БСЭ. Большая Советская Энциклопедия (МЕ)

  Лит.:Смирнов В. И., Очерки металлогении, М., 1963; Твалчрелидзе Г. А., О главнейших металлогенических эпохах Земли, «Геология рудных месторождений», 1970, т. 12, №1.

  В. И. Смирнов.

Металлогения

Металлоге'ния(от металлыи греч. –gйneia - часть сложного слова, означающая происхождение, создание), раздел учения о полезных ископаемых, исследующий региональные закономерности формирования и размещения рудных месторождений. Служит научной основой прогноза распространения различных групп рудных месторождений. Служит научной основой прогноза распространения различных групп рудных месторождений. Основоположники М. в СССР - В. А. , С. С. , Ю. А. Билибин; за рубежом - французский геолог Л. де . М. исходит из того, что на последовательных этапах истории развития земной коры в её крупных структурных подразделениях со свойственным им процессами тектоник и возникают строго определённые группы рудных месторождений. Этот процесс протекает по-разному в геосинклиналях и на платформах.

  Преобразование геосинклиналей в складчатые области сопровождается возникновением трёх серий магматических пород и связанных с ними рудных месторождений. На ранней стадии (прогибание ложа геосинклинали и накопление мощной толщи базальтоидных вулканогенно-осадочных пород) образуются 4 формации магматических пород: спилито-кератофировая с колчеданными месторождениями меди, цинка, иногда свинца; перидотитовая с магматическими месторождениями хромитов; габбро-пироксенит-дунитовая с магматическими месторождениями титано-магнетитовых руд; плагиогранит-плагиосиенитовая со скарновыми месторождениями железа и меди. В среднюю стадию геосинклинального развития, в период главных фаз складчатости, образуются 2 формации гранитоидных магматических пород: гранодиоритовая со скарновыми и гидротермальными месторождениями вольфрама (шеелита), золота, меди, молибдена, свинца и цинка; гранитная с пегматитовыми, альбититовыми и грейзеновыми месторождениями олова, вольфрама (вольфрамита), тантала, лития, бериллия. В позднюю стадию переходную от геосинклинального к платформенному режиму, происходит внедрение 2 формаций магматических пород: малых гипабиссальных интрузий состава от диорит-порфиров до гранит-порфиров и сиенит-порфиров с разнообразными плутоногенными гидротермальными месторождениями руд цветных, редких, благородных и радиоактивных металлов; андезито-дацитов со столь же разнообразными гидротермальными рудным месторождениями.

  Приведённая схема М. геосинклиналей - обобщённая и обычно в полном виде не проявляется. В конкретных складчатых областях, возникших на месте геосинклиналей, либо развиваются рудные месторождения ранней и средней стадии геосинклинального развития, либо преобладают месторождения средней и поздней стадий. В соответствии с этим выделяются два профиля геосинклинальной М. (см. ). В базальтоидном профиле, свойственным эвгеосинклиналям, преобладают рудные месторождения двух первых стадий (например, на Урале). В гранитоидном профиле, характерном для миогеосинклиналей, развиты месторождения двух последних стадий (например, в Верхоянье).

  Формации магматических пород и связанных с ними рудных месторождений закономерно размещаются в пределах геосинклиналей, создавая упорядоченную металлогеническую зональность складчатых областей. В эвгеосинклиналях располагаются спилито-керафитовая и плагиогранит-плагиосиенитовая формации ранней стадии со свойственными им месторождениями преимущественно железных и медных руд. Эвгеосинклинальные троги отличаются сокращённым разрезом земной коры с отсутствием гранитного слоя, следствием чего является исключительно базальтоидный характер их М. Во внутренних зонах миогеосинклиналей и формирующихся на их месте срединных поднятий возникают цепи массивов гранитной формации средней стадии, с которыми связаны пояса пегматитовых, альбититовых и грейзеновых месторождений редких элементов. Внутренние зоны миогеосинклиналей характеризуются полным разрезом земной коры с хорошо развитым гранитным слоем; для них естественна гранитоидная М. Межтроговые зоны эвгеосинклиналей и периферические зоны миогеосинклиналей являются областями распространения гранодиоритовой формации средней стадии и связанных с нею рудных месторождений. Глубинные разломы, разграничивающие крупные структурно-формационные зоны геосинклиналей, контролируют внедрение, с одной стороны, перидотитов и габбро-пироксенитов ранней стадии, определяя позицию поясов магматических месторождений хромитов и титано-магентитов, а с другой - определяют положение гипабиссальных плутонических и вулканических формаций магматических пород поздней стадии, намечающих положение поясов, связанных с ними плутоногенных и вулканогенных гидротермальных месторождений цветных, редких, благородных и радиоактивных металлов. М. платформ определяется тремя стадиями формирования их внутренних геологических структур: образованием складчатого основания, созданием осадочного чехла и тектоно-магматической активизаций.

  В стадию формирования складчатого основания возникают месторождения складчатых зон, отвечающие особенностям М. геосинклиналей. Во время образования осадочного чехла платформ формируются пластовые осадочные месторождения рудных, нерудных и горючих полезных ископаемых. Полнота развития и особенности состава месторождений, формирующихся на стадии тектономагматической активизации платформ, зависят от интенсивности активизации.

  На слабоактивизированных платформах нет заметных тектонических деформаций и магматических пород, связанных с данной стадией развития платформ. Однако могут присутствовать т. н. телетермальные или стратиморфные месторождения медных, свинцовых, цинковых, флюоритовых и баритовых руд, которые некоторыми исследователями рассматриваются в качестве производных, внедрившихся на глубине магматических пород. Их примером могут служить стратиформные месторождения свинцово-цинковых руд палеозойского чехла Северо-Американской платформы.

  Активизированные платформы характеризуются образованием пологих складчатых деформаций, редких разломов и внедрением своеобразных магматических пород в платформенный период геологической истории. Так, Сибирская платформа в конце палеозоя - начале мезозоя была изогнута в широкие пологие складки, образовавшие поднятия и депрессии, разделённые разломами. К депрессиям приурочена формация траппов с сопровождающими её магматическими месторождениями сульфидных медно-никелевых руд, к поднятиям - интрузивы щелочных пород, сопровождаемые золотым оруденением; вдоль разломов внедрились алмазоносные и ультраосновные щелочные породы, сопровождаемые месторождениями апатита и редких элементов.

  Интенсивно активизированным платформам свойственны внедрения гипабиссальных гранитных пород и гидротермальные месторождения золота, олова, молибдена, цинка, свинца и др. металлов.

  Повторяемость сходных процессов формирования рудных месторождений в геологический истории Земли позволила выделить ряд последовательных металлогенических эпох, а образование аналогичных групп рудных месторождений в сходных геологических условиях - металлогенических провинций геосинклинального и платформенного типов. См. .

  Лит.:Билибин Ю. А., Металлогенические провинции и металлогенические эпохи, М., 1955; Магакьян И. Г., Основы металлогении материков, Ер., 1959; Смирнов В. И., Очерки металлогении, М., 1963; Смирнов С. С., Очерки металлогении Восточного Забайкалья, М. - Л., 1944; Щеглов А. Д., Металлогения областей автономной активизации, Л., 1968.

  В. И. Смирнов.

Металлография

Металлогра'фия(от и ) ,наука о структуре металлов и сплавов; составная часть .М. изучает закономерности образования структуры, исследуя и металла (путём наблюдения невооруженным глазом либо с помощью светового и электронного микроскопов). а также изменения механических, электрических, магнитных, тепловых и др. физических свойств металла в зависимости от изменения его структуры. Для изучения микроструктуры используют, кроме того, рентгеновскую дифракционную микроскопию (см. ) .Исследование структуры необходимо для нахождения связи «структура - свойство», а установление закономерностей образования структуры - для прогнозирования на основе этой связи свойств новых сплавов. Например, прочность однофазных сплавов связана с размером зерна; при наличии включений второй фазы расстояние между включениями влияет на прочность и температуру рекристаллизации сплава; от размера и количества включений второй фазы зависят магнитные свойства ферромагнитных материалов.

  Макроструктура характеризуется формой и расположением крупных кристаллитов (зёрен), наличием и расположением различных ,распределением примесей (см. ) и неметаллических включений. Микроструктура металлического материала определяется формой, размерами, относительным количеством и взаимным расположением кристаллов отдельных фаз или их совокупностей, имеющих однообразный вид. Под тонкой структурой (субструктурой) понимают строение отдельных зёрен, определяемое расположением дислокаций и др. дефектов кристаллической решётки.

  Формирование и изменение внутреннего строения металла (структуры) происходит в результате фазовых превращений при нагреве или охлаждении металла, а также вследствие пластической деформации, облучения, отдыха, рекристаллизации, спекания и т.д. Структура литого металла, формирующаяся в результате возникновения и роста в расплаве центров кристаллизации, зависит от скорости охлаждения расплава, содержания примесей, направления отвода тепла ( рис. 1 ) и др. факторов. Увеличение скорости охлаждения может, например, приводить к измельчению зерна. Размер зерна можно изменить, подвергнув металл пластической деформации и рекристаллизации ( рис. 2 ). Микроструктура резко изменяется при протекании в твёрдом металле фазовых превращений, которые могут быть вызваны изменением температуры или всестороннего давления. И в этом случае структура зависит от условий, в которых проходит превращение, главным образом от температурного интервала и скорости охлаждения, а также от особенностей строения кристаллических решёток фаз, участвующих в превращении. Например, размеры выделений второй фазы и расстояние между ними уменьшаются, если превращение проходит при низких температурах или ускоренном охлаждении ( рис. 3 ). Субструктура металла изменяется при фазовых превращениях, а также при пластической деформации и рекристаллизации. Например, после сильной деформации дислокации могут образовать скопления, разделяющие зёрна на отдельные фрагменты ( рис. 4 ).

  Помимо закономерностей образования структуры, М. изучает условия и причины возникновения при кристаллизации, пластической деформации и рекристаллизации текстуры металлов, которая обусловливает анизотропию свойств поликристаллического материала. (Историческую справку см. в ст. .)

  Лит.:Бочвар А. А., Металловедение, 5 изд., М., 1956; Юм-Розери В., Рейнор Г. В., Структура металлов и сплавов, пер. с англ., М., 1959; Лаборатория металлографии, 2 изд., М., 1965; Смолмен Р., Ашби К., Современная металлография, пер. с англ., М., 1970; Лившиц Б. Г., Металлография, 2 изд., М., 1971.

  В. Ю. Новиков.

Рис. 3. Микроструктура сплава железа с хромом и никелем, наблюдаемая с помощью электронного микроскопа. Крупные тёмные выделения образовались при высокой температуре. Мелкие выделения, возникшие при низкой температуре, не видны, но обнаруживаются благодаря вызванным ими искажениям решётки (область искажений имеет вид кофейного зерна).

Рис. 4б. Микроструктура сплава на основе молибдена, наблюдаемая с помощью электронного микроскопа: сильно деформированный сплав (видны фрагменты, разделённые плотными скоплениями дислокаций).

Рис. 2. Микроструктура алюминия после рекристаллизации, наблюдаемая с помощью светового микроскопа в поляризованном свете.

Рис. 1. Макроструктура литого сплава на основе железа. Зёрна вытянуты в направлении отвода тепла при затвердевании.

Рис. 4а. Микроструктура сплава на основе молибдена, наблюдаемая с помощью электронного микроскопа: слабо деформированный сплав (видны дислокации в виде тёмных прерывистых линий).

Металлоиды

Металло'иды(от и греч. йidos - вид, облик, образ),

  1) устаревшее название неметаллических элементов, см. .

  2) Иногда применяемое (в зарубежной и переводной литературе) общее название элементов В, Si, Ge, As, Sb, Te, Po, которые по свойствам занимают промежуточное положение между металлами и неметаллами.

Металлокерамические лампы

Металлокерами'ческие ла'мпы, (триоды и тетроды), вакуумплотная оболочка которых выполнена из металла и керамики. Применяются в радиотехнических устройствах для генерирования и усиления колебаний как в непрерывном, так и в импульсном режимах работы в дециметровом и сантиметровом диапазонах волн. М. л. разработаны в конце 30-х гг. 20 в. в Германии (фирма «Телефункен»). Оболочки М. л. изготавливают из форстеритовой керамики (2MgOЧSiO ₂) и титана, которые имеют одинаковые коэффициент теплового расширения, или из алюмооксидной керамики (Al ₂O ₃) и металла (обычно медь, медно-никелевый сплав, ковар, титан). Электроды в М. л. ( рис. 1 ) соединены металлическими дисками с металлическими цилиндрами, к которым подсоединяется съёмная часть колебательной системы из отрезков коаксиальных линий. Применение керамики вместо стекла повысило точность установки и жёсткость крепления электродов, что позволило сократить расстояния между электродами, например до 15-20 мкммежду катодом и управляющей сеткой, и, как следствие, уменьшить время пролета электронов между электродами, увеличить предельное значение рабочей частоты. Большая термостойкость керамики и меньшие её диэлектрические потери на СВЧ по сравнению со стеклом, а также хороший отвод тепла от электродов через металлические диски, спаянные с керамикой, способствовали повышению мощности ( рис. 2 ) и кпд М. л. Благодаря этим преимуществам металлокерамические оболочки с 50-60-х гг. применяются также и в др. электровакуумных приборах, например клистронах, магнетронах, тиратронах.

  Лит.:Антипов Г. Я., Мартаков Г. М., Генераторные металлокерамическпе лампы СВЧ диапазона, М., 1969.

  В. Ф. Коваленко.

Рис. 1. Металлокерамический триод типа ГС-4В: 1 - катод; 2 - управляющая сетка; 3 - анод; 4 - вывод анода; 5 - вывод управляющей сетки; 6 - вывод катода; 7 - вывод подогревателя катода. Габариты: высота 31 мм, диаметр 23 мм. Анодное напряжение 220 в, выходная мощность около 1 втна частоте 4,2 Ггц.

Рис. 2. Зависимость предельных значений выходной мощности металлокерамических ламп от частоты в непрерывном режиме работы.

Металлометрическая съёмка

Металлометри'ческая съёмка,то же, что .

Металлооптика

Металлоо'птика,раздел ,в котором изучается взаимодействие металлов с электромагнитными волнами. Основные оптические особенности металлов: большой коэффициент отражения R(например, у щелочных металлов R ~ 99%) в широком диапазоне длин волн и большой коэффициент поглощения (электромагнитная волна внутри металла затухает, пройдя слой толщиной d ~ 0,1ё1Ч10 ^-5 см,см. ) .Эти особенности связаны с высокой концентрацией в металле (см. ) .

 Взаимодействуя с электромагнитной волной, падающей на поверхность металла. электроны проводимости одновременно взаимодействуют с колеблющимися ионами решётки. Основная часть энергии, приобретённой ими от электромагнитного поля, излучается в виде вторичных волн, которые, складываясь, создают отражённую волну. Часть энергии, передаваемая решётке, приводит к затуханию волны внутри металла. Электроны проводимости могут поглощать сколь угодно малые кванты электромагнитной энергии ћw (ћ - ,w - частота излучения). Поэтому они дают вклад в оптические свойства металла при всех частотах. Особенно велик их вклад в радиочастотной и инфракрасной областях спектра. По мере увеличения w вклад электронов проводимости в оптические свойства металлов уменьшается, уменьшается и различие между металлами и .

 Остальные валентные электроны влияют на оптические свойства металла только когда они участвуют во внутреннем ,что происходит при ћw ³ DE (DE - энергетическая щель между основным и возбуждённым состояниями электронов). Возбуждение электронов приводит к аномальной дисперсии волн и к полосе поглощения с максимумом вблизи частоты резонансного поглощения. Благодаря сильному электрон-электронному и электрон-ионному взаимодействию полосы поглощения в металле значительно шире, чем в диэлектрике. Обычно у металлов наблюдается несколько полос, расположенных главным образом в видимой и ближней ультрафиолетовой областях спектра. Однако для ряда поливалентных металлов наблюдаются полосы и в инфракрасной области спектра. При частотах w ³ w _п, где w _п- плазменная частота валентных электронов, в металле возбуждаются плазменные колебания электронов. Они приводят к появлению области прозрачности при w » w _п.

  В ультрафиолетовой области коэффициент отражения Rпадает и металлы по своим свойствам приближаются к диэлектрикам. При ещё больших частотах (рентгеновская область) оптические свойства определяются электронами внутренних оболочек атомов и металлы по оптическим свойствам не отличаются от диэлектриков.

  Оптические свойства металлов описываются комплексной :

где e' - вещественная диэлектрическая проницаемость, s - проводимость металла, или комплексным показателем преломления:

(k - показатель поглощения). Комплексность показателя преломления выражает экспоненциальное затухание волны внутри металла. При падении плоской волны на поверхность металла под углом j ¹ 0 волна внутри металла будет неоднородной. Плоскость равных амплитуд параллельна поверхности металла, плоскость равных фаз наклонена к ней под углом, величина которого зависит от j. Волны, отражённые от поверхности металла, поляризованные в плоскости падения и перпендикулярно к ней, имеют разность фаз. Благодаря этому плоскополяризованный свет после отражения становится эллиптически-поляризованным. Коэффициент отражения R волн, поляризованных в плоскости падения, у металлов, в отличие от диэлектриков, всегда ¹ 0, и лишь имеет минимум при определённом j.

  Для чистых металлов при низкой температуре в длинноволновой области спектра длина свободного пробега электронов lстановится > d. При этом затухание волны перестаёт быть экспоненциальным, хотя и остаётся очень сильным (аномальный скин-эффект). В этом случае комплексный показатель преломления теряет смысл и связь между падающей и преломленной волной становится более сложной. Однако свойства отражённого света при любом соотношении между lи d полностью определяются поверхностным импедансом Z, с которым связывают эффективные комплексные показатели поглощения и преломления:

n _эф- ik _эф= 4p/( cZ).

  При l< d величины nи k в формулах заменяются на n _эфи k _эф.

  Для измерения nи k массивного металлического образца исследуют свет, отражённый от его поверхности, либо поляризационными методами (измеряются характеристики эллиптической поляризации отражённого света), либо методами, основанными на измерении R(в широком спектральном диапазоне) при нормальном падении его на поверхность металла. Эти методы позволяют измерить оптические характеристики в инфракрасной, видимой и ультрафиолетовой областях с ошибкой ~0,5-2%. Для измерения тонкой структуры полос поглощения используются методы, основанные на модуляции свойств металла, приводящей к модуляции интенсивности отражённого света, которая и измеряется (термоотражение, пьезоотражение и т.п.). Указанные методы позволяют с большой точностью определить изменения Rпри изменении температуры, при деформации и т.п. (см. табл.), а также исследовать тонкую структуру полос поглощения. Особое внимание уделяется приготовлению поверхности исследуемых образцов. Поверхности нужного качества получаются электрополировкой или испарением металла в вакууме с последующим осаждением его на полированные подложки.

Оптические характеристики некоторых металлов

	l = 0,5 мкм	l = 5,0 мкм
n	k	R%	n	k .	R%
Na*	0,05	2,61	99,8	-	-	--
Cu Ag Au	1,06 0,11 0,50	2,70 2,94 2,04	63,2 95,5 68,8	3,1 2,4 3,3	32,8 34,0 35,2	98,9 99,2 98,95
Zn	-	-	-	3,8	26,2	97,9
Al In	0,50 -	4,59 -	91,4 -	6,7 9,8	37,6 32,2	98,2 96,6
Sn Pb	0,78 1,70	3,58 3,30	80,5 62,6	8,5 9,0	28,5 24,8	96,2 95,0
Ti	2,10	2,82	52,2	3,4	9,4	87,4
Nb V	2,13 2,65	3,07 3,33	56,0 56,6	8,0 6,6	27,7 17,5	96,2 92,7
Mo W	3,15 3,31	3,73 2,96	59,5 51,6	4,25 3,48	23,9 21,2	97,2 97,0
Fe Co Ni	1,46 1,56 1,54	3,17 3,43 3,10	63,7 65,9 61,6	4,2 4,3 4,95	12,5 14,6 18,5	90,8 92,9 94,8
Pt	1,76	3,59	65,7	7,6	20,2	93,7

  * Оптические характеристики относятся к l = 0,5893 мкм.

М. позволяет по оптическим характеристикам, измеренным в широком спектральном диапазоне, определить основные характеристики электронов проводимости и электронов, участвующих во внутреннем фотоэффекте. М. имеет также и прикладное значение. Металлические применяются в различных приборах, при конструировании которых необходимо знание R, nи k в различных областях спектра. Измерение nи k позволяет также установить наличие на поверхности металла тонких плёнок (например, плёнки окиси) и определить их оптические характеристики.

Лит.:Соколов А. В., Оптические свойства металлов, М., 1961; Борн М., Вольф Э., Основы оптики, пер. с англ., М., 1970; Гинзбург В. Л., Мотулевич Г. П., Оптические свойства металлов, «Успехи физических наук», 1955, т. 55, в. 4, с. 489; Мотулевич Г. П., Оптические свойства поливалентных непереходных металлов, там же, 1969, т. 97, в. 2, с. 211; Кринчик Г. С., Динамические эффекты электро- и пьезоотражения света кристаллами, там же, 1968, т. 94, в. 1, с. 143; Головашкин А. И., Металлооптика, в кн.: Физический энциклопедический словарь, т. 3, М., 1963.

  Г. П. Мотулевич

Металлоорганические соединения

Металлооргани'ческие соедине'ния,органические соединения, содержащие атом какого-либо металла, непосредствнно связанный с атомом углерода.

  Все М. с. можно подразделить на две группы: 1. М. с. непереходных и часть М. с. переходных металлов. Эти соединения содержат одинарную (s) связь металл - углерод. 2. М. с. переходных металлов (в т. ч.