Микро- и наноструктуры твердого минерального рентгеноаморфного вещества

В литосфере наряду с кристаллическими минеральными веществами распространены твердые образования, структура которых традиционными рентгенодифракционными методами не выявляется. Они встречаются прежде всего среди тонкодисперсных продуктов седиментогенеза, в материале кор выветривания, веществе метеоритов, вулканических выбросах. Значительна роль таких веществ в формировании руд гидротермальных месторождений. Наиболее употребляемым для их обозначения является термин минералоиды. К ним относят твердые битумы, ископаемые смолы, стекла, метамиктные минералы, метаколлоиды.

Строение рентгеноаморфных твердых тел, в том числе и геологического происхождения, остается предметом дискуссий. В структурном отношении минералоиды остаются одними из наименее изученных объектов минералогии прежде всего из-за отсутствия дальнего порядка в расположении атомов. Помимо атомно-молекулярного уровня, характеризующего геометрическое распределение атомов и молекул, связанных ковалентными связями, в минералоидах выделяют надмолекулярный. В его рамках описываются такие структурные образования, размеры которых значительно превосходят размеры молекул, а во взаимодействии их составных элементов участвуют и слабые связи. Если для атомно-молекулярной структуры минералоидов есть множество моделей, с удовлетворительной степенью приближения описывающих локальные конфигурации атомов, и экспериментальных методов, интерпретация данных которых позволяет верифицировать ту или иную модель, то относительно надмолекулярной, как правило, существуют лишь приблизительные представления о типах и формах элементов микронного и (реже) субмикронного размеров.

Для внутреннего строения надмолекулярных частиц в минералоидах редко имеются удовлетворительные модели, как например модель В. В. Ковалевского фуллереноподобных глобул высших антраксолитов шунгитовых пород Карелии. Практически не анализировались закономерности взаимного расположения надмолекулярных элементов, за исключением классических периодических структур, например, благородных опалов. Такое положение связано прежде всего с тем, что размеры анализируемых частиц лежат в оптическом диапазоне, что практически исключает применение традиционных дифракционных исследований в силу непрозрачности большинства минералоидов. Для таких веществ наиболее информативными являются методы визуализации микро- наноструктур, например, электронная микроскопия. При этом известно, что наноразмерное строение, с одной стороны, влияет на физико-химические свойства веществ (в частности, на каталитическую и адсорбционную активность, механические свойства), а с другой – является зависимым от термодинамических параметров среды формирования. <...>