Исследование калий-натриевых и кальций-натриевых полевых шпатов рентгеновскими методами

Комплексное исследование литолого-петрофизических свойств горных пород включает следующие направления: петрографическое, петрофизическое и ядерно-физическое. Выбор петрофизических методов зависит от их возможностей по определению тех или иных минералов и неминеральных компонент. Схему исследований разрабатывают с учетом описания шлифов керна, качественного определения состава породы, а также приближенного подсчета площадей, занимаемых минералами в шлифе. При анализе сложных коллекторов, кроме стандартных оценок пористости, проницаемости, влагоудерживающей способности и др., необходимы дополнительные специальные исследования. Так, для определения количественного содержания минералов используют методы рентгеноструктурного анализа, но возникает проблема идентификации минералов по снятым дифрактограммам. Известно, что горные породы Западной Сибири включают главным образом кварц, калий-натриевые и кальций-натриевые полевые шпаты. Полевые шпаты — важнейшее семейство породообразующих минералов, они составляют до 60 % объема земной коры (до 50 % ее массы). Большинство полевых шпатов входят в тройную систему NaAlSi₃O₈ – KAlSi₃O₈ – CaAl₂Si₂O₈. Все кристаллические структуры полевых шпатов имеют в своей основе схожий Si – Al тетраэдрический каркас [AlSi₃O₈], поэтому они практически не различимы на дифрактограммах. Прндставлен способ количественного рентгеновского и фазового анализа для оценки концентраций кальциевых и калиевых полевых шпатов. Предложен способ разделения пиков характеристического излучения элементов минералов. Приведены условия и оптимальные параметры рентгенофазового и рентгенофлюоресцентного анализов, с помощью которых определяли суммарное содержание минералов и концентрацию кальция (с применением рентгеновской трубки с титановым анодом и скандиевым фильтром).

1. Добрынин В. М., Вендельштейн Б. Ю., Кожевников Д. А. Петрофизика (физика горных пород). — М.: Нефть и газ, 2004. — 367 с.

2. Пат. 2362149 РФ, МПК G01N 23/20, G01N 23/223. Способ определения концентрации элемента и фазы, включающий данный элемент, в веществе сложного химического состава / П. М. Косьянов; заявитель и патентообладатель ГОУВПО «Южно- Уральский государственный университет». — № 2008100895; заявл. 09.01.2008; опубл. 20.07.2009. Бюл. № 20.

3. Косьянов П. М. Одновременное определение концентраций элемента и фазы, включающей данный элемент, в веществе сложного химического состава / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2010. № 5. С. 30 – 32.

4. Косьянов П. М. Рентгенофизический анализ неорганических веществ сложного химического состава. — Тюмень: ТИУ, 2016. — 195 с.

5. Герасимов В. Н., Доливо-Добровольская Е. М., Каменцев И. Е. Руководство по рентгеновскому исследованию минералов. — Л.: Недра, 1975. — 399 с.

6. Мамиконян С. В. Аппаратура и методы флуоресцентного рентгенорадиометрического анализа. — М.: Атомиздат, 1976. — 276 с.

7. Косьянов П. М. Комптоновское рассеянное излучение в рентгеновском анализе вещества / Прикладная физика. 2012. № 4. С. 15 – 23.

8. Горелик С. С., Скаков Ю. А., Расторгуев Л. Н. Рентгенографический и электронно-оптический анализ. — М.: МИСИС, 2002. — 360 с.

9. Косьянов П. М. Виртуальный лабораторный комплекс по квантовой, атомной и ядерной физике. Учебное пособие. — Тюмень: ТИУ, 2016. — 175 с.