3 Инфракрасная спектроскопия и ее применение в изучении осадочных пород
Использование монохроматического инфракрасного излучения при анализе состава осадочных пород основано на том, что каждое вещество (кристаллическое или аморфное) имеет свой характеристический спектр поглощения или отражения. Характер ИК-спектра определяется строением вещества и его составом. Максимумы поглощения совпадают с собственными частотами колебания молекул, сложных или комплексных ионов [2].
ИК-спектры смесей минеральных веществ, в том числе и горных пород, являются интегрированными, при этом интенсивность поглощения каждой фазы пропорциональна ее содержанию в смеси. Количественное содержание того или иного вещества в пробе может быть определено на основе знания зависимостей интенсивностей поглощения от концентрации в образце поглощающего вещества. Для того, чтобы исследование ИК-спектров являлось рутинным методом анализа, необходимо выполнить ряд условий [2].
Во-первых, должны быть построены графики зависимости интенсивности характеристических полос поглощения конкретных фаз в зависимости от их содержания в смесях [2].
Во-вторых, подобраны внутренние и внешние стандарты [2].
В-третьих, выполнены расчеты содержаний фаз по коэффициентам поглощения и т. д. На практике исследователь производит сопоставление интенсивностей полос поглощения стандартов и исследуемого вещества. При количественном фазовом анализе в основном используется определение содержания одной конкретной фазы или ограниченного числа компонентов образца. Наилучшие результаты исследование ИК-спектров даёт при работе с высокодисперсными пробами и пробами [2].
ИК-спектроскопия достаточно успешно может быть использована как при изучении закономерностей распределения минералов в отдельных образцах, так и при исследовании состава осадочных последовательностей значительной мощности[2].
3.1 Реконструкция климата голоцена на основе карбонатной осадочной летописи малого соленого озера верхнее белое (западное забайкалье)
Пример интерпритации ИК-спектроскапии.
ИК-спектроскопия карбонатов. По данным ИК-спектроскопии доля карбонатов в большинстве образцов осадочной толщи оз. Верхнее Белое составляет около 20 % от минерального состава осадка, с максимальным содержанием (~ 25 %) в средней части разреза и минимальным (~ 15 %) в его подошве и кровле . Как известно из литературных источников, карбонаты ряда кальцит—доломит характеризуются в средней области ИК спектра тремя основными полосами поглощения CO32– иона — ν3, ν2 и ν4. Для конечных членов — кальцита и доломита — максимумы этих полос находятся вблизи частот 1430, 873 и 713 см–1 и 1440, 882 и 729 см–1 соответственно [3].
Отмечены полосы поглощения ν4, ν2 и ν3 карбонат-ионов. На врезке показана конфигурация полосы поглощения ν2 CO3 2–-ионов карбонатных минералов (Mg-кальцитов разной степени магнезиальности и Са-избыточных доломитов) в образцах из четырех выделенных стадий эволюции озера
Рисунок 8 – Обзорный ИК спектр образца донных осадков оз. Верхнее Белое (интервал 50—51 см)[3]
Нам удалось обнаружить лишь одну публикацию c приведёнными ИК спектрами Ca-избыточных доломитов, из которой следует, что они не отличаются от спектра стехиометрического доломита в области полос ν2 и ν4. Нам представляется также маловероятным, что существуют четкие различия ИК спектров Ca-избыточных доломитов и высоко-Mg кальцитов близкого к ним состава. В этой связи однозначная интерпретация принадлежности высокочастотного компонента ν2-полосы (880—882 см–1) едва ли возможна [3].