ИСТИНА

При давлениях выше ~8 ГПа (точное значение зависит от температуры, скорости нагружения и ряда других параметров) циркон переходит в рейдит – полиморф, характеризующийся структурой шеелита и более высокой плотностью [1,2]. Многие важные особенности этого перехода остаются недостаточно изученными, в частности, информация о поведении следовых элементов крайне ограничена [2,3]. В докладе представлены результаты спектроскопического исследования образцов монокристаллического циркона (Mud Tank, Австралия), подвергнутых ударному нагружению до давлений 14 и 50 ГПа. Ударное воздействие осуществлено с использованием плоской волны и ампул сохранения, для экспериментов использованы пластины толщиной 1.44 мм [4]. Максимальная температуры образца очень сильно зависит от пористости материала. Оценки, выполненные с учетом реалистичной трещиноватости исходного материала показывают, что для эксперимента при 50 ГПа пиковые температуры не превышают ~700 °С; для эксперимента при 14 ГПа температуры значительно ниже. Исходный образец характеризуется равномерно распределенной интенсивной зеленой катодолюминесценцией с максимумом широкой люминесцентной полосы ~580 нм и линиями свечения ионов Dy3+ и некоторых других РЗЭ. По данным рентгеновской дифракции и рамановской спектроскопии после нагружения до 14 ГПа структура циркона сохранилась, хотя нельзя исключать частичного перехода в рейдит или в промежуточную фазу в небольших объемах. Ударное воздействие привело не только к растрескиванию материала, но и появлению областей с существенно различающейся интенсивностью люминесценции, что свидетельствует о разной плотности дефектов кристаллической решетки. Нагружение до 50 ГПа приводит к практически полной трансформации исходного циркона в рейдит. Распределение реликтового циркона, по всей видимости, носит случайный характер. Наблюдается существенное снижение интенсивности широкополосной катодолюминесценции и смещение ее максимума в синюю область спектра. Выявлены многочисленные области с размерами 2-10 мкм, характеризующиеся сильной люминесценцией ионов РЗЭ3+. Детальное изучение этих областей показывает приуроченность яркой люминесценции РЗЭ3+ к семействам пересекающихся плоскостей. Такое распределение примесных элементов сходно с обнаруженным в природном цирконе из ударного кратера [2]. В работе [2] предполагается, что в процессе сегрегации следовых элементов на границах циркон-рейдит значительную роль играет диффузия примесей в ходе длительного охлаждения пород мишени. Наши эксперименты показывают, что образование таких выделений может происходить и на значительно коротких временных интервалах и в большой степени связана именно с процессом полиморфного перехода. Следует отметить, что возможны и другие объяснения наблюдаемой неоднородности распределения центров люминесценции, например, возникновение областей с существенно различающимися концентрациями дефектов, гасящих катодолюминесценцию. [1] Stangarone C. et al., //Amer. Miner., 2019, 104, 830-837. [2] Montalvo S.D. et al., // Chem. Geology, 2019, 507, 85-95. [3] Szumila I., et al., // Amer. Miner., 2023, 108(8), 1516-1529. [4] Якушев В.В. и др. // Теплофизика высоких температур, 2016, 54(2), 210-218.