Физические модели, методы исследования и свойства метамиктных цирконов

Abstract

Описаны факторы, которые влияют на процессы метамиктного распада цирконов. Проанализированы возможности разных методов, позволяющих получать информацию о механизмах метамиктизации и особенностях метамиктного состояния цирконов. При этом основное внимание уделено методам радиоспектроскопии и компьютерному моделированию. Описана физико-математическая модель дискретной аморфизации цирконов. Математические выражения, соответствующие этой модели, количественно описывают экспериментальные зависимости, полученные методом рентгеноструктурного анализа. С помощью компьютерного моделирования проинтерпретированы параметры, которые характеризуют процессы метамиктизации цирконов. Показано, что степень ковалентности химических связей существенно влияет на радиационную устойчивость минералов.

Розглянуто чинники, які впливають на процеси метаміктного розпаду цирконів. Проаналізовано можливості різних методів, що дозволяють отримувати інформацію про механізми метаміктизації та особливості метаміктного стану цирконів. При цьому основну увагу приділено методам радіоспектроскопії та комп’ютерному моделюванню. Описано модель дискретної аморфізації цирконів. Математичні вирази, що відповідають цій моделі, кількісно описують експериментальну залежність, отриману методом рентгеноструктурного аналізу. За допомогою комп’ютерного моделювання проінтерпретовані параметри, що характеризують процеси метаміктизації цирконів. Показано, що ступінь ковалентності хімічних зв’язків у структурі циркону впливає на його радіаційну стійкість.

Factors, which take influence on the metamictization of zircon have been described. A scope of methods (mainly radiofrequency spectroscopy methods), which permit obtaining information about the mechanisms of the zircon structure metamictization and about peculiarities of the metamict state have been described. A model of the descrete mechanism of amorphization, which connects the amount of the crystalline phase in zircon with the crystallite size, has been obtained. Computer simulations have been performed using MD simulation method and ab initio quantum-chemical calculations. It is shown that the degree of covalence of the chemical bonding takes influence on the radioactive stability of zircon.