учитывая простоту измерений, наглядность результатов, возможность работать с различными концентрациями элементов, а также то, что метод позволяет устанавливать локальный характер распределения химических элементов в различных геологических объектах, можно с уверенностью говорить об актуальности и своевременности исследований по разработке новых подходов по использованию метода авторадиографии для изучения микронеоднородностей в различных объектах и о важности практического использования этих методик.
Основная цель работы заключается в разработке методических подходов и их применении и ісохимичсских исследованиях для комплексною изучения пространственною распределения и форм нахождения элементов в осадках, породах и рудах на основе метода авторадиографии.
Задачами исследований являются:
-
Разработка методики, позволяющей применить комплекс авторадиографических методов (п,Р) и (n,f) для изучения пространственного распределения урана, золота, фосфора и других элементов, в осадках, горных породах и рудах.
-
Разработка подхода, позволяющего использовать данные авторадиографии для последующего комплексного изучения методами локального анализа (сканирующая электронная микроскопия, микрозонд).
3 Разработка методов цифровой обработки для анализа
авторадиограмм.
4. Применение комплекса методов авторадиографии и цифровой обработки данных авторадиографического анализа в минералого-геохимических исследованиях природных объектов на примере донных осадков озера Байкал и месторождений золота с тонкодисперсным золотом, а также в экспериментальных моделях.
Научная новизна и личный вклад. Разработана методика
интерпретации авторадиографических данных методом цифровой
обработки полученных авторадиограмм. Используя
авторадиографический метод, исследованы образцы с различных месторождений, установлены элементы, для анализа которых применим метод авторадиографии, отработана методика выявления пространственного распределения в исследуемых образцах отдельных элементов.
Автором впервые применена цифровая обработка Р-авторадиограмм с использованием современных компьютерных технологий и специализированного программного обеспечения. Применение цифровой обработки авторадиограмм позволило проанализировать результаты серии экспериментальных работ с использованием метода радиоизотопных индикаторов, в частности, показать пространственное распределение и рассмотреть механизмы вхождения иридия в сульфиды Fe, Се, Zn и РЬ, полученные в результате гидротермального синтеза.
С использованием метода активационной р-авторадиографии выявлено пространственное распределение и минералы-концентраторы золота в рудах нетрадиционных типов месторождений Каменное (Северное Забайкалье) и Юзикское (Кузнецкий Алатау) с ультрадисперсной формой нахождения золота.
В результате применения активационной р-авторадиографии и нейтронно-осколочной авторадиографии при изучении донных осадков озера Байкал, впервые были обнаружены слои аутигенных урансодержащих фосфатов, а также появилась возможность проводить количественное определение урана в колонке осадков с шагом около 10 микрон. Такой подход может быть использован для проведения короткопериодных палеоклиматических реконструкций и изучения перераспределения элементов в процессе диагенеза осадков.
Личный вклад автора также заключался в цифровой обработке полученных авторадиограмм, составлении рядов авторадиограмм различных экспозиций, анализ полученных изображений с помощью
специализированного программного обеспечения, анализа
авторадиограмм и функций распределения элементов по данным авторадиографии, интерпретация полученных данных. Основные Защищаемые положения:
1. Применение методов цифровой обработки авторадиограмм
позволяет выделять «полезный сигнал» - изображение, отражающее
пространственное распределение интересующего элемента в срезе
горной породы или руды, а также проводить количественный анализ.
-
Использование методов цифровой обработки авторадиограмм, полученных при экспериментальном моделировании геологических процессов с использованием метода радиоизотопных индикаторов, позволяет оценивать механизмы и масштабы перераспределения элементов.
-
Комплексное применение методов нейтронно-осколочной (n,f) и бета-авторадиографии (п,Р) при изучении современных осадков (на примере осадков озер Байкал и Иссык-Куль) позволяет выявлять на больших площадях локальные минералого-геохимические особенности донных отложений и дает возможность использования полученных данных для палеоклиматических реконструкций.
Практическая значимость работы По результатам проведенных исследований установлено, что метод нейтронно-активационной авторадиографии можно применять для установления форм нахождения различных элементов в осадках, горных породах и рудах в комплексе с современными локальными методами анализа (микрозонд, электронная микроскопия).
Показано, что авторадиографическое изучение может быть с успехом использовано для выявления условий концентрирования золота и форм его нахождения, что способствует выявлению условий рудообразования и необходимо как для прогнозной оценки месторождений, так и для разработки технологических схем обогащения и извлечения металла. Метод позволяет выявлять «невидимое» золото, в то время как другими методами анализа не удается установить формы его нахождения.
Апробация работы Результаты, полученные в процессе выполнения работы, докладывались на Ежегодном семинаре по экспериментальной минералогии, петрологии и геохимии (Москва, 2001); на 9-м Международном платиновом симпозиуме (Биллингс, штат Монтана, США, 2002), Всероссийской научной конференции, посвященной 10-летию РФФИ (Иркутск, 2002); Первой Сибирской
Международной Конференции молодых ученых по Наукам о Земле (Новосибирск, 2002); 21-ой Международной конференции по использованию ядерных треков в твердотельных материалах (Нью Дели, Индия, 2002); Международной Конференции по использованию синхротронного излучения "СИ-2002" (Новосибирск, 2002); Объединенном собрании Европейского Геофизического Сообщества (EGS), Американского Геофизического Союза (AGU) и Европейского союза Геонаук (EUG) (Ницца, Франция, 2003); Конференции по шоковому сжатию конденсированного вещества (Портленд, США, 2003); IAGOD конференции (Владивосток, 2003); Плаксинских чтениях-2004 (Иркутск, 2004); Третьем Всероссийском симпозиуме с Международным участием (Улан-Удэ, 2004); Третьем Всероссийском Симпозиуме с Международным участием «Золото Сибири и Дальнего Востока» (Улан-Удэ, 2004); 11-ом Международном Симпозиуме по взаимодействию вода-порода (Саратога Спрингс, штат Нью-Йорк, США, 2004); 22-ой Международной конференции по использованию ядерных треков в твердотельных материалах (Барселона, Испания, 2004).
Результаты, представленные в диссертации, получены при выполнении заданий НИР на 2001-2003; 2004-2006 гг.; при поддержке РФФИ: гранты № 03-05-64563, 03-05-65162, 05-05-65226; а также ведущей научной школы (НШ-03-01) и Президиума СО РАН (ИП: 6.4.1.,65, 121, 161, 170).
По теме диссертации опубликована 21 научная работа в соавторстве с другими коллегами, из них 9 в рецензируемых изданиях.
Структура и объем работы Диссертация изложена на 112 страницах машинописного текста и состоит из введения, четырех глав, включающих 9 таблиц, 46 рисунков, и заключения. Список литературы содержит 117 наименований работ.
