Determination of the degree of structural heterogeneity of kaolinites by the decomposition of their IR spectra in the OH-stretching vibration region

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Ашық рұқсат Ашық рұқсат
Рұқсат жабық Рұқсат берілді
Рұқсат жабық Тек жазылушылар үшін

Аннотация

A new approach to assessing the degree of defective structure of kaolinite minerals using their IR spectra in the region of stretching vibrations of OH groups is proposed. Three linear equations were obtained that relate the ratios of spectroscopic parameters to each other: A(v3)A(v3) + A(v2)   = – 0.2177  FWHM(ν1)FWHM(ν4) + 1.247), FWHM(ν3)FWHM(ν2) = – 0.5804  FWHM(ν1)FWHM(ν4) + 2.8696), FWHM(ν3)FWHM(ν2) = 2.636 A(v3)A(v3) + A(v2) , where: FWHM(νi) – full width at half maximum and A(νi) – integral intensity of Lorentz absorption bands at ν1 ~3697 cm–1, ν2 ~3670 cm–1, ν3 ~3652 cm–1 and ν4 ~3620 cm–1, respectively. These equations made it possible to establish criteria for decomposing IR spectra into individual bands, νi, and determining optimal values for the parameters FWHM(νi) and A(νi), with the help of which it is possible to calculate the contents of high ordered kaolinite, HOK, and low ordered kaolinite, LOK, phases in natural samples with an accuracy of ~5%.

Толық мәтін

Рұқсат жабық

Авторлар туралы

B. Sakharov

Geological Institute RAS

Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: sakharovb@gmail.com
Ресей, Pyzhevsky lane, 7, bld. 1, Moscow, 119017

D. Korshunov

Geological Institute RAS

Email: dmit0korsh@gmail.com
Ресей, Pyzhevsky lane, 7, bld. 1, Moscow, 119017

V. Drits

Geological Institute RAS

Email: victor.drits@mail.ru
Ресей, Pyzhevsky lane, 7, bld. 1, Moscow, 119017

Әдебиет тізімі

  1. Абрамов Б.Н., Калинин Ю.А., Боровиков А.А. Итакинское золоторудное месторождение: изотопный состав, вероятные источники рудного вещества (Восточное Забайкалье) // Геология рудных месторождений. 2022. № 2. С. 6–22.
  2. Игнатов П.А., Болонин А.В., Тихонова Н.В. Концентрирование редких, рассеянных и благородных металлов в визейских отложениях Боровичского района // Изв. вузов. Геология и разведка. 2003. № 1. С. 52–57.
  3. Коршунов Д.М., Богуславский М.А. Минералого-геохимические особенности, генезис и возраст огнеупорных глин Шулеповского месторождения (Рязанская область, центральная часть Европейской России) // Литология и полез. ископаемые. 2022. № 1. С. 85–102.
  4. Овчинников В.В. Еленинский субширотный разлом Джабык-Карагайского гранитного массива // Геология, полезные ископаемые и проблемы геоэкологии Башкортостана, Урала и сопредельных территорий. 2010. № 8. С. 75–76.
  5. Ремезова Е.А., Кульманенко Г.А. Модели распределения каолинов Глуховецкого месторождения (Украина) по качественным показателям // Георесурсы. 2013. № 5(55). С. 16–18.
  6. Сахаров Б.А., Дриц В.А. Структурная неоднородность и индексы “кристалличности” природных каолинитов. // Литология и полез. ископаемые. 2023. № 4. С. 319–337.
  7. Самотоин Н.Д. Правые и левые микрокристаллы каолинита и их распространенность в природе // ДАН. 2010. Т. 431. № 3. С. 392‒395.
  8. Самотоин Н.Д. Энантиоморфизм каолинита: проявление на уровне элементарного слоя структуры и микрокристаллов // Кристаллография. 2011. Т. 56. № 2. С. 353‒361.
  9. Самотоин Н.Д., Бортников Н.С. Картины роста минералов группы каолинита и их модели на основе регулярного чередования энантиоморфных слоев // Кристаллография. 2011. Т. 59. № 4. С. 657‒670.
  10. Aparicio P., Galan E. Mineralogical interference on kaolinite crystallinity index measurements // Clays Clay Miner. 1999. V. 47. P. 12–27.
  11. Aparicio P., Ferrell R., Galan E. A new kaolinite order index based on XRD profile fitting // Clay Miner. 2006. V. 41. P. 811–817.
  12. Artioli G., Belloto M., Gualtieri A., Pavese A. Nature of stacking disorder in natural kaolinites: a new model based on computer simulation of powder diffraction data and electrostatic energy calculations // Clays Clay Miner. 1995. V. 43. P. 438–445.
  13. Bookin A.S., Drits V.A., Plançon A., Tchouba, C. Stacking faults in kaolin-group minerals in the light of real structural features // Clays Clay Miner. 1989. V. 37. P. 297–307.
  14. Brindley G.W., Robinson K. The structure of kaolinite // Mineral. Mag. 1946. V. 27. P. 242–253.
  15. Chmielová M., Weiss Z. Determination of structural disorder degree using an XRD profile fitting procedure. Application to Czech kaolins // Appl. Clay Sci. 2002. V. 22. P. 65–74.
  16. Drits V.A., Sakharov B.A., Hillier S. Phase and structural features of tubular halloysite (7 Å) // Clay Miner. 2018. V. 53. P. 691–720.
  17. Drits V.A., Zviagina B.B., Sakharov B.A., Dorzhieva O.V., Savichev A.T. New insight into the relationships between structural and FTIR spectroscopic features of kaolinites // Clays Clay Miner. 2021. V. 69. P. 366–388.
  18. Hinckley D.N. Variability in “crystallinity” values among the kaolin deposits of the coastal plain of Georgia and South Carolina // Clays Clay Miner. 1963. V. 11. P. 229–235.
  19. Kogure T. Stacking disorder in kaolinite revealed by HRTEM, a review // Clay Science. 2011. V. 15. P. 3‒11.
  20. Kogure T., Inoue A. Determination of defect structures in kaolin minerals by high-resolution transmission electron microscopy (HRTEM) // Am. Mineral. 2005. V. 90. P. 85–89.
  21. Kogure T., Johnston C.T., Kogel J.E., Bish D.L. Stacking disorder in a sedimentary kaolinite // Clays Clay Miner. 2010. V. 58. P. 63–72.
  22. Murray H.H. Structural variations of some kaolinites in relation to dehydrated halloysite // Am. Mineral. 1954. V. 39. P. 97‒108.
  23. Plançon A., Tchoubar C. Determination of structural defects in phyllosilicates by X-ray diffraction. II. Nature and proportion of defects in natural kaolinites // Clays Clay Miner. 1977. V. 25. P. 436‒450.
  24. Plançon A., Giese R.F., Snyder R., Drits V.A., Bookin A.S. Stacking faults in the kaolin-group minerals: defect structures of kaolinite // Clays Clay Miner. 1989. V. 37. P. 203–210.
  25. Range K.J., Weiss A. Uber das Verhalten von kaolinitit bei hohen Drucken // Ber. Deut. Keram. Ges. 1969. V. 46. P. 231–288.
  26. Sakharov B.A., Drits V.A., McCarty D.K., Walker G.M. Modeling powder X-ray diffraction patterns of the Clay Minerals Society kaolinite standards: KGa-1, KGa-1b, and KGa-2 // Clays Clay Miner. 2016. V. 64. P. 314–333.
  27. Stoch L. Mineraly Ilaste. Warsaw: Geological Publishers, 1974. P. 186–193.
  28. Tchoubar C., Plançon A., Ben Brahim J. et al. Caractéristiques structurales dés kaolinites desordonnées // Bulletin de Minéralogie. 1982. V. 105. P. 477‒491.
  29. Vedder W., Wilkins W.T. Dehydroxylation and rehydroxylation, oxidation and reduction of mica // Am. Mineral. 1969. V. 54. P. 482–509.
  30. Wojdyr M. Fityk: a general-purpose peak fitting program // J. Appl. Cryst. 2010. V. 43. P. 1126–1128.

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML
Жүктеу
2. Fig. 1. Dependences between the ratios of spectroscopic parameters FWHM(ν₁)/FWHM(ν₄), FWHM(ν₃)/FWHM(ν₂), A(v3)/ A(v₃) + A(v₂), described by equations 4 (a), 5 (b) and 6 (c), respectively; red squares show the positions of points for sample Mag1, obtained for different values ​​of the background line excess Δ.

Жүктеу (142KB)
Метадеректер
3. Fig. 2. An example of determining the background line (dashed lines) for a fragment of the IR spectrum of kaolinite in the region of OH-group stretching vibrations. a – the original fragment of the IR spectrum; b – a fragment of the IR spectrum after subtracting the straight background line from it.

Жүктеу (64KB)
Метадеректер
4. Fig. 3. An example of determining the optimal background line of the IR spectrum of kaolinite (sample Mag1). a – the original fragment of the IR spectrum; b – fragments of the IR spectra after subtracting from them the background lines corresponding to the excesses Δ = 0, Δ = 0.03, Δ = 0.06, Δ = 0.10.

Жүктеу (76KB)
Метадеректер
5. Fig. 4. An example of decomposition of a fragment of the IR spectrum of kaolinite (sample Mag1) in the region of OH-group stretching vibrations into individual Lorentz peaks. Light circles correspond to a fragment of the experimental IR spectrum corrected for the background line with an excess of Δ = 0.10. Dashed lines correspond to individual peaks of the absorption bands ν₁, v₂ , ν₃ and ν₄. Solid lines correspond to the resulting sum of individual peaks of the absorption bands.

Жүктеу (63KB)
Метадеректер
6. Fig. 5. Dependences between the ratios of spectroscopic parameters FWHM(ν₁)/FWHM(ν₄), FWHM(ν₃)/FWHM(ν₂), A(v3)/ A(v₃) + A(v₂), described by equations 4 (a), 5 (b) and 6 (c), respectively, in which the colored symbols indicate the position of the points corresponding to the experimental values ​​of the ratios for different samples.

Жүктеу (179KB)
Метадеректер

© Russian Academy of Sciences, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».