Файл: Магнитная и оптическая спектроскопия минералов и горных пород [сборник статей]..pdf

А. И. БАХТИН

ОПТИЧЕСКИЕ СПЕКТРЫ ПОГЛОЩЕНИЯ СФЕНА

Сфен является моноклинным минералом и имеет простран­

щения всех исследованных образцов оказались идентичными. На рис. 1 приведен типичный спектр поглощения сфена из

щелочных пород Хибинского массива.

о

В области длин волн от 5000 до 10 000 А в спектрах по­ глощения сфенов отчетливо проявляется линейчатая струк­ тура. Выделяется несколько групп узких линий расположен­

Рис. 1. Спектр поглощения сфена (300° К).

87

ных в области длин волн 525, 570, 580—600, 732, 751, 790— 306, 855—895 нм. Линейчатый вид спектра свидетельствует о том, что он обязан элементу (или элементам) с незапол­ ненной /-оболочкой, к которым относятся ионы редких зе­ мель и актиниды. Химические анализы сфенов из различных геологических образований говорят о постоянном присутствии в минерале редких земель, количество которых в сумме иногда достигает 3 —4% [2J, причем преобладающая роль принадлежит цериевой подгруппе.

Положение групп узких линий и их относительные интен­ сивности свидетельствуют о том, что линейчатый спектр по­

глощения сфена обязан иону Nd3+. Отнесение групп линий в спектре поглощения, отвечающим электронным переходам

ионов Nd3+ в структуре сфена относится к точечной группе С2. Электрическое кристаллическое поле такой симметрии расщепляет уровни энергии свободного атома, отвечающие различным значениям квантового числа J на ряд штарковских компонент. Число подуровней в электрическом поле 0 2 для различных значений J приведено в табл. 1.

Анализ спектра поглощения сфена в области терма 4Рзэ

показывает, что расщеплен он слабо и вместо двух штарковских компонент видна одна широкая неразрешенная ли­ ния. Кроме того, здесь же видно еще три более слабых ши­ роких линии, отвечающих электронным переходам с подуров­

подуровня, на штарковские компоненты терма 4Рзг. Это по­

зволило установить расположение четырех из пяти подуров­ ней основного состояния и использовать их при анализе

88

спектра поглощения в области других термов. Анализ всего спектра поглощения показывает, что он обязан оптическим центрам одной системы, отвечающей ионам Nd3+, находящим­ ся в позиции ионов Са2+ в структуре кристалла. Схема энер­ гетических уровней ионов Nd3+ в кристаллах сфена. получен­ ная из спектров поглощения исследованных образцов, приве­ дена в табл. 2. На схеме не показано расположение некото­ рых уровней и даже целых термов, так как они обычно дают слабые линии, которые из-за плохого качества исследованных кристаллов не проявились в спектрах.

Исследования также показали, что длинноволновый край полосы собственного поглощения решетки сфена находится

89