Влияние облучения электронами на структурно-фазовое состояние породообразующего кварца

Abstract

Изучены радиационно-стимулированные изменения структуры и фазового состава кварца (SiO₂), который входит в состав пяти основных разновидностей гранитоидных пород Украины, перспективных для захоронения радиоактивных отходов (РАО). Установлено, что во всех исследованных разновидностях гранитоидов диагностируются две модификации SiO₂: низкотемпературный α-кварц и α-кварц с признаками наложенного метаморфизма, содержащий высокотемпературные модификации кремнезема. В результате электронного облучения низкотемпературного α-кварца до дозы D = 10⁸ Гр отмечается частичное разупорядочение его кристаллической структуры. При тех же дозах облучения в α-кварце с признаками наложенного метаморфизма наблюдается радиационный отжиг дефектов его исходной структуры. При этом происходит модификационное фазовое превращение высокотемпературных модификаций SiO₂ в скрытокристаллическую водосодержащую форму кремнезема – опал (SiO₂·nH₂O) .

Вивчено радіаційно-стимульовані зміни структури і фазового складу кварцу (SiO₂), який входить до п'яти основних різновидів гранітоїдних порід Україні, перспективних для поховання радіоактивних відходів (РАВ). Встановлено, що у всіх досліджених різновидах гранітоїдів діагностуються дві модифікації SiO₂: низькотемпературний α-кварц і α-кварц з ознаками накладеного метаморфізму, який містить високотемпературні модифікації кремнезему. В результаті електронного опромінення низькотемпературного α-кварцу до дози D = 10⁸ Гр відзначається часткове розупорядкування його кристалічної структури. При тих же дозах опромінення в α-кварці з ознаками накладеного метаморфізму спостерігається радіаційний відпал дефектів його початкової структури. При цьому відбувається модифікаційне фазове перетворення високотемпературних модифікацій SiO₂ в прихованокристалічну водомістку форму кремнезему – опал (SiO₂·nH₂O).

The radiation-stimulated changes of the structure and phase composition of quartz (SiO₂), which is part of the five main granitoid rocks types in Ukraine promising for the radioactive waste (RW) disposal, were researched. It was established that in all species of studied granitoids two modifications of SiO₂ were diagnosed: a lowtemperature α-quartz and α-quartz with signs of superimposed metamorphism, which contains high-temperature modification of silica. As a result of electron irradiation of low-temperature α-quartz to a dose of D = 10⁸ Gy a partial disorder of its crystal structure was marked. At the same doses of α-quartz with evidence of superimposed metamorphism observed radiation annealing of defects in its original structure. At the same time the phase modification transformation of high-temperature modifications of SiO₂ to hydrous cryptocrystalline form of silica - opal (SiO₂·nH₂O) occurs.