Труды КНЦ вып.5 (ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ вып. 5/2015(31))

Исследование различных техногенных новообразований представляет определенный интерес не только с точки зрения их экзотичности, но и в связи с возможностью определения скорости природных процессов минералообразования, а в ряде случаев и их физико-химических параметров и решения ряда генетических проблем. Сравнение техногенных минералов и минеральных новообразований с подобными природными формами может помочь в реконструкции и моделировании природных процессов [1]. Кроме того, процессы выщелачивания, связанные с современной неблагоприятной экологической обстановкой, кислотными дождями, изменением химизма подземных вод оказывают определенное воздействие на процессы своеобразного аутогенного «техноспелооминерагенеза» [2]. Поэтому процессы техногенного минералообразованя возможны и в естественных пещерах, что можно объяснить прямым или косвенным техногенным воздействием. Также изучение техногенных сталактитов представляет интерес и в области строительства. Появление сталактитов и прочих натечных форм в зданиях и сооружениях может быть индикатором, который показывает наличие неблагоприятных процессов в строительных конструкциях. Понятно, что этот процесс приводит к изменению характеристик строительного материала и, как следствие, к дальнейшему разрушению здания. Целью данной работы было рентгенографическое исследование техногенных сталактитов различного происхождения из пос. Марциальные Воды и г. Апатиты. В рамках поставленной цели решались следующие задачи: проведение качественного фазового анализа с целью определения их фазового состава; индицирование рентгенограмм и уточнение периодов элементарной ячейки; уточнение профильных и структурных характеристик методом Ритвельда. Образцы техногенных сталактитов были найдены на заброшенных стройках в пос. Марциальные Воды, Республика Карелия (сталактит 1) и в г. Апатиты (сталактиты 2 и 3). Сталактиты представляют собой плотное образование грязно-желтого цвета без внутреннего канала, а сталактит 1 - трубочку с тонкими стенками. Диаметр всех сталактитов в средней части 5-7 мм. Рентгенографирование образцов проводилось на автоматизированных установках ДРОН-3М в железном излучении и ДРОН-6.0, ДРОН-4.07 в медном излучении в интервале углов от 5 до 146° с шагом по углу 0.02°. С целью определения фазового состава исследуемых образцов был проведен качественный фазовый анализ. Установлено, что все исследуемые сталактиты представляют собой кальцит CaCO3. Кристаллографические характеристики для всех исследуемых образцов и их сравнение с литературными данными представлены в табл.4. Таблица 4. Кристаллографические характеристики исследуемых образцов Образец а, А b, А с, А Р,° V, А 3 Пр. гр. Z Сталактит 1 5.002(8) 5.002(8) 17.065(1) 90 372.0(5) R-3c 6 Сталактит 2 4.994(5) 4.994(5) 17.078(2) 90 371.1(1) R-3c 6 Сталактит 3 4.995(1) 4.995(1) 17.060(2) 90 368.1(8) R-3c 6 Кальцит [3] 4.980(1) 4.980(1) 17.224(2) 90 369.93 R-3c 6 Уточнение профильных и структурных характеристик рентгенограммы образцов сталактитов первоначально было выполнено в программе PDWin. На первом этапе уточнялись коэффициенты полинома фона, параметры полуширины дифракционных максимумов, периоды элементарной ячейки и параметры асимметрии пиков. После уточнения профильных характеристик факторы недостоверности были слишком высоки, для того чтобы перейти к уточнению структурных характеристик: Rwp ~23-25 %, Rp —17-18 %, Rexp— 8 9%, X 2 ~3. При этом на рентгенограмме теоретически рассчитанная интенсивность нескольких сильных линий была значительно меньше экспериментальных интенсивностей. Поэтому была введена поправка на текстуру методом Марча - Долласа. Данный метод позволяет учесть аксиальную текстуру в образце, при этом функция имеет два уточняемых параметра. Введение поправок на текстуру по выделенным направлениям не привело к заметному улучшению результатов, факторы недостоверности уменьшились незначительно: Rwp —20%, Rp ~16%. Таким образом, было сделано предположение о том, что текстура в образце не является аксиальной, а имеет более сложный, многокомпонентный характер. Для сложной многокомпонентной текстуры функция ориентации кристаллитов может быть рассчитана с использованием функциий симметризированых гармоник, где параметры текстуры определяются из нескольких параметров выбранных отражений [4]. Во всех исследуемых образцах техногенных сталактитов параметры текстуры уточнялись вплоть до 4-го порядка включительно. Факторы недостоверности, полученные после уточнения профильных и структурных характеристик рентгенограмм образцов, а также значения уточненных параметров в сравнении с литературными данными приведены в табл. 2 . 526