Группа в составе ЦКП проводит самостоятельные научные исследования и аналитически сопровождает научно-исследовательские работы, которые выполняются в ДВГИ ДВО РАН и других академический институтах, а также курирует дипломные работы студентов геологических специальностей ДВФУ. 


Руководит группой к.-м.-н., в.н.с. лаборатории рудно-магматических систем 
Пахомова В.А. (Телефон: 8(423)231-76-04, E-mail: pakhomovainator@gmail.com)

Д.Г. Федосеев, О.А. Карась, В.Б. Тишкина, В.А. Пахомова, С.Ю. Буравлева

Информация, полученная в результате изучения включений, используется во многих областях геологических знаний: для реставрации состава минералообразующей среды и выявления особенностей ее эволюции во времени и пространстве; при решении вопросов петрогенезиса и тектоники в сложных сериях магматических и метаморфических пород; для оценки состава магм и их происхождения по соотношениям совместимых с расплавами элементов и другим признакам; данные, полученные методами термобарогеохимии по включениям в эффузивах, дают возможность прогнозировать вулканические извержения.  

Информация о методе рамановской (КР) спектроскопии

Спектроскопия комбинационного рассеяния (КР), или Рамановская спектроскопия – спектроскопический метод изучения колебательных, вращательных и иных низкочастотных мод исследуемого вещества в интервале приблизительно от 2 до 4000 см-1, основанный на явлении неупругого (комбинационного, Рамановского) рассеяния монохроматического света в видимом, ближнем УФ или ближнем ИК диапазонах.

Спектры КР очень чувствительны к природе химических связей – как в органических молекулах и полимерных материалах, так и в неорганических кристаллических решетках и кластерах. По этой причине каждое определенное вещество, каждый материал обладает своим собственным, индивидуальным КР спектром, который является для него аналогом «отпечатка пальцев».

Рамановские спектрометры анализируют комбинационное рас­сеяние света (эффект Рамана), характеризующее связи в молекулах исследуемого вещества (твёрдого, жидкого или газообразного) (Frezzotti, 2012), сопровождающееся заметным изменением его частоты. Для получения раман-спектров возможно использовать очень малый объем вещества (< 1 мкм3).

Суть метода заключается в том, что через образец исследуемого вещества пропускают луч с определенной длиной волны, который при контакте с образцом рассеивается. В спектре рассеянного излучения появляются спектральные линии, которых нет в спектре первичного (возбуждающего) света. Эти лучи с помощью линзы собираются в один пучок и пропускаются через светофильтр, отделяющий слабые (0,001 % интенсивности) рамановские лучи от более интенсивных (99,999%) рэлеевских. «Чистые» рамановские лучи усиливаются и направляются на детектор, который фиксирует частоту их колебания. Число и расположение появившихся линий определяется молекулярным строением.

Исследуемое вещество может быть как твердым, так и газообразным. Основные приложения Рамановской спектроскопии в минералогии: идентификация минералов; определение их фазового состава; изучение жидких и газообразных включений в минералах.

Оборудование.

Рамановская спектрометрия представлена  спектрометр комбинационного рассеяния LabRamHR 800 (Horiba Scientific, Франция). Спектрометр оборудован встроенным стандартным He-Ne лазером (Pmax-20мВт, длина волны=632.8нм, красный цвет) и доукомплектован внешним Ar+ лазером (Pmax-200мВт) с настраиваемой длиной волны в интервале от 454 до 514нм.

Спектральное разрешение прибора зависит от решетки и диапазона регистрации спектра, который, в свою очередь, простирается от длины волны возбуждающего лазерного излучения в длинноволновую область. Например, для решетки 1800 ш/мм при работе с лазером 514 нм разрешение составляет – 1.5-2.2 см-1 , для лазера 633 нм соответственно – 0.6-1.2 см-1. В диапазоне между 450 нм и 850 нм точность волнового числа для решетки 1800 ш/мм составляет +/- 1 см-1.

В состав комплекса, кроме рамановского спектрометра, входят микроскоп Olimpus BX 41, блок управления спектрометром, компьютер и монитор. Высокостабильный микроскоп Olympus BX41 имеет градуировку фокуса 1 мкм. В комплекте имеются следующие объективы: 10 Х (NA 0.25), 50 X (NA 0.7), 100 X (NA 0.9). Микроскоп Olympus BX 41 в комплексе с цифровой фотокамерой спектрометра HR 800 позволяет выводить на экран и производить запись на жесткий диск компьютера цветных изображений (с разрешением 1280×1024 пикселей) исследуемых областей образцов при различном увеличении (×100, ×500, ×1000). Могут быть изучены твердые, газово-жидкие, жидкие включения в прозрачных минералах

Спектрометр комбинационного рассеяния LabRam HR 800 В.Б. Тишкина за работой на спектрометре комбинационного рассеяния LabRam HR 800 (ДВГИ ДВО РАН) Орехов А. А. проводит настройку программного обеспечения на спектрометре LabRam HR 800 (ДВГИ ДВО РАН)

 

Для опытов с флюидными включениями используется оптический поляризационный микроскоп для геологических исследований NIKON 100 POL (Япония, Jeol, 2007 г.) в комплекте стермостоликом TS1500 (0 +1500°C) для расплавных включений, термостоликом и криостоликом THMS600 (-190 +600°C) для флюидных включений в режиме реального времени. Поляризационный микроскоп и термостолики оснащены компьютером с программным обеспечением, оптическим стереомикроскопом для пробоподготовки, осветителями, аксессуарами для установки цифровой фотокамерыи др. комплектующими.

Оптический поляризационный микроскоп для геологических исследований NIKON 100POL (Япония) Дмитрий Федосеев за микроскопом NIKON 100 POL (Япония)

К достижениям последних лет, полученным при использовании аналитического оборудования группы термобарогеохимии и Раман-спектроскопии, относятся следующие:

1. В результате исследований методами термобарогеохимии и Рамановской спектроскопии установлено, что в корундах из марундитов первичные включения состоят из дочерней фазы диаспора, газовая фаза представляет собой смесь углекислоты и метана. На основании комплексного геолого-петрологического и минералого-геохимического изучения пород месторождения, марундитов и корундов, а также применения современных аналитических методов предложена модель образования корунда месторождения Сутара (Буравлева С.Ю.)

Первичные включения в корунде месторождения Сутара (ЕАО, Дальний Восток России) Спектры минеральных и газовых фаз включений в корунде

Buravleva S.Y.,Smirnov S.Z., Pakhomova, Fedoseev D.G. Sapphires from the Sutara placer in the Russian Far East // GEMS & GEMOLOGY, GEMOLOGICAL INSTITUTE OF AMERICA, USA, 2016. Volume LII, No. 3, p. 252-264

2. Сопоставление термобарогеохимических характеристик гидротермальных растворов и флюидов, сопровождающих формирование гранитов татибинской серии (Малиновский рудный узел), показало присутствие признаков, указывающих на возможность признания генетической связи вольфрамового оруденения с гранитами этой группы (Д.Г. Федосеев)

Первичное расплавное включение в кварце татибинских гранитов Раман-спектр газовой фазы расплавного включения в кварце гранита

Федосеев Д.Г., Пахомова В.А., Гвоздев В.И., Зарубина Н.В., Буравлева С.Ю., Тишкина В.Б. Критерии связи скарнового шеелит-сульфидного месторождения Кордонное с разновозрастным магматизмом  // ГЕОЛОГИЯ РУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ, 2014. № 6, с. 486–496.

3. По результатам изучения расплавных включений в кварце игнимбритов приморского комплекса определены параметры анатектических магматических расплавов: температура 950°С, давление 0.6-1 кбар, концентрация воды в расплаве до 5 мас. %. По данным рамановской спектроскопии, в газовой фазе расплавных включений установлено присутствие СО2 и Н2, а в составе стекла – H2O (фиг. 3). Микрозондовый анализ выведенных на поверхность пластины расплавных включений и содержащихся в расплаве твердых фаз показал, что первичный расплав был сверхнормативно обогащен SiО2 (до 79 мас. %), Al2О3 (до 11 мас. %). Твердые фазы в расплавных включениях представлены Ва- содержащим кпш, титанитом и роговой обманкой.

Таким образом, установлено, что первичный расплав был сверхнормативно обогащен Si, Al, K, Na и Ba. Сравнение микроэлементного состава игнимбритов и раннемеловых аркозовых песчаников показало, что они однотипны по содержаниям Sn, Zn, Pb, Ba, Rb, Sr, Nd, Sm, Eu, Th, U и др. Высокие содержания бора в игнимбритах аналогичны содержаниям бора в песчаниках, где бор присутствует в виде кластогенного турмалина (Ростовский, Хетчиков, 2000). Формирование расплава связано с палингенными очагами в верхней коре, сформированными при преобладающем участии терригенных пород Таухинской аккреционной призмы (Карась О.А.). 

Расплавные включения в кварце игнимбритов приморского комплекса. Размер включений 15 и 20 мкм КР-спектры стекла расплавного включения в кварце: серая линия отвечает силикатному стеклу с широкой линией около 465 см-1 и широкими линиями около 3320 см-1 (колебания О-Н) и 3571 см-1 (колебания H2O); черная линия отвечает спектру минерала-хозяина (кварц)

Раткин В.В., Елисеева О.А., Pandian M.S., Орехов А.А., Madhusmita Mohapatra, Vishnu Priya S.K. Этапность и условия формирования продуктивных минеральных ассоциаций Дальнегорского боросиликатного месторождения (Сихотэ-Алинь) // ЗАПИСКИ РОССИЙСКОГО МИНЕРАЛОГИЧЕСКОГО ОБЩЕСТВА, 2017. Ч CXLVI, №5. С.1-19.

Работы последних лет по обозначенному направлению выполняются при финансовой поддержке ряда проектов РФФИ, РНФ, ДВО РАН.

Группа термобарогеохимии и Раман-спектроскопии активно взаимодействует с сотрудниками институтов ДВО РАН (ИАПУ, ИХ), проводя совместные экспериментальные исследования, а также со студентами и преподавателями ДВФУ.