Взаимодействие воды с алюмосиликатными и боросиликатными стеклами тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.09, доктор химических наук Еремяшев, Вячеслав Евгеньевич

  • Еремяшев, Вячеслав Евгеньевич
  • доктор химических наукдоктор химических наук
  • 2013, Москва
  • Специальность ВАК РФ25.00.09
  • Количество страниц 366
Еремяшев, Вячеслав Евгеньевич. Взаимодействие воды с алюмосиликатными и боросиликатными стеклами: дис. доктор химических наук: 25.00.09 - Геохимия, геохимические методы поисков полезных ископаемых. Москва. 2013. 366 с.

Оглавление диссертации доктор химических наук Еремяшев, Вячеслав Евгеньевич

ОГЛАВЛЕНИЕ

стр.

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ГЕНЕЗИС СТЕКОЛ, ОСНОВНЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О

СТРУКТУРЕ СТЕКОЛ И ИХ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ С ВОДОЙ

(ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)

1.1. Развитие общих представлений о строении силикатных стекол

1.2. Современные представления о структуре силикатных, алюмосиликатных и боросиликатных стекол

1.3. Поведение воды в силикатных, алюмосиликатных и боросиликатных стеклах и расплавах

Выводы

ГЛАВА. 2. МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ИССЛЕДОВАНИЯ СТРУКТУРНОГО ПОЛОЖЕНИЯ ВОДЫ В АЛЮМОСИЛИКАТНЫХ И БОРОСИЛИКАТНЫХ СТЕКЛАХ МЕТОДАМИ КОЛЕБАТЕЛЬНОЙ СПЕКТРОСКОПИИ

2.1. Подготовка и аттестация образцов

2.2. ИК спектроскопия

2.3. Спектроскопия комбинационного рассеяния света

ГЛАВА 3. КОЛЕБАТЕЛЬНАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ И ПОВЕДЕНИЕ ВОДЫ В ПРИРОДНЫХ АЛЮМОСИЛЖАШЬ1Х СТЕКЛАХ

3.1. Структура природных водосодержащих алюмосиликатных стекол с высоким содержанием S1O2

3.2. Спектроскопическое исследование состояния воды в природных алюмосиликатных стеклах с высоким содержанием SiOi

3.3. Спектроскопическое исследование структурных и химических особенностей природных водосодержащих стекол с низким содержанием Si02

3.4. Взаимодействие воды с природными водосодержащими

алюмосиликатными стеклами с низким содержанием S1O2

Выводы

ГЛАВА 4. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ВОДЫ СО СТРУКТУРОЙ МОДЕЛЬНЫХ АЛ10М0СИЛИКАТНЫХ СТЕКОЛ

4.1. Вода в высокополимеризованных алюмосиликат! 1ых стеклах

4.2. Водосодержащие ашомосиликатные стекла с различной степенью деполимеризованности структуры

4.3 Термодинамические и спектроскопические аспекты взаимодействия в системе силикатное стекло - вода

4.4 Процессы стеклования и кристаллизации в барий и кальцийсодержащих системах

Выводы

ГЛАВА 5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ВОДЫ С ЩЕЛОЧНЫМИ И ЩЕЛОЧНОЗЕМЕЛЬНЫМИ

БОРОСИЛИКАТНЫМИ СТЕКЛАМИ

5.1. Структурные особенности щелочных боросиликатных стекол

5.2. Влияние катионов щелочноземельных металлов на структуру боросиликатных стекол

5.3. Термическая устойчивость модельных боросиликатных стекол систем Na20-B203-Si02 и K20-B203-Si02

5.4. Спектроскопическое исследование структуры щелочных боросиликатных расплавов

5.5. Взаимодействие боросиликатных стекол с водой при повышенной температуре и давлении

5.6. Влияние кальция и бария на поведение воды в натриевом боросиликатном стекле

Выводы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ЛИТЕРАТУРА

Рекомендованный список диссертаций по специальности «Геохимия, геохимические методы поисков полезных ископаемых», 25.00.09 шифр ВАК

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Взаимодействие воды с алюмосиликатными и боросиликатными стеклами»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы

Алюмосиликатные расплавы и стекла широко представлены в земной коре и являются сложными многокомпонентными системами, поведение и свойства которых в широком интервале температур и давлений во многом определяются взаимодействием с растворенными летучими компонентами. Одним из основных летучих компонентов этих систем является вода, влияющая на такие важные свойства расплавов и стекол, как вязкость, плотность и транспортные свойства. Поэтому при решении многих геологических, петрологических и геохимических задач большое значение имеют физико-химические исследования процесса взаимодействия алюмосиликатных расплавов и стекол с водой. Рассмотрение процесса взаимодействия воды с алюмосиликатными стеклами и расплавами также является важным компонентом теории строения природного вещества в стеклообразном состоянии, что определяется значительным влиянием этого процесса на физико-химические свойства стекол.

Основным объектом исследования взаимодействия воды с алюмосиликатными стеклами и расплавами, как правило, являются модельные водосодержащие стекла или стеклообразные продукты, полученные как закалкой водосодержащего расплава \Goranson, 1931; а1., 1994], так и

сильно перенасыщенного раствора. В исследованиях \Goranson, 1931, 1938; Кадик, Хитаров, 1963; Лебедев, Хитаров, 1979; Хитаров и др., 1963, 1968; Эпельбаум, 1980; Эпельбаум к др., 1991; НоНг е/ а1, 1990] установлены общие закономерности поведения воды в модельных силикатных и алюмосиликатных расплавах и стеклах: зависимость растворимости воды от состава расплава и стекла, влияние воды на их плотность и вязкость. Установлено, что основной особенностью этого процесса является то, что растворенная в расплавах и стеклах вода находится не только в молекулярной форме, но и, взаимодействуя со структурными единицами расплава и стекла, образует гидроксильные

группы. Но в настоящее время не выявлен весь механизм образования гидроксильных групп, реализующийся при гидратации алюмосиликатных расплавов и стекол заданного состава.

В работах Росса и В. В. Наседкина Smith, 1959; Наседкин и др.,

1991] было предположено, что отношение концентраций воды в молекулярной форме и гидроксильных групп связано с условиями образования стекла, несет генетический смысл и может быть использовано для изучения эволюции магматического расплава и природного стекла. Однако большинство исследований поведения воды в природных стеклах носят фрагментарный характер и затрагивают лишь отдельные аспекты, связанные с изучением петрографических особенностей и физико-химических свойств. Это не позволяет установить связь этих особенностей и свойств с условиями образования стекла и затрудняет применение полученных результатов к реальным природным объектам.

Исследования поведения воды в природных и модельных алюмосиликатных стеклах имеют и чисто научное значение при решении фундаментальной проблемы, связанной с моделированием строения вещества в стеклообразном состоянии. Это обусловлено тем, что имеющиеся данные об основных структурных и термодинамических характеристиках расплавов и стекол не охватывают водосодержащие системы а также не применимы к реальных объектам.

Другая проблема технической петрологии и геохимии, требующая решения, связана с поиском новых модификаций стеклообразных матриц, пригодных для хранения и захоронения радиоактивных отходов. Применение технологии иммобилизации радионуклидов с использованием стеклообразных матричных материалов на основе боросиликатных стекол, одного из основных методов промышленного обезвреживания радиоактивных отходов, связано с неконтролируемым протеканием процессов их раскристаллизации с выносом радиоактивных элементов. Поэтому боросиликатные стекла, широко используемые и в других приложения, являются объектом многочисленных

исследований. Наиболее изучаемые аспекты: структура стекол, кристаллизационное поведение, взаимодействие с водой, вариации физических свойств [Roderick et al., 2001; Mazurin, 2005]. Модели, описывающие строение боросиликатных стекол, отражают в себе все особенности более простых силикатных и боратных систем. В тоже время, в боросиликатных системах проявляются эффекты, характерные только для них, обусловленные присутствием дополнительных компонентов и протеканием процессов их замещения. На основании систематических исследований стекол установлены основные закономерности формирования анионной структуры стекол и расплавов в зависимости от состава и температуры. Установлено нестатистическое распределение катионов-модификаторов разного типа между силикатными анионами разной степени полимеризации в силикатных стеклах, содержащих два катиона-модификатора. Взаимодействие с водой оказывает значительное влияние на свойства боросиликатных стекол и их устойчивость при длительном хранении. Поэтому, в настоящий момент в плане создания устойчивых стеклообразных матриц наибольший интерес представляет исследования гидротермального воздействия на многокомпонентные боросиликатные стекла, с учетом их структурных особенностей, термического поведения и кристаллизационной способности. Имеющиеся методические разработки по спектроскопическому исследованию состояния воды в алюмосиликатных расплавах и стеклах и ее влиянию на структуру этих стекол делают доступным решение вопросов о поведении воды в боросиликатных стеклах при их гидротермальном насыщении.

Сказанное выше указывает на актуальность исследований поведения воды, как в модельных и природных алюмосиликатных стеклах, так и модельных боросиликатных стеклах. Развитие представлений о процессе взаимодействия алюмосиликатных и боросиликатных расплавов и стекол с водой в первую очередь связано с накоплением экспериментальных данных о структуре и свойствах модельных и природных, как безводных, так и водосодержащих стекол и расплавов.

Целью работы являлось установление закономерностей, описывающих взаимодействие воды с модельными и природными алюмосиликатными и модельными боросиликатными стеклами широкого диапазона составов.

Для достижения поставленной цели были поставлены следующие задачи исследований:

- исследование влияния химического состава на растворимость воды в алюмосиликатных и боросиликатных стеклах и расплавах;

- исследование распределения воды между молекулярной формой и гидроксильными группами в алюмосиликатных и боросиликатных стеклах и установление факторов, оказывающих влияние на это распределение;

- исследование влияния воды на структуру и свойства модельных алюмосиликатных и боросиликатных стекол;

- установление механизма образования гидроксильных групп при взаимодействии воды с алюмосиликатными и боросиликатными стеклами разного состава;

- изучение влияния условий образования природных алюмосиликатных стекол на поведение в них воды.

Научная новизна выполненных исследований заключается в следующем:

- впервые получено детальное спектроскопическое обоснование положения о том, что модель, описывающая механизм образования гидроксильных групп в алюмосиликатных стеклах при взаимодействии с водой, включает три вида реакций, протекание которых определяется составом стекла и термодинамическими параметрами этого взаимодействия;

- впервые выявлены и обоснованы критерии, позволяющие на основании спектроскопических данных делать вывод о механизме образования гидроксильных групп в водосодержащих алюмосиликатных стеклах широкого спектра составов;

- впервые доказано, что температурное перераспределение воды между молекулярной и гидроксилыюй формами, наблюдаемое в водосодержащих алюмосиликатных стеклах при температуре ниже температуры стеклования,

обусловлено изменением равновесия только реакции протонно-катионного обмена;

- впервые разработан подход к количественной оценке влияния на состояние воды в природных алюмосиликатных стеклах, особенностей их анионной структуры и процессов постмагматической эволюции;

- впервые методами колебательной спектроскопии выполнено систематическое исследование состояния воды в модельных боросиликатных стеклах широкого спектра составов, полученных при закалке водосодержащих расплавов, и сделана оценка влияния взаимодействия с водой на структуру и свойства этих стекол.

Практическая значимость работы

Вода оказывает значительное влияние на такие важные характеристики расплавов и стекол, как вязкость, плотность, а также диффузионные свойства. Исследование процесса взаимодействия воды с модельными алюмосиликатными стеклами и расплавами позволяет прогнозировать их поведение при температурном воздействии и уточняет теоретическую основу для моделирования строения и физико-химических свойств водосодержащих алюмосиликатных и боросиликатных стекол и расплавов при изучении геологических и технологических процессов, происходящих с их участием. Поэтому при решении многих геохимических и геоэкологических задач большое значение имеют физико-химические исследования процесса взаимодействия воды с расплавами и стеклами.

Апробация работы и публикации

Результаты исследования и защищаемые положения, рассматриваемые в этой работе, докладывались на IX Европейском конгрессе по геонаукам (Страсбург, Франция, 1997), Симпозиуме Европейского Союза наук о Земле (Вена, Австрия, 2006), XII и XIV Международных конференциях по экспериментальной минералогии, петрологии и геохимии (ЕМРв XII, Инсбрук, Австрия, 2008, ЕМРС XIV, Киль, Германия, 2012), «Кристаллохимия, рентгенография, спектроскопия минералов» (Казань, 1997, 2005, Миасс, 2009),

«Минералогия Урала» (Миасс, 1998, 2002), Всероссийских конференциях: «Физико-химические и петрофизические исследования в науках о Земле» (Москва, 1997, 2002, 2005, 2007), «Стекла и твердые электролиты» (Санкт-Петербург, 1999), «Термодинамика и химическое строение расплавов и стекол» (Санкт-Петербург, 1999), «Строение и свойства металлических и шлаковых расплавов» (МиШР-ХШ, Екатеринбург, 2011), ежегодных семинарах по экспериментальной минералогии, петрологии и геохимии (Москва, 2003, 2004, 2006, 2008, 2009, 2011, 2012), Международном совещании по экспериментальной минералогии (Черноголовка, 2001, 2010, Сыктывкар, 2005).

Исследования проводились в Институте минералогии УрО РАН с 1995 по 2011 гг. в рамках государственной бюджетной темы «Физико-химические исследования силикатных расплавов, растворов и стекол как моделей минералообразующих систем» (№ государственной регистрации 01.200.202518) по Программе фундаментальных исследований Отделения наук о Земле РАН «Экспериментальные исследования физико-химических проблем геологических процессов». Проведение работ было поддержано проектами РФФИ 95-0514980 «Колебательные спектры и структура магматических расплавов и стекол», 01-05-96426-р2001урал «Вода в силикатных стеклах и расплавах: механизм протонно-катионного обмена», 04-05-96070-р2004урал_а «Спектроскопия и структура природных стекол разного генезиса», 07-05-96008-р_урал_а «Роль слоистых образований в структуре водосодержащих щелочноземельных алюмосиликатных стекол и расплавов» и 10-05-96029-р_урал_а «Спектроскопия и структура боросиликатных стекол и расплавов».

Работа выполнена с использованием оборудования Института минералогии УрО РАН и Института экспериментальной минералогии РАН.

По теме диссертации опубликовано более 90 печатных работ, из них 17 в журналах списка ВАК (две в европейских журналах), одна монография. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка использованной литературы из 306 наименований, содержит 366 страниц текста, 171 иллюстрацию и 34 таблицы.

Основные защищаемые положения

1. Образование гидроксильных групп в силикатных и алюмосиликатных расплавах и стеклах при взаимодействии с водой определяется тремя типами реакций: с разрывом мостиковых связей 81(А1)-0-81(А1), протонно-катионный обменом с участием ионов щелочных и щелочноземельных металлов, координирующих заряд атомов алюминия в тетраэдрах, и протонно-катионным обменом с участием ионов щелочных и щелочноземельных металлов, координирующих немостиковые атомы кислорода. Доля гидроксильных групп, образующихся в соответствии с этими реакциями, определяется составом расплава и стекла и константами равновесия и устанавливается на основе изучения спектроскопических и структурных особенностей исходных безводных и водосодержащих силикатных и алюмосиликатных стекол.

2. Распределение воды между молекулярной и гидроксильной формами в природных водосодержащих алюмосиликатных стеклах зависит от химического состава исходного магматического расплава и процессов последующей его закалки, раскристаллизации и постмагматической гидратации. Повышенное содержание воды в молекулярной форме в природных водосодержащих алюмосиликатных стеклах является следствием изменение соотношения 0Н/Н20 при температурах значительно ниже температуры стеклования и протекания процессов низкотемпературной постмагматической гидратации стекол.

3. При взаимодействии воды с боросиликатными расплавами и стеклами наблюдается независимое ее растворение в силикатной и боратной частях их структуры. Взаимодействие воды с силикатной частью структуры сопровождается протеканием двух реакций образования гидроксильных групп: реакции с разрывом мостиковых связей 81-0-81 и протонно-катионного обмена с участием ионов щелочных и щелочноземельных металлов, координирующих немостиковые атомы кислорода. Растворение воды в боратной части структуры происходит только в молекулярной форме. Распределение воды между силикатной и боратной частью структуры стекол и молекулярной и

гидроксильной формами в силикатной части зависит от химического состава и структуры стекла.

4. Диаграмма волновых чисел, построенная по спектрам модельных водосодержащих силикатных и алюмосиликатных стекол и минералов с установленным структурным положением воды в молекулярной форме и гидроксильных групп, является основой для анализа состояния водородсодержащих форм в силикатных, алюмосиликатных и боросиликатных стеклах и минералах, с неустановленным состоянием этих форм. Анализ положения спектральных характеристик водных форм на этой диаграмме представляет возможность для определения степени связывания молекул воды, сравнения степени гидратации ионов щелочных металлов и определения ближайшего окружения гидроксильных групп.

Благодарности

Автор благодарен доктору химических наук ¡В.Н. Быкову, доктору

физико-математических наук А.Г. Симакину, кандидату физико-математических наук A.A. Осипову, кандидатам геолого-минералогических наук Т.П. Саловой и С.М. Лебедевой за плодотворное сотрудничество при проведении экспериментов и полезное обсуждение результатов. Автор признателен сотрудникам лаборатории экспериментальной минералогии Института минералогии УрО РАН за участие в совместных экспериментах. Особую благодарность автор выражает члену-корреспонденту РАН В.Н. Анфилогову.

Похожие диссертационные работы по специальности «Геохимия, геохимические методы поисков полезных ископаемых», 25.00.09 шифр ВАК

Заключение диссертации по теме «Геохимия, геохимические методы поисков полезных ископаемых», Еремяшев, Вячеслав Евгеньевич

ВЫВОДЫ

Основными структурными единицами натриевых и калиевых боросиликатных стекол с более высоким содержанием 8Ю2 являются

I -> силикатные тетраэдры С2 и С> и бор-кислородные полиэдры В03/2 и [В04/2]~. При уменьшении содержания 8Ю2 список структурных единиц для обеих систем должен быть дополнен асимметричными треугольниками В02/2О".

Значительная часть ионов натрия и калия в структуре боросиликатных стекол играет роль компенсатора заряда четырехкоординированного бора и немостикового кислорода, связанного с кремнием в тетраэдрах. В натриевых и калиевых боросиликатных стеклах наблюдается различие в распределении этих ионов между кремний- и борсодержащими структурными единицами. Силикатная часть структуры натриевых стекол является более деполимеризованной во всем диапазоне составов, а в боратной части структуры калиевых стекол выше доля тетраэдров В04, образующихся с участием ионов щелочных металлов. Это объясняется более значительным перераспределением натрия, по сравнению с калием, в пользу силикатной части структуры стекол.

При смене катиона-модификатора в ряду Ыэ-К-ЯЬ-Сб наблюдается увеличение доли смешанных боросиликатных колец в структуре стекла. Это сопровождается увеличением упорядоченности силикатной части структуры, что проявляется в увеличении порядка в ближайшем окружении структурных единиц (2 . Эти изменения взаимосвязаны с распределением катионов-модификаторов в сторону их более равномерного распределения между силикатными и боратными структурными единицами и сопровождаются увеличением разброса значений связей 81-0 и В-0 из-за внедрения более крупных катионов-модификаторов в структуру стекол.

При замещении натрия катионами щелочноземельных металлов (Са и Ва) в структуре натриевого боросиликатного стекла уменьшается доля связей 81-0-81 и В-О-В и растет доля атомов бора в низкокоординированпой форме (ШВ) со значительным увеличением доли метаборатных треугольников В02/2О", содержащих немостиковый атом кислорода.

Натриевые и калиевые бороеиликатные стекла с более высоким содержанием 8Ю2 являются термические устойчивыми, длительный отжиг при температуре 400-500 °С не вызывает раскристаллизации образцов стекол выбранных для изучения составов.

Механизм структурной перестройки натриевых и калиевых боросиликатных стекол при переходе в расплав аналогичны и могут быть описаны в виде нескольких реакций диспропорционирования, соответствующих образованию в структуре расплавов метаборатных треугольников и взаимодействию между структурными единицами силикатной составляющей сетки. При наличии общих тенденций изменения структуры изученных стекол имеет место определенная дифференциация процесса структурной перестройки в зависимости от типа щелочного катиона.

По результатам исследования методами ПК спектроскопии в ближней области в водонасыщенных стеклах, полученных высокотемпературным насыщением расплава, показано присутствие гидроксильных групп и воды в молекулярной форме. Гидроксильные группы связаны только с силикатной частью структуры стекла. Молекулярная вода представлена двумя разновидностями, которые ассоциируются с силикатной и боратной подструктурами стекла.

Образование гидроксильных групп связано с уменьшением доли мостиковых связей БЮ-З! и 8МЭ-В и деполимеризацией силикатной части структуры. Растворение воды в боратной части структуры исследованных стекол не вызывает изменения разрыва связей, а ведет только к изменению их длины и углов. Общее содержание воды и ее распределение между ее формами зависит от химического состава стекол. С увеличением боратной составляющей в составе стекол наблюдается рост доли молекулярной воды и уменьшение доли гидроксильных групп, ассоциированных с силикатной частью их структуры. Наблюдаемое изменение растворимости воды обусловлено значительным отличием анионной структуры боросиликатных стекол различного состава.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Процесс взаимодействия воды со структурой высокополимеризованных силикатных стекол связан с разрывом мостиковых связей 81-0-81. Этот механизм образования гидроксильных групп является единственно возможным для стекол состава 8Ю2 и доминирует в стеклах с низким содержанием щелочей и алюминия. Процесс взаимодействия воды со структурой высокополимеризованных алюмосиликатных стекол связан с механизмом образования гидроксильных групп, включающим два типа реакций: с разрывом мостиковых связей 81(А1)-0-81(А1) и протонно-катионным обменом с участием ионов щелочных металлов, координирующих заряд атомов алюминия в тетраэдрах. При низком содержании алюминия образование гидроксильных групп с разрывом мостиковых связей 81(А1)-0-81(А1) приводит к деполимеризации структуры стекла, которое проявляется в изменении распределения единиц. В высокополимеризованных алюмосиликатных стеклах с высоким содержанием алюминия при взаимодействии с водой наблюдается незначительное изменение распределения единиц, что является следствием увеличения роли протонно-катионного обмена в образовании гидроксильных групп.

Наблюдаемое при переходе в разрезе С^—>АЬ—возрастание общей растворимости воды сопровождается значительным увеличением доли воды, растворенной в молекулярной форме, и протекает с формированием двух ее видов - структурносвязанной молекулярной воды, представленной изолированными молекулами, и молекулярной воды в составе микрокластеров сложного строения. Это поведение воды обусловлено ростом в структуре стекла доли кольцевых образований и формированием полостей, играющих значительную роль при растворении воды в молекулярной форме.

Наблюдаемое температурное изменение отношения концентраций воды в молекулярной форме и гидроксильных групп связано с тем, что с ростом температуры в стекле и расплаве происходит смещение равновесия реакций диспропорционирования между структурными единицами (С*п). Это приводит к росту обособленности высокополимеризованной алюмосиликатной составляющей структуры и значительному увеличению значения констант равновесия реакций, описывающих образование гидроксильных групп.

При взаимодействии воды со структурой относительно деполимеризованных силикатных и алюмосиликатных стекол, которые характеризуются меньшей долей высокополимеризованной алюмосиликатной составляющей структуры стекла, наблюдается изменение механизма образования гидроксильных групп. Уменьшается доля гидроксильных групп, образование которых связано с разрывом мостиковых связей 81—О—81(А1) и протонно-катионным обменом с участием ионов щелочных металлов, координирующих заряд атомов алюминия в тетраэдрах, и увеличивается доля гидроксильных групп, образование которых соответствует протонно-катионному обмену с участием ионов щелочных металлов, координирующих немостиковые атомы кислорода.

Взаимодействие воды с рубидиевыми алюмосиликатными стеклами характеризуются особенностями, обусловленными структурой этих стекол. Наблюдаемое при увеличении доли рубидия в составе высокополимеризованных алюмосиликатных стекол искажение алюмосиликатных колец и увеличение длины межслоевых связей за счет внедрения более крупного катиона уменьшает возможность для образования микрокластеров воды. Это способствует уменьшению растворимости воды за счет снижения доли молекулярной воды и изменению структурного положения гидроксильных групп.

Взаимодействие воды с кальциевыми алюмосиликатными стеклами оказывает значительное деполимеризующее действие на их структуру. В этих системах, по сравнению со щелочными системами, наблюдается более низкая растворимость воды и большее ее перераспределение в сторону увеличения доли гидроксильных групп. В барийсодержащих алюмосиликатных стеклах катионы бария, обладая значительными размерами, занимают позиции в полостях структуры стекол. Это значительно уменьшает растворимость воды в молекулярной форме и способствует тому, что гидроксильные группы занимают только строго определенные структурные позиции в составе гидратированных комплексов, включающих катионы щелочноземельного металла. Следствием этого является общая низкая растворимость воды и высокая кристаллизационная способность барийсодержащих алюмосиликатных систем.

В результате спектроскопического исследования структуры водосодержащих природных стекол с высоким содержанием 8Ю2 (дацит-риолитового состава) установлено, что при высоких температурах процесс взаимодействия воды со стеклами с разрывом мостиковых связей 81—О—81(А1) является основным механизмом образования гидроксильных групп в этих системах. Наблюдаемое при низких температурах соотношение концентраций воды в молекулярной форме и гидроксильных групп отражает результат взаимодействия, связанный тем, что в образовании гидроксильных групп доминирует протонно-катионный обмен. В обсидианах с низким содержанием воды концентрации гидроксильных групп и воды в молекулярной форме соответствует отношению 0Н/Н20 в стеклах, полученных экспериментально закалкой водосодержащих расплавов. Перлиты характеризуются повышенным содержанием воды в молекулярной форме, присутствие которой является следствием протекания процессов низкотемпературной постмагматической гидратации стекол, которые не сопровождаются образованием гидроксильных групп. Поведение воды, наблюдаемое при отжиге в этих природных стеклах с высоким содержанием воды, заметно отличается от ее поведения в стеклах такого же состава, искусственно гидратированных при температурах вблизи температуры стеклования. Причиной является отсутствие при искусственной гидратации этапа, соответствующего взаимодействию воды с расплавом и оказывающей значительное влияние на структуры расплава и стекла и образование гидроксильных групп.

В исследованных природных стеклах с низким содержанием 8Ю2 (базальтового состава) из различных зон Срединно-Антлантического хребта, Восточно-Тихоокеанского поднятия и района тройного сочленения Буве общее содержание воды не превышает 0.3 мас.%. Вода находится преимущественно в молекулярной форме, присутствие гидроксильных групп наблюдается не во всех образцах и является незначительным. Спектры ИК и спектры КР этих природных стекол отражают особенности их структуры, обусловленные только химическим составом. Анионная структура алюмосиликатного стекла, составляющего основную часть этих образцов, в отличие от стекол с высоким содержанием 8Ю2, более деполимеризована и характеризуется повышенным присутствием структурных единиц с немостиковыми атомом кислорода. Изменений анионной структуры, связанных с взаимодействием с морской водой при подводном излиянии, не обнаружено. Сделан вывод о том, что исходный магматический расплав был маловодным. Контакт стекла с водой при его остывании практически не изменил концентрацию воды, так как она обладает низкой растворимостью в стеклах данного состава в условиях, реализуемых при подводном излиянии.

При вычислении значения констант равновесия для реакции образования гидроксильных групп с разрывом мостиковых связей 81(А1)-0-81(А1) в закаленных стеклах по данным, полученным при изучении соотношения 0Н/Н20 методами ИК спектроскопии или ЯМР, необходимо учитывать то, что эти данные только частично отражают это равновесие вблизи температуры стеклования. В системах, для которых показана возможность протекания реакций протонно-катионного обмена, возможно заметное изменение соотношения 0Н/Н20 при температурах, значительно ниже температуры стеклования.

Метод построения пространства волновых чисел для полос молекулярной воды и гидроксильных групп в ИК спектрах водосодержащих силикатных и алюмосиликатных стеклах обладает высокой информативностью при обсуждении и обобщении данных, уточняющих особенности процесса взаимодействия воды с этими стеклами. Наблюдаемое смещение максимума полосы гидроксильных групп обусловлено тем, что на значение частот, соответствующих колебаниям связей в гидроксильных группах влияет, как замещение Si-Al, так и сила водородной связи водорода с мостиковым кислородом сетки. Поведение полосы молекулярной воды обусловлено силами межмолекулярного взаимодействия и влиянием силы водородной связи водорода с мостиковым кислородом сетки и свидетельствует об участии молекулярной воды в гидратации катионов щелочных металлов с образованием водородных связей.

Значение коэффициента молярного поглощения для полос составных колебаний гидроксильных групп и положение их максимума в ИК спектрах модельных и природных силикатных и алюмосиликатных стекол зависят от механизма образования гидроксильных групп. Эта особенность может быть использована для решения задач, связанных с определением механизма образования гидроксильных групп при взаимодействии воды со стеклами разного состава. Дополнительное подтверждение одновременно протекания нескольких реакций образования гидроксильных групп при взаимодействии воды с алюмосиликатными стеклами и расплавами было получено при анализе формы полос гидроксильных групп и воды в молекулярной форме в ИК спектрах водосодержащих стекол. При разложении этих полос на составляющие с использованием линий гауссовской формы было установлено, что обе полосы могут быть представлены как суперпозиция компонентов. Компоненты полосы молекулярной воды в ИК спектрах данных стекол были отнесены к изолированным молекулам воды и молекулам воды в составе кластеров и комплексов. Рост доли молекулярной воды в стеклах исследованной системы, как правило, связан с ростом доли воды в составе кластеров и комплексов. Полоса гидроксильных групп также является суммой двух компонентов: низкочастотного с максимумом около 4450 см"1 и высокочастотного с максимумом около 4530 см"1. Присутствие двух видов гидроксильных групп и характер изменения интенсивности связанных с ними компонентов полосы в спектре указывает на то, что в стекле реализуются несколько реакций образовании гидроксильных групп.

Поведение воды при взаимодействии с боросиликатными стеклами обусловлено их структурными особенностями. Основными структурными единицами натриевых и калиевых боросиликатных стекол с высоким

3 4 содержанием БЮ2 являются силикатные тетраэдры С) и С2 и бор-кислородные полиэдры В0з/2 и [В04/2]", соединенные между собой в силикатные и смешанные боросиликатные кольца. При уменьшении содержания 8Ю2 в составе стекол обеих систем отмечено появление асимметричных треугольников В02/2О". При смене катиона-модификатора в ряду №—>К—»КЬ^-Сб наблюдается увеличение доли смешанных боросиликатных колец в структуре стекла. Это сопровождается изменением силикатной части структуры, которое проявляется в увеличении упорядоченности в ближайшем окружении структурных единиц В структуре натриевых и калиевых боросиликатных стекол значительная часть ионов натрия и калия играет роль компенсатора заряда четырехкоординированного бора и немостикового кислорода, связанного с кремнием в тетраэдрах (3". Силикатная часть структуры натриевых стекол, по сравнению с аналогичными по составу калиевыми стеклами, является более деполимеризованной во всем диапазоне изученных составов. В отличие от стекол натриевой системы, в боратной части структуры калиевых стекол выше доля тетраэдров во4, образующихся с участием ионов щелочных металлов. Это отличие натриевых и калиевых боросиликатных стекол объясняется более значительным перераспределением натрия, по сравнению с калием, в пользу силикатной части структуры стекол. При замещении натрия катионами щелочноземельных металлов (Са и Ва) в структуре натриевого боросиликатного стекла уменьшается доля связей 81—0— 85 и В-О-В и растет доля атомов бора в низкокоординированной форме (ШВ) со значительным увеличением доли метаборатных треугольников В02/2О". Механизм структурной перестройки натриево- и калиевоборосиликатных стекол при переходе стекло—»расплав аналогичны и могут быть описаны в виде нескольких реакций диспропорционирования, которые соответствуют образованию в структуре расплавов метаборатных треугольников и взаимодействию между структурными единицами силикатной составляющей сетки. При наличии общих тенденций изменения структуры изученных стекол при изменении состава и температуры имеет место определенная дифференциация процесса структурной перестройки в зависимости от типа щелочного катиона.

В водонасыщенных боросиликатных стеклах, полученных закалкой насыщенных водой расплавов, образующиеся гидроксильные группы связаны только с силикатной частью структуры этих стекол. Молекулярная вода в боросиликатных стеклах представлена двумя разновидностями, ассоциируемыми с силикатной и боратной частями их структуры. Растворение воды в боратной части структуры исследованных стекол не вызывает изменения разрыва связей, а ведет только к изменению их длины и углов. Образование гидроксильных групп связано с уменьшением доли мостиковых связей 81-0-81 и 8г-0-В и деполимеризацией силикатной части структуры стекол. Общее содержание воды и отношение концентраций воды в молекулярной форме и гидроксильных групп зависит от химического состава стекол. С увеличением боратной составляющей в составе стекол наблюдается рост концентрации молекулярной воды и уменьшение концентрации гидроксильных групп.

Наблюдаемое изменение растворимости воды при изменении состава боросиликатных стекол обусловлено значительным отличием их анионной структуры. При замещении в составе боросиликатных стекол и расплавов щелочных металлов щелочноземельными металлами уменьшение растворимости воды происходит за счет воды в силикатной части структуры стекол. В кальцийсодержащем стекле это уменьшение связано с уменьшением воды в молекулярной форме, а в барийсодержащем стекле - с уменьшением содержания воды в обеих формах.

338

Список литературы диссертационного исследования доктор химических наук Еремяшев, Вячеслав Евгеньевич, 2013 год

ЛИТЕРАТУРА

1. Акатов A.A., Никонов B.C., Омельченко Б.И., Стефановский C.B., Марра Дж.К. Строение боросиликатных стекломатериалов с высокими концентрациями оксидов натрия, железа и алюминия // Физика и химия стекла, 2009. Т. 35, №3. С. 315-322.

2. Анфилогов В.Н., Бобылев И.Б. Термодинамический анализ растворения воды в силикатных расплавах // Геохимия. 1985. № 9. С. 12771285.

3. Анфилогов В.Н., Быков В.Н., Волков А.Ю., Еремяшев В.Е., Кабанова Л.Я. Природные стекла и рентгеноаморфные вещества // Уральский минералогический сборник. № 6. Миасс, 1996. С.122-133.

4. Анфилогов В.Н., Быков В.Н., Осипов A.A. Силикатные расплавы // М: Наука, 2005. 357 с.

5. Аппен A.A. Химия стекла. Л.: Химия, 1974. 351 с.

6. Белицкий И.А., Горяйнов C.B. KP- и ИК- спектроскопия природных натролитов // "Природные цеолиты. Труды 4-ого Болгарско-советского симпозиума. Бургас, 1985". София, 1986. С. 60-65.

7. Белов Н.В. Строение стекла в свете кристаллохимии силикатов // Стеклообразное состояние. М.; Л.: Изд-во АН СССР, 1960.С. 91-98.

8.Бобылев И.Б., Анфилогов В.Н. Связь термохимических констант силикатов с полимерными равновесиями в расплавах // Геохимия. 1980. №11. С. 1756-1760.

9.Бобылев И.Б., Анфилогов В.Н. Метод расчета плотности расплавленных шлаков // Металлы, 1983. №4. С. 37-44.

10. Бобылев И.Б., Анфилогов В.Н. Принципы термодинамики силикатных расплавов//Геохимия. 1986. №8. С. 1059-1072.

11. Бондарь A.M., Михайлова ILM. Протонный магнитный резонанс в вулканических стеклах//Перлиты. М: Наука, 1981. С. 153-165.

t

i

12. Борисовский C.E. Изучение микрохимической неоднородности кислых водосодержащих стекол методом локального рентгеноспектрального анализа//Перлиты. М: Наука, 1981. С. 140-152.

13. Ботвинкин О.Б. Физическая химия силикатов. М: Промстройиздат, 1955. 288 с.

14. Бубнова Р. С., Филатов С.К. Высокотемпературная кристаллохимия боратов и боросиликатов. СПб: Наука, 2008. 760 с.

15. Быков В.Н., Анфилогов В.Н. Кузнецов С. Структура алюмосиликатных расплавов по данным спектроскопии комбинационного рассеяния //Геохимия. 1996. № 4. С.ЗЗ 1-338.

16. Быков В.Н., Осипов A.A., Анфилогов В.Н. Высокотемпературная установка для регистрации спектров комбинационного рассеяния расплавов // Расплавы. 1997. № 4. С. 28-31.

17. Варшал Б.Г. К вопросу о структурной модели силикатных стеклообразующих расплавов и стекол // Физ. и хим. стекла. 1993. Т. 19, № 1. С. 3-13.

18. Власов А.Г., Позубенков А.Ф., Севченко И.А., Флоринская В.А., Чеботарева Т.Е., Чернеева Э.Ф. Инфракрасные спектры щелочных силикатов. Л.: Химия, 1970. 344 с.

19. Волянюк Н.Я, Вулканические стекла Мучор-Талы и связанные с ними шаровые образования // М.: Наука, 1972. 148 с.

20. Генезис перлита. М: Наука, 1992. 188 с.

21. Геология океана. Осадкообразование и магматизм океана. М: Наука, 1979.416 с.

22. Грибов Л.А. Теория интенсивностей в инфракрасных спектрах многоатомных молекул. М: Издательство Академии наук СССР, 1963. 156 с.

23. Дембовский С.А., Чечеткина Е.А. Стеклообразование. М. Наука, 1990.278 с,

24. Дир У.А., Хауи P.A., Зусман Дж. Породообразующие минералы. Т.4. М: Мир, 1966. 483 с.

25. Завельский В.О., Салова Т.П., Эпельбаум М.Б., Безмен Н.И. Особенности включения недиссоциированных молекул воды в алюмосиликатных стеклах (ПМР- исследования) // Геохимия. 1998. №11. С. 1179-1183.

26. Займан Д. Модели беспорядка. М: Мир, 1982. 591 с.

27. Исраелян В. Р. Исследование структуры обсидианов и перлитов некоторых месторождений Армянской ССР// Перлиты. М: Наука, 1981. С. 187— 194.

28. Кабанова JI. Я. Признаки твердофазной кристаллизации в базальтовых стекловатых породах // Уральский минералогический сборник № 7. Миасс: ИМин УрО РАН, 1997. С. 199-212.

29. Кадик A.A., Хитаров Н.И. Условия термодинамического равновесия силикатный расплав-вода//Геохимия. 1963. №10. С. 137—161.

30. Кадик A.A., Лебедев Е.Б. Влияние температуры на растворимость воды в расплаве альбита при высоких давлениях // Геохимия. 1968. №12. С.1444-1454.

31. Кадик A.A., Хитаров Н.И., Лебедев Е.Б. Растворимость воды в расплаве системы диопсид-форстерит-анортит при 1400°С и высоких давлениях //Геохимия. 1968. №5. С. 625-626.

32. Кадик A.A., Лебедев Е.Б., Хитаров Н.И. Вода в магматических расплавах. М.; Наука. 1971. 267 с.

33. Лазарев А.Н. Колебательные спектры силикатов. Л, 1968. 347 с.

34. Лебедев A.A. О полиморфизме и отжиге стекол // Тр. ГОИ. 1921. Т. 2. № 10. С. 1-20.

35. Лебедев Е.Б., Хитаров Н.И. Физические свойства магматических расплавов. М: Наука, 1979.200 с.

36. Луканин O.A., Русаков B.C., Котельникова A.A., Кадик A.A. Валентное и структурное состояние атомов железа в базальтовых расплавах при давлениях до 5 кбар // Петрология. 2002. Т. 10. №4. С. 339-363.

37. Мазурин О.В., Сгрельцина М.В., Швайко-Швайковская Т.П. Свойства стекол и стеклообразующих расплавов. Справочник // Л.: Наука, 1977. 4 тома.

38. Мазурин О.В. Стеклование. Л.: Наука. 1986. 158 с.

39. Мазурин О.В. В защиту традиционного подхода к определению термина "стекло" // Физ. и хим. Стекла. 1991. Т. 17, № 3. С. 514-517.

40. Малышев В.И. Введение в экспериментальную спектроскопию. М. Наука, 1979. 480 с.

41. Матиас В.В., Наседкин В.В., Петрова КВ. Борисова Н.И., Михайлова Н.С. О характере воды и гидроксила в кислых водосодержащих стеклах Восточной Сибири // Продукты вулканизма как полезное ископаемое. Изд-во «Наука», 1975. С. 96-104.

42. Маракушев A.A., Яковлева Е.Б. О происхождении перлитов // Вестник Московского университета. Сер. геол. 1980. № 1. С. 3-17.

43. Наседкин В.В. Водосодержащие вулканические стекла кислого состава, их генезис и изменения. М. Изд-во АН СССР, 1963. Вып. 96. 158 с.

44. Наседкин В.В. Основные закономерности формирования месторождений водосодержащих стекол и пути их промышленного использования//Перлиты. М.: Наука, 1981. С. 17-42.

45. Наседкин В.В. Кислый вулканизм и водосодержащие стекла Северо-Востока СССР // М, Наука, 1981. 104с.

46. Немилов C.B. К определению понятия "стеклообразное состояние" // Физика и химия стекла. 1991. Т. 17, № 3. С. 511-514.

47. Олейников Б.В., Слепцова М.А. Вода в базальтовых стеклах разной степени измененности // ДАН СССР. 1967. Т. 175, №2. С. 448-449.

48. Персиков Э.С. Вязкость магматических расплавов, М., Наука, 1984. 160 с.

49. Персиков Э.С., Бухтияров П.Г. Структурно-химическая модель прогноза и расчетов вязкости магм и диффузии Н20 в них в широком

диапазоне составов и ТР параметров Земной колы и верней мантии // Геология и геофизика, 2009. Т. 50, № 12. С. 1393-1408.

50. Персиков Э.С., Бухтияров П.Г., Некрасов А.Н. Диффузия воды в расплавах андезита и базальта при высоких давлениях // Геохимия. 2010. №3. С. 227-239.

51. Петров В.П. О характере термических изменений вулканического стекла. .//Перлиты. М., Наука , 1981. С. 166-176.

52. Петров В.П , Замуруева М.Г. О стекловатых шаровых лавах р. Левая Лефу на Дальнем Востоке // Известия Академии наук СССР. 1960. №11. С. 69-75.

53. Петров В.П. О характере термических изменений вулканического стекла//Перлиты. М., Наука, 1981. С 166-176.

54. Плюснина И.И. Инфракрасные спектры минералов // Изд-во МГУ, 1977. С 78-79.

55. Плюснина И.И. Инфракрасные спектры силикатов. Изд. МГУ, 1979, 190 с.

56. Позубенков А.Ф., Флоринская В. А. Связь структуры натриевосиликатных стекол с их свойствами // Стеклообразное состояние. М.: Наука, 1964. С. 192-200.

57. Пригожий И,, Дефей Р. Химическая термодинамика. Новосибирск: Наука, 1986. 508 с.

58. Рожкова Е.В., Ершова К.С., Солнцева Л.С., Сидоренко Г.А., Лихонина Е.В. К вопросу о классификации молекулярной воды в минералах. Вып.20. Новая серия. М: Изд-во "Недра", 1971. 128 с.

59. Румянцева Н.А., Розинова Е.А. Вулканические стекла из силурийской спилит-диабазовой формации Мугоджар // Вопросы петрологии вулканитов Урала. Труды института геологии и геохимии УНЦ АН СССР, J 975. Вып. 106. С. 100-110.

60. Сергеев Н.И. Особенности технологии получения вспученного перлита из сырья различных месторождений // Перлиты. М: Наука,. 1981. С. 225-241.

61. Степанов Б.И., Прима A.M. Колебательные спектры силикатов. II. Интерпретация спектров стекол // Оптика и спектроскопия. М.: Наука, 1958. Т. V, вып. 1.С. 15-22.

62. Тарасов К.В. Проблемы физики стекла. М.: Стройиздат. 1979. 255 с.

63. Фельц А. Аморфные и стеклообразные неорганические вещества. М: Мир, 1986. 556 с.

64. Фонарев В.Н., Звягин Б.Б., Рудницкая Е.С., Сидоренко О.В. Синтетический пирофиллит триклинной политипной модификации 1Тк./ Фазовые равновесия и процессы минералообразования // Очерки физико-химической петрологии. Вып.З, М:Наука, 1972. С. 95-103.

65. Франк-Каменецкая О.В., Гордиенко В.В., Каминская Т.Н., Зорина M.JI., Костицына A.B. Вода в структуре минералов анальцим-поллуцитового ряда NaAlSi206*H20-CsAlSi06 // Записки Всероссийского минералогического общества. 1997. № 2. С.62-71.

66. Фрих-Хар Д.И. Кристаллизация магматического стекла и некоторые вопросы петрогенезиса. -М.: Наука, 1977. 130 с.

67. Фува Т., Игуши Ю. Бан-я С. Растворимость воды в расплавах СаО-Si02: с А120з, Ti02 и FeO при 1550°С // Физико-химические основы металлургических процессов. М: Наука, 1969. С. 74-85.

68. Хитаров Н.И., Лебедев Е.Б, Ренгартен Е.В., Арсеньева Р.В. Сравнительная характеристика растворимости воды в базальтовом и гранитном расплавах//Геохимия. 1959. №5. С. 387-396.

69. Хитаров Н.И., Лебедев Е.Б, Кадик A.A. Растворимость воды в расплаве гранитного расплава при давлении 7000 атм // Геохимия. 1963. №10. С.957-959.

70. Хитаров Н.И., Кадик A.A., Лебедев Е.Б. Основные закономерности отделения воды от магматических расплавов гранитного состава // Геохимия. 1967. №11.0.1274-1284.

71. Хитаров Н.И., Кадик A.A., Лебедев Е.Б. Оценка теплового эффекта отделения воды от расплава кислого состава по данным системы альбит-вода // Геохимия. 1968. №7. С.619-630.

72. Хитаров Н.И., Кадик A.A., Лебедев Е.Б. Растворимость воды в расплаве базальта//Геохимия. 1968. №7. С. 763-771.

73. Хитаров Н.И., Лебедев Е.Б., Дорфман A.M. Физические свойства системы кремнезем-вода при высоких параметрах // Геохимия. 1976. №2. С. 217-222.

74. Чеховский В.Г. Интепретация ИК спектров щелочноборатных стекол // Физика и химия стекла. 1985. Т. 11, № 1. С. 24-32.

75. Шатков Г.А., Высокоостровская Е.Б., Шаткова Л.Н., Муратов И.Г. Кислые водосодержащие вулканические стекла Приаргунья // Известия АН COOP, серия геологическая. 1971. №9. С. 73-84.

76. Эпельбаум М. Б. Силикатные расплавы с летучими компонентами. М: Наука, 1980. 255 с.

77. Эпельбаум М.Б., Салова Т.П., Завельский В.О., Янев Й. Вода в вулканических стеклах //ИЭМ, Черноголовка, 1991. 55 с.

78. Эпельбаум М.Б., Иванов М.А., Фокеев Е.В. Многоампульная установка высокого газового давления с револьверным устройством для быстрой закалки // Очерки физико-химической петрологии. М.: Наука, 1991. Вып. 17. С. 141-144.

79. Abe T., Tsukamoto К., Sunagawa I. Nucleation, Growth and Stability of CaAl2Si208 Polymorphs // Phys Chem Minerals. 1991. V. 17.P.473-484

•90

80. Adams S.J., Hawkes G.E., Curzon E.H. A solid state " Si nuclear magnetic resonance study of opal and hydrous silices // American Mineralogist. 1991. V.76. № 11-12. P. 1220-1234.

81. Agarwal A., Tomozawa M., Lanford W.A. Effect of stress on water diffusion in silica glass at varies temperatures // Journal of Non-Crysttalline Solids, 1994. V. 167. P. 139-148.

82. Allwardt J. R., Poe B. T., Stebbins J.F. The effect of Active temperature on A1 coordination in high-pressure (10 GPa) sodium aluminosilicate glasses // American Mineralogist. 2005. V. 90. P. 1453-1457.

83. Allwardt J. R., Stebbins J.F., Schmidt B. C., Withers F.C., Hirschmann M.M. Aluminum coordination and the densification of high-pressure aluminosilicate glasses // American Mineralogist. 2005. V. 90. P. 1218-1222.

84. Angeli F., Delaye J. M., Charpentier T., Petit J. C., Ghaleb D., and Faucon P. Influence of glass chemical composition on the Na-0 bond distance: A Na-23 3Q-MAS NMR and molecular dynamics study // J. Non-Cryst. Solids. 2000. V. 276. P. 132-144.

85. Aumento F. Mid-Atlantic ridge near 45° N // Canadian J. Earth. Sci. 1968 V. 5. P. 1-21.

86. Bartholomew R.F., Butler B.L., Hoover H.L., Wu C.K. Infrared spectra of a water-containing glass // Journal of the American Ceramic Society. 1980. V.63, №9-10. P. 481-485.

87. Behrens H., Romano C., Nowak M., Holtz F., Dingwell D. B. Near-infrared spectroscopic determination of water species of the system MalSi3Og (M=Li, Na, K): an interlaboratory study // Chemical Geology, 1996. № 128. P. 41-63.

88. Beran A. OH Groups in Nominally Anhydrous Framework Structures: An Infrared Spectroscopic Investigation of Danburite and Labradorite // Physics and Chemistry of Minerals. 1987. V.14. № 5. P.441-445.

89. Brandriss M.E., Stebbins J.F. Effects of temperature on the structures of

29 •

silicate liquids: Si NMR results // Geochimica et Cosmochimica Acta. 1988. V. 52. P. 2659-2669.

90. Brearly M. Ferric iron in silicate melts in the system Na20-Fe203- Si02 at high pressure // J. Geophysical Research. 1990. V. 95. P. 15703-15716.

91. Brill T.W. Raman spectroscopy of crystalline and vitreous borates. // Philips Res. Rep.Suppl. 1976. № 2. P. 117.

92. Brodholt J., Wood B. Simulations of the structure and thermodynamic properties of water at high pressure and temperatures // Journal of geophysical research. 1993. V. 98. V. 10. P. 519-536.

93. Butler B. L. Molar absorptive of water on binary borosilicate optical wavequide glasses // J. Am. Ceram. Soc. 1980. V. 63. N 3-4. P. 226-230.

94. Burnham C.W. Water and magmas: A mixing model // Geochimica et Cosmochimica Acta. 1975. V. 39. P. 1077-1084.

95. Burnham C.W., Davis N.F. The role H20 in silicate melts: I. P-V-T relations in the system NaAISi308 to 1 kilobars and 1000°C // American Journal of Sciences. 1979. V.270. P. 54-79.

96. Cody G.D., Mysen B.O., Lee S.K. Structure vs. composition: A solidstate 1H and 29Si NMR study of quenched glasses along the Na20-Si02-H20 join // Geochimica et Cosmochimica Acta. 2005. V. 69. № 9. P. 2373-2384.

97. Colomban P., Courret II., Romain F., Gouadec G. Sol-Gel-Prepared Pure and Lithium-Doped Hexacelsian Polymorphs: An Infrared, Raman, and Thermal Expansion Study of the b-Phase Stabilization by Frozen Short-Range Disorder // J. Am. Ceram. Soc. 2000. V. 83. № 12. P. 2974-2982.

98. Cormack A. N. and Du J. C. Molecular dynamics simulations of soda-lime-silicate glasses // J. Non-Cryst. Solids. 2001. V. 293-295. P. 283-289.

99. Cormier L., Calas G., Gaskell P.H. Cationic environment in silicate glasses studied by neutron diffraction with isotopic substitution Chemical Geology. 2001. V. 174. P. 349-363

100. Danyushevsky L.V., Sobolev A.V., Dmitriev L.V. Estimation of the pressure of crystallization and H20 content of MORB and BABB glasses: calibration of an empirical technique // Mineralogy and Petrology, 1996. V. 57., № 3—4. P. 185205.

101. Davis C.M, Agarwal A., Tomozava M., Hirao K. Quantitative infrared spectroscopic measurement of hydroxyl concentrations in silica glass // Journal of Non-Crystalline Solids. 1996. V. 203. P. 27-36.

102. Dingwell D.B. Experimental studies of boron in granitic melts // Rev. Mineralogy, 1996. V. 33. P. 331-385.

103. Dixon J.E., Stolper M.E., Holloway J.R. An experimental study of water and carbon dioxide solubilities in mid-ocean ridge basaltic liquids // J. Petrol. 1994. V.35.P. 1-87.

104. Dove M. T., Pryde A. K. A., Keen D. A. Phase transitions in tridymite studied using "Rigid Unit Mode' theory, Reverse Monte Carlo methods and molecular dynamics simulations // Miner. Mag. 2000. V. 64. № 2. P. 267-283

105. Dmitriev L.V., Sobolev A.V., Sushchevskaya N.M., Zapunny S.A., Abissal glasses, petrological mapping of the oceanic floor and "Geochemical Leg" // Init. Repts. DSDP. Washington (U.S. Govt. Printing Office). 1985. V. 82. P. 509518.

106. Du, L.-S. and Stebbins, J.F. Solid-state NMR study of metastable immiscibility in alkali borosilicate glasses. J. Non-Cryst. Solids. 2003. V. 315. P. 239-255.

107. Du, L.-S. and Stebbins, J.F. The nature of silicon-boron mixing in sodium borosilicate glasses: a high-resolution 11B and 170 NMR study. J. Phys. Chem. B, 2003. V. 107. P. 10063-10076.

108. Du, L.-S and Stebbins, J.F. Site preference and Si/B mixing in mixed-alkali borosilicate glasses: a high-resolution 1 IB and 170 NMR study. Chem. Material. 2003. V. 15. P. 3913-3921.

109. Duer M.J., Elliot S.R., Gladden L.F. An investigation of the structural units in sodium disilicate glass: a 2-D 29Si NMR study // J. Non-Cryst. Solids. 1995. V. 189. P. 107-117.

110. El-Egili K. Infrared studies of Na20-B203-Si02 and Al203-Na20-B203-Si02 glasses // Physica B. 2003. V. 325. P. 340-348.

111. Farges F., Brown G. E., Rehr J.J. Coordination chemistry of Ti(IV) in silicate glasses and melts: I. XAFS study of titanium coordination in oxide model compounds // Geochirnica and Cosmochimica Acta. 1996. V. 60. № 16. P. 30233038.

112. Farges F., Brown G. E., Navrotsky A., Gan H., Rehr J.J. Coordination chemistry of Ti(IV) in silicate glasses and melts: II. Glasses at ambient temperature and pressure // Geochirnica and Cosmochimica Acta., 1996. V. 60. № 16. P. 30393053.

113. Farges F., Brown G. E., Navrotsky A., Gan II., Rehr J.J. Coordination chemistry of Ti(IV) in silicate glasses and melts: III. Glasses and melts from ambient to high temperature // Geochirnica and Cosmochimica Acta. 1996. V. 60. № 16. P. 3055-3065.

114. Farges F., Brown G. E. Coordination chemistry of Ti(IV) in silicate glasses and melts: IV. XANES studies of synthetic and natural volcanic glasses and tektites at ambient temperature and pressure // Geochirnica and Cosmochimica Acta. 1997. V. 61. №9. P. 1863-1870.

115. Farnan L, Kohn S. C, Dupree R. A study of the structural role of water in hydrous silica glass using crosspolirization magic angle spinning NMR// Geochirnica et Cosmochimica Acta. 1987. V. 51. № 10. P. 2869-2873.

116. Farmer V.C., ed., The Infrared Spectra of Minerals // Monograph. № 4, Mineralogical Society (London). 1974. P. 539.

117. Fasshauer D.W., Chatterjee N.D., Marler B. Synthesis, structure, thermodynamic properties, and stability relations of K-cymrite, K[AlSi308] H20 // Phys Chem Minerals. 1997. V. 24. P. 455-462.

118. Ferrand K., Abdelouas A., Grambow B. Water diffusion in the simulated French nuclear waste glass SON 68 contacting silica rich solutions: experimental and modeling //Journal of Nuclear Materials. 2006. V. 355, № 1-3. P. 54-67.

119. Flory P.J. Principles of polymer chemistry // New York, Cornuell Univ. Press., 1973, 672 p.

120. Franz H. Solubility of water in alkali borate glasses // J. Am. Ceram. Soc. 1966. Y. 49. N 9. P. 473-477.

121. Furukawa T., White W.B. Raman spectroscopic investigation of sodium borosilicate glass structure // Journal of materials science. 1981. V. 16. № 10. P. 2689-2700.

122. Gaillard F., Scaillet B., Pichavant M., Beny J.M. The effect of water and f02 on the ferric-ferrous ratio of silicic melts // Chemical Geology, 2001. V. 174. P. 255-273.

123. Gan H., Wilding M.C., Navrotsky A. // Ti4+ in silicate melts: Energetics from high-temperature calorimetric studies and implications for melt structure // Geochirnica and Cosmochimica Acta. 1996. V. 60. № 21. P. 4123-4131.

124. Gaskell P. H., Eckersley M. C., Barnes A. C., and Chieux P. Mediumrange order in the cation distribution of a calcium silicate glass // Nature. 1991. V. 350. 675-677.

125. Gee B. and Eckert H. Cation distribution in mixed-alkali silicate glasses. NMR studies by Na-23-{Li-7} and Na-23-{Li-6} spin echo double resonance // J. Phys. Chem. 1996. V. 100. P. 3705-3712.

126. George A. M. and Stebbins J. F. Dynamics of Na in sodium aluminosilicate glasses and liquids // Phys. Chem. Min. 1996. V. 23. P. 526-534.

127. Goldsmith J. R., Peterson J.W. Hydrothermal melting behavior of KAlSi308 as microcline and sanidine // American Mineralogist. 1990. V.75. P. 1362-1369.

128. Goranson R.W. The solubility of water in granitic magmas // American Journal of Science. 1931. V. 22. № 8. P. 481-502.

129. Goranson R.W. Silicate-water systems: Phase equilibrium in the NaAlSi308-H20 and KAlSi3Og-H20 systems at high temperature and pressure // American Journal of Science. 1938. V. 35-A. P. 71-91.

130. Graetsch FI. and Topalovic-Dierdorf I. MAS NMR Spectra of Hyalite from Gran Canaria // ChemiederErde. Geochemistry. 1996. V.56. P. 387-391.

131. Graetsch H., Gies H., Topalovic I. NMR, XRD and IR study on microcrystalline opals //Physics and Chemistry Minerals. 1994. V.21. P. 166-175.

132. Greaves G. L. and Ngai K. L. Reconciling ionic-transport properties with atomic-structure in oxide glasses // Phys. Rev. 1995. V 52. P. 6358-6380.

133. Graham C.M, Tareen J, McMillan P.F, Lowe B.M An experimental and thermodynamic study of cymrite and celsian stability in the system Ba0-Al203-Si02-H20 // Eur J Mineral. 1992. V. 4. P. 251-269.

134. Hagg G. The vitrous state // J. Chem. Phys. 1935. V. 3. № 1 P. 42-49.

135. Hamelton, 1963. Solubility of water in igneous rock melts // Program. Annual. Meeting. 1963. P. 17-20.

136. Handke M., Kosinski K., Tarte P. Vibrational spectra and force constant calculations of the isotopic species ofMgCaSi04 // J Molec. Sturct. 1984. V. 115. P. 401-404.

137. Hawthorne F.C., Kimata M., Cerny P., Ball N. The crystal chemistry of the milarite-group minerals // American Mineralogist. 1991. V.76. P. 1836-1856.

138. Hench L.L., Clark D. E., Campbell J. High level waste immobilization forms // Nuclear and Chemical waste management. 1984. V. 5. P. 149-173.

139. Henderson G.S., Liu X., Fleet M.E. A Ti L-edge absorption study of Ti-silicate glasses // Physic and Chemistry of Glasses. 2002. V.29. P. 32-42.

140. Hofmeister A.M. Infrared reflectance spectra of fayalite, and absorption data from assorted olivines, including pressure and isotope effects // Phys Chem Minerals. 1997. V. 24. P. 535-546.

141. Holtz F, Behrens H, Dingwell D., Taylor R.P. Water solubility in aluminosilicate melts of haplogranite composition at 2 kbar // Chemical Geology. 1992. V. 96. P. 289-302.

142. Holtz F, Behrens H, Dingwell D., Johannes. H20 solubility in haplogranitic melts: Compositional, pressure and temperature dependence // American Mineralogist. 1995. V.80. P. 94-108.

143. Hong S.-H., Young J. F., Yu P., Kirkpatrick R. J. Synthesis of anorthite by the Pechini process and structural investigation of the hexagonal phase // J. Mater. Res. 1999. V. 14. № 5. P. 1828-1833.

144. Huang C., Behrman E.C. Structure and properties of calcium aluminosilicate glasses // Journal of Non-Crystalline Solids. 1991. V.128. P. 310321.

145. Huang Y., Jiang Z., and Schwieger W.. Vibrational Spectroscopic Studies of Layered Silicates//Chem. Mater. 1999. V.ll (5). P. 1210-1217.

146. Jewell J.M., Shelby J.E. Effects of water content on the properties of sodium aluminosilicate glasses //J. Am. Ceram. Soc. 1992. V. 75. N 4. P. 878-883.

147. Ihinger, P.D., Hervig, R.L., McMillan, P.F., 1994. Analytical methods for volatiles in glasses // In: Carroll, M.R., Holloway, J.R. Eds., Volatiles in Magmas. Reviews in Mineralogy. V. 30. P. 67-121.

148. Kamitsos E.I., Patsis A.P., Karakassides M.A., Chryssikos G.D. Infrared reflectance spectra of lithium borate glasses // Journal of Non-Crystalline Solids. 1990. V. 126. P. 52-67.

149. Keen D.A., Dove M.T. Total scattering studies of silica polymorphs: similarities in glass and disordered crystalline local structures // Mineral. Magazine. 2000. V. 64. № 3. P. 447-457.

150. Keller W.D., Pichett E,E. Hydroxyl and water in perlite from Superior, Arisona // Amer. Sci. 1954. V. 252. P. 87-98.

151. Keppler H., Shen, A. Infrared spectroscopy of hydrous silicate melts to 1000°C and 10 kbar: Direct observation of H20 specification in diamond-anvilcell // American Mineralogist. 1995. V.80. P. 1335-1338.

152. Kirschen M., Pichavant M. A thermodynamic model for hydrous silicate melts in the system NAlSisOg-KAlSisOs-Si^-HjO // Chemical Geology. 2001. V. 174. P. 103-114.

153. Kohn S.C., Dupre R., Smith M.E. A multinuclear magnetic resonance study of the structure of hydrous albite glasses // Geochimica et Cosmochimica Acta. 1989. № 11. P. 2925-2936.

154. Kohn S.C., Dupree R., Mortura M.G. The interaction between water and aluminosilicate magmas // Chemical Geology/ 1992. V. 96. № 3. P. 399-409.

155. Konijnendijk W.L., Stevels J.M. The structure of borate glasses studied by Raman scattering // Journal of Non-Crystalline Solids. 1975. V. 18. P. 307-331.

156. Kress V.C., Carmichael I.S.E. The compressibility of silicate liquids containing Fe203 and the effect of composition, temperature, oxygen fugacity and pressure on their redox states // Contribs Mineral.and Petrol. 1991. V 108. P. 82-92.

157. Kubicki J.D., Sykes D. Molecular orbital calculations of vibrations in 3-membered aluminosilicate rings//Phys. Chem. Mineral. 1993. V.19. P.381-391.

158. Kurkijan C.R., Russel L.E. Solubility of water in molten alkali silicates // Journal of Soc.Glass Tecnol. 1958. V.47.P 143-151.

159. Kumerlen J., Mervin L.R, Sebald A., Keppler H. Structural role of H20

90 1

in sodium silicate glasses: results from Si and H NMR spectroscopy // Journal of Phys.Chem. 1992. V. 96. № 15. P. 6405-6410.

160. Labotka T.C., Rossman G.R. The Infrared Pleochroism of Lawsonite: The Orientation of the Water and Hidroxide Groups // American Mineralogist. 1974. V.59. P. 799-806.

161. Labowitzky E. and Rossman G.R. FTIR spectroscopy of lawsonite between 82 and 325 K//Amirican Mineralogist. 1996. V.81. P. 1080-1091.

162. Labowitzky E. and Rossman G.R. Principles of quantitative absorbance measurements in anisotropic crystals // Phys. Chem. Minerals. 1996, V. 23. P.319-327.

163. Lam D.J., Paulikas A.P., Veal B.W. X-ray photoemission spectroscopy studies of soda aluminosilicate glasses // Journal of Non-Crystalline Solids. 1980. V. 42. P. 41-48.

164. Lee S.K., Stebbins J. The degree of aluminum avoidance in aluminosilicate glasses // American Mineralogist. 1999. V. 84. P. 937-945.

165. Lee, S.K., Musgrave, C.B., Zhao, P. and Stebbins, J.F. Topological disorder and reactivity of borosilicate glasses: quantum chemical calculations and O and "B NMR study. J. Phys. Chem. B. 2001. V. 105. P. 12583-12595.

166. Lee S.K., Stebbins J.F. The distribution of sodium ions in aluminosilicate glasses: A high-field Na-23 MAS and 3Q MAS NMR study // Geochimica et Cosmochica Acta. 2003. V. 67. P. 1699-1709.

167. Lee S. K., Cody G.D., Mysen B.O. Structure and the extent of disorder in quaternary (Ca-Mg and Ca-Na) aluminosilicate glasses and melts // American Mineralogist. 2005. V. 90. P. 1393-1401.

168. Levy R.A., Lupis C.H.P., Flinn P.A. Mossbauer analysis of the valence and coordination of iron cations in Si02-Na20-Ca0 glasses // Phys. Chem. Glasses. 1976. V. 17. P. 94-103.

169. Li H., Tomazawa M. Effects of water in simulated borosilicate-based nuclear waste glasses on their properties // Journal of Non-Crystalline Solids. 1996. V. 196. P. 188-198.

170. Lipinska-Kalita K.E. Infrared spectroscopic investigation of structure and crystallization of aluminosilicate glasses // Journal of Non-Crystalline Solids., 1990. V. 119. P. 310-317.

171. Luckscheiter B., Nesovic M. Development of glasses for the vitrification of high level liquid waste (HLLW) in a joule heated ceramic melted // Waste Management, 1996. V. 16. №. 7. P. 571-578.

172. MacKenzie J W, Bhatnagar A, Bain D, Bhowmik S, Parameswar C. 29Si MAS-NMR study of the short range order in alkali borosilicate glasses // Journal of Non-Crystalline Solids,. 1994. V. 177. P. 269-276.

173. Maekawa H., Maekawa T., Kawamura K. and Yokokawa T. The structural groups of alkali silicate glasses determined from 29Si MAS-NMR. // J. Non-Cryst. Solids. 1991. V. 127. P. 53-64.

174. Manara D., Grandjean A., Neuville D.R. Advances in understanding the structure of borosilicate glasses: A Raman spectroscopy study // American Mineralogist. 2009. V. 94, № 5-6. P.777-784.

175. Masson C.R., Smith I.B., Whiteway S.G. Activities and ionic distributions in liquid silicates: application of polymer theory // Canad. J. Chem. 1970. V. 48. P. 1456-1463.

176. Matson P.W., Sharma S.K., Philpotts J.A. Raman spectra of some tectosilicates and glasses along the ortoclase-anortite and nepheline-anortite joins // American Mineralogist. 1986. V.71. P. 694-704.

177. Mazurin O.V. Glass properties: compilation, evaluation and prediction // Journal of Non-Crystalline Solids. 2005. V. 351. P. 1103-1112.

178. McGinnis P.B., Shelby. Diffusion of water in vitreous silica // Journal of Non-Crystalline Solids. 1994.V.I79. P. 185-193.

179. McKeown D.A., Galeener F.I., Brown G.E. Raman studies of Al coordination in silica-rich sodium aluminosilicate glasses and some related minerals //Journal of Non-Crystalline Solids. 1984. V. 68. P. 361-378.

180. McMillan P., Piriou B. The structure and vibrational spectra of crystals and glasses in the silica-alumina system // Journal of Non-Crystalline Solids. 1982. V.53. P. 279-298.

181. McMillan P., Piriou B., Navrotsky A. Raman spectroscopic studies of glasses along the join silica-calcium alumínate, silica-sodium alumínate and silica-potassium alumínate // Geochimica et Cosmochica Acta. 1982. V. 46, № 11. P. 20212037.

182. McMillan P., Piriou B. Raman spectroscopy of calcium alumínate glasses and crystals // Journal of Non-Crystalline Solids. 1983. V.55. P. 221-242.

183. McMillan P. Structural studies of silicate glasses and melts-applications and limitations of Raman spectroscopy // American Mineralogist. 1984. V. 69. P. 622-644.

184. McMillan P.F., Remmele R.L. Hydroxyl sites in Si02 glass: A note on infrared and Raman spectra // American Mineralogist. 1986. V. 71. P. 772-778.

185. McMillan P.F., Holloway J.R. Water solubility in aluminosilicate melts // Contrib. Mineral. Petrol. 1987. V. 97. №3. P. 320-332.

186. McMillan P., Wolf G.H., Poe B.T. Vibrational spectroscopy of silicate liquids and glasses. // Chemical Geology. 1992. V. 96. P. 351-366.

187. McMillan P., Poe B.T., Gillet P., Reynard B. A study of Si02 glassand supercooled liquid to 1950 K via high-temperature Raman spectroscopy // Geochimica et Cosmochica Acta. 1994. V. 58. P. 3653-3664.

188. McMillan P. F., Wolf G. H. Vibrational spectroscopy of silicate liquids // Mineralogy and Geochemistry. 1995. V. 32. P. 247-315.

189. Merzbacher C.I., White W.B. Structure of Na in aluminosilicate glasses: A far-infrared reflectance spectroscopic study // American Mineralogist. 1988. V. 73. P. 1089-1094.

190. Miller G.R, Rossman G.R., Harlow G. E. The Natural Occurrence of Hydroxide in Olivine // Physics and Chemistry of Minerals., 1987. V. 14. № 5. P.461-472.

191. Mishra R.K., Sudarsan V., Tyagi A.K., Kaushik C.P., Kanwar Raj, Kulshreshtha S.K. Structural studies of Th02 containing barium borosilicate glasses // J. Non-Cryst. Solids. 2006. V. 352. P. 2952-2957.

192. Mishra R.K., Sudarsan V., Kaushik C.P., Kanwar Raj, Kulshreshtha S.K., Tyagi A.K.. Effect of BaO addition on the structural aspects and thermophysical properties of sodium borosilicate glasses // J. Non-Cryst. Solids. 2007. V. 353. P. 1612-1617.

193. Miura Y., Matsumoto S., Nanba T., Akazawa T. // X-ray photoelectron spectroscopy of sodium aluminosilicate glasses // Physics and Chemistry of Glasses. 2000. V.41.,№ l.P. 24-31.

194. Miyoshi H., Chen D., Masui PI., Yazawa T., Akai T. Effect of calcium additive on structural changes under heat treatment in sodium borosilicate glasses // J. Non-Cryst. Solids. 2004. V. 345-346. P. 99-103.

195. Moulson A.J. Roberts J.P. Water in silicate glasses // Trans. Faraday Society, 1961. V. 57. №3.

196. Murdoch J.B., Stebbins J.F., Carmichael I.S.E. High-resolution 29Si NMR study of silicate and aluminosilicate glasses the effect of network-modifying cations // Amirican Mineralogist. 1985. V.70. P. 332-343.

197. Mysen B.O., Virgo D., Harrison W.J., Scarfe C.M. Solubility of H20 in silicate melts at high pressure and temperature: a Raman spectroscopic study // American Mineralogist. 1980. V. 65. P. 900-914.

198. Mysen B.O., Siefert F., Virgo D. Structure and redox equilibria of iron-bearing silicate melts // American Mineralogist. 1980. V. 65. P. 867-884.

199. Mysen B.O., Virgo D., Kushiro I. The structural role of aluminum in silicate melts - a Raman spectroscopic study at 1 atmosphere // American Mineralogist. 1981. V. 65. P.678-701.

200. Mysen B.O., Virgo D. Effect of pressure on the structure of iron-bearing silicate melts // Carnegie Inst. Washington. Year Book 82. 1983. P. 321-325.

201. Mysen B.O., Virgo D., Seifert F.A. Redox equilibria of iron in alkaline earth silicate melts: relationships between melt structure, oxygen fugacity, temperature and properties of iron-bearing silicate liquids // American Mineralogist. 1984. V. 69. P. 834-847.

202. Mysen B.O., Virgo D., Seifert F.A. Relationships between properties and structure of aluminosilicate melts // American Mineralogist. 1985. V. 70. P. 88-105.

203. Mysen B.O. Redox equilibria and coordination of Fe and Fe in silicate glasses from Fe Mossbauer spectroscopy // J. Non-Cryst. Solids. 1987. V. 95-96. P. 247-254.

204. Mysen B. Role A1 in depolimerized peralkaline aluminosilicate melts in the systems Li20-Al203-Si02, Na20-Al203-Si02 and K20-Al203-Si02 // American Mineralogist. 1990. V. 75. P. 120-134.

205. Mysen B.O. Relations between structure, redox equilibria of iron, and properties of magmatic liquids // Physical Chemistry of Magmas. Advances in Physical Geochemistry. V. 9. Edited by Perchuk &Kushiro, New York: SpringerVerlag. 1991. P. 41-98.

206. Mysen B. O., Frantz J. D. Raman spectroscopy of silicate melts at magmatic temperature: Na20-Si02, K20-Si02 and Li20-Si02 binary composition in the temperature range 25-1475 °C // Chemical Geology. 1992. V. 96. P. 321—332.

207.. Mysen B. O., Frantz J.D. Structure of haplobasaltic melts at magnetic

temperature: In situ, high-temperature study of melts on the join Na2Si205-Na2(NaAl)205 // Geochimica and Cosmochimica Acta. 1994. V. 58. P. 1711-1733.

7 I

208. Mysen B. O. Structural behavior of A1 in silicate melts: In situ, high-temperature measurements as a function of bulk chemical composition // Geochimica et Cosmochica Acta. 1995. V. 59. № 3. P. 455-474.

209. Mysen B., Neuville D. Effect of temperature and Ti02 content on the structure of Na2Si20g-Na2Ti205 melts and glasses // Geochimica et Cosmochimica Acta. 1995. V. 59. № 2. P. 325-342.

210. Mysen B. O. Haploandesitic melts at magnetic temperature: In situ, high-temperature structure and properties of melts along the join K2Si409-K2(KAl)409 to 1236 °C at atmospheric pressure // Geochimica and Cosmochimica Acta. 1996. V. 60. № 19. P. 3665-3685.

211. Mysen B. O. Structure and properties of magmatic liquids: From haplobasalt to haploandesite // Geochimica and Cosmochimica Acta. 1999. V. 63. № l.P. 95-112.

212. Mysen B.O. Water in peralkaline aluminosilicate melts to 2 GPa and 1400 C // Geochimica and Cosmochimica Acta., 2002. V. 66. № 16. P. 2915-2928.

213. Narottam P. Bansal, C. Drummond. Kinetics of hexacelsian-to celsian phase transformation in SrAl2Si20s // Journal of American Ceramic Society. 1993. V. 76. №5. P. 1321-1324.

214. Neuville D. R., Mysen B. O. Role aluminum in the silicate network: In situ, high-temperature study of glasses and melts on the join Si02-NaA102 // Geochimica and Cosmochimica Acta. 1996. V. 60. № 10. P. 1727-1737.

215. Newman S., Stolper E.M., Epstein S. Measurement of water in rhyolitic glass: Calibration of an infrared speclroscopie techinque // American mineralogist. 1986. V.71. № 11-12. P. 1527-1541.

216. Newman S., Stolper E.M., Epstein S. Measurement of water in rhyolitic glass: Calibration of an infrared spectroscopic technique // Am. Miner. 1986. V. 71. № 11-12. P. 1527-1541.

217. Nicholls J. A simple Thermodynamic Model for Estimating the solubility of H20 in magmas // Contributions to Mineralogy and Petrology. 1980. V.74. P. 211-220.

218. Novak M., Behrens H The specification of water in haplogranitic glasses and melts determinated by in situ near-infrared spectroscopy // Geochimica et Cosmochimica Acta. 1995. V.59. № 16. P.3445--3450.

219. Novak M, Behrens H, Johannes W. A new type of high-temperature, high-pressure cell for spectroscopic studies of hydrous silicate melts // American Mineralogist. 1996. V. 81. P. 1507-1512.

220. Ochs F.A., Lange R.A. The partial molar volume, thermal expansivity, and compressibility of H20 in NaAlSisOs liquid: new measurements and an internally consistent model // Contrib. and Miniral. Petrol. 1997. V.129. P. 155-165.

221. Oestrike R., Yang W.H., Kirkpatrick R.J., Harvig R.L., Navrotsky A., Montez B. High-resolution Na, A1 and Si NMR spectroscopy of framework alumosilicate glasses // Geochimica et Cosmochimica Acta. 1987. V.51. P.2199-2209.

222. Oestrike R., Kirkpatrick R.J. 27A1 and 29Si MASS NMR spectroscopy of glasses in the system anorthite-diopside-forsterite // American Mineralogist, 1988, V. 73. P. 534-546.

223. Oglesby J. V., Kroeker S., and Stebbins J. F. Potassium hydrogen

• 17

disilicate: A possible model compound for O NMR spectra of hydrous silicate glasses. Am. Mineral. 2001. V. 86. P. 341-347.

224. Oglesby J. V. and Stebbins J. F. 29Si CPMAS NMR investigations of silanol-group minerals and hydrous aluminosilicate glasses. Am. Mineral. 2000. V. 85. P. 722-731.

225. Ohlhorst S., Behrens H., Holtz F. Compositional dependence of molar absorptivities of near-infrared OFI- and H20 bands in rhyolitic to basaltic glasses // Chemical Geology. 2001. № 174. P. 5-20.

226. Olbert B.H., Doremus R.H. Infrared Study of Soda-Lime Glass During Hydration and Dehydration // Journal of the American Ceramic Society. 1983. V. 66. №3. P. 163-166.

227. Okumura S., Nakashima S. Molar absorptivities of OH and H20 in rhyolitic glass at room temperature and at 400-600 °C // American Mineralogist. 2005. V. 90. P. 441-447.

228. Otalora G., Hess H.H. Modal analysis of igneous rocks by X-ray diffraction methods with examples from St.Paul's rocks and an olivine module // American journal science. 1969. V. 26. P.822-840.

229. Ottonelo G., Moretti R., Marini L., Zuccolini M.V. Oxidation state of iron in silicate glasses and melts: a thermochemical model // Chemical Geology. 2001. V. 174. P. 157-179.

230. Oxtoby S., Hamilton D.L. The discteme association of water with Na20 and Si02 in NaAl-silicate melts // Contrib. Mineralogy and Petrology. 1978. V. 66. P.185-188.

231. Padro D., Schmidt B.C., Dupree R. Water solubility mechanism in hydrous aluminosilicate glasses: Information from 27A1 MAS and MQ MAS NMR // Geochimica et Cosmochimica Acta. 2003. V.67. №8. P. 1543-1551.

232. Pandya N, Muenow D.W., Sharma S.K., Sherrif B. L. The speciation of water in hydrated alkali silicate glasses // Journal of Non-Crystalline Solids. 1994. V.176. P.140-146.

233. Pauling L. The molecular structure of the tungetosilicates and related compound // Journal of American Ceramic Society. 1929. V. 51. № 10. P. 28682880.

234. Persikov E. S., Zharikov V. A., Bukhtiyarov P. G., and Pol'skoy S. F. The effect of volatiles on the properties of magmatic melts // Eur. J. Mineral. 1990. V. 2. P. 621-642.

235. Pichavent M., Holtz E, McMillan P. Phase relationsand compositional dependence of H20 solubility in quartz-feldspar melts // Chemical Geology. 1992. V. 96. P. 303-319.

236. Poe B.T., McMillan P.F., Angell C.A., Sato R.K. A1 and Si coordination in Si02-Al203 glasses and liquids: A study by NMR and IR spectroscopy and MD simulations // Chemical Geology. 1992. V. 96. P. 333-349.

237. Priest D.K., Levy A.S. Effect of Water Content on Corrosion of Borosilicate Glass // Journal of the American Ceramic Society. 1960. V. 43. Issue 7. P. 356-358.

238. Randall J.T. The diffraction X-ray and electrons by amorphous solids, liquids and gases // London, 1934. 336 p.

239. Ratai E., Janssen M., and Eckert H. Spatial distributions and chemical environments of cations in single- and mixed alkali borate glasses: Evidence from solid state//NMR. Sol. St. Ion. 1998. V. 105. P. 25-37.

240. Rebiscoul D., Rieutord F., Ne F., Frugier P., Cubitt R., Gin S. Water penetration mechanisms in nuclear glasses by X-ray and neutron reflectometry // Journal of Non-Crystalline Solids. 2007. V. 353. P. 2221-2230.

241. Reibling E.F. Structure of sodium aluminosilicate melts containing at least 50 mole % Si02 at 1500 C // Journal of Chemical Physics. 1966. V.44. P. 28572865.

242. Reynard B. and Webb S.L. High-temperature Raman spectroscopy of Na2TiSi207 glass and melt: coordination of Ti4+ and the nature of the configurational changes in the liquid // Eur.J.Mineral. 1998. V. 10. P. 49-58.

243. Rodericka J.M., Holland D., Howesa A.P. and Scalesb C.R. Density-structure relations in mixed-alkali borosilicate glasses by 29Si and 1 IB MAS-NMR //Journal of Non-Crystalline Solids., 2001. V. 293-295. P. 746—751.

244. Romano C., Dingwell D.B., Hess K.U. The effect of boron on the speciation of water in granitic melts // Per. Mineral. 1995. V. 64. P. 413—431.

245. Romano C., Poe B. T., Mincione V., Hess K. U., and Dingwell D. B. The viscosities of dry and hydrous XAlSi308 (X= Li, Na, K, Ca0.5, Mgo.5) melts. Chem. Geol. 2001. V. 174. P. 115-132.

246. Roskosz M., Toplis M. J., Besson P., Richet P. Nucleation mechanisms: A crystal-chemical investigation of phases forming in highly supercooled aluminosilicate liquids //J. Non-Crystall. Solids. 2005. V. 351. P. 1266-1282.

247. Ross C.S., Smith R.L. Water and other volatiles in volcanic glasses // American Mineralogist. 1955. V. 40. P. 1071-1089.

248. Rudakova S.E., Demyanova L.P., Borukhin B.Ya, Bogoyavlenskaya M.L. An evaluation of the acid resistance silicates from the IR-reflection spectra // All-Union Scientific-Research Institute of Ceramics. 1983. №. 11. P. 11-12.

249. Schaller T. and Seebald A. One- and two-dimensional magic-angle spinning experiments on hydrous silicate glasses // Solid State NMR. 1995. V. 5. P. 89-102.

250. Schmidt B.C., Riemer T., Kohn S.C., Behrens H., Dupree R. Different water solubility mechanisms in hydrous glasses along the Qz-Ab join: Evidence from NMR spectroscpy // Geochimica et Cosmochimica Acta. 2000. V.64. №3. P. 513526.

251. Schulze R, Behrens H, Hoiz F, Roux J., Johannes W. The influence of H20 on the viscosity of a haplogranitic melt // American Mineralogist. 1996. V. 81, №9-10. P. 1155-1165.

252. Sharma S.K., Philpotts J.A., Matson D.W. Ring distributions in alkali-and alkaline-earth aluminosilicate framework glasses - a RAMAN spectroscopic study//Journal of Non-Crystalline Solids. 1985. V.71. P.403-410.

253. Shelby J.E. Diffusion and solubility of water in alkali borate glasses // Phys. Chem. Glasses. 2003. V. 44. № 2, p. 106-112.

254. Shen A., Keppler H. Infrared spectroscopy of hydrous silicate melt to 1000° C and 10 kbar direct observation on H20 specification in a diamond-anvil cell //American Mineralogist. 1995. V. 80. №11-12. P. 1335-1338.

255. Skogby H., Rossman G.R. OH- in pyroxene: An experimental study of incorporation mechanisms and stability // American Mineralogist. 1989. V 74. P. 1059-1069.

256. Silver L.A., Stolper E.W. A thermodinamic model for hidrous silicate melts//Journal ofGeology. 1985. V.93. №2. P. 161-178.

257. Silver L., Stolper E. Water in albitic glasses // Journal of Petrology.

1989. V. 30. P. 667-709.

258. Silver L.A.. Ihinger P.D.. Stolper E.W. The ingluence of bulk composition on specification of water in silicate glasses // Contrib. Mineral. Petrol.

1990. V. 104. №2. P. 142-162.

259. Simakin A.G., Zavel'sky V.O. and Behrens, H., J.Kucherninenko, Salova T. A thermodynamic model for polymerized sodium aluminosilicate melts // Eur. J. Mineral. 2005. V. 17. № 2. P. 243-250.

260. Stebbins J., Farnan I., Xue X. The structure and dynamics of alkali silicate liquids: a view from NMR spectroscopy // Chemical Geology. 1992. V. 96. P. 371-385.

261. Stebbins J., Sen S., George A.M. High temperature nuclear magnetic resonance studies of oxide melts // Journal of Non-Crystalline Solids. 1995. V. 192— 193. P.298-305.

262. Stebbins J.F., Ellsworth S.E. Temperature effects on structure and dynamics in borate and borosilicate liquids: high-resolution and hightemperature NMR results // J. Am. Ceram. Soc. 1996. V. 79. № 9. P. 2247-2256.

263. Stebbins J., Lee S.K., Oglesby J. Al-O-Al oxygen sites in crystalline aluminates and aluminosilicate glasses: High-resolution oxygen-17 NMR result // American Mineralogist 1999. V. 84. P. 983-986.

264. Stoch P. Cs containing borosilicate waste glasses // Optica Applicata. 2008. V. 38. № l.p. 237-243.

265. Stone J., Walrefen G.E. Overtone vibrations of OH groups in fused silica optical fibers // Journal of Chemical Physics. 1982. V. 76. № 4. P. 1712-1722.

266. Stolper E.W. Water in Silicate Glasses: An Infrared Spectroscopic Study // Contribution Mineralogy and Petrology. 1982. V. 81. № 1. P. 1-17.

267. Stolper E.W., The specification of water in silicate melts // Geochirnica and Cosmochimica. 1982. V.46. № 12. P. 2609-2620.

268. Stolper E.W. Temperature dependence of the speciation of water in rhyolitic melts and glasses// American Mineralogist. 1989. V. 74. №6. P. 1247-1257.

269. Sykes D., Kubicki J.D. A model for II20 solubility mechanisms in albite melts from infrared spectroscopy and molecular orbital calculations // Geochirnica and Cosmochimica Acta. 1993. V. 57. P. 1039-1052.

270. Takeuchi Y. and G. Donnay The crystal structure of hexagonal CaAl2Si208 // Acta Cryst. 1959. V. 12. P. 465-470.

271. Tamic N., Behrens H., Holtz F. The solubility of H20 and C02 in rhyolitic melts in equilibrium with a mixed C02-H20 fluid phase // Chemical Geology. 2001. V. 174. P. 333-347.

272. Taylor M., Brown G.E.Jr. The structure of mineral glasses-I. The feldspar glasses NaAlSi308, KaAlSi308, CaAl2Si308 // Geochim. Cosmochim. Acta. 1979. V. 43. P. 61-75.

273. Taylor W.R. Application of infrared spectroscopy to studies of silicate glass structure: Examples from the melilite glasses and the systems Na20-Si02 and Na20-Al203-Si02 // Proceeding Indian Academy of Sciences. Earth and Planetary Sciences., 1990. V. 99. P.99-117.

274. Taylor B.E., Eishelberger J.C., Westrich K.K. Hydrogen isotopic evidence of rhyolitic magma degassing during shallow intrusion and eruption // Nature. 1983. V. 306. P. 541-545.

275. Tomozawa M. Water in glass // J. Non-Cryst. Solids. 1985. V. 73. № 1-3.P. 197-204.

276. Tomozawa M. Effects of water in simulated borosilicate-based nuclear waste glasses on their properties // Journal of Non-Crystalline Solids. 1996. V. 195. № 1-2. P. 188-198

277. Tomlinson J.W. A note of the solubility of water in a molten sodium silicate//Journal Soc. Glass Technology. 1956. V.40. № 192. P. 25T-31T.

278. Vedishcheva N.M., Shakhmatkin B.A., Wright A.C. Thermodynamic modelling of the structure of sodium borosilicate glasses // Phys. Chem. Glasses. 2003. V. 44. №3. p. 191-196.

279. Virgo D., Mysen B.O. The structural state of iron in oxidized vs. Reduced glasses at 1 atm: 57Fe Mossbauer study // Phys. Chem. Mineral. 1985. V. 12. P. 65-76.

280. Virgo D., Mysen B.O., Danckwerth P.A. Redox equilibria and the anionic structure of Na20 xSi02 -Fe-0 melts: effect of oxygen fugacity // Carnegie Inst. Wash. Year Book. 1983. V. 82. P. 305-309.

<2 i

281. Virgo D., Mysen B.O., Danckwerth P.A. Speciation of Fe in 1-atm Na20-Si02-Fe-0 melts // Carnegie Inst. Wash. Year Book. 1982. V. 81. P. 349-353.

282. Wan J., Cheng J., Lu P. The Coordination State of B and A1 of Borosilicate Glass by IR Spectra // Journal of Wuhan University of Technology-Mater. Sci. Ed. 2008. V. 23. № 3. P. 419-421.

283. Warren B.E. X-ray diffraction of vitreous silica // Z. Krist. 1933. V. 86. № 5-6. P. 349-358.

284. Warren B.E., Biscoe J. The structure of silica glass by X-ray diffraction studies // J. Amer. Ceram. Soc. 1938. V. 21. № l.P. 49-54.

285. White W.B., Minser D.G. Raman spectra and structure of natural glasses //Journal of Non-Crystalline Solids, 1984. V.67. P.45-59.

286. Wilke M., Behrens H., Burkhard D.J.M., Rossano S. The oxidation state of iron in silicic melt at 500 MPa water pressure // Chemical Geology, 2002. V. 189. P. 55-67.

287. Withers R.L., Tabira Y., Valgoma J.A., Aroyo M., Dove M.T. The inherent displacive flexibility of the hexacelsian tetrahedral framework and its relationship to polymorphism in Ba-hexacelsian // Phys.Chem.Minerals. 2000. V. 27. P.747-756.

288. Wittman E., Zanotto E. Surface nucleation and growth in Anorthite glass // J. Non-Crystall. Solids. 2000. V. 271. P. 94-99

289. Wu J., Stebbins J.F. Effects of cation field strength on the structure of aluminoborosilicate glasses: high-resolution 1 IB, 27A1 and 23Na MAS NMR // J. Non-Cryst. Solids. 2009. V. 355. P. 556-562.

290. Xu Z., Maekawa H., Oglesby J. V., and Stebbins J. F. Oxygen speciation in hydrous silicate glasses: An oxygen-17 NMR study // J. Am. Chem. Soc. 1998. V. 120. P. 9894-9901.

291. Xue X. and Stebbins J. F. 23Na NMR chemical shifts and the local Na coordination environments in silicate crystals, melts, and glasses // Phys. Chem. Min. 1993. V. 20. P. 297-307.

292. Xiu T., Liu Q., Wang J. Alkali-free borosilicate glasses with wormhole-like mesopores // J. Mater. Chem. 2006. № 16. P. 4022-4024.

293. Yano T., Kunimine N., Shibata S., Yamane M. Structural investigation of sodium borate glasses and melts by Raman spectroscopy. I. Quantitative evaluation of structural units // Journal of Non-Crystalline Solids. 2003. V. 321. P. 137-146.

294. Yamanaka S., Akagi J., Hattori M. Reaction of pyrex type borosilicate glass with water in autoclave // Journal of Non-Crystalline Solids. 1985. V. 70. № 2. P. 279-290

295. Yesinowski J.P., Eckert R, Rossman G.R. Characterization of Hydrous Species in Minerals by High-Speed "i l MAS-NMR // Journal of American Chemical Society. 1988. V. 110. P. 1367-1375.

296. You J., Jiang G., Xu K. Fligh temperature Raman spectra of sodium disilicatecrystal, glass and its liquid // J. Non-Crystall Solids. 2001. V. 282. P. 125131.

297. Zachariasen W.H. The atomic arrangement in glass // Journal of American Chemical Society, 1932. V. 54, № 10. P. 3841-3851.

298. Zeng Q., Nekvasil H., and Grey C. P. Proton environments in hydrous aluminosilicate glasses: A 'H MAS, lH/27Al, and lH/23Na TRAPDOR NMR study. J. Phys. Chem. B. 1999. 103. P. 7406-7415.

299. Zeng Q., Nekvasil H., and Grey C. P. In support of a depolymerisation model for water in sodium aluminosilicate glasses: Information from NMR spectroscopy. Geochim. Cosmochim. Acta. 2000. V. 64. P. 883-896.

300. Zhang Y., Stolper E.M., Vasserburg G.J. Diffusion of a multi-species component and its role in oxygen and water transport in silicates // Earth and Planetary science letters. 1991. V. 103. P. 228—240.

301. Zotov N., Delaplane R.G., Keppler H. Structural changes in sodium tetrasilicate glass around the liquid-glass transition: a neutron diffraction study // Physic and chemistry of minerals, 1998. V. 26. P. 107-110.

302. Zotov N., Keppler H. The influence of water on structure of hydrous sodium tetrasilicate glasses // American Mineralogist. 1998. V.83. P. 823-834.

303. Zhao, P., Kroeker, S. and Stebbins, J.F. Non-bridging oxygen sites in barium borosilicate glasses: results from 1 IB and 170 NMR. J. Non-Cryst. Solids. 2000. V. 276. P. 122-131.

304. Zhang X-D., Sandhage K. H., Fraser H. L. Synthesis of BaAl2Si208 from Solid Ba-Al-Al203-Si02 Precursors: II, TEM Analyses of Phase Evolution // J. Am. Ceram. Soc. 1998. V. 81. № 11. P. 2983-2997.

305. Zhong J., Bray P.J. Change of coordination in alkali borate glasses, and mixed alkali effects as elucidated by NMR // Journal Non-Crystalline solids. 1989. V. 11 l.P. 67-76.

306. Zhou L., Guo J., Yang N., Li L. Solid-state nuclear magnetic resonance and infrared spectroscopy of feldspars // Science in China. 1997. V. 40 №. 2. P. 159— 167.

Обратите внимание, представленные выше научные тексты размещены для ознакомления и получены посредством распознавания оригинальных текстов диссертаций (OCR). В связи с чем, в них могут содержаться ошибки, связанные с несовершенством алгоритмов распознавания. В PDF файлах диссертаций и авторефератов, которые мы доставляем, подобных ошибок нет.