РАСТВОРИМОСТЬ РУДНЫХ АКЦЕССОРНЫХ МИНЕРАЛОВ В ВЫСОКОГЛИНОЗЕМИСТЫХ РАСПЛАВАХ ЛИТИЙ-ФТОРИСТЫХ ГРАНИТОВ

Абушкевич Е.А., Табунс Э.В. (НИИЗК СПбГУ)

abushkevich_k@mail.ru, etabuns@et2057.spb.edu

 

Оценки растворимости колумбита-танталита, вольфрамита и касситерита в исходных расплавах Li-F гранитов из различных редкометальных провинций мира показывает, что большая их часть недосыщенна в отношении этих минералов. Уровень насыщения достигается лишь в наиболее поздних дифференциатах гранитоидных серий, таких как аплиты, микрограниты и лейкограниты дайковых фаз.

Анализ всей совокупности экспериментальных (Keppler, 1993, Linnen, Keppler, 1997, Linnen, 1998, 2005, Chevychelov et al., 1998, 1999) и природных данных по растворимости колумбита-танталита в расплавах Li-F гранитов позволяет предполагать, что, при переходе от щелочных к глиноземистым и далее к высокоглиноземистым составам, не происходит увеличения произведения их растворимости. Вопрос растворимости вольфрамита и касситерита в высокоглиноземистых расплавах также изучен недостаточно и требует дальнейших целенаправленных экспериментальных исследований.

 

 

ПРИМЕНЕНИЕ СКАНИРУЮЩЕЙ ЗОНДОВОЙ МИКРОСКОПИИ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ УЛЬТРАДИСПЕРСНЫХ МИНЕРАЛЬНЫХ СИСТЕМ

Акимов В.В., Герасимов И.Н., Липко С.В. (ИГХ СО РАН)

akim@igc.irk.ru  факс: (3952) 42-70-50  тел.: (3952) 42-99-67

Грант РФФИ ? 04-05-644478, региональный грант, поддержанный РФФИ и администрацией Иркутской области ?05-05-97291-р_байкал

 

Сканирующая зондовая микроскопия (СЗМ) широко используется в физике и химии твердого тела для анализа особенностей морфологии (вплоть до атомного разрешения) и свойств поверхности образцов и включает в себя два метода. К первому относится сканирующая туннельная микроскопия (СТМ); ко второму - атомно-силовая микроскопия (АСМ). Однако применение этих методов для исследования дисперсных систем сталкивается с определенными трудностями, обусловленными повышенными требованиями к поверхности исследуемых образцов, которые особенно трудно реализуемы в минеральных фазах. В случае СТМ поверхность должна быть токопроводящей, а в случае АСМ твердые частицы должны быть жестко связаны с подложкой, иначе при сканировании поверхности игла скана будет "вязнуть" в образце. Поэтому целью данной работы являлась разработка методов пробоподготовки токонепроводящих ультрадисперсных порошков для изучения их методами СЗМ. В качестве объектов исследования были выбраны химреактив Al₂O₃ марки ч.д.а. (методом седиментации в спирте выделялась размерная фракция менее 10 мкм) и твердый осадок снежного покрова разных районов Иркутской области, прошедший через синий фильтр (размер частиц менее 20 мкм). Данные образцы наносились на подложки различной кристалличности (монокристаллы LiF, синтетической слюды и термостойкой пленки для лазерных принтеров), на которые предварительно методом магнетронного напыления тонких токопроводящих пленок наносились металлы (Mo, W или Cu) толщиной ~10 нм. Далее этим же методом на частицы исследуемых образцов напылялись тонкие пленки соответствующих металлов. Напыление металлов на минеральные матрицы проводили в вакууме при температуре 500^оС, время выдержки при данной температуре - 20 мин, время напыления - 1мин, расстояние от магнетрона до подложки - 3 см.

Проведенное методом СЗМ исследование показало, что шероховатость тонких металлических пленок в пределах 2-3 нм достигается при напылении Mo и W на нагретую подложку из синтетической слюды. На термостойкой пленке частицы образцов слабо закреплены и не могут изучаться методом АСМ. Исходный неоднородный нанорельеф поверхности монокристаллов LiF, затрудняет интерпретацию данных СЗМ. Особенности формы частиц и морфологии их поверхности достаточно четко проявляются при размерах более 50 нм.

 

 

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ РАСТВОРИМОСТИ КВАРЦА В РАСТВОРАХ HF-H₂O ПРИ 1000^оС И ДАВЛЕНИИ 0,3 ГПа

Аксюк А. М., Конышев А. А. (ИЭМ РАН)

Anatoly.Aksyuk@iem.ac.ru  тел.,факс: (252) 44425

Работа поддержана грантами: РФФИ ? 06-05 64980 (рук. А. М. Аксюк) и Научной школы 7650.2006.5 (рук. Г.П.Зарайский)

 

Кварц - широко распространенный в природе минерал, участвующий в формировании многих магматических пород при высоких температурах и давлениях. Концентрация кремнезема во флюиде - это один из факторов многих гидротермальных и метасоматических процессов и количественная оценка ее в природных флюидах - одна из задач современной геохимии. С другой стороны, богатые фтором флюиды принимают активное участие в образовании многих пород, в первую очередь, редкометальных гранитов, пегматитов и месторождений. Оценки концентраций фтора во флюидах, принимавших участие, например, в образовании Ta-Nb месторождений Орловка и Этыка, показывают, что эти концентрации могут достигать до 2 моль/кг H₂O (Аксюк, 2002). Во фторидных растворах, при повышенных концентрациях HF в растворе, растворимость кремнезема может резко возрастать. Растворимость кварца во фторидных растворах остается еще слабо изученной при многих высоких Р-Т параметрах. Данное сообщение посвящено результатам экспериментального исследования растворимости кварца при 1000^оС и 0,3 ГПа (3 кбар). Растворимость определялась методом потери веса монокристалла кварца из ядра керамического пегматита (Сев. Карелия). Опыты проведены в растворах с концентрацией HF в диапазоне 0,01-5m. Концентрация SiO₂ в растворе была 0,48 m при 0,01m HF и возрастала до 7,78 m при 4,8m HF.

 

 

осаждение кремнезема из раствора, недосыщенного относительно кварца

Алексеев В.А., Медведева Л.С., Старшинова Н.П. (ГЕОХИ РАН)

alekseyev-v@geokhi.ru  тел.: (495) 137 5837

Грант РФФИ 06-05-64110

 

Эксперименты, выполненные при 300°С и 88 бар методом закалки в герметичных платиновых ампулах, показали: 1) концентрация кремнезема в воде, пересыщенной или слегка недосыщенной относительно кварца, со временем становится значительно ниже растворимости кварца; 2) кварц в присутствии воды превращается в рентгеноаморфный осадок, который имеет меньшую растворимость, чем кварц. Осадок представлен скрученными лентами, которые со временем (месяцы) превращаются в почковидные агрегаты с концентрически-зональным строением. Полученные данные противоречат общепринятой точке зрения о том, что кварц в близповерхностных условиях является стабильной модификацией кремнезема.

 

 

РАЗВИТИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ МЕТОДОВ УПРАВЛЕНИЯ ОКИСЛЕНИЕМ СУЛЬФИДОВ В МЕСТАХ СКЛАДИРОВАНИЯ ХВОСТОВ ОБОГАЩЕНИЯ ГОК

Алехин Ю.В., Ильина С.М., Лапицкий С.А.,

Самсонов А.Е. (геол. ф-т МГУ)

alekhin@geol.msu.ru факс: (495) 939 4808 тел.: (495) 939 4943

Работа выполнена при поддержке РФФИ и Минобрнауки (? 05-05-64166, 02.434.11.4008)

 

Экспериментальная разработка геохимических технологий доизвлечения промышленно важных компонентов из отвалов, хвостохранилищ, из низкосортных руд и шламонакопителей, именно в местах их складирования и переработки, где сформированы инфраструктуры добычи и обогащения при минимальных затратах на перемещение до сих пор не развита. Подобная переработка отвалов с накоплением непосредственно в местах складирования как технологий двойного назначения направлена на: 1) формирование комплексных техногенных месторождений с возобновлением минерально-сырьевых ресурсов и 2) защиту окружающей среды. Производственный цикл на ГОК не сопровождается управлением электрохимическими процессами окисления и восстановления, то есть мобилизацией и концентрированием рудных элементов в местах складирования, а также организацией в толще отвалов геохимических барьеров, с целью медленного, но экологически безопасного формирования зон вторичного обогащения, то есть стимуляцией процессов, аналогичных естественным в зонах окисления и цементации сульфидных месторождений. В аналитической практике концентрирования развиты электрохимические процессы с эффективностью около 100 % и большими коэффициентами накопления (10³-10⁵). Однако они имеют обычно лабораторный уровень применения и развиты в химических технологиях обогащения и рафинирования при очевидной невозможности смены только отдельных звеньев крупнотоннажных горно-обогатительных и горно-металлургических технологий. Это ограничение в применении к местам складирования отсутствует, и здесь возможно сочетание известных методов геотехнологий (гидрометаллургия, кучное выщелачивание), то есть мобилизации рудного вещества, с последующим накоплением на барьерах. Наши эксперименты показывают, что технологически не просто реагентно и электрохимически интенсифицировать в толще отвалов массоперенос только целевых продуктов, тяжелых металлов, но для забалансовых руд и хвостов обогащения достаточно получить коэффициент концентрирования 10-20. На объектах и при лабораторном моделировании авторами развиваются экспериментальные методы управления миграцией в отвалах и накоплением вторичных руд при окислительно-восстановительных и адсорбционно-осадительных процессах в конкретных видах минерального сырья.

 

 

Эмпирическая хромитовая и ильменитовая термобарометрия для мантийных перидотитов гранатовой фации

Ащепков И.В. (ИГиМ СО РАН), Вишнякова Е.В. (НКМК)

garnet@uiggm.nsc.ru  факс, тел.: (3833) 33-35-84

Грант РФФИ 05-05-64718а

 

Хромитовая мономинеральная термо- и оксибарометрия. Зависимость хромистости шпинели в ассоциации с гранатом (O'Neil,1981; Дорошев и др, 1997) от давления, определенного по Al-En барометру (McGregor, 1974) была калибрована на выборке анализов природных перидотитов >300 ассоциаций (R=0.8). P=0.86347*(Cr/(Cr+Al)* T^oC/14+Ti*0.1), вторая аппроксимация P=0.0004* P ³ -0.0342*P² +1.5323*P проводит к линейной корелляции давлений, определенных по ортопироксену и хромиту. Температуры вычисляются по термометру O'Neil-Wall (1987), в мономинеральной формулировке, где форстерит (fo) определяется по эмпирической зависимости fo=0.06+0.0005*P для P >30 кбар и fo=0.095+0.0001*P при меньших давлениях. Аналогично определяется и фугитивность кислорода f_O2 по оксибарометру (Taylor et al., 1997), что дает линейную корреляцию с R-0,96.

Ильменитовая мономинеральная термо- и окибарометрия. Зависимость гейкилитового минала от давления калибрована по корреляции уровней слоистости перидотитовых колонн и очагов протомагматических систем, кристаллизовавших пикроильменит для более, чем 30 кимберлитовых трубок Сибирской платформы, Африки и Америки. P=(TiO2-23.)*2.15-(T^oC-700)/20*MgO*Cr2O3-1.5*MnO)*T^oC/1273 P=10*(60-P)/60+P. Для ильменита температуры определяются анологично хромиту по мономинеральной версии Ol-Il термометра (Taylor et al.,1997) с вычислением fo по тем же формулам, что и для хромита Значения f_O2 из той же работы также линейно связаны с определениями по Ol- Il версии.

Применение TP- f_O2 определений по хромитам и ильменитам для разных полей кимберлитов.

Определения по мономинеральному хромитовому термобарометру дают очень близкое положение геотерм и отдельных горизонтов в мантийных колоннах под кимберлитовыми трубками. Как правило, они хорошо маркируют неравномерно разогретые гарцбургитовые и дунитовые горизонты в нижней части колонны, которые не определяются по гранатам и пироксенам. Для включений в алмазах Cr-шпинелиды дают аномально высокие температуры до 1500^оС в основании разрезов. Высокие температуры также отмечаются вблизи 40кбар для пироксенитовой линзы в средней части разреза и на уровне гранат -шпинелевой фации.

 

 

ОСОБЕННОСТИ ОБЪЕМНОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ АЗОТНЫХ ДЕФЕКТОВ В СИНТЕТИЧЕСКИХ МОНОКРИСТАЛЛАХ АЛМАЗА, ПОЛУЧЕННЫХ ПРИ НЕИЗОТЕРМИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ РОСТА

Бабич Ю.В. (ИМП СО РАН)

Babich@uiggm.nsc.ru  факс: (383) 333-27-92  тел.: (383) 333-21-12

Грант РФФИ ?04-05-64847

 

Экспериментально исследованы особенности распределения примесных азотных дефектов в синтетических монокристаллах алмаза, полученных в металлуглеродной Ni-содержащей системе методом температурного градиента при Р=6.0 ГПа и в условиях неизотермических 'ступенчатых' температурных режимов роста (Т=1370-1550^оС). Для последующего исследования из монокристаллов алмаза в направлении (110) были изготовлены пластины толщиной 0.4-0.6мм. Изучение распределения и состава азотных дефектов в пластинах проводилось с помощью ИК-Фурье спектроскопии (спектрометр Bruker Vertex-70 с микроскопом Hyperion 2000). Спектры снимались поточечно по ряду линейных сечений в пластинах (локальность - 50 мкм). Содержание азота в форме С,A и N⁺-центров определяли c помощью разложения ИК-спектров в однофононной области на соответствующие компоненты. В результате в кристаллах установлена широкая вариация как состава азотных дефектов, так и степени агрегирования азота. Проанализированы закономерности изменения общего содержания азота и составляющих дефектов между различными температурными зонами и в секторах роста. Подтверждена

обратная корреляция между температурой и интенсивностью вхождения азота в структуру алмаза и оценено, что повышение общей концентрации примесного азота в структуре алмаза при снижении температуры составляет 50-60 ррм на 100^оС. Сделан общий вывод, что при постоянном составе системы температура (и характер ее изменения) является основным фактором влияющим на интенсивность вхождения и особенности трансформации азота в структуре синтетического алмаза. Применительно к изучению генезиса природных алмазов, полученные данные позволяют предполагать весьма значимое влияние температуры на формирование их дефектно-примесного состава, характеризующегося, в частности, широким диапазоном вариации формы и концентраци азота.

 

 

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ ХЛОРИДНЫХ КОМПЛЕКСОВ КАДМИЯ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ДАВЛЕНИЯ (1-1000 БАР) ПРИ 25^оС ПОТЕНЦИОМЕТРИЧЕСКИМ МЕТОДОМ

Базаркина Е.Ф. (геол.ф-т МГУ), Зотов А.В. (ИГЕМ РАН)

elenabaz@igem.ru  факс: (495) 230 2179  тел: (495) 951 4579

 

Потенциометрические измерения проведены в изотермической цепи с жидкостным соединением. Использован кадмиевый ионно-селективный твердотельный измерительный электрод и хлорсеребряный электрод сравнения специальной конструкции (Зотов и др., 2006). Измерения проведены при 25° С в серии растворов нитрата кадмия постоянной концентрации (0.01m) при переменной концентрации хлорида калия (0, 0.025, 0.53 и 1.4 m) в зависимости от давления.

Электроды калибровались по растворам Cd(NO₃)₂ при 25°С и давлениях от 1 до 1000 бар. Наклон калибровочных прямых в координатах E-pCd сохраняется постоянным независимо от давления и близок к теоретическому (30.5+0.5 mV/pCd). E° при изменении давления с 1 до 1000 бар уменьшается на 10+0.5 mV. Электродная система была предварительно проверена путем потенциометрического титрования (0.01m Cd(NO₃)₂, (0-1.5)m KCl) при 25°С и атмосферном давлении, в результате чего были определены термодинамические константы устойчивости четырех хлоридных комплексов кадмия (CdCl⁺, CdCl_{2 aq}, CdCl₃^- и CdCl₄^2-). Полученные константы в пределах погрешности согласуются с литературными данными.

На основании потенциометрических измерений впервые для хлоридных комплексов кадмия были экспериментально установлены зависимости констант их устойчивости от давления и определены значения парциальных мольных объемов, согласованные с объемами ионов Cd²⁺ и Cl^-: V^o(CdCl⁺) = 8.11, V^o(CdCl_{2 aq}) = 31.88, V^o(CdCl₃^-) = 50.52, V^o(CdCl₄^+2-) = 68.58 см³·моль^-1. Устойчивость всех хлоридных комплексов слабо уменьшается с давлением - уменьшение констант их образования при увеличении давления от 1 до 1000 бар составляет 0.06-0.13 логарифмической единицы.

 

Изотопный состав кислорода - показатель генезиса корунда

Бакшеев И.А. (геол. ф-т МГУ), Устинов В.И. (ГЕОХИ, РАН),

Долгова О.С. (геол. ф-т МГУ), Балицкий В.С. (ИЭМ РАН),

Екименкова И.А. (геол. ф-т МГУ)

baksheev@geol.msu.ru  факс: (495) 932 8889  тел.: (495) 939 2560

Исследование выполнено при финансовой поддержке Геммологического центра МГУ

 

Определен изотопный состав кислорода корундов из ряда гипогенных (магматических, метамофогенных) месторождений СНГ и дальнего зарубежья, а также синтетических (флюсовых и гидротермальных) корундов. Величина δ¹⁸O для гипогенных корундов варьирует от +3.1 до +9.1%. В этом же интервале находится и изотопный состав кислорода флюсового корунда (δ¹⁸O +7.1%), синтезированного при температуре около 1000^oC. Величина δ¹⁸O для гидротермальных синтетических корундов (температура синтеза 600^oC) резко отличается как от природных гипогенных, так и флюсовых корундов и варьирует от -5.8 до -0.7%.

 

 

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ПОДТВЕРЖДЕНИЕ КОНЦЕПЦИИ АНТРОПОГЕННОГО НЕФТЕГАЗООБРАЗОВАНИЯ

Баренбаум А.А. (ИПНГ РАН)

azary@mail.ru  факс: 135 5465,  тел.: 135 7221

 

Ежегодно из недр извлекается в виде нефти, природного газа и каменного угля 7.6 млрд. т топлива в нефтяном эквиваленте. При их сжигании образуется втрое большее количество углекислого газа (СО₂), которое, как установлено исследованиями по программам Киотского протокола, не удается удалить из атмосферы лишь за счет процессов, протекающих на земной поверхности.

Показано, что основная масса СО₂ выводится из атмосферы метеогенными водами под земную поверхность, где углерод испытывает восстановление до углеводородов (УВ), которые создают в геологических структурах-ловушках собственные скопления. При этом темпы круговорота углерода через земную поверхность сегодня столь велики, что крупные скопления нефти и газа могут возникать не за миллионы лет, как ранее считалось, а лишь за десятилетия.

Тем самым объясняются многие факты, касающиеся быстрого восполнения ресурсов нефтегазовых скоплений, сезонных колебаний состава добываемых нефтей, наличия в них космогенного изотопа С¹⁴, как естественного, так и техногенного происхождения, и др.

Интенсивная добыча нефти и газа ведет к перераспределению участвующего в круговороте углерода, как в региональном, так и в глобальном плане. В результате одни страны истощают имеющиеся ресурсы УВ, тогда как другие их приобретают. Отсутствие на территории последних требуемых геологических условий приводит к тому, что значительная часть возникающих УВ сносится подземным стоком вод с континентов, формируя на глубоководном шельфе и континентальном склоне материков залежи газогидратов.

Возможность пополнения ресурсов нефти и газа в регионах с высоким потреблением нефтепродуктов и благоприятными геологическими условиями накопления УВ демонстрируется на примере Центрального экономического района России, располагающегося в пределах Московской синеклизы.

 

 

ЭКСПЕРЕМЕНТАЛЬНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА МИГРАЦИИ ТОКСИЧНЫХ И РАДОАКТИВНЫХ ЗАГРЯЗНИТЕЛЕЙ В МЕСТАХ ДЕПОНИРОВАНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ОТХОДОВ

Белова Д.А. (геол.ф-т МГУ), Степанова Н.Ю. (ГУ НИМЦ "Базис")

apolinaria@list.ru, snonnay@mail.ru  тел.: (495) 782 6228

 

Лабораторией охраны геологической среды (ЛОГС) МГУ им. М.В. Ломоносова начиная с 1986 г. ведется разработка методики экспериментального моделирования процесса миграции токсичных и радиоактивных загрязнителей в естественной грунтовой толще. Полученные результаты позволяют оценивать исследуемую толщу как геохимический барьер на пути миграции вредных веществ, что в свою очередь используется при оценке степени защищенности грунтовых вод в местах приповерхностного складирования промышленных отходов.

Для оценки грунтовой толщи как геохимического барьера необходимо проведение серии лабораторных фильтрационных экспериментов для получения зависимости изменения концентрации загрязнителя в фильтрате от времени. На базе полученных экспериментальных данных определяются миграционные параметры загрязнителей. Эти параметры позволяют произвести расчет времени миграции токсичных и радиоактивных загрязнителей в грунтовой толще в основании участка складирования отходов и появления загрязняющих веществ в нижележащем водоносном горизонте. При количественной оценке процесса миграции загрязнителей применяется микродисперсионная математическая модель массопереноса, учитывающая процесс сорбции потенциальных загрязнителей.

Все экспериментальные исследования проводятся на образцах грунтов и с растворами загрязнителей, отобранных непосредственно с объекта складирования отходов. Таким образом, в эксперименте достигается наибольшая приближенность к реальным условиям, что позволяет произвести более точное экспериментальное и математическое моделирование процесса миграции загрязнителей и оценить степень защищенности подземных вод.

 

ТЕРМОДИНАМИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ЭКСТРАКЦИИ ПЕТРОГЕННЫХ КОМПОНЕНТОВ И МИКРОЭЛЕМЕНТОВ ГАЗАМИ ИЗ МАЛОГЛУБИННОЙ БАЗАЛЬТОВОЙ КАМЕРЫ

Бессонова Е.П., Бортникова С.Б., Шарапов В.Н. (ИГМ СО РАН)

liza@uiggm.nsc.ru  факс: (383) 333-27-92  тел.: (383) 333-03-86

 

Проведение представляемого исследование было продиктовано обнаружением на влк. Мутновский термального источника уникального состава, названного котел Открытый. Воды источника на несколько порядков обогащены Al, B, Cr, Mo, Ni, P, Sr, Ti, V относительно источников, расположенных в непосредственной близости и известных где-либо в мире. По мнению авторов, объяснение разнообразия составов может быть только в различном доступе растворов к поверхности. За рабочую версию было принято, что растворы котла Открытый имеют глубинное происхождение, и на их пути не было существенных геохимических барьеров, способных привести к радикальному изменению состава. Для проверки этой версии нами была создана динамическая модель с помощью ПК 'Селектор-Win', моделирующая отделение газов от базальтовой камеры и последующий подъем их вверх по разрезу. В модели варьировались состав газов (содержание Cl, F, S, рО₂), базальтов (содержание микроэлементов). В результате получены следующие утверждения:

·                                       в восстановительных условиях (рО₂<14) процессы экстракции петрогенных и микроэлементов из базальтов идут слабо. Наиболее проявлены они для Mn, Mo, Cr, Co. В системе с низким рО2 металлы в газовой фазе находятся в виде хлоридов и фторидов;

·                                       окисленные флюиды способны экстрагировать из базальтов большинство петрогенных и микрокомпонентов и переносить их к поверхности (достигать границы конденсации);

·                                       при увеличении содержания 'кислых' газов значительно увеличивается подвижность компонентов, особенно для системы с высоким рО2. Увеличение содержания микрокомпонентов вплоть до рудных не приводит к существенному увеличению их экстракции из базальтов.

·                                       однако концентрации в магматогенном флюиде, отделяющемся от базальтовой камеры, ни при каких условиях не могут достигать содержаний, обнаруженных в источнике. Возможно, местом обогащения растворов является зона вторичного кипения.

 

 

СИСТЕМА CaMgSi₂O₆-CaFeSi₂O₆-NaAlSi₂O₆ при 7-24 ГПа и 1600-2250ºС: МОДЕЛИРОВАНИЕ МИНЕРАЛЬНЫХ АССОЦИАЦИЙ ВЕРХНЕЙ МАНТИИ И ПЕРЕХОДНОЙ ЗОНЫ

Бобров А.В. (геол.ф-т МГУ), Литвин Ю.А. (ИЭМ РАН),

Коджитани Х., Акаоги М. (ун-т Гакушуин, Токио)

archi3@yandex.ru

Исследования выполнены при финансовой поддержке РФФИ (гранты 04-05-64979, 05-05-64101), а также Программы РАН по исследованиям вещества в экстремальных условиях (? П9-3)

 

Фазовые отношения в системе CaMgSi₂O₆ (Di) - CaFeSi₂O₆ (Hd) - NaAlSi₂O₆ (Jd), моделирующей природные минеральные ассоциации эклогитов, были изучены для составов Di₇₀Jd₃₀, Di₅₀Jd₅₀, Di₃₀Jd₇₀, Di₂₀Hd₂₀ и Di₄₀Hd₁₀Jd₅₀ (мол.%) в ИЭМ РАН на аппарате типа 'наковальня с лункой' и в Университете Гакушуин (Токио, Япония) с использованием аппарата высокого давления типа 'разрезной цилиндр'. При 7 ГПа и 1600-2000°С было показано, что Di, Hd и Jd образуют непрерывную серию твердых растворов, построена диаграмма плавкости для системы Di-Jd. Для состава Di₅₀Jd₅₀ была определена температура плавления при 15,5 ГПа (2270ºС). При 1600ºС была впервые выявлена связь между появлением граната (Grt) и соотношением Di и Jd: в системе Di₃₀Jd₇₀ Grt возникает при 13,5 ГПа, Di₅₀Jd₅₀ - 16 ГПа, Di₇₀Jd₃₀ - 17,5 ГПа. Вместе с гранатом во всех опытах наблюдалось появление стишовита (St), а в системах Di₇₀Jd₃₀ и Di₅₀Jd₅₀ CaSiO₃ cо структурой перовскита (Ca-Pv). При давлении свыше 18 ГПа пироксен полностью вытесняется ассоциацией мэйджорит (Maj)+St+Ca-Pv в богатых Ca составах, однако для состава Di₃₀Jd₇₀ присутствие Jd в ассоциации с Maj фиксируется до давления 22,5 ГПа, выше которого возникает NaAlSiO₄ cо структурой кальциоферрита (Cf)+Maj+St. Установлено, что примесь Hd также способствует устойчивости пироксена вплоть до 20 ГПа. В системе Di₇₀Jd₃₀ при 24 ГПа была получена ассоциация Maj+Ca-Pv+MgSiO₃ со структурой ильменита (Mg-Il). Для Maj экспериментально установлена связь содержаний Na, Si и Al от давления, которая может служить основой для разработки мэйджоритового геобарометра. Экспериментальные результаты могут быть применимы к переходной зоне Земли (400-670 км), демонстрируя широкий диапазон (400-500 км) перехода от эклогита к гранатиту. Кроме того, полученные минеральные ассоциации моделируют парагенезисы включений в алмазах, образующихся в условиях нижней мантии и переходной зоны.

 

 

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ РАСТВОРИМОСТИ КРИСТАЛЛИЧЕСКОГО КОЛУМБИТА В ГРАНИТНЫХ РАСПЛАВАХ ГЛИНОЗЕМИСТОГО (A/NK ~1.7), НОРМАЛЬНОГО (A/NK ~1.1) И ЩЕЛОЧНОГО (A/NK ~0.64) СОСТАВА ПРИ T = 650 -850^oC И P = 0.3 -4 КБАР: ПЕРВЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

Бородулин Г.П., Чевычелов В.Ю., Зарайский Г.П. (ИЭМ РАН), Борисовский С.Е. (ИГЕМ РАН)

gleban@iem.ac.ru  факс: (49652) 4-44-25  тел.: (49652) 4-44-25

Работа выполнена при поддержке РФФИ - ? 05-05-65233, ? 05-05-64754, Научной школы - НШ-7650.2006.5 и 'Фонда содействия отечественной науке'

 

Исходные водонасыщенные обогащенные Li и F гомогенные стекла были получены путем плавления гелевых смесей состава Na₂O-K₂O-Al₂O₃-SiO₂ в присутствии буфера Ni-NiO. Кристалл колумбита (Mn,Fe)(Nb,Ta)₂O₆ помещали внутри порошка стекла и добавляли 0.2 N р-р HF (2-4 мас.%). Эксперименты проводили в золотых ампулах на установке высокого газового давления с внутренним нагревом. В процессе опыта колумбит растворялся диффузионным путем в алюмосиликатном расплаве. После опыта методом микрозондового анализа были измерены содержания Ta, Nb, Fe и Mn в алюмосиликатном закалочном стекле вдоль профилей, перпендикулярных к границе минерала. Полученные диффузионные профили были аппроксимированы с помощью экспоненциальных уравнений и рассчитаны максимальные концентрации (растворимости) этих металлов в закалочном стекле непосредственно на границе с минералом.

Исследовано влияние трех основных факторов: состава расплава, температуры и давления. Состав расплава оказывает наибольшее влияние на величину растворимости колумбита, которая максимальна в щелочном расплаве (A/NK ~0.64), уменьшается почти на порядок в расплаве нормального состава (A/NK ~1.1) и продолжает дальше заметно уменьшаться с увеличением глиноземистости расплава (A/NK ~1.7). Влияние температуры на растворимость колумбита выражено несколько слабее. С уменьшением температуры от 850 до 650^oC содержание Ta в стекле уменьшается ~ в 2-4 раза, а Nb ~ до 10-15 раз. Уменьшение давления от 4 до 1 кбар довольно слабо сказывается на растворимости колумбита; похоже, что с падением давления растворимость слабо возрастает.

 

 

ПРОГНОЗНАЯ МОДЕЛЬ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ДРЕНАЖНЫХ ПОТОКОВ С ОТВАЛЬНЫМИ ПОРОДАМИ: ПРЕВЕНТИВНАЯ ОЦЕНКА ПОТЕНЦИАЛЬНОЙ ОПАСНОСТИ

Бортникова С.Б., Гаськова О.Л., Юркевич Н.В. (ИГМ СО РАН)

sveta@uiggm.nsc.ru  факс: (3833) 33-27-92  тел.: (3833) 30-95-36

Работа выполнена при поддержке РФФИ (гранты ?? 04-05-64076, 06-05-64528)

 

На примере одного из золоторудных месторождений Енисейского кряжа отработана методология надежной геохимической экспертизы дренажных потоков как транспорта потенциально токсичных элементов из складированных отвалов в окружающую среду. Основа оценки состояла в определении полного макро- и микросостава отвальных пород (40 элементов), подвижных (водорастворимых и обменных) форм нахождения элементов в породах, минералов-носителей токсичных элементов. Получение общей картины состава отвалов позволило обосновать выбор необходимых разностей пород для проведения кинетических экспериментов по ускоренному окислительному выщелачиванию элементов при взаимодействии пород с сезонными потоками.

В результате эксперимента, длившегося 20 недель (В:П = 0.6 на первой стадии и 12 - на последней), породы разделены на две группы по значениям рН растворов. Первую группу составляют породы, дренаж которых имеет нейтральную-субщелочную среду и низкие количества металлов (Fe, Zn, Cu, Co, Ni). При взаимодействии воды с породами второй группы образуются вначале слабокислые, а затем - кислые потоки, содержание элементов в которых на порядок выше. Концентрация As и Sb в растворах регулируется не только кислотностью среды (хотя в кислых потоках в целом, содержание этих элементов выше, чем в субщелочных). Высокие содержания As в растворах определяются растворением мышьяковых минералов. Выщелачивание Sb происходило в нейтральных-субщелочных растворах, вне зависимости от ее валовых содержаний в твердом веществе. Появление Ве в растворах начинается с растворением слюд, на что указывают растворенные формы Al. При смешении двух типов растворов нейтрализация среды приводит к выпадению гидроксидов Fe и выведению металлов из раствора, за исключением Be, концентрации которого остаются стабильными.

 

 

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ИНКОРПОРАЦИИ АММИАКА, МЕТАНА И ПРОПАНА В СТРУКТУРУ НАТРОЛИТА И СКОЛЕЦИТА

Бульбак Т.А., Бабичев А.В., Шведенкова С.В. (ИГМ СО РАН)

taras@uiggm.nsc.ru  факс: (383) 333-27-92  тел.: (383) 333-24-12

Исследования выполнены при финансовой поддержке по грантам CRDF REC-008 (NO-008-XI), Y1-CG-08-06 для независимых государств бывшего Советского Союза и Минобразования РФ в рамках программы 'Фундаментальные исследования и высшее образование', РФФИ ?? 04-05-64358а, 04-05-96071р, 05-05-65036а, 06-05-08004офи, Президента РФ для поддержки молодых российских ученых и ведущих научных школ РФ НШ-4922.2006.5

 

Экспериментально изучена инкорпорация аммиака и алканов в структурные полости натролита и сколецита при Т=200 ºС, Р=20 МПа в течение 168 часов. Модифицирование цеолитов осуществлено путем помещения предварительно дегидратированного минерала в атмосферу соответствующего газа. Присутствие метана, пропана и аммиака подтверждено методами ИК- и КР- спектроскопии и газовой хроматографии. По данным дифференциального термогравиметрического анализа установлено различное поведение образцов цеолитов при нагревании. При дегазации аммиак и метан покидают каркас цеолитов в интервале температур 340-350 ºС. Рентгендифрактометрические данные, ИК- и КР- спектры цеолитов в области частот, характерных для каркаса, указывают на деформированность структуры вещества неорганической матрицы после экспериментов. Суммарное газосодержание в натролите составляет 9.7 мас.%, в сколеците 13.6-14.4 мас.%.

 

 

НОВЫЕ ДАННЫЕ ИК- И ЯГР- СПЕКТРОСКОПИ ПРИРОДНЫХ И СИНТЕТИЧЕСКИХ КОРДИЕРИТОВ

Бульбак Т.А., Мороз Т.Н. (ИГМ СО РАН), Никандрова Н.К. (ИМ УрО РАН), Бабичев А.В., Шведенкова С.В. (ИГМ СО РАН)

taras@uiggm.nsc.ru  факс: (383) 333-27-92  тел.: (383) 333-24-12

Исследования выполнены при финансовой поддержке по грантам CRDF REC-008 (NO-008-XI), Y1-CG-08-06 для независимых государств бывшего Советского Союза и Минобразования РФ в рамках программы 'Фундаментальные исследования и высшее образование', РФФИ ?? 04-05-64358а, 04-05-96071р, 05-05-65036а, 06-05-08004офи, Президента РФ для поддержки молодых российских ученых и ведущих научных школ РФ НШ-4922.2006.5

 

Методами инфракрасной (ИК) и Мессбауровской спектроскопии (ЯГР) изучены один природный и восемь синтетических кордиеритов, полученных гидротермальным и флюсовыми методами. Выполнено сопоставление некоторых параметров ИК спектров, обусловленных суммарными валентными Mg, Fe -O и деформационными O-Si-O колебаниями в области 400-500 см^-1 c содержанием Fe в образце. Проведено сравнение данных ИК- и ЯГР- спектроскопии синтетических и природных кордиеритов.

 

 

СООТНОШЕНИЯ ФАЗОВОГО И КОМПОНЕНТНОГО СОСТАВА ГРАНАТА И ОМФАЦИТА: РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТА ПРИ 4.0-7.0 ГПА В СОПОСТАВЛЕНИИ С ПРИРОДНЫМИ ДАННЫМИ

Бутвина В.Г., Литвин Ю.А., Маракушев А.А., Сафонов О.Г. (ИЭМ РАН)

butvina@iem.ac.ru  тел.: (096) 522-58-76

поддержка РФФИ: гранты 04-05-64896, 04-05-97220, 05-02-17283, 05-05-64101

 

На основе экспериментального изучения фазовых равновесий гранатовых (пироп-альмандин, пироп-гроссуляр-альмандин) (Бутвина и др., 2001) и эклогитовых (альмандин-омфацит, псевдотройная система пироп-альмандин-омфацит (+гроссуляр), ее политермический разрез гранат-омфацит) (Бутвина и др., 2005) систем, а также анализа петрологических данных (эклогиты кимберлитовых трубок 'Удачная' и 'Мир' (Beard et al., 1996; Маракушев, 1985)) для гранат-омфацитовых парагенезисов установлено:

1)                котектический характер гранат-клинопироксеновой ассоциации в магматических очагах алмазной фации глубинности;

2)     температура 'сухого' солидуса эклогита (~1450⁰С) превышает температуру образования эклогитов нодулей кимберлитовых трубок, что может отражать в некоторых случаях флюидную природу эклогитовых магматических систем;

3)     построена схематическая диаграмма кристаллизации магматических гранатов и показано, что образование обратной зональности граната невозможно в результате его кристаллизации из магматического расплава при понижении давления в ходе восходящей интрузии, т.к. гранат может полностью раствориться, однако при фракционной кристаллизации возможно образование зонально распределенных гранатов по зонам роста алмаза с повышением пироповой составляющей в гранатах из краевых зон;

4)     показано, что необходимо учитывать влияние содержания кальциевой молекулы Эскола в клинопироксене на константу перераспределения магния и железа между гранатом и клинопироксеном при разработке новых геотермометров и геобарометров, направленных на определение температуры и давления в условиях стабильности алмаза.

 

 

МОДЕЛИРОВАНИЕ УСЛОВИЙ СТАБИЛЬНОСТИ Fe-Ni МЕТАЛЛА НА ЛИКВИДУСЕ ХОНДРИТОВЫХ РАСПЛАВОВ

Бычков К.А. Арискин А.А. (ГЕОХИ РАН), Борисов А.А. (ИГЕМ РАН)

kbs@na.ru  факс: (495) 938 2054  тел.: (495) 939 7003

Программа ? 18 Президиума РАН 'Проблемы зарождения биосферы и ее эволюции'

 

В конце 90-х годов была разработана программа МЕТЕОМОД, предназначенная для моделирования процессов равновесного плавления обыкновенных хондритов в присутствии металлического железа (Ariskin et al., 1997). Однако уникальная возможность исследования эффектов разделения силикат-металл сдерживалась отсутствием модели, учитывающей переменность состава металлической фазы - прежде всего в отношении Ni. Мы представляем новую версию программы МЕТЕОМОД-2006, позволяющей моделировать выделение Fe-Ni сплавов в системах хондритового состава. Эта модель задействует алгоритм, основанный на использовании эмпирических уравнений растворимости FeO и NiO в силикатных расплавах и термодинамической модели железа и никеля в металле (Ariskin et al., 1996; Borisov, Ariskin, 1996). Программа позволяет проводить расчеты изоплет растворимости FeO и NiO (в координатах T-f_O2) и исследовать влияние летучести кислорода на температуру и состав металлической фазы в равновесии с силикатной составляющей хондритов. Предложенная модель может использоваться для оценки условий формирования камасита и тэнита в расплавных хондритовых системах, в перспективе - вопросов формирования лунной мантии и процессов разделения мантия - ядро на ранних стадиях эволюции Земли.

 

 

ОКИСЛИТЕЛЬНОЕ И СТРУКТУРНОЕ СОСТОЯНИЕ АТОМОВ ЖЕЛЕЗА В ТЕКТИТОВЫХ И ИМПАКТИТОВЫХ СТЕКЛАХ

Воловецкий М.В. (ГЕОХИ РАН), Русаков В.С. (физ.ф-т. МГУ), Луканин О.А. (ГЕОХИ РАН)

lukanin@geokhi.ru  тел.: (495) 137 4472

 

Поскольку железо является основным элементом переменной валентности в природных силикатных стеклах, то валентное и структурное состояние атомов железа несет ценную информацию о редокс условиях образования этих стекол. Методами мессбауэровской спектроскопии на ядрах ⁵⁷Fe исследованы природные силикатные стекла, образовавшиеся в результате высокоэнергетического ударного воздействия небесных тел на поверхность Земли: тектиты из Центральной Европы (молдавиты) и Индокитая (индошиниты), импактиты из ударного кратера Эльгытыгын (Чукотка), а также иргизиты - тектитоподобные стекла из кратера Жаманшин (Казахстан).

В результате обработки и анализа мессбауэровских спектров стекол были получены следующие результаты. Относительное содержание ионов Fe³⁺ в молдавитах и индошинитах заметно ниже (на 4¸10 %), чем в импактитах и иргизитах (16¸35 %), что обусловлено отличными условиями их образования, в первую очередь более высокими температурами формирования. Сверхтонкие параметры парциальных спектров трех- и двухвалентных ионов железа указывают на распределение ионов Fe³⁺ по тетраэдрическим, пятикоординированным и октаэдрическим позициям, а ионов Fe²⁺ - по пятикоординированным и октаэдрическим позициям во всех исследованных стеклах.

 

 

экспериментальное исследование растворимости такедаита при 400°С в зависимости от плотности флюида

Воронин М.В., Акинфиев Н.Н., Зотов А.В. (ИГЕМ РАН)

voronin@igem.ru  факс: (495) 230 2179  тел.: (495) 230 8231

Работа поддержана грантами РФФИ (04-05-65119-а и 05-05-66811-НЦНИЛ_а) и международным проектом NSERC-CRO

 

Нейтральные комплексы в условиях гидротермальных систем средней и малой плотности становятся преобладающими формами миграции растворенных компонентов. Но в настоящее время существует небольшое количество экспериментальных работ посвященных выяснению характера этих частиц. Кроме этого до последнего момента отсутствовал подход, позволяющий описывать термодинамические свойства компонентов раствора в этих условиях.

С целью выяснения термодинамических характеристик B(OH)_3,aq при не высоких плотностях растворителя предпринята попытка изучить растворимость Са₃(BO₃)₂ (такедаит) в водяном пару при 400°С и давлении 100-1000 бар. Эксперименты проводились в автоклавах из сплава ВТ8. При 1000 бар концентрация бора, равновесная с твердой фазой, хорошо согласуется с термодинамическим описанием и составляет: lg m_B(OH)3,aq= -2.89 (моль·кг^-1 H₂O). При снижении давления в изученном интервале концентрация бора снижается в десять раз.

Результаты эксперимента анализируются в рамках предложенного подхода (Akinfiev & Diamond, 2004). Определены термодинамические параметры гидроксокомплекса бора при этих условиях.

 

 

ЭВОЛЮЦИИ МОРФОЛОГИИ ШАРООБРАЗНОЙ ЗАТРАВКИ В ПРОЦЕССЕ РЕГЕНЕРАЦИИ (ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ АСПЕКТЫ)

Гаврюшкин П.Н. (геол.- геофиз. ф-т НГУ), Томас В.Г. (ИМП СО РАН)

gavryushkin@gorodok.net  факс: (383-3)-333-500  тел.: (383-3)-333-009

 

Нами было показано, что зависимость скорости роста регенерационной поверхности (V) определяется выражением:

                                 (1),

где  V_B и V_A скорости роста граней В и А соответственно, j угол между нормалями к этим граням, а b угол между гранью А и фронтом роста регенерационной поверхности. На основании анализа формулы (1) было установлено, что на диаграмме скоростей роста самой быстрорастущей грани должен соответствовать трёхмерный максимум, другим быстрорастущим граням - двумерные максимумы, а медленнорастущим граням - трёхмерные минимумы. Из этого следует, что в процессе регенерации шарообразных затравок, площадь 'лысок' медленнорастущих граней будет непрерывно увеличиваться, а быстрорастущих - приходить к фиксированным размерам, что и наблюдалось (но не получило объяснения) в экспериментах М.П. Шаскольской по установлению равновесной формы кристалла.

 

 

НАНОКРИСТАЛЛОГРАФИЧЕСКАЯ КОСМОХИМИЯ

Галиулин Р.В. (ИК РАН)

galiulin@ns.crys.ras.ru  факс: (495) 135 1011  тел.: (495) 135 3510

 

 

Нанокристаллом называют идеальный кристалл (евклидов, сферический, гиперболический) с отождествленными эквивалентными граничными точками (Галиулин, 2004, 2005). Такое отождествление не постоянно, но его можно получить и экспериментально. Японцы уже вырастили кристалл в виде ленты Мебиуса (УФН 2002, N 7). По симметрии нанокристаллов, составленных полной совокупностью позиций, через которые проходят пучности волн де Бройля электронов валентных орбиталей на низшем энергетическом уровне (2, 6, 10, 14) первые 120 элементов Таблицы Менделеева разделяются (Таблица, справа на лево) на нанокристаллы с цилиндрической симметрией, с осью 3-го порядка, с осью 5-го порядка и с осью 7-го порядка.

В космическом вакууме множества этих элементов за счет перехода в Ридберговские состояния могут образовывать нанокристаллы, содержащие на последней оболочки все свои электроны (в виде призмы или антипризмы) и удаленные на любое расстояние. Хвосты комет, кольца Сатурна состоят из таких нанокристаллов, которые тоже образуют кристалл. 'Кристалл - это то идеальное состояние вещества, тот глубокий внутренний порядок, к которому стремится природа' (Ферсман, 1920).

 

 

Оценка кислотно-основного потенциала пород как первый шаг прогноза геоэкологической ситуации

Гаськова О.Л., Бортникова С.Б. (ИГМ СО РАН)

gaskova@uiggm.nsc.ru  факс: (383) 333-27-92  тел.: (383) 333-30-26

Работа выполнена при поддержке РФФИ (? 04-05-6407, 06-05-64528) и Интеграционного проекта 'Геохимия окружающей среды горнопромышленных ландшафтов Сибири и Урала' ? 6.6.3

 

Потенциальная возможность развития процесса, обычно называемого в современной литературе кислотным рудничным дренажем, определяется главным образом составом и соотношением сульфидов и минералов вмещающих пород, вступающих в реакции с 'водой' в различных геохимических ситуациях. Для проведения экспертной оценки нейтрализующего потенциала отвальных пород Ведугинского месторождения золота (Енисейский кряж), планируемого к интенсивной добыче руд, предложен комплексный экспериментально-аналитический подход. Ведуга характеризуется незначительным количеством сульфидных минералов, обычно не превышающим 5-7%.

Нейтрализующий потенциал (НП) определялся по реакции образцов пород с кислотой HCl. Величина, выражаемая через тонны СаСО₃-эквивалента в тысяче тонн породы, рассчитывалась по методике (Sobek et al., 1978) и сравнивалась с аналитическим содержанием СО₂ в образцах. Кислотопродуцирующий потенциал (КП) рассчитывался по методике (White et al., 1999) на основании данных о количестве в образцах сульфидной серы. Результирующий потенциал (НП - КП), позволяющий судить о кислотно-основном балансе, подтверждался измеренными рН водных вытяжек из соответствующих образцов.

На общем фоне высоких значений НП, выделен ряд проб пород, способных быть источником кислых стоков и содержать повышенные количества тяжелых металлов и анионов.

 

 

Рениевый катализатор на основе модифицированных цеолитов Армении

Геворкян Р.Г. (Ереванский гос. ун-т), Мнацаканян Р.А. (Ин-т хим. физики АН РА), Саргсян А.О. (Ереванский гос. ун-т)

rgev@ysu.am  факс: (+37410) 559 136  тел: (+37410) 57 81 35

 

На Каджаранском медно-молибденовом месторождении Армении коэффициент корреляции пары молибден-рений по промышленным рудам составляет 0,4276. Коэффициент вариации содержания рения - 84,3 %. Распределение рения - логнормальное. Среднее содержание рения в молибденитах из различных месторождений составляет для: Каджаранского месторождения - 260 г/т, Агаракского - 524,0 г/т, Техутского - 740 г/т, Личкского - 340 г/т. Среднее содержание в рудах тех же месторождений: 0,18; 0,24; 0,1; 0,29 г/т соответственно. При обогащении рений максимально извлекается в молибденовый концентрат (81,1%, Каджаран).

Рений в основном получают в виде перрената аммония (NH₄ReO₄), перреновой кислоты (HReO₄) и порошка. Первые две формы обеспечивают удобство получения гетерогенных нанесенных катализаторов.

Основной потребитель рениевых катализаторов это нефтехимическая промышленность.

На рениевом катализаторе процесс протекает почти при комнатной температуре и достигает термодинамического равновесия. Обратимость процесса позволяет получать бутилен и этилен Re-окись/ γ-Fe₂O_{3 , КОТОРЫЙ} применяется для получения метилаля CH₂(CH₃O)₂ при окислении метанола. Наряду с окисью железа применяются окиси титана, ванадия, циркония, алюминия и т.д. Конверсия достигает 50-60% при селективности ~ 80% на титаноксидных подложках при температуре 240⁰ С.

В настоящее время ведутся исследования по получению внедренных оксидов рения в искусственные (типа ZSM) и природные (морденит и клиноптилолит) цеолиты для нефтехимической промышленности.

Представляется особенно интересным для этих целей использовать природные цеолиты, запасы которых не ограничены, а их стоимость значительно ниже синтетических.

На кафедре минералогии, петрологии и геохимии геологического факультета Ереванского государственного университета проведены работы по изучению и модифицированию природных цеолитов Армении для дальнейшего применения в катализе, а также для решения геоэкологических задач.

Предусматривается проведение дальнейших экспериментальных работ по модифицированию природных цеолитов с целью их использования в качестве матрицы для наноразмерных металлов и их оксидов для разработки технологии производства рениевых катализаторов на подложке природных модифицированных цеолитов Армении.

 

 

ГРАНАТЫ ИЗ ПРИСЕВАНСКОЙ ОФИОЛИТОВОЙ АССОЦИАЦИИ АРМЕНИИ

Геворкян М.Р. (Ереванский гос. ун-т)

rgev@ysu.am

 

В офиолитовой ассоциации Армении гранаты известны давно, которые представлены альмандином, демантоидом, андрадитом и уваровитом, т.е. развиты кальциево-железисто-хромистые разновидности. Среди них особое место занимают розовый, темно-красный, красно-коричневый альмандин и зеленый демантоид.

Альмандин выявлен в пределах Ширакского хребта (Амасия), на северо-восточном побережье оз.Севан (Сотк) и в аллювии реки Мец-Ару, размывающей ультрамафиты Базумского хребта. Проведено подробное комплексное исследование физических,оптических и химических свойств извлеченных зерен граната.

В результате детального микрозондового изучения гранатов из офиолитовых поясов Армении (Геворкян, Каминский и др.,1978) было установлено, что гранаты на 52-54% состоят из альмандинового компонента с примесью (20-22%) пиропового и (19-22%) гроссулярового компонентов.Составы гранатов располагаются в области перекрытия полей амфиболитов, глаукофан-сланцевой и эклогитовой фаций, занимая в последней крайнее положение по обогащенности альмандиновым компонентом, которым гранаты избирательно обогащаются при повышении давления, что характерно, в частности, для гранатов из глаукофановых сланцев.

Демантоид и уваровит обнаружены в аподунитовых и апогарцбургитовых серпентинитах на магнезитированных участках Хачского (Сатанахачского) мафит-ультрамафитового массива как акцессорный минерал; встречается также на Дзоракском (Даринском) месторождении асбеста в магнезитированных серпентинитах Севанского хребта.

Полученные результаты имеют важное генетическое и практическое значение. во-первых, наличие в ультрамафитах армении акцессорных гранатов альмандин-пиропового ряда свидетельствует о близости этих пород к гранатовым перидотитам. во-вторых, нахождение этих гранатов совместно с алмазами может явиться одним из поисковых критериев. гранаты армении легко поддаются шлифовке и огранке и могут быть рекомендованы для постановки поисковых работ на ювелирное сырье, а также могут быть использованы в качестве технических абразивов при изготовлении алмазного инструмента.

 

 

МАНТИЙНО-КОРОВОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ И МАГМООБРАЗОВАНИЕ (экспериментальные исследования)

Горбачев Н.С., Костюк А.В., Некрасов А.Н. (ИЭМ РАН)

gor@iem.ac.ru

РФФИ 06-05-64895, ОНЗ РАН т. 7-I.1

 

Источником мантийных магм могут служить участки мантии, содержащие блоки (протолиты) древней субдуцированной океанической коры при надсолидусных Т-Р параметрах. Как показали проведенные экспериментальные исследования системы перидотит-базальт-летучий при этом реализуются два механизма магмообразования: 1) 'реакционный', связанный с взаимодействием расплава, образующегося при плавлении исходного базальта с перидотитом, давая 'реакционные' расплавы; 2) 'пленочный', обусловленный частичным плавлением перидотита, давая межзерновые, 'пленочные' расплавы. При Т=1250-1350ºС, Р=1.5-2.5 ГПа в зависимости от состава базальтов, формировалось два петрохимических типа 'реакционных' расплавов. В экспериментах с базальтами, комплементарными главной корреляции частичного плавления перидотита: лерцолит = гарцбургит (дунит) + базальт (толеитовый, оливиновый), образуются магнезиальные расплавы пикритобазальтового состава. При изменении температуры (в пределах 100^ºС) и давления (в пределах 1 ГПа) петрохимический тип 'реакционных' расплавов сохранялся. В экспериментах с составами, не комплементарных главной мантийной корреляции (андезит) или с добавлением щелочей, образуются магнезиальные, обогащенные SiO₂ расплавы типа бонинита, щелочного базальта. В первом случае условия магмообразования отвечали закрытой, во втором случае - открытой системе. При 'пленочном' плавлении перидотита формируются межзерновые расплавы андезитобазальтового состава, неравновесные с перидотитом. Очевидно, процесс 'пленочного' плавления перидотита с образованием межзерновых надсолидусных расплавов и их миграция через минеральный каркас перидотита мантии до объединения в камерах достаточно большого объема, является неравновесным.

 

 

О БЕЗОЛИВИНОВОМ ИСТОЧНИКЕ МАГНЕЗИАЛЬНЫХ МАНТИЙНЫХ МАГМ.

Горбачев Н.С., Костюк А.В., Некрасов А.Н. (ИЭМ РАН)

gor@iem.ac.ru

РФФИ 06-05-64895, ОНЗ РАН т. 7-I.1

 

При экспериментальном изучении системы перидотит-базальт-сульфид-H₂O в интервале P=1.5-2.5 ГПа, T=1250-1350^ºC, состав ликвидусной ассоциации, равновесной с магнезиальными 'реакционными' расплавами отвечал гарцбургиту (Ol+Opx), а в некоторых случаях - пироксениту (Cpx+Opx). Отсутствие оливина на ликвидусе магнезиальных базальтов можно объяснить реакцией с образующимися базальтовыми расплавами. В пользу этого предположения свидетельствует наблюдаемое в экспериментальных образцах замещение оливина ортопироксеном на границе со стеклом. При плавлении перидотита в условиях шпинелевой Sp и гранатовой Ga фаций глубинности верхней мантии стабильность оливина определяется активностью SiO₂ и (или) Al₂O₃ в расплаве, буферируемых реакциями: Mg₂SiO₄(Ol) + SiO₂(m) = 2MgSiO₃(Opx); Mg₂SiO₄(Ol) + Al₂O₃(m) = MgSiO₃(Opx) + MgAl₂O₄(Sp); Mg₂SiO₄(Ol) + MgSiO₃(Opx) + Al₂O₃(m) + SiO₂(m) = Mg₃Al₂[SiO₄]₃(Ga). По-видимому, вопреки прочно устоявшимся представлениям о равновесии первичных магнезиальных мантийных магм с оливином источника, возможен и пироксенитовый (безоливиновый) состав мантийного субстрата, из которого выплавлялись магнезиальные магмы. Для природных магнезиальных базальтов признаком безоливинового ликвидуса исходной магмы могут служить более высокие конентрации в них оливин-совместимых элементов, в частности никеля. Например различное содержание никеля в пикритах гудчихинской и туклонской свит трапповой толщи Норильского района (690 и 290 ppm соответственно) при сходном содержании MgO (14-15 вес.%) можно объяснить отсутствием оливина в магматическом источнике пикритов гудчихинской свиты.

 

 

РАСТВОРИМОСТЬ ПАЛЛАДИЯ В ВОДОСОДЕРЖАЩИХ СИЛИКАТНЫХ РАСПЛАВАХ (ПО ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫМ ДАННЫМ)

Горбачев П.Н. (ИГЕМ РАН), Безмен Н.И. (ИЭМ РАН)

p_gor@mail.ru  факс: (495) 230 2179  тел.: (495) 230 8273

 

Растворимость палладия была изучена в силикатном расплаве состава Di₅₅An₃₅Ab₁₀ (DAA), близкого к эвтектике Di-An, модельного аналога базальтовых магм. Эксперименты проведены на установке высокого газового давления при температуре 1200°С, давлении водного флюида 2 кбар, в интервале │О₂ от HM до WI буферов в палладиевых ампулах. Мольная доля водорода варьировала от 0.05 до 0.50, lg fO₂ от -2.6 до -11.8. Для оценки влияния температуры растворимость палладия была изучена при Т=1300°С, давлении 2 кбар, HM буфере. Образцы анализировали методом инструментального нейтронно-активационного анализа в университете Торонто (Канада).

Растворимость палладия варьировала в широких пределах, уменьшаясь с уменьшением │О₂ от HM до IW буферов от 52.4 до 2.4 до ppm.

Сравнение растворимости палладия в водонасыщенном расплаве, при Р=2 кбар, и в 'сухом', безводном расплаве аналогичного состава при Р=1 атм (Борисов, 2001) показало, что в окислительных условиях при HM буфере растворимости Pd в водосодержащих и 'сухих' расплавах близки. При дальнейшем уменьшении │О₂ растворимость Pd в водосодержащем расплаве уменьшается гораздо медленнее, чем в "сухих" расплавах. Эти различия можно объяснить влиянием на растворимость не только │О₂, но и fH₂O.

Для изучения температурного эффекта был проведен 1 эксперимент при 1300ºС, летучести кислорода, отвечающей НМ буферу и давлении водного флюида Р=2 кбар. В результате при увеличении температуры на 100ºС растворимость Pd увеличивалась от 51 при 1200 до 320 ppm при 1300ºС соответственно. Одно из возможных объяснений аномальной температурной зависимости растворимости Pd заключается в существовании в расплавах комплексов (кластеров) палладия, которые и определили аномальную растворимость.

 

 

РАВНОВЕСИЯ ТОПАЗА В СИСТЕМЕ Si-Al-Na-O-F ПРИ 700-800^оС И ДАВЛЕНИИ ВОДЫ 1000 БАР

Граменицкий Е.Н., Зубков Е.С. (геол. ф-т МГУ)

engramen@geol.msu.ru  факс: (495) 932 8889  тел.: (495) 939 2040

Поддержано грантом РФФИ 04-05-64951

 

По экспериментальным данным, установлены равновесия топаза (TOP) в системе Si-Al-Na-O-F при давлении воды 1000 бар. При 800оС для разных составов системы: 1) TOP + Q (кварц) + MUL (муллит) + L (алюмосиликатный расплав); 2) TOP + MUL + COR (корунд) + L; 3) TOP + CRY (криолит) + L; 4) TOP + LF (фторидный расплав) + L; 5) TOP + LF + AlF3 + LS (силикатно-фторидная фаза). Состав алюмосиликатного расплава, равновесного с топазом, находится в диапазонах (в атомных отношениях): по Si/(Si+Al) от 0,75 до 0,85 и по Na/Al от 0,75 до 0,80. В указанный диапазон укладываются в пределах точности анализов соответствующие отношения природных изверженных пород с топазом. Содержания фтора в алюмосиликатных расплавах в равновесии с топазом и фторидными фазами (растворимость) составляют 3-4 вес. %. Составы расплава в ассоциациях 4 фаз фиксированы для данных условий, а в ассоциациях 3 фаз имеют одну степень свободы. При 750 и 700^оС вместо ассоциации кварц+муллит становится устойчив андалузит.

Состав (фтористость) топаза в четырехфазных ассоциациях при постоянных внешних условиях инвариантен и должен меняться при изменении температуры (служить геотермометром) и давлении воды. Наибольший интерес представляет ассоциация TOP+AND (при 800^oC MUL+Q)+L,AB. По имеющимся данным, при 800 и 750^oC фтористость топаза в этой ассоциации 0,78. При 700^о она снижается до 0,58. Точность определения фтористости в среднем +0,05.

Предложен методический прием определения состава фаз (топаза, расплава) по трендам зондовых анализов зерен, размер которых близок и даже меньше зоны возбуждения электронного зонда.

 

 

CРАВНЕНИЕ ТЕМПЕРАТУР КРИСТАЛЛИЗАЦИИ МИНЕРАЛОВ, ОСНОВАННЫХ НА ИЗОТОПНЫХ ДАННЫХ И ГАЗОВО-ЖИДКИХ ВКЛЮЧЕНИЯХ

Гриненко В.А., Устинов В.И. (ГЕОХИ РАН)

Grinenko@geokhi.ru  факс: (495) 938 2054  тел.: (495) 939 7087

02-05-64767

 

При изучении генезиса колчеданно-полиметаллических месторождений (Ливиха, Дарасун, Зезельга, Александринское) было установлено закономерное распределение в поле диаграммы в координатах δ³⁴S - Δ³⁴S фигуративных точек изотопного состава серы пирита и ангидрита, свидетельствующее о равновесном высокотемпературном (>300⁰С) процессе разделения изотопов серы между различными серосодержащими минеральными фазами и флюидом. Исходя из этого определены температуры минерализации пирита и ангидрита, а также величины δ³⁴ S общей серы и соотношение окисленной и восстановленной формы серы (SO^2- ₄ /H₂ S).

Для некоторых месторождений изучены вариации изотопного состава кислорода в ангидритах ((δ¹⁸О от 7,0 до 10,7%) и сингенетичных с ними кварцах (δ¹⁸О от 6,4 до 11,5%). Небольшие разницы величин δ¹⁸О между ангидритом и кварцем указывают на высокие температуры их образования - от 400 до 600⁰С. По полученным температурам и изотопному составу кислорода кварцев и ангидритов сделан вывод что минералообразование происходило при смешении высокотемпературных флюидов с низкотемпературными пластовыми водами.

Изотопные температуры оказывались всегда выше температур образования газово-жидких включений. Это явление связано, по нашему мнению, с тем, что при смешении флюидов с пластовыми водами флюидные включения отражают температуру этой смеси, в то время как изотопные данные несут информацию о более высокотемпературных флюидах, поскольку изотопные равновесия не успевают быстро переуравновеситься при падении температуры.

 

 

ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНОЕ ВЛИЯНИЕ ФЛЮИДА НА МИНЕРАЛЬНЫЕ ПАРАГЕНЕЗИСЫ ОСНОВНЫХ ПОРОД В ОБСТАНОВКЕ ВНЕШНЕГО БУФЕРИРОВАНИЯ

Данилов Б.С. (ИЗК СО РАН)

boris@crust.irk.ru  тел.: (3952) 51-16-80

РФФИ ? 06-05-64579

 

Методом физико-химического моделирования по программе 'Селектор' (Карпов и др., 1995) изучалось окислительно-восстановительное влияние флюида на породы основного состава. Состав газовой фазы в условиях насыщения углеродом при заданных температуре и давлении определяется O/H отношением. Для O/H=0,5 в составе флюида доминирует вода. При снижении этого отношения флюид становится более восстановленным с преобладанием метана и водорода, а с повышением - окисленным с большей долей CO₂. В обстановке внешнего буферирования, когда состав флюида не зависит от процессов протекающих в породе, а контролируется внешним по отношению к породе источником, флюид служит дополнительным фактором, который наравне с температурой и давлением управляет развитием равновесных минеральных ассоциаций. Окислительно-восстановительное действие флюида отражается как на составах парагенезисов, так и на составах минералов. В окислительной обстановке присутствуют фазы, содержащие атомы с высокой степенью окисления - карбонат, магнетит, а в восстановительной наблюдаются графит и самородное железо. Количественные соотношения миналов, содержащих элементы переменной валентности, задаются уровнем окислительно-восстановительного потенциала флюида. В окислительной обстановке отмечается снижение количества миналов 2-х валентного железа и рост содержания миналов с железом в 3-х валентном состоянии. Восстановленные флюиды оказывают противоположное действие, снижая степень окисления атомов. Таким образом, флюид в условиях внешнего буферирования своим составом определяет направленность окислительно-восстановительных реакций в минеральной матрице.

 

 

уравнения состояния карбонатов для условий мантии земли

Дорогокупец П.И., Данилов Б.С. (ИЗК СО РАН), Русаков А.В. (ИГУ)

dor@crust.irk.ru

Исследования поддерживаются РФФИ (05-05-64491, 06-05-64579)

 

Исходя из формализма Жаркова и Калинина (1968) разработана структура уравнений состояния минералов для термодинамических условий мантии Земли. Свободная энергия Гельмгольца разделена на две части, первая (холодная) зависит только от объема, вторая - от объема и температуры. Холодная часть представлена хорошо известным уравнением Vinet et al. (1986). Вторая часть свободной энергии Гельмгольца записана как сумма квазигармонического (теплового) вклада и дополнительных (внутренняя ангармоничность, тепловые дефекты и др.). Для минералов квазигармоническую часть свободной энергии целесообразно представить в виде модели Агошкова (1985), которая позволяет, с одной стороны, аппроксимировать экспериментальную теплоемкость, модули сжатия и коэффициент термического расширения от температура ~100 К, с другой - оценить эти величины на основе информации о колебательном спектре кристаллической решетки. За счет учета вклада внутренней ангармоничности (Дорогокупец, Оганов, 2004) достигается корректное описание термодинамических функций при высоких температурах. Для минералов сложного состава можно пренебречь вкладом тепловых дефектов из-за отсутствия экспериментальной информации. Частные производные свободной энергии Гельмгольца по объему и по температуре позволяют определить в аналитическом виде все необходимые термодинамические функции. На примере карбонатов будут показаны возможности предлагаемого уравнения состояния по свертыванию разнообразной термодинамической информации в единую базу данных с минимальным набором подгоночных параметров и последующим расчетом любых термодинамических функций в диапазоне температур и давлениям, соответствующих верхней и нижней мантии Земли.

 

 

Космохимические ОГРАНИЧЕНИЯ НА МОДЕЛИ ОБРАЗОВАНИЯ ТИТАНА

Дорофеева В.А. (ГЕОХИ РАН)

Dorofeeva@Geokhi.ru  факс: (495) 938 2054  тел.: (495) 939 7060

Работа поддержана Российским фондом фундаментальных исследований (грант 04-05-64867)

 

Обобщены имеющиеся к настоящему времени экспериментальные данные, включая последние результаты миссии Кассини-Гюйгенс (Neiman et al., 2005; Owen, 2005), по составу атмосфер Юпитера, Сатурна и его крупнейшего спутника Титана. Сопоставлены условия образования клатратов основных газов (Lunine, 1997), входящих в состав атмосфер указанных космических объектов с Р-Т условиями в допланетном околосолнечном диске на радиальных расстояниях 5-10 а.е. в период образования Юпитера и Сатурна (Макалкин, Дорофеева, 1995; Дорофеева, Макалкин, 2004). Проведены балансовые оценки минимального количества воды, необходимого для обеспечения наблюдаемого обогащения летучими атмосфер этих планет. На основе анализа полученных результатов сделан вывод, что ледяные тела (планетезимали), образовавшиеся в протопланетном диске и вошедшие в состав как Юпитера и Сатурна, так и Титана, подверглись нагреву до Т = 65 - 75К в протоспутниковом диске Сатурна.

 

 

МОДЕЛИРОВАНИЕ ТУРБУЛЕНТНОГО АККРЕЦИОННОГО ДИСКА САТУРНА И ОБРАЗОВАНИЕ ТИТАНА

Дорофеева В.А. (ГЕОХИ РАН), Макалкин А.Б. (ИФЗ РАН),

Рускол Е.Л. (ИФЗ РАН)

Dorofeeva@Geokhi.ru  факс: (495) 938 2054  тел.: (495) 939 7060

Работа поддержана Российским фондом фундаментальных исследований (грант 04-05-64867)

 

Построена двумерная численная модель протоспутникового диска Сатурна, при этом была использована методология построения модели аккреционного околосолнечного диска (Дорофеева, Макалкин 1995; Дорофеева, Макалкин, 2004) и результаты моделирования условий образования регулярных спутников Юпитера (Макалкин, Дорофеева, Рускол, 1999). Выбор численных значений параметров модели сделан с учетом как физических, так и космохимических ограничений (Дорофеева, здесь же). В модели учтены 4 источника нагрева субдиска - диссипация турбулентности внутри него, аккреция газа и твердых тел на субдиск, радиационный нагрев за счет молодого Сатурна и окружающей его солнечной небулы. Получены радиальные и вертикальные распределения Р, Т и r в субдиске в период образования Титана. Показано, что весь твердый материал диска Сатурна поступил из околосолнечного диска, из зоны питания планеты. Он представлял собой в основном пыль и малые планетезимали (до 20 м), хотя некоторое количество крупных тел (10-100 км) могло быть захвачено в относительно короткое время (10⁴-10⁵ лет) благодаря их взаимным соударениям. Последние послужили ядрами при образовании спутников.

 

 

ВЛИЯНИЕ СОСТАВА РАСПЛАВА НА РАСТВОРИМОСТЬ ХРОМА И СООТНОШЕНИЕ ИОНОВ Cr³⁺/Cr⁴⁺ В ФОРСТЕРИТЕ

Дудникова В.Б. (ГЕОХИ РАН), Гайстер А.В. (ИОФАН),

Лебедев В.Ф. (ИОФАН), Рябов И.Д. (ГИН РАН),

Жариков Е.В. (ИОФАН), Урусов В.С. (ГЕОХИ РАН)

vdudnikova@mtu-net.ru

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проекты 05-02-16750, 05-05-74082, 05-02-08199-офи -а) и гранта Минобрнауки ? 9128

 

Исследовано влияние концентрации хрома в расплаве (С_L) на его растворимость и соотношение разновалентных составляющих ионов хрома в кристалле форстерита. Монокристаллы выращивали методом Чохральского при фугитивности кислорода lg f_O2 ~ -1.7 и изменении С_L от 0.015 до 1.4 вес.%. Содержание хрома в кристаллах (С_S) определяли на электронном микроанализаторе. Были исследованы спектры поглощения в интервале 275-1250 нм, а также спектры ЭПР ионов Cr , Cr и Cr . Установлено, что С_S линейно зависит от С_L лишь до концентраций С_L £ 0.1-0.2 вес. %. Дальнейшее замедление темпа роста С_S от С_L (нарушение закона Генри), по-видимому, связано с процессами комплексообразования в расплаве. Показано, что концентрации оптически активных центров ионов Cr³⁺ и Cr⁴⁺ повторяют ход зависимости С_S от С_L и могут быть описаны линейной функцией от С_S. По данным оптической и ЭПР спектроскопии их соотношение постоянно. Полученные результаты не подтвердили выводы работ (Yamaguchi Y. et al., 1991, 1993) об изменении соотношения концентраций центров Cr³⁺ и Cr⁴⁺ с ростом концентрации хрома в расплаве форстерита.

 

 

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИЗУЧЕНИЕ ФАЗОВЫХ СООТНОШЕНИЙ В СИСТЕМЕ Pd-Te И ВОПРОС О МИНЕРАЛЕ ТЕЛАРГПАЛИТЕ

Евстигнеева Т.Л., Трубкин Н.В. (ИГЕМ РАН)

evst@igem.ru  факс: (495) 230 2176  тел.: (495) 230 8269

 

Минерал теларгпалит, (Pd,Ag)_3-4Te, был открыт в Норильских месторождениях более 30 лет назад (Коваленкер и др., 1972). Несмотря на многочисленные находки теларгпалита в различных сульфидных медно-никелевых месторождениях, до настоящего времени вопрос о формуле минерала оставался открытым, (Pd,Ag)₃Te или (Pd,Ag)₄Te. Чтобы получить дополнительные данные о составе минерала, его формуле и природе изоморфизма, а также возможных фазовых соотношениях Pd-Ag теллуридов было проведено экспериментальное изучение Pd₃Te-Ag₃Te и Pd₄Te- Ag₄Te систем. Результаты изучения продуктов эксперимента (оптическая микроскопия, РА, МРСА, СЭМ+ЭДД) однозначно свидетельствуют о том, что существуют две фазы - (Pd,Ag)₃Te и (Pd,Ag)₄Te с различным соотношением Pd:Ag, наборами межплоскостных расстояний и составом ассоциирующих фаз. Детальное изучение нескольких образцов 'теларгпалита' из Норильского р-на и Кольского п-ва (обр. Т.Л.Гроховской) показало, что наиболее распространенным составом теларгпалита является (Pd,Ag)₃Te, хотя в отдельных случаях может встречаться и (Pd,Ag)₄Te - новая минеральная фаза.

 

 

НОВЫЕ ДАННЫЕ О СОЕДИНЕНИЯХ В СИСТЕМЕ Pd₂As-Ni₂As

Евстигнеева Т.Л., Трубкин Н.В. (ИГЕМ РАН)

evst@igem.ru  факс: (495) 230 2176  тел.: (495) 230 8269

 

Методом сканирующей электронной микроскопии с контролем состава изучены продукты синтеза в системе Pd₂As-Ni₂As. Цель исследования - уточнение пределов изоморфизма и фазовых соотношений в ряду Pd₂As-Ni₂As. Известен минерал маякит (Генкин и др., 1978), определена его структура и изучены рентгеновские характеристики промежуточных фаз (Evstigneeva et al., 1998). Несмотря на то, что система Pd-Ni-As уже изучалась (Gervilla et al.,1994), остались не совсем ясными составы тройных фаз и их взаимоотношения с остальными соединениями системы. Полученные данные позволили уточнить область существования маякита и его взаимоотношения с неупорядоченными соединениями ряда, а также определить наиболее устойчивые фазовые ассоциации маякита.

 

 

ОЦЕНКА СТАНДАРТНЫХ ПОТЕНЦИАЛОВ ГИББСА ГИДРАТНЫХ СУЛЬФАТОВ МЕДИ ПРИ ПОМОЩИ ЗАДАЧ ЛИНЕЙНОГО ПРОГРАММИРОВАНИЯ

Ерёмин О.В., Винниченко С.В., Юргенсон Г.А. (ИПРЭК СО РАН)

yeroleg@yandex.ru  тел.: (3022)211721

 

В приближении задач линейного программирования, моделирующих расчёты равновесных составов для реакций окисления халькозина, предложен алгоритм оценки стандартных потенциалов Гиббса ряда минералов - основных сульфатов меди с кристаллизационной водой. Метод основывается на использовании двойственных решений оптимизационных задач. Расхождения расчётных значений D_fG⁰ с литературными источниками для гидроксосульфатов меди не превышают 1%.

 

 

ОСОБЕННОСТИ АНИОННОЙ СТРУКТУРЫ ИМПАКТНЫХ СТЕКОЛ ИЗ КРАТЕРА ЖАМАНШИН: РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ МЕТОДОМ ЛОКАЛЬНОЙ СПЕКТРОСКОПИИ КОМБИНАЦИОННОГО РАССЕЯНИЯ

Еремяшев В.Е., Рыбаков В.Н. (ИМ УрО РАН, Миасс)

sler@ilmeny.ac.ru  факс: (3513) 57-02-86  тел.: (3513) 57-04-08

РФФИ, проекты ? 04-05-96070-а и ? 06-05-64173-а. Фонд содействия отечественной науке

 

Методами локальной спектроскопии КР выполнено исследование особенностей анионной структуры стекол импактитов-иргизитов и импактитов-жаманшинитов кратера Жаманшин.

Установлено, что структура химически более кислых и однородных по составу импактитов-иргизитов близка к структуре высокополимеризованных алюмосиликатных стекол. Доминируют высокополимеризованные структурные единицы с незначительным количеством более или менее равномерно распределенных немостиковых атомов кислорода. Это может быть следствием того, что импактиты-иргизиты формировались в результате плавления алюмосиликатного стекла сложного состава, при формировании которого на более ранней стадии протекали процессы химической и структурной гомогенизации.

Импактиты-жаманшиниты в значительной степени являются химически более основными и структурно гетерогенными алюмосиликатными стеклами со сложным анионным строением. Значительная часть исследованных участков представлена стеклом кварцевого состава, структура которого идентична структуре модельных кварцевых стекол. Менее распространенные участки алюмосиликатного стекла значительно раскристаллизованы и показывают спектры, характерные для стекол с неупорядоченной структурой и составом. Эти особенности обусловлены тем, что импактиты-жаманшиниты образовались за счет импактного плавления раскристаллизованной породы.

 

 

ПОВЕДЕНИЕ ВОДЫ В СТЕКЛАХ РАЗРЕЗА АЛЬБИТ НЕФЕЛИН

Еремяшев В.Е. (ИМ УрО РАН, Миасс),

Симакин А. Г., Салова Т.П. (ИЭМ РАН)

sler@ilmeny.ac.ru  факс: (3513) 57-02-86  тел.: (3513) 57-04-08

 

Методами титрования Карл-Фишер, ДТА, ИК спектроскопии в ближней области и спектроскопии КР исследовано поведение воды в модельных стеклах системы альбит-нефелин, полученных при давлении воды 2 кбар. Установлено, что при переходе от стекла альбитового состава к стеклу нефелинового состава наблюдается увеличение общего содержания воды, растворенной в стекле. Особенно значительное увеличение общей растворимости воды происходит при уменьшении мольной доли альбитовой составляющей в составе стекла от 0,6 до 0,2.

Увеличение общего содержания воды сопровождается изменением соотношения воды, растворенной в разных формах (гидроксильной и молекулярной). Наблюдаемое при этом в ближней ИК области смещение максимумов в низкочастотную часть спектра и изменение формы полос свидетельствует об увеличении степени связывания воды в молекулярной форме и изменении механизма образования гидроксильных групп.

Мы предполагаем, что изменение характера взаимодействия воды со стеклами исследованного разреза обусловлено существованием в структуре стекол трех подструктур: 'кварцевой', 'нефелиновой' и 'алюминатной'. Эти подструктуры обладают различной реакционной способностью при взаимодействии с водой, что и определяет наблюдаемые изменения спектров при изменении состава стекла.

 

СТАНДАРТНЫЕ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ФАЗ СИСТЕМ Ag-Se И Ag‑Au‑Se

Ечмаева Е.А., Осадчий Е.Г. (ИЭМ РАН)

echmaeva@iem.ac.ru, euo@iem.ac.ru

Работа выполнена при поддержке РФФИ, гранты ?03-05-64380 и 06-05-64444

 

Изучение сульфидно-селенидно-теллуридного типа минерализации, включая изучение фазовых отношений, необходимо для извлечения металлов из руд. Селениды - редкие минералы, однако, их термодинамические свойства имеют большое значение для понимания геохимии, транспорта и отложения золота.

В работе методом измерения ЭДС в твердотельных гальванических ячейках были получены стандартные термодинамические свойства (свободная энергия Гиббса, энтропия и энтальпия образования) следующих фаз: науманнит (Ag₂Se), фишессерит (Ag₃AuSe₂) и AuSe.

Следует заметить, что термодинамические функции фишессерита были определены впервые. Также, в ходе работы, было подтверждено отсутствие соединения AgAuSe в условиях эксперимента. Особое внимание уделено анализу и сравнению работ по исследованию науманнита.

 

 

НОВЫЙ МЕТОД ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОНИЦАЕМОСТИ ОБРАЗЦОВ АНИЗОТРОПНЫХ ПОРОД ПРИ ИЗМЕНЕНИИ ТЕМПЕРАТУРЫ

Жариков А.В., Мальковский В.И. (ИГЕМ РАН), Шмонов В.М. (ИЭМ РАН)

vil@igem.ru, malk@igem.ru

Работы поддержаны РФФИ грант 05-05-65136

 

Разработан новый метод для экспериментального определения проницаемости анизотропных пород со слоистой текстурой. Метод позволяет определить одновременно, в ходе единственного опыта обе главные компоненты тензора проницаемости: соответствующую и перпендикулярную плоскости слоистости или сланцеватости.

Разработана теоретическая база предложенной методики, основывающаяся на модели фильтрации газа в образце пород со слоистой структурой. Проведен расчет соотношения высоты и диаметра образца, обеспечивающего необходимую точность измерения проницаемости вдоль и поперек слоистости. Выполнен расчет методических ошибок, связанных с условиями втекания и вытекания газа из образца.

Разработаны конкретные рекомендации относительно режимов сушки образцов при подготовке к экспериментальным исследованиям проницаемости. Выполнены расчеты необходимой температуры и длительности сушки с учетом реальных свойств водяного пара и эффектов Пойнтинга и Клинкенберга.

 

ИЛЬМЕНИТЫ ИЗ КИМБЕРЛИТОВ ЯКУТСКОЙ ПРОВИНЦИИ: ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОБСТВЕННОЙ ЛЕНТУЧЕСТИ КИСЛОРОДА.

Жаркова Е.В., Кадик А.А. (ГЕОХИ РАН),

Геншафт Ю.С., Салтыковский А.Я. (ИФЗ РАН)

kadik@geochi.ru  факс: (495) 938 2054  тел.: (495) 939 7078

Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ ? 05-05-64391

 

Для исследования были выбраны семь образцов ильменитов (коллекция Геншафта Ю.С.) из кимберлитов Якутской провинции. Определения собственной летучести кислорода (fO₂) проводились на высокотемпературной установке на основе двух твердых электролитов. Описание образцов и результаты экспериментов приведены в таблице.

 

 

Результаты экспериментов описываются линейной зависимостью log fO₂ = A-B/T°K, (см.табл.), а 'r' и 'n' - коэффициент корреляции и количество экспериментальных точек соответственно.

Результаты экспериментов показали, что для большинства исследованных образцов ильменитов fO₂ лежит в области между буферными равновесиями WM и FMQ в интервале температур от 800°С до 1050°С, тогда как для ильменитов из тр.Удачная fO₂ лежит в области FIQ при 800°С и выше FMQ при температуре 1050°С. Эти результаты хорошо согласуются с теоретическими расчетами проведенными Ю.С.Геншафтом и А.Я.Салтыковским.

 

 

Алмазы из кимберлитовой провинции Якутии: экспериментальное определение собственной летучести кислорода

Жаркова Е.В., Кадик А.А., Уханов А.В. (ГЕОХИ РАН)

kadik@geochi.ru  факс: (495) 938 2054  тел.: (495) 939 7078

Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ ? 05-05-64391

 

Для иследования были выбраны четыре алмаза из двух алмазоносных кимберлитовых трубок, для которых установлены заметные различия содержаний алмазов в различных фазах внедрения кимберлитовой магмы, а именно: Малокуонапская (776-808 ПК и 809-846 АКБ) и Удачная (УЗА-46 и УВА-52). Определения собственной летучести кислорода (fO₂) проводились на высокотемпературной установке на основе двух твердых электролитов. Результаты экспериментов приведены в таблице.

 

 

Результаты экспериментов описываются линейной зависимостью log fO₂ = A-B/T°K, (см.табл.), а 'r' и 'n' - коэффициент корреляции и количество экспериментальных точек соответственно. Результаты экспериментов показали, что для алмазов из трубки: Малокуонапская собственная летучесть кислорода (fO₂) лежит в области буферного равновесия WM, а для алмаза из тр.Удачная-Западная в области между буферными равновесиями WM и IW.

 

 

ПЛАВЛЕНИЕ ЛОМОНОСОВИТА ПРИ АТМОСФЕРНОМ ДАВЛЕНИИ

Зайцев В.А. (ГЕОХИ РАН)

alkaline@geokhi.ru  факс: (495) 938-2054  тел: (495) 393 7063

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ гранты 04-05-64830-а и 05-05-64144-а и грантов Президента РФ МК-8167.2006.5 и НШ-4818.2006.5

 

Ломоносовит (Na,Ca)₂(Ti,Nb,Fe,Mn)₂Si₂O₉*Na₃PO₄ - минерал из группы титаносиликатных слюд, широко развитых в ультращелочных пегматитах и породах. Для определения поля его стабильности проведен ряд экспериментов по плавлению природного ломоносовита. Исходным веществом послужил ломоносовит из пегматита рудника Коашва, любезно предоставленный И.В. Пековым.

Эксперименты выполнены закалочным методом в платиновых капсулах. Выдержка составляла 7 часов.

В опытах при температуре 1025° и выше наблюдается однородное коричневое стекло ломоносовитового состава. При температуре 944° и ниже в этом стекле наблюдаются округлые кристаллы фосфатной фазы, близкой по стехиометрии к Na(Ca,Mn,Fe,Mg)PO₄. Наблюдается присутствие еще одной фосфатной фазы, содержащей 40-42 % P₂O₅ (вероятно, стекла). Однако неясно, является ли она равновесной.

При температуре 871° наблюдается еще две твердые фазы: перовскит-луешитовый твердый раствор и фаза, близкая к фрейденбергиту.

Плавление ломоносовита происходит в между 821 и 871°С. В опытах 'сверху' при температурах ниже температуры плавления ломоносовита Кристаллизация ломоносовита не происходила. При понижении температуры опыта в стекле понижается содержание Na, P и Ca а содержание Ti и Si увеличивается.

Таким образом, экспериментальные данные показывают, что, для ломоносовита наблюдается инконгруэнтное плавление с образованием кальций-натриевого фосфата, перовскит-луешитового твердого раствора и фазы, близкой к фрейденбергиту. По видимому, кристаллизация этих фаз становится возможной благодаря наличию в исходном ломоносовите изоморфных примесей Ca, Mn, Fe и Nb.

 

 

Экспериментальное определение растворимости NaCl в углекислом газе

Закиров И. В., Сретенская Н.Г. (ИЭМ РАН), Аранович Л.Я. (ИГЕМ РАН)

ziv@iem.ac.ru  факс: (8-252) 49-687  тел.: (8-252) 46-205)

 

Впервые получены экспериментальные данные по растворимости в системе NaCl-CO₂. Эта система является одной из краевых тройной системы NaCl-CO₂-H₂O, которая в свою очередь представляет собой принципиальную модель природного флюида. Для полного описания ее необходимы количественные экспериментальные данные по Р-Т-Х соотношениям всех трех двойных краевых систем. Двойные системы H₂O-NaCl и H₂O-CO₂ изучены экспериментально достаточно хорошо в широком интервале параметров, в то время как система NaCl-CO₂ практически не изучена.

В связи с этим целью наших исследований было экспериментальное определение растворимости соли (NaCl) в достаточно плотном углекислом газе при параметрах 350-400⁰С и 300-650 атм.

Для выполнения поставленной задачи использовалась созданная нами установка для гидротермальных исследований до 500⁰С и до 1000 атм., которая позволяет производить отбор проб in situ, избегать ошибок, возникающих при вводе в режим опыта и при закалки реактора, а также заполнять реактор точно известным количеством двуокиси углерода. Специально разработанная компьютерная программа позволяет задавать параметры опытов, считывать и записывать показания температуры и давления в течение всего опыта.

Обнаруженная концентрация соли в углекислом газе невелика (от 1,05 до 5,6 х 10^-5 моля NaCl на кг СО₂ ), однако эти величины значительно выше (два-три порядка ) давления пара над сухой солью при тех же параметрах. Полученные данные имеют существенное значение для корректной калибровки термодинамических свойств смешения тройного флюида (H₂O-CO₂-NaCL), так как они позволят впервые рассчитать термодинамические параметры бинарной системы из прямых экспериментов.

 

 

РАСТВОРИМОСТЬ ЗОЛОТА В МАЛОПЛОТНЫХ УЛЬФИДСОДЕРЖАЩИХ ГАЗОПАРОВЫХ СРЕДАХ

Закиров И.В., Дадзе Т.П., Графчиков А.А., Каширцева Г.А., Сретенская Н.Г. (ИЭМ РАН)

dadze@iem.ac.ru  факс: (496) 524-44-25  тел.: (496) 522-58-48

РФФИ 05-05-64206

 

Экспериментальное изучение поведения золота в малоплотных газопаровых растворах сложного состава является относительно новым направлением. Для решения поставленной задачи использовалась созданная нами универсальная установка для гидротермальных исследований, которая позволяет производить отбор проб газовой фазы непосредственно в процессе опыта, а также контролировать Т и Р в ходе всего эксперимента (Закиров, Сретенская, 1993). При изучении системы Au-H₂S-HCl-H₂O большое значение имеет контроль летучести кислорода. В нашем эксперименте был использован буфер магнетит-гематит с рассчитанной летучестью кислорода для данных Т и Р. После каждого опыта состав буфера определялся рентгенофазовым анализом. В качестве источника H₂S использовали тиоацетамид (Дадзе, Каширцева, Рыженко, 2000). Золотую пластинку закрепляли в верхней части реактора, буферную смесь в титановом контейнере и навеску тиоацетамида (m_H2S=0,1) помещали на дно автоклава. В работе использовали раствор 0,1n HCl (pH=1,1 при 25^оС). Анализ растворов после опытов дал следующие результаты: Т=400^оС, Р=290 атм, m_Au=4,87·10^-6 во флюиде (среднее 4 опытов); Т=350^оС, Р=184 атм, m_Au=5,73·10^-7 в жидкой фазе и m_Au=2,44·10^-6 в конденсате из паровой фазы.

 

 

Искусственная 'фумарола': опыт исследования

Зеленский М.Е. (ИЭМ РАН)

zelen@iem.ac.ru  тел.: (8926) 255-59-48

 

Экспериментальная установка для исследования взаимодействия 'вулканический газ - порода' была испытана в действии. Водяной пар с примесью 'кислых газов' нагревали в трубчатой печи и подавали в керамический реактор, заполненный свежим базальтовым шлаком. Эксперимент проходил при следующих параметрах: состав газа (об. %) - 96 % H₂O, 2% HCl, 0.5% HF, 1% SO₂, 0.5% H₂S; расход газа - 50 мг/с; вес шлака в реакторе - 1400 г, температура взаимодействия - 950°C, длительность взаимодействия - 3 суток. После взаимодействия с породой газ поступал в 'коллектор сублиматов' - кварцевую трубку с температурным градиентом 950‑150°C. Часть летучих соединений металлов, транспортируемых газом, осаждалась на стенках трубки в виде твердых фаз. Выхлоп газа конденсировали с помощью водяного холодильника.

По окончанию эксперимента сублиматы на стенках коллектора изучали методами XRD и SEM-EDS. От высоких к низким температурам выделено 5 минералогических зон: силикаты (пироксены, калиевый полевой шпат); оксиды (маггемит, кристобалит); Na-K галоиды и сульфаты; сульфиды (халькопирит, сфалерит, энаргит, ковеллин); самородная сера.

Необходимо подчеркнуть следующие особенности полученных сублиматов: (1) образование силикатов (авгит, эгирин и K-полевой шпат), содержащих значительные количества труднолетучих элементов - Ca, Mg, Al, в горячем конце трубки; (2) существенная медная минерализация (халькопирит и ковеллин) при отсутствии пирита, массовое отношение Cu/Fe в сублиматах приблизительно на 3 порядка выше, чем в исходном базальте. Заметного изменения базальтового шлака в ходе эксперимента отмечено не было.

Выводы: экспериментальная установка пригодна для изучения газового метасоматоза пород, в том числе, мобилизации элементов из породы, условий транспорта и минералообразования из газовой фазы.

 

 

РАВНИТЕЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТЕРМОЛЮМИНЕСЦЕНЦИИ ПРИРОДНОГО КВАРЦА РАЗЛИЧНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ

Ивлиев А.И., Кашкаров Л.Л. (ГЕОХИ РАН)

cosmo@geokhi.ru  тел.: (495) 137 8614

 

Регистрация термолюминесцении (ТЛ) является одним из наиболее чувствительных методов при исследовании разного рода микроструктурных нарушений силикатов и, в частности, кварца (McKeever,1984). Проведенные нами ранее исследования ТЛ оптически чистого природного кварца показали, что параметры ТЛ кварца (интенсивность свечения, температура максимума пика свечения и полная ширина пика на половине его высоты) служат четким индикатором микроструктурных изменений его кристаллической решетки, произошедших под воздействием ударных нагрузок (Ивлиев и др.,1996). В настоящей работе приводятся результаты экспериментальных исследований искусственно наведенной под действием рентгеновского излучения ТЛ ряда образцов природного кварца. Целью работы было проведение сравнительного анализа параметров ТЛ в зависимости от оптических свойств кварца (от совершенно прозрачного горного хрусталя до, имеющего белую окраску, мелкозернистого золотоносного кварцита), а также структурных особенностей (от монокристалла до частиц микронных размеров). Показано, что широкий спектр интенсивности свечения в интервале температур ~(100-400) ^oC, с четко выраженным для всех изученных образцов пиком разной интенсивности в области ~100 ^oC, позволяет с высокой чувствительностью оценить степень дефектоструктурных особенностей природного кварца.

 

 

ИССЛЕДОВАНИЕ УДАРНОГО МЕТАМОРФИЗМА ОБЫКНОВЕННЫХ ХОНДРИТОВ ТЕРМОЛЮМИНЕСЦЕНТНЫМ МЕТОДОМ

Ивлиев А.И., Алексеев В.А., Куюнко Н.С. (ГЕОХИ РАН)

cosmo@geokhi.ru  тел.: (495) 137-8614

 

С момента формирования вещество Солнечной системы подвергалось разнообразным эволюционным процессам как в протопланетном облаке и родительских телах метеоритов, так и на стадии существования метеоритов в качестве самостоятельных космических тел. Определяющая роль в формировании космических тел в межпланетном пространстве принадлежит процессам столкновений. Сопутствующий столкновениям ударно-тепловой метаморфизм рассматривается поэтому в качестве одного из самых фундаментальных процессов эволюции первичного вещества.

Одним из самых чувствительных методов регистрации степени структурных изменений вещества является термолюминесценция (ТЛ). Основным фосфором ТЛ в обыкновенных хондритах является полевой шпат, который присутствует во всех H-, L- и LL-хондритах приблизительно в одинаковых пропорциях и имеет подобный состав (Ab₇₄, An₂₀ и Or₆). Модельные эксперименты, проведенные нами по исследованию ТЛ в минералах, подвергнутых экспериментальной ударной нагрузке, показали высокую чувствительность характеристик ТЛ к изменениям кристаллической структуры и дали возможность построить линейную барометрическую шкалу, позволяющую оценивать силу ударного воздействия. Сравнительное исследование ТЛ в хондритах с петрографически идентифицированной степенью ударного воздействия и в хондритах с неизвестной ударной нагрузкой позволяет оценить ударные классы последних без предварительного изучения их петрографии. Приведены результаты оценки ударной нагрузки ТЛ методом в образцах метеоритов, изученных в лаборатории космохимии ГЕОХИ РАН: Kunya-Urgench, Kilabo, Barwell и Tugalin Bulen.

 

МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ФИЛЬТРАЦИОННОЙ АНИЗОТРОПИИ НЕФТЯНЫХ КОЛЛЕКТОРОВ

Исказиев К.О. ('АО'РД'КазМунайГаз', Казахстан)

zeml@elefot.tsu.ru

 

Оценка и учет характеристик фильтрационной анизотропии нефтяных коллекторов необходимы для построения адекватной гидродинамической модели месторождения и, соответственно, для оптимизации мероприятий по эффективной эксплуатации нефтяных месторождений. Поскольку пространственная анизотропия фильтрационных свойств коллекторов выражается в неодинаковом распределении проницаемости в различных направлениях, то наличие фильтрационной анизотропии коллекторов проявляется в существовании преимущественных направлений внутри- и межпластовых перетоков флюидов. Традиционные представления об однородной структуре коллекторов, представляемых в виде параллельно-слоистых геологических тел с одинаковой горизонтальной проницаемостью по различным направлениям, выглядят некорректными. В связи с тем, что рекомендуемая для определения проницаемости методика гидропрослушивания является дорогостоящей, длительной и редко применяемой процедурой, существует насущная необходимость в разработке простой, доступной и недорогостоящей методики. Данные каротажных исследований, исследований керна, гидродинамического моделирования и истории параметров разработки, как правило, доступны. Цель настоящего исследования состоит в разработке методики определения ориентации и величины анизотропии с использованием этих данных.

 

 

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ОБРАЗОВАНИЯ НАДМОЛЕКУЛЯРНЫХ СТРУКТУР КРЕМНЕЗЕМА

Камашев Д. В (ИГ Коми НЦ УрО РАН)

kamashev@geo.komisc.ru  тел: 8(8212) 267344

 

На основании экспериментально полученных данных по синтезу монодисперсных сферических частиц кремнезема и их осаждению в регулярную структуру предложен механизм их образования.

 

 

Термодинамические свойства халькогенов платины и палладия

Каржавин В.К. (геол. ин-т КНЦ РАН)

karzhavin@geoksc.apatity.ru

 

Используя возможности метода сравнительного расчёта, было проведено исследование с целью уточнения имеющихся в справочной литературе и определения отсутствующих термодинамических величин для сульфидов, селенидов, теллуридов палладия и платины. Объём исходной справочной информации оказался вполне достаточным для данной цели.

Анализ существующих всевозможных методов теоретического прогноза термодинамических и объёмных величин показал необходимость привлечения каких-либо постоянных, конкретных, параметров исследуемых элементов и химических соединений. Такой подход позволит установить наиболее действительную корреляционную зависимость при их участии. Для данной цели были использованы величины молекулярного веса соединений (М), порядковый номер элементов (N) в периодической системе, их логарифмическое выражение (lgM, lgN), а также суммы энтропий элементов, составляющих соединение и т.д. В результате проведённого исследования были установлены некоторые закономерности изменения значений свободной энергии Гиббса, энтальпии образования, стандартной энтропии, теплоёмкости и молекулярного объёма сульфидов, селенидов, теллуридов палладия и платины от указанных параметров. В качестве примера представлены:

V^о₂₉₈, Дж/бар = 0.007876 х M + 0.88539 (PtS₂, PtSe₂, PtTe₂)

S^о₂₉₈, Дж/моль х К = 169.2023 - 15382.38/М (PdS₂, PdSe₂, PdTe₂)

-ΔН^о₂₉₈, кДж/моль = 2.26218 х Σ S^о₂₉₈,_элем.- 233.7131 (PdS, PdSe, PdTe)

В процессе изучения перечисленных зависимостей осуществлялся контроль с применением графических построений. Оценка рассчитанных величин контролировались коэффициентами уравнений множественной линейной регрессии, полученных методом наименьших квадратов. Следует отметить, что термодинамические свойства и объёмные характеристики указанных соединений оказались раздельными, как и раньше (Каржавин, 2003), на лёгкие (палладиевые) и тяжёлые (платиновые) сульфиды, селениды и теллуриды.

Для определения величины свободной энергии сульфидов, селенидов, теллуридов палладия и платины было использовано уравнение Гиббса, а также рассчитанные нами величины энтальпии образования, стандартной энтропии и суммы стандартной энтропии элементов, составляющих эти соединения:

-ΔG^о₂₉₈, кДж/моль = -ΔН^о₂₉₈ - 298.15 х (S^о_{298,соед.} - Σ S^о₂₉₈,_элем.)

Данное уравнение позволило уточнить и получить согласованные искомые термодинамические величины сульфидов, селенидов, теллуридов палладия и платины. Корректность полученных величин от известных в пределах +3.0%.

 

 

АДСОРБЦИЯ И СООСАЖДЕНИЕ МЕТАЛЛОВ НА ГЕЙЗЕРИТАХ

Карпов Г.А. (ИВиС РАН), Лабутова Е.А., Лапицкий С.А.,

Алехин Ю.В. (геол. ф-т МГУ)

alekhin@geol.msu.ru  факс: (495) 939 4808  тел.: (495) 939 4943

Работа выполнена при поддержке РФФИ (гранты ?05-05-64792, 05-05-64789, 05-05-64166)

 

Специфика образования гейзеритов при процессах быстрого охлаждения термальных вод сопровождается захватом в матрицу опалов всего комплекса растворенных компонентов и попутно образующихся при закалке коллоидов (гидр)оксидов макроэлементов - гидролизатов. Предполагалось, что гейзериты - типичная депонирующая среда, и при их образовании роль специфической хемосорбции и адсорбционного разделения компонентов в системе раствор - газо-паровая фаза - опаловидный кремнезем должна быть проявлена в минимальной степени. Известно, что низкая величина pH ТНЗ для SiO₂ (2.2-2.5 при 20-100^oC) определяет катионообменные свойства поверхности, но в кислых растворах, до значений pH 4-4.5 и даже выше адсорбция протонов препятствует хемосорбции других катионных форм. При обычных для гейзеритов pH = 7.5-9 дифференциация микроэлементов при адсорбции и соосаждении с кремнеземом  представлялась нам процессом также маловероятным, но требующим изучения. Эта версия могла бы быть подтверждена лишь  близкими к 1 коэффициентами распределения (K_d) для различных элементов, контрастных по химическим свойствам, распространенности и ионным формам. Методом РФА-СИ в 43  пробах гейзеритов определены содержания 20 микроэлементов  и получены K_d при нормировке состава на количество силанольной воды в  этом опаловидном кремнеземе. Показано, что величины K_d как отношения (m_Me в воде опалов) / (m_Me в термальных водах) имеют обычные для адсорбционных рядов величины, закономерно увеличиваясь от n*10⁴ у щелочных и щелочноземельных элементов, через n*10⁵ для большинства d-металлов до  n*10⁶-n*10⁷ для многих элементов - гидролизатов. Селективные хемосорбция и  соосаждение являются главными причинами отличий микроэлементного состава гейзеритов от состава термальных вод. Определенную роль в концентрировании ряда компонентов, в том числе соосаждающихся гидролитически, механически и с участием термофильных водорослей, могут иметь особенности динамики разгрузки и накопления, отражающиеся в морфологии: быстрое охлаждение при испарении, стекание вод с гейзеритовой постройки, медленное образование из гелей в понижениях рельефа с контаминацией глинистым и пепловым материалом. Вариации микроэлементного состава гейзеритов и палеогейзеритов отдельных районов Камчатки (Паужетская и Узон-Гейзерная гидротермальные системы, источники Академии Наук, Карымшинские и Дачные ист.) не только  контрастируют особенности состава вод и их геохимическую   специфику в отношении источника, среды транспорта и процессов изменения вмещающих пород, но и пригодны для реконструкций эволюции  гидротермальных систем.

 

 

НОВАЯ МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ТРЕКОВ, ОБРАЗОВАННЫХ В ОЛИВИНЕ ПАЛЛАСИТОВ ЯДРАМИ СВЕРХТЯЖЕЛЫХ ЭЛЕМЕНТОВ КОСМИЧЕСКИХ ЛУЧЕЙ

Кашкаров Л.Л., Калинина Г.В., Ивлиев А.И. (ГЕОХИ РАН), Полухина Н.Г., Старков Н.И., Александров А.Б., Гончарова Л.А., Апачева И.Ю.(ФИАН)

ugeochem@geochem.home.chg.ru

 

Приводится описание разрабатываемой в настоящее время по программе 'Olimpiya Project' ( Гинзбург и др. 2005) новой методики определения характеристических параметров треков от ядер сверхтяжелых элементов космических лучей в кристаллах оливина, выделяемых из палласитов. В отличие от предыдущих исследований (Perelygin et al., 2003) новая методика предусматривает: 1) Изучение треков в предварительно термически не отжигаемых кристаллах; 2) Химическое травление длиннопробежных (≥50 мкм) треков в условиях (состав травящего раствора, температура и давление), при которых соотношение скоростей травления не нарушенного кристалла и вещества вдоль трека V_G/V_TR ≤ 0.01; 3) Многоступенчатое травление с промежуточной сошлифовкой поверхностного слоя кристаллов определенной толщины с их точно фиксируемым положением при каждом очередном просмотре в оптический микроскоп; 4) Последовательное измерение и вычисление геометрических параметров треков, наблюдаемых во всем объеме исследуемых кристаллов, с помощью Полностью Автоматизированного Измерительного Комплекса ПАВИКОМ ФИАН (Polukhina et al., 2004). Представлены предварительные результаты измерения динамического (V_TR) и геометрических (длина и диаметр различных участков сложных по форме треков) параметров треков, наблюдаемых в кристаллах оливина палласита Марьялахти.

 

 

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФОРМ СУЩЕСТВОВАНИЯ ЦИРКОНИЯ В ГИДРОТЕРМАЛЬНЫХ РАСТВОРАХ

Коваленко Н.И., Рыженко Б.Н., Присягина Н.И.,

Старшинова Н.П. (ГЕОХИ РАН), Крупская В.В. (ИГЕМ РАН)

ryzhenko@geokhi.ru  факс: (495) 938 2054  тел.: (495) 939 7040

Грант РФФИ ?05-05-65099

 

При 500^оС, 1000 бар выполнено измерение растворимости ZrO₂(бадделеит) в водном растворе HCl и HF классическим ампульным методом с анализом жидкой фазы на спектрометре ICAP 9000 (чувствительность 0.05 мкг/мл). Величины концентрации циркония, установленные в жидкой фазе свидетельствуют о том, что в надкритических солянокислых флюидах Cl-комплексов циркония не образуется, как и в подобных растворах при стандартных условиях. В кислых фторидных растворах высокая растворимость бадделеита свидетельствует об образовании F-комплексов циркония. Из экспериментальных данных определены константы равновесий ZrO₂(кр) + (2-n)H₂O + nHF⁰ = Zr(OH)_4-nF_n⁰: при n=0 (растворимость ZrO₂ в чистой воде) K=5.10^-6, pK= 5.30, при n=1 (комплекс Zr(OH)₃F⁰) K=0.0411, pK=1.39, при n=2 (комплекс Zr(OH)₂F₂⁰) K=0.842, pK=0.075, при n=3 (комплекс ZrOHF₃⁰) K=2912, pK=-3.464.

 

 

Экспериментальное моделирование минералогенеза Тикшеозерского массива

Ковальский А.М., Ковальская Т.Н., Котельников А.Р. (ИЭМ РАН)

kovalsky@iem.ac.ru  факс: (252)4-44-25  тел.: (252) 225-54

Работа выполнена при поддержке РФФИ, гранты ?? 04-05-64649, 06-05-64904, 04-05-64706

 

С целью моделирования минералогенеза Тикшеозерского массива, предпринята попытка синтеза минералов в системе диопсид-геденбергит - биотит с избыточным содержанием натрия. Опыты проводились в гидротермальных условиях при температурах 650 и 750^oС и давлении 1.5 кбар. Для введения в систему натрия использован гель, отвечающий стехиометрии натриевого аналога флогопита. Продукты опытов представляют собой смеси клинопироксенов системы Di-Hed-Aeg и щелочные амфиболы. В продуктах опытов, проведенных при 650^oС, пироксены представлены Aeg_4-12Di_38-85Hed_10-58, а амфиболы - минералами системы рихтерит-катафорит-паргасит-эденит. Пироксены в продуктах более высокотемпературных опытов, проведенных при 750^oС представлены Aeg_7-8Di_75-83Hed_9-18, а амфиболы - более щелочными (чем в опытах при 650^oС) разностями системы рихтерит-катафорит-глаукофан. Таким образом, при 750^oС получены пироксены близких составов с небольшими вариациями соотношения Ca/Mg и одинаковым содержанием эгиринового минала, по составу очень близкие пироксенам из Тикшеозерского массива. Однако амфиболы массива представлены существенно более кальциевыми разностями, чем синтезированные при 750^oС в парагенезисе с пироксенами. На основании этого можно предположить, что природные амфиболы, встреченные в породах вместе с пироксеном, либо не являются парагенетическими с пироксенами, либо были изменены (с увеличением содержания Ca) в течение эволюции массива, возможно в ходе карбонатизации. В пользу второго предположения указывает наличие во всех перечисленных породах вместе с пироксеном и амфиболом и кальцита.

 

 

Особенности распределения РЗЭ между флюоритом и рудообразующим флюидом (термодинамическое моделирование)

Колонин Г.Р., Широносова Г.П. (ИГМ СО РАН)

kolon@uiggm.nsc.ru  факс: (383) 333-27-92  тел.: (383) 333-30-26

Работа выполняется при финансовой поддержке РФФИ, грат ? 04-05-64370

 

В рамках задачи выявления условий и масштабов фракционирования редкоземельных элементов в процессах гидротермального рудообразования проведено термодинамическое моделирование возможного состава редкоземельной составляющей флюорита, образующегося в процессе его осаждения из высокотемпературных хлоридно-фторидных растворов при их охлаждении в интервале температур 500-100°С. Поскольку одновременно были получены и количественные данные по содержанию модельных РЗЭ в равновесном флюиде, это позволило оценить численные значения коэффициентов распределения РЗЭ_CaF2 / РЗЭ_флюид и их зависимости от температуры. Кроме того, показано, что в соответствии с полученными ранее данными (Kolonin, Shironosova, 2002) это равновесие для Eu должно быть резко смещено в сторону флюида, скорее всего и являясь основной причиной аномального поведения данного лантаноида в природных условиях (Колонин, 2006). В этой связи проведена оценка масштабов влияния отношения флюид/твердая фаза, а также рН раствора и других факторов равновесия на степень фракционирования Eu по сравнению с другими РЗЭ.

 

 

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ HCl МЕЖДУ ЖИДКОСТЬЮ И ПАРОМ В СИСТЕМЕ H₂O-NaCl-HCl.

Коржинский М.А. (ИЭМ РАН)

korj@iem.ac.ru  тел/факс: 8-252-46-205; 8-252-49-687

 

Экспериментально в диапазонах температуры 250-400°С, давления от 40 до 180 бар и в интервалах концентраций NaCl от 0 до 6 и HCl от 0,01 до 0.5 моль/кг Н₂О изучено распределение HCl между жидкостью и паром в системе H₂O-NaCl-HCl. Эксперименты выполнены на установке объемом 475 см³, изготовленной из титанового сплава, снабженной двумя независимыми вентилями. В чистой H₂O-HCl системе при температурах ниже 300°С распределение валовой HCl осуществляется преимущественно в жидкую фазу, при более высоких - в газовую. Добавление в систему NaCl приводит к снижению концентрации HCl в жидкой фазе и ее повышению в газовой, т.е. к смещению равновесия в пользу газовой фазы. На основании полученных данных, в рамках теории Дебая-Хюккеля третьего приближения, рассчитано распределение недиссоциированного HCl° между сосуществующими фазами и определены значения коэффициента его высаливания (коэффициент Сеченова) для жидкой фазы. Показано, что распределение недиссоциированного HCl° осуществляется преимущественно в жидкую фазу во всем изучаемом диапазоне Т-Р-параметров.

 

 

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ОБРАЗОВАНИЯ Мg-Fe-ХРИЗОТИЛОВ В ГИДРОТЕРМАЛЬНЫХ УСЛОВИЯХ

Корыткова Э.Н., Пивоварова Л.Н., Гусаров В.В. (ИХС РАН)

elkor@list.ru  факс/тел: (812) 328-85-89

Работа поддержана грантом РФФИ ? 04-03-32293

 

Для выявления закономерностей формирования нанотубулярных хризотилов в гидротермальных условиях проведено исследование механизма и кинетики образования хризотилов с различным содержанием оксидов железа, практически всегда присутствующих в составе природных хризотил-асбестов. В гидротермальных условиях синтезированы нанотубулярные хризотилы переменного состава (Мg,Fe)₃Si₂O₅(OH)₄, выявлено предельное вхождение железа в хризотилы, при котором возможно формирование цилиндрически закрученных слоев, приводящее к образованию нанотрубок. Введение большего количества железа ведет к образованию пластинчатых Mg-Fe-серпентинов. Установлен стадийный характер эволюции прекурсоров при синтезе хризотилов, обусловленный различиями в скоростях образования промежуточных и конечных фаз. Показано, что скорость образования нанотубулярных Mg-Fe-хризотилов определяется количеством FeO, введенного в прекурсоры, температурой и составом гидротермальных растворов. Дана схематическая модель структурно-морфологической трансформации прекурсоров при образовании нанотубулярных Mg-Fe-хризотилов в гидротермальных условиях.

 

 

Политермический разрез системы Fe-FeS-NiS-Ni при Fe:Ni = 1:1

Косяков В.И. (ИНХ СО РАН), Синякова Е.Ф. (ИГМ СО РАН)

kosyakov@che.nsk.su факс: (383) 3309489 тел.: (383)3309259

efsin@uiggm.nsc.ru факс: (383)3332790 тел.: (3833)3333026

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (грант 06-05-64172)

 

Разрез Fe:Ni = 1:1 является ключевым для понимания строения фазовой диаграммы системы Fe-FeS-NiS-Ni и описания механизмов образования тенита γ-Fe,Ni (tn), моносульфидного (mss), хизлевудитового (hzss) и пентландитового (pn) твердых растворов. Согласно данным Sugaki & Kitakaze (1998) данный разрез является квазибинарным. Это противоречит как построенному в этой же работе изотермическому сечению при 850°С, так и результатам других работ (например, Kullerud, 1963). Sugaki & Kitakaze предположили существование двух модификаций пентландита с фазовым переходом между ними в интервале 584-615°С, причем высокотемпературная модификация кристаллизуется из расплава. Построенный в работе Федоровой и Синяковой (1993) разрез неквазибинарен, на нем отсутствует поле высокотемпературного пентландита, но имеется поле hzss, который образуется при затвердевании расплава.

В докладе приведены дополнительные данные по экспериментальному изучению разреза Fe:Ni = 1:1, проведен анализ опубликованных данных, относящихся к рассматриваемой области фазовой диаграммы Fe-FeS-NiS-Ni и построен его уточненный вариант. Показано, что при охлаждении расплава выделяется хизлевудитовый твердый раствор, а пентландит образуется только в результате твердофазной реакции. Области существования хизлевудитового и пентландитового твердых растворов в рассматриваемом сечении разделены между собой узкой (~ 10°С) щелью.

Полученные результаты свидетельствуют о целесообразности ревизии подхода к описанию процессов минералообразования в рассматриваемой системе, а также в системах большей компонентности, развиваемого в тех работах, авторы которых используют представления Sugaki & Kitakaze.

СИНТЕЗ УССИНГИТА В ГИДРОТЕРМАЛЬНЫХ УСЛОВИЯХ (предварительные данные)

Котельников А.Р., Ковальский А.М., Сук Н.И. (ИЭМ РАН)

kotelnik@iem.ac.ru  факс: (252) 4-44-25  тел.: (252)4-44-25

Работа выполнена при поддержке РФФИ, гранты ?? 06-05-64904, 04-05-64706, 04-05-64649

 

Уссингит (Na₂AlSi₃O₈[OH]) является достаточно распространенным минералом для Ловозерского щелочного массива и может служить индикатором флюидного режима минералогенеза. Опыты по синтезу уссингита проводили по ампульной методике на гидротермальных установках с внешним нагревом и холодным затвором, а также в автоклавах. В качестве стартовых применяли смеси альбита и уссингита, в которые добавляли гель альбита и аморфный кремнезем в соотношении: (Ab):(Uss):(гель Ab):(SiO₂) =1:1:8:3. Состав флюида задавался растворами гидроксида натрия концентрацией от 2 до 30 мас.%. Опыты проводили при температуре 350-500°С и давлении 1-1.5 кбар в течение 22-45 суток. Анализ продуктов опытов проводили рентгеновским и микрозондовыми методами. Результаты опытов показали, что:

1. уссингит устойчив относительно альбита при температурах ниже, чем 450°С при концентрации гидроксида натрия не менее 10 мас.%. С повышением концентрации NaOH до 15 мас.% (и более) происходит десиликации уссингита с образованием анальцима и затем - канкринита. Однако, в природных условиях, при высоком соотношении порода/флюид (³50), способствующем образованию насыщенных кремнеземом гидротермальных растворов, уссингит может быть устойчив и при более высоких концентрациях NaOH. Таким образом, находки уссингита в природных парагенезисах свидетельствуют о том, что концентрация гидроксида натрия в растворе была не менее 10 мас.%;

2. поле синтеза уссингита ограничено температурой <425°С, при более высоких температурах и концентрации гидроксида натрия до 10-12 мас.% устойчив альбит, при увеличении концентрации NaOH до 15 мас.% при 450°С синтезируется анальцим, а при 500°С - не идентифицированная фаза, приблизительного состава Na₂AlSi₂O₆[OH].

 

 

Несмесимость во флюидах, содержащих фтор- и сульфат-ионы

Котельникова З.А. (ИГЕМ РАН), Котельников А.Р. (ИЭМ РАН)

kotelnik@iem.ac.ru  тел.: (495) 230 8217

Финансовая поддержка: грант РФФИ 03-05-65027

 

Методом синтетических флюидных включений в кварце изучено фазовое состояние флюида, содержащего соли Na₂SO₄, NaF и NaCl. Опыты проводились при 300-800^оС и Р=0,5-3 кбар.

В продуктах опытов наряду с существенно водными появляются включения с фазой, выглядящей при комнатной температуре как стекло природных расплавных включений и являющейся силикатно-водно-солевой по своему составу. При нагревании некоторых включений удается наблюдать явление расслоения жидкости в интервале температур приблизительно от 200 до 400^оС для различных составов. В бинарных системах такая область обычно метастабильна, в случае наличия большего количества компонентов - может становиться стабильной (Валяшко, 1990). В некотором температурном интервале в тройных системах вода-силикат-соль наблюдалось одновременное присутствие четырех некристаллических фаз.

Полученные результаты говорят о том, что флюиды исследуемого состава крайне неоднородны по фазовому состоянию в широком интервале температур, процессы гетерогенизации имеют место вплоть до низких температур 200-280^оС.

 

 

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ РАСТВОРИМОСТИ Ta₂O₅ ВО ФТОРИДНЫХ РАСТВОРАХ ПРИ Т=550^оС И Р=1000 БАР

Котова Н.П., Зарайский Г.П. (ИЭМ РАН)

kotova@iem ac.ru  факс: 8(252) 44425  тел.: 8(252) 44425

Финансовая поддержка:грант РФФИ 05-05-652333 и Научная школа грант 05 НШ-7650.2006.5

 

Проведены эксперименты по изучению концентрационной зависимости растворимости оксида тантала (Ta₂O₅) при Т=550^оС и P=1000 бар в растворах HF, KF с концентрацией (0,01; 0,1; 0,3; 1,0 и 2,0 моль/кг H₂О), NaF с концентрацией (0,01; 0,2; 0,05; 0,1; 0,5; 1,0моль/кг Н₂О) и LiF с концентрацией (0,01; 0,03; 0,05; 0,1; 0,3 моль/кг Н₂О) в присутствии кислородного буфера Со-СоО. Обнаружено, что при низких концентрациях F^- иона (0,01; 0,1моль/кг Н₂О) концентрационная зависимость растворимости оксида тантала во всех фторидных растворах (HF, KF, NaF, LiF) имеет сходные величины и носит ярко выраженный положительный характер. При повышенных концентрациях F^- - иона (1,0; 2,0моль.кг Н₂О), наиболее высокие значения растворимость тантала имеет в растворах HF (до 10^-1моль/кг Н₂О) и KF (до 10^-2моль/кг Н₂О). Растворимость оксида тантала в растворах NaF и LiF тоже довольно высока. Зависимость растворимости Ta₂O₅ от концентрации NaF в области низких концентраций F^- иона (0,01-0,2 моль/кг Н₂О) носит линейный характер, а затем, достигнув значения 10^-2 моль/кг Н₂О при концентрации NaF равной 0,5 моль/кг Н₂О, практически перестает изменяться с увеличением концентрации NaF. В растворах LiF содержание тантала в области низких концентраций F^- иона (0,1моль/кг Н₂О) достигает величины 0,5·10^-3моль/кг Н₂О, что сопоставимо с растворимостью Та₂О₅ в растворах 0,1m HF (0,1·10^-3моль/кг Н₂О).

 

 

Экспериментальное исследование особенностей кристаллицации pt-pd интерметаллидов из Cu-Fe сульфидного расплава

Кравченко Т. А. (ИГМ СО РАН)

tanyuk@uiggm.nsc.ru  факс: (383) 333-27-92  тел: (383) 333-30-26

 

Методом охлаждения расплавов системы Cu-Fe-S, содержащих до 2 вес.% платины, палладия и олова, синтезированы Pt-Pd интерметаллиды в ассоциациях с пирротином, халькопиритом и борнитом. Изучены состав, морфология и фазовые взаимоотношения продуктов кристаллизации в зависимости от состава исходного расплава и режима охлаждения. Показано, что для Pt-Pd-интерметаллидов, являющихся наиболее тугоплавкими примесными компонентами в изученных фазовых ассоциациях, характерны такие же особенности, как и для соответствующих природных минералов (Генкин, 1968). Сделан вывод о возможности непосредственной кристаллизации Pt-Pd интерметаллидов из расплава основных рудообразующих сульфидов халькопирита и пирротина норильских Cu-Ni месторождений.

 

 

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПО МОДИФИКАЦИИ АНАЛЬЦИМОЛИТОВ

Кунц А.Ф. (ИГ Коми НЦ УрО РАН)

kunts@geo.komisc.ru факс: (8212) 24-53-46  тел.: (8212) 44-60-16

Работа выполнена по программе фундаментальных исследований ОНЗ РАН, ?10

 

Выполнены экспериментальные исследования расплавными и гидротермальными методами по модификации анальцимолитов. В результате гидротермальной обработки исходных материалов в растворах различной кислотности-щелочности (рН от 3 до 10) в интервале температур 20-350^оС и давлений до 1000 атм. установлены существенные изменения их первоначального состава (Al₂O₃, SiO₂ и др.), что позволяет дать рекомендации по технологии переработки этого вида минерального сырья.

При модификации анальцимолитов расплавными методами (до 1250^оС) получены новые пористые материалы. В преобразованных анальцимолитах пористость в целом возрастает на порядок, по сравнению с исходными анальцимолитами. Резко повышается их водопоглощение, что может быть использовано для ряда технологических решений. Резкое возрастание общей пористости позволяет использовать полученные материалы, при очистке нефтяных загрязнений, а также для их последующего модифицирования гидротермальными методами.

 

 

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ВОДЫ В СТЕКЛАХ И МИНЕРАЛАХ НА ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ УСТАНОВКЕ, ИСПОЛЬЗУЮЩЕЙ КУЛОНОМЕТРИЧЕСКИЕ СЕНСОРЫ (отработка методики определения)

Куровская Н.А., Кадик А.А., Зуев Б.К., Филоненко В.Г. (ГЕОХИ РАН)

kadik@geokhi.ru факс: (495) 938 2054 тел.: (495) 939 7075

Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ ? 05-05-64391

 

Цель исследования - отработка методики определения малых содержаний воды (< 1вес. %) в природных и экспериментальных стеклах и минералах на высокотемпературной установке, использующей кулонометрические сенсоры, разработанной ранее авторами и детально описанной в (Кадик, 2004). В качестве объектов измерения при отработке методики были использованы чистая вода, силикагель, пирофиллит и риолит. Получены предварительные результаты, позволяющие оценить чувствительность метода и пределы измеряемых содержаний воды в образцах.

 

 

ПОКАЗАТЕЛЬ ПРЕЛОМЛЕНИЯ СТЕКЛА СОСТАВА CaAl₂Si₂O₈ И КРИСТАЛЛИЧЕСКОГО АНОРТИТА ПРИ ДАВЛЕНИЯХ ДО 5.0 ГПА

Куряева Р.Г., Киркинский В.А., Сурков Н.В. (ИМП СО РАН)

rufina@uiggm.nsc.ru  тел.: (383) 333-08-99

Работа выполнена при поддержке РФФИ, грант ? 06-05-64146

 

С использованием интерференционного микроскопа и аппарата с алмазными наковальнями исследовано поведение под давлением до 5.0 ГПа показателя преломления (n) синтетического стекла CaAl₂Si₂O₈. Полученная барическая зависимость сопоставлена с барической зависимостью n кристаллического анортита (КА), показывающей полиморфное превращение в интервале давлений 2.6-2.9 ГПа. При первоначальном увеличении давления на 0.1 ГПа n стекла резко возрастает до значения n=1.596, близкого к значению для КА при Р=0.1 ГПа. При увеличении давления в интервалах 0.1-1.5 ГПа и 1.5-4.5 ГПа n стекла увеличивается с барическим коэффициентом Dn/DP=0.012 ГПа^-1 и Dn/DP=0.005 ГПа^-1 соответственно. Первый коэффициент имеет большее значение, чем для КА. Второй коэффициент имеет значение близкое к барическому коэффициенту n КА в интервале давлений 2.9-5.0 ГПа после фазового превращения. Поведение n стекла под давлением свидетельствует о сходстве его структуры с КА. Некоторые особенности поведения стекла объясняются наличием не только 'колебательной' составляющей сжимаемости, как в кристаллах, допускающей смещение атомов в пределах энергетического барьера, но и 'конфигурационной' составляющей, позволяющей структуре стекла непрерывно изменяться в пользу образования более компактного состояния вплоть до изменения координационного числа.

 

 

О МЕХАНИЗМЕ ОБРАЗОВАНИЯ ПЛАТИНОНОСНЫХ ГОРИЗОНТОВ ПРИ ВНУТРИКАМЕРНОЙ ДИФФЕРЕНЦИАЦИИ ЙОКО-ДОВЫРЕНСКОГО МАССИВА (по результатам численного моделирования)

Лавренчук А.В. (ИГ СО РАН), Орсоев Д.А. (ГИ СО РАН)

magma@gin.bsc.buryatia.ru  факс: (3012) 43-30-2 тел.: (3012) 43-40-35

Работа выполнена при поддержке РФФИ (гранты ? 05-05-64504 и 05-05-97246), ВМТК ОИГГМ (?1732)

 

Ранее нами было показано (Конников и др., 2004), что платиноносный горизонт (Риф I) на Йоко-Довыренском расслоенном массиве приурочен к зоне перехода ультраосновной расслоенной серии к габброидам, где происходит смена состава кумулятивных парагенезисов. Зоны смены кумулатов в процессе кристаллизационной дифференциации магматического расплава являются областями разуплотнения и повышенной пористости кумулуса, которые служат своеобразными ловушками для остаточного расплава, обогащенного флюидами и ЭПГ (Meurer,Boudreau, 1996).

Для проверки предложенной гипотезы нами проведено математическое моделирование процесса внутрикамерной дифференциации интрузива. Для моделирования расслоенности была использована двухслойная кумуляционно-компакционная модель, в качестве состава исходной магмы принят интегральный состав интрузии, давление 0.5 кБар, активность кислорода на уровне буфера WM. В верхней части массива в условиях свободно конвектирующей магмы образование кумулятивных пород происходит в соответствии с конвекционно-кумуляционной моделью. В нижней кумулятивной части движение тепла и вещества описывается уравнениями компакции и диффузии тепла и вещества и адкумулятивного дорастания кристаллов.

При моделировании выяснилось, что на границах смены кумулятивных парагенезисов формируются зоны локального подплавления пород за счет смены знака второй производной температуры по вертикальной координате, т.е. на фоне общего остывания и кристаллизации пород массива на границах смены парагенезисов происходит нагревание и плавления пород. Возможность образования таких зон было показано М.Я Френкелем (1995). Эти зоны являются ловушками для несовместимых элементов, остаточного расплава, насыщенного флюидами и летучими, выжимаемых из нижележащих горизонтов. Летучие взаимодействуют с расплавами и создают неравновесные условия, инициируя дифференциацию в этих зонах с образованием тонкорасслоенных серий и кристаллизацию пегматоидных пород. Анализ полученных данных свидетельствует, что положение зон подплавления отвечает положению горизонтов с малосульфидным платонометальным оруденением.

 

 

Кинетика растворения золота в H₂S-содержащих растворах в присутствии растворенной серы S°₈(р-р) при 200 и 250°С

Лаптев Ю.В. (ИМП СО РАН), Розов К.Б. (геол. ф-т НГУ)

laptev@uiggm.nsc.ru  факс: (383) 333-27-92  тел.: (383) 333-30-26

Грант Мин. обр. и науки России РНП.2.1.1.702

 

Исследование проведено для изучения закономерностей поведения золота в условиях гидротермального сульфидообразования, приближенных к параметрам рудоотложения на дне океанических бассейнов при смешении сероводородных растворов с океаническими водами. С этой целью изучение кинетики растворения Au(мет) в слабокислых сульфидных растворах (t=200-250⁰С, P=150 бар; 0,1mH₂S + 0,17mNaCl) построено на создании скорости начальной скорости (k_v, mmol/час) в соответствии с дифференциальным видом кинетического уравнения dm_Au/dt=k_v. Рассчитанная по уравнению Аррениуса высокая величина энергии активации процесса растворения золота (E_a =83 КДж/моль) свидетельствует о кинетическом режиме его лимитирующей стадии.

 

 

КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ГРАНИТИЗАЦИИ МЕТАБАЗИТОВ

Лашкевич В.В., Меньшагин Ю.В., Лашкевич Г.И. (ИЗК СО РАН)

vit@crust.irk.ru  тел.: (3952) 511680

Гранты РФФИ 04-05-64852, 06-06-64339

 

Процессы преобразования горных пород под воздействием глубинных флюидов с изменением их состава в направлении развития парагенезисов минералов, свойственных гранитоидам, широко распространены в природе и рассматриваются как явления гранитизации. Инфильтрационное метасоматическое замещение породы происходит в твердом виде и, по существу, представляет процесс дебазификации исходного субстрата, сопровождаемый привносом Si, K, Na, и выносом Ca, Mg, Fe и Mn.

Процесс гранитизации рассмотрен в рамках динамической физико-химической модели мегасистемы. Посредством модели резервуарной динамики равновесных физико-химических процессов получены результаты, которые позволяют описывать процессы гранитизации, происходящие в различных геодинамических обстановках. Используя метод минимизации внутренней энергии мультисистем и мегасистем, представлены модели гранитизации, включающие источник гранитизирующего флюида, зону декомпрессии и зону метасоматического взаимодействия флюида с амфиболитом. В модели рассмотрены этапы образования гранитогнейсовых куполов как метасоматический процесс, сменяющийся плавлением преобразованного амфиболита с последующим образованием гранитов.

 

 

ВЛИЯНИЕ ЛЕТУЧЕСТИ КИСЛОРОДА НА СЕГРЕГАЦИЮ ЖЕЛЕЗА ПРИ ЧАСТИЧНОМ ПЛАВЛЕНИИ СИЛИКАТНОГО ВЕЩЕСТВА: ИЗУЧЕНИЕ С ПОМОЩЬЮ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ЦЕНТРИФУГИ

Лебедев Е.Б. (ГЕОХИ РАН)

leb@geokhi.ru  факс: (495) 938 2054  тел.: (495) 137 3055

Работа выполнена при поддержке РФФИ, грантов 04-05-64545, и гранта по Программе фундаментальных исследований Президиума РАН ? 18

 

Механизмы химической дифференциации и разделение планетарного вещества на оболочки по плотности при частичном плавлении под воздействием гравитационного и теплового полей являются предметом дискуссии. Особенности движения и сегрегации металлических (Fe) и сульфидных фаз, формирование их расслоенных образований, проблемы извлечения из расплавов сульфидов и железа, образование ядер планетных тел требуют дополнительных экспериментальных исследований. Методом высокотемпературного центрифугирования осуществлено моделирование процессов миграции и аккумуляции сульфидных (FeS) и металлических (Fe) фаз под действием силы тяжести при частичном плавлении модельного планетарного вещества (оливин-пикритовой и оливин-базальтовой смеси).

Проводилось изучение дифференциации систем состава:

85 мас.%Ol, 10 мас.% Fe-базальт (10 мас.% FeO), 5 мас.% FeS (91 мас.% Fe, 5 мас.%S, 4 мас.%C),

Кислородный буфер менялся от IW до углеродного (С-СО-СО₂-О₂). Для улучшения процесса разделения был применен метод течения жидкости по каналу в высокотемпературной центрифуге. Разделение интенсивнее происходит при значениях lg f_O2 ниже IW буфера , т.е. при log f_O2 ≈ -11,5 и температурах 1430-1460^оС с использованием ударной деформации и течения жидкости по каналу.

 

 

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МАНТИЙНЫХ МАФИТОВЫХ РАСПЛАВОВ И УЛЬТРАМАФИТОВЫХ РЕСТИТОВ - КЛЮЧ К ПОНИМАНИЮ ГЕНЕЗИСА МАФИТ-УЛЬТРАМАФИТОВЫХ КОМПЛЕКСОВ ОФИОЛИТОВЫХ АССОЦИАЦИЙ

Леснов Ф.П. (ИГМ СО РАН)

felix@uiggm,nsc.ru

Грант РФФИ ? 05-05-64504

 

Обсуждается актуальная проблема пространственно-временных и генетических взаимоотношений тел ультрамафитовых реститов и габброидных пород в составе офиолитовых ассоциаций. 'Стратифицированная' модель строения офиолитовых ассоциаций, канонизированная в рамках гипотезы тектоники плит, подвергается серьезной критике. Вместе с тем, по новым материалам исследований офиолитовых мафит-ультрамафитовых комплексов установлено, что входящие в их состав тела ультрамафитовых реститов (гарцбкргиты, лерцолиты, дуниты), представляют собой крутопадающее, реже пологие протрузии, а габброидные тела (габбро, габбронориты и др.) являются более поздними интрузивами. Последние чаще локализованы вдоль 'висячих' тектонических контактов ультрамафитовых протрузий. В результате магмо-метасоматических процессов вдоль границ габброидных интрузивов и ультрамафитовых протрузий формируются контактово-реакционные зоны, обычно называемые 'полосчатыми комплексами'. Они состоят из незакономерно перемежающихся полосовидных и линзовидных тел плагиолерцолитов (плагиогарцбургитов, плагиодунитов), верлитов (плагиоверлитов), вебстеритов (плагиовебстеритов), клинопироксенитов (плагиоклинопироксенитов), троктолитов, оливиновых габбро различной меланократовости. В свою очередь, в габброидах часто присутствуют ксенолиты ультрамафитов. В рамках существующих представлений 'полосчатым комплексам' приписывается кумулятивный генезис. На основе полученных данных рассмотрена альтернативная модель 'полигенных мафит-ультрамафитовых плутонов' в составе офиолитовых ассоциаций, в соответствии с которой породы контактово-реакционных зон рассматриваются как гибридные или парамагматические образования.

 

 

Реакции окисления и восстановления при термическом и декомпрессионном испарении железосодержащих силикатных расплавов (к проблеме валентного состояния железа в тектитах и имактитах)

Луканин О.А. (ГЕОХИ РАН)

lukanin@geokhi.ru  факс: (495) 938 2054  тел.: (495) 137 4472

Работа выполнена при поддержке РФФИ (проект 05-05-64391) и ОНЗ РАН (проект7.2, 2006 г.)

 

Для оксидных расплавов систем Fe-O и SiO₂-FeO-Fe₂O₃, содержащих разновалентные формы железа, показана неизбежность протекания в них редокс реакций при снижении давления в условиях высоких температур вследствие инконгруэнтного характера испарения расплавов. В процессе испарения в зависимости от исходной степени окисления железа возможно либо восстановление, либо окисление железа с образованием некоторого предельного Fe³⁺/Fe²⁺ в остаточном расплаве. Адиабатическая декомпрессия высокотемпературных расплавов, образующихся в импактном процессе, сопровождается восстановлением (снижением Fe³⁺/Fe²⁺) по сравнению с исходным материалом мишени. Чем выше температура, тем сильней проявляется эффект декомпрессионного восстановления. Аномально низкие соотношения Fe³⁺/Fe²⁺ в тектитах, по-видимому, являются результатом декомпрессионного восстановления наиболее высокотемпературных импактных расплавов.

 

Возможные Масштабы извлечения цинка и свинца водно-хлоридными флюидами из гранитных магм при их дегазации

Луканин О.А., Дернов-Пегарев В.Ф. (ГЕОХИ РАН)

lukanin@geokhi.ru  факс: (495)938-20-54  тел.: (495)137-44-72

Работа выполнена при поддержке ОНЗ РАН (проект 7.1.9, 2006 г.)

 

Водно-хлоридные флюиды, образующиеся в процессе дегазации гранитных магм при их подъеме к поверхности и кристаллизации, могут играть важную роль в формировании месторождений 'хлорофильных' рудных элементов, включая цинк и свинец. Разработанная нами на основании обобщения имеющихся экспериментальных данных компьютерная модель дегазации гранитных магм позволяет количественно оценить возможные масштабы выноса Zn и Pb магматическими флюидами при дегазации магм в зависимости от различных факторов: 1) содержания и соотношения летучих компонентов в исходных расплавах, 2) давления, при котором достигается флюидное насыщение расплавов, 3) степени кристаллизации магм, 4) динамики удаления флюидной фазы из магматической системы. Модельные расчеты подтверждают представление о том, что массы металлов, выносимые флюидной фазой при формировании гранитных интрузий, имеющих кларковые концентрации Zn и Pb, могут быть вполне достаточными для образования в последующем крупных месторождений. 'Геохимическая специализация' магм, проявляющаяся в способности магматических флюидов экстрагировать большие количества рудных элементов и таким образом быть их источником при формировании месторождений, определяется не столько исходной концентрацией рудных элементов в магмах, сколько исходным содержанием в них летучих компонентов, а также динамикой отделения флюидной фазы, возможности ее сегрегации и концентрирования внутри и за пределами магматических тел.

 

 

К ТЕОРИИ ГЕОХИМИЧЕСКИХ ГЕОТЕРМОМЕТРОВ. 3. Новая интерпретация параметров уравнения геотермометра.

Макаров В. П. (геол. ф-т РГГРУ)

 

Рассмотрены причины несовпадения данных определения температуры образования минералов, проведенные с применением геохимических геотермометров, с результатами аналогичных работ на основе использования анализов расплавных включений. Уравнение геотермометра описывается гиперболическим уравнением Термонда- Стразера lnK_p = -A/T + B. Установлены методические ошибки его использования, которые, в первую очередь, определяются несоответствием методики работ теоретической схеме геотермометра и теории размерностей. Физический смысл параметров А и В не установлен. Анализ показал, что это уравнение должно иметь вид ln(K_p/К_ро) = -A/T + B. Если за основу взять мольные доли чистых компонентов, то К_ро ' 1.

Показано, что для понимания физического смысла параметров А и В его необходимо привести к виду ln(K/K_фп) = -A(1/T - 1/T_фп), откуда В = А/Т_фп или Т_фп = А/В, где K_фп значение коэффициента распределения элементов между двумя минералами в точке фазового перехода с температурой Т_фп.

 

 

О МЕХАНИЗМЕ ВЫДЕЛЕНИЯ МИНЕРАЛОВ. 3. О некоторых условиях кристаллизации минералов мафических пород и метеоритов

Макаров В. П. (геол. ф-т РГГРУ)

 

Исследование изотопного состава кислорода минералов кислых магматических и метаморфических пород с использованием новых видов изотопных геотермометров позволило разработать методику определения механизма выделения минералов, т.е. выявление вида химического уравнения, ведущего к образованию минерала. Имеющийся материал позволяет решать эту задачу и для мафических пород.

Изучено распределение изотопов кислорода в плагиоклазах, оливинах и клинопироксенах из мафитовых пород и метеоритов. Установлено равновесие минералов с СО₂ с учетом диффузии СО₂, согласуясь с хорошей растворимостью газа в ультраосновных расплавах при высоких давлениях. Таким образом, поставщиком ¹⁸О в минералы является CO₂.

Возможно, СО₂ образует с Si соединения вида Si(CO₃)₄^-4 и при его переносе играет роль транспорта. Реакция описывается гипотетическим уравнением 2Mg⁺² + Si(CO₃)₄^-4 = (?) = Mg₂SiO₄+ 4CO₂. В этом случае роль СО₂ аналогична роли воды в кислых расплавах.

 

 

О МЕХАНИЗМЕ ВЫДЕЛЕНИЯ МИНЕРАЛОВ. 2. Сульфиды рудных месторождений

Макаров В. П. (геол. ф-т РГГРУ)

 

Изучение сульфидов рудных месторождений помогает уточнить условия их образования, учитывая, что формирование изотопного состава S - это прежде всего физико-химический процесс. Изучено распределение изотопов S между сульфидами из различных месторождений бывшего СССР и Зарубежья. Установлено, что сульфиды изотопно равновесны ионам S^-2 (50%), SO₄^-2(14), HSO₄^-1 (12) и H₂S (5); по степени окисленности S они подразделяются на восстановленную (H₂S и S^-2) и окисленную (HSO₄^-1 и SO₄^-2) группы формы S. При формировании сульфидов метеориты оказались не причем. Для пары M-S^-2 возможны механизмы установления этих равновесий на основе следующих гипотетических реакций

... à: + МеS (или МеS₂) + H₂S + : .                                 (1)

... à: + МеS (или МеS₂) + S^-2 + : .                                            (2)

... à: + МеS (или МеS₂) + SO₄^-2 (или HSO₄^-1) + : .                   (3)

В связи с реакцией (1) в печати обычно обсуждаются реакции типа Me(HS)₃^-1 à MeS + HS^-1 + H₂S или Me^+x(HS)_n^x-n àMeS + HS^-1 + H₂S. Комплексы металлов имеют вид [Zn(HS)₃]^-1; [Pb(HS)₃]^-1; Zn(HS)₂ и пр. В условиях высокого потенциала S это обусловлено наличию в гидротермах полисульфидов вида [MeS₂]^-2 , [MeS₄]^-2 и др. Для малосульфидных объектов для обоснования реакции (2) приемлема гипотеза И.Г. Ганеева (1977): в жильных месторождениях минералы выделяются из безсульфидных растворов согласно гипотетической реакции вида Pb(OH)₄ + 2H₂S à [PbS + S^-2] + 4H₂О.

На Кызылсайском U- месторождении (Ю. Казахстан) изучен пирит послерудных Q- и Q- Cc прожилков. Для пирита характерны низкие величины d³⁴S (до -30 %), уменьшение d³⁴S с падением Т. Это говорит о влиянии на формирование пирита окисленных форм S в соответствии с реакцией (3) и образовании пирита в результате разложения тиосульфатов или сульфитов по гипотетическим реакциям (а) Fe(S₂O₃) à FeS₂ + 2SO₃ или (б) Fe(S₂O₃) + H₂O à FeS₂ + SO₄^-2 + H₂.

 

 

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ КРИОГЕННОГО ВЫВЕТРИВАНИЯ СУЛЬФИДОВ В ЗОНЕ ОКИСЛЕНИЯ С УЧАСТИЕМ КИСЛОРОДНЫХ СОЕДИНЕНИЙ АЗОТА

Маркович Т.И. (ИГМ СО РАН), Птицын А.Б. Павлюкова В.А.,

Эпова Е.С. (ЧИПР СО РАН)

mark@uiggm.nsc.ru  факс: (383) 333-27-92  тел.: (383) 333-31-12

 

В криогенных условиях вымораживание слабокислых сульфатных (рН 3,0 - 5,6) природных вод с незначительным содержанием ((0,2 - 5)×10^{-4 М) соединений} N(III), (одним из источников которых являются кислотные дожди) приводит к образованию высококонцентрированных (по HNO₂ и H₂SO₄) пленочных растворов на границе растущих зерен льда и создает условия для активного протекания окислительных процессов, что подтверждается недавно установленным экспериментальным фактом аномального увеличения скорости окисления HNO₂ (в 10⁵ раз) в области отрицательных температур (N. Тakenaka et al, Nature, 1992). Моделирование криогенного выветривания проводили на образцах сульфидной удоканской руды при соотношении т:ж = 1:5 в двух режимах: при замораживании (-20 С) и при комнатной температуре (+ 20 С). рН сернокислых растворов составляла 3; 2; 1; 0.6. Концентрацию азотистой кислоты варьировали от 0.001 до 0.1 моль/л. В результате проведенных исследований установлено, что извлечение меди из твердой фазы при замораживании увеличивается в 10 раз при рН = 2 и 30 раз при рН = 3.

Полученные результаты могут быть использовано при разработке технологий химического выщелачивания руд (криогеотехнология), а также имеют непосредственное отношение к геоэкологии, поскольку позволяют оценить подвижность тяжелых металлов, в частности, меди, и других токсикантов вследствие серно-азотисто-кислотного выщелачивания в зоне распространения многолетней мерзлоты в условиях земной поверхности и их негативное влияние на окружающую среду.

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ВОССТАНОВЛЕННОГО ФЛЮИДА С КАРБОНАТОМ И ГРАНОДИОРИТОМ В ТЕРМО-, БАРОГРАДИЕНТНЫХ УСЛОВИЯХ

Медведев В.Я., Иванова Л.А., Почекунина М.В. (ИЗК СО РАН)

liva@crust.irk.ru  тел/факс: (3952) 427191

Работа выполнена при поддержке РФФИ грант ?04-05-64869

 

Исследовано поведение Pb, Sn, Cu и Ba при взаимодействии флюида с гранодиоритовой и карбонатной матрицами в термоградиентных и бароградиентных условиях при Т=500-800⁰С и Р=1000атм. В качестве источника рудных и петрогенных компонентов использовалось гранитное стекло, обогащенное Be, Zn, Pb, Sn, Cu, Li, Rb, Cs. Установлено, что в результате взаимодействия гранодиорита с флюидопотоком в бароградиентных условиях происходит обогащение гранодиорита Cu, Pb, Sn. Отмечается увеличение содержаний Pb и Sn в тонкодисперсном углеродсодержащем веществе, которое отлагается из восстановленного флюида. В термоградиентных условиях отмечается вынос Ba из карбоната. С введением в систему H₂O миграция Ba резко снижается. Взаимодействие бароградиентного потока с карбонатом приводит к его перекристаллизации. В 'сухих' термоградиентных условиях до 700⁰С отмечен постепенный вынос Cu из краевых и центральных частей образцов. Увеличение Т до 800⁰С приводит к обогащению карбоната Cu за счет экстрагирования ее из гранитного стекла.

 

 

ТЕРМИЧЕСКОЕ ПОВЕДЕНИЕ ПРИРОДНЫХ ЛИТИЕВЫХ СЛЮД

Мельчакова Л.В. (геол.ф-т МГУ), Шурига Т.Н. (ВИМС)

lmelchak@geol.msu.ru  тел.: (495) 939 1349

Работа выполнена при поддержке РФФИ (? 06-05-64305)

 

Проведено изучение поведения при нагревании до 1500^оС наиболее характерных природных литиевых слюд: литиево-алюминиевых (лепидолит, полилитионит) и литиево-железистых (циннвальдит, протолитионит), содержание Li₂O в которых колеблется от 2.0 в протолитионите до 6.5 вес.% в политионите. Для исследований был использован дериватограф 'Q-1500D' (Венгрия), скорость нагрева составляла 15^оС/мин. Образцы измельчались настригом, навески составляли 130-210 мг. На всех кривых ДТА наблюдается четкий эндотермический эффект в интервале от 670-720 до 970-1100^оС, связанный с процессом удаления конституционной воды и разрушением решетки, причем температура максимума пика увеличивается с ростом количества закисного железа: от полилитионита (890^оС) при содержании 0.15 % FeO до протолитионита (1100^оС) при содержании 15.84 % FeO. Кривые ТГ характеризуются непрерывным и последовательным удалением летучих - воды и фтора, удаление последнего, сопровождающееся плавлением (до 1200^оС) продуктов распада слюд, не завершается вплоть до 1500^оС; суммарная потеря массы при этой температуре находится в прямой зависимости от содержания лития в минерале: в протолитионите (2.0 % Li₂O) потеря составляет 1.9 %, в циннвальдите (3.0 % Li₂O) - 2.6%, в лепидолите (4.9 % Li₂O) -4.2 %, а в полилитионите (6.5 % Li₂O) -6.0 %. У литиево-железистых слюд окисление закисного железа происходит в том же температурном интервале, что и процесс дегидратации, и отмечается на кривых ДТА в виде суммарного очень слабого экзотермического эффекта. Полученные данные свидетельствуют о значительном влиянии состава изученных слюд на их термическое поведение.

 

 

ЭКСПЕРИМЕНТЫ С МЕТЕОРИТОМ 'ЦАРЕВ'

Монастырский И.Б., Гуськов Ю.А., Ермак В.М.,

Овсянников Г.А. (ИДГ РАН)

igmon@idg.chph.ras.ru  факс: (495) 137 6511  тел.: (495) 939 7992

 

Проведены эксперименты с целью определения состава газовой фазы, выделяющейся в ходе нагрева образца L-хондрита "Царев". Нагрев метеоритного образца был осуществлен микроволновым излучением в вакуумной камере. Микроволновая установка позволила осуществить контролируемый равномерный объемный нагрев. Летучая фаза, выделяющаяся по мере повышения температуры образца, собиралась в газосборные емкости, присоединенные к камере. Анализ газовой фазы осуществлен методами газовой хроматографии. Вакуумная камера устраняла возможность влияния составляющих современной атмосферы. Получен качественный состав и измерены концентрации выделившихся газов при различных температурах нагрева в диапазоне 140 - 800 ⁰С.

 

 

Термодинамическое моделирование синтеза кристаллов в многокомпонентных боратных системах

Моченова Н.Н., Киселева И.А., Огородова Л.П, Бычков А.Ю.,

Димитрова О.В. (геол.ф-т. МГУ)

cryst_mnn@mail.ru

Работа выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (грант ? 02-03-33316)

 

В настоящей работе предпринята попытка термодинамического моделирования кристаллизации соединения Pb₂B₅O₉Br в гидротермальных условиях, основываясь на экспериментальных данных. Для теоретических расчетов проведены термохимические исследования Pb₂B₅O₉Br и определены термодинамические константы.

Расчет равновесия проводился при помощи программного комплекса HCh (Shvarov Yu.V., 1999). Термодинамические свойства твердых фаз и компонентов водного раствора взяты из базы данных Unitherm из того же пакета программ. Сравнение результатов экспериментального и теоретического исследования системы показало, их идентичность, позволив установить оптимальные условия получения фаз.

 

 

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ РАСТВОРИМОСТИ БОРАТА КАЛЬЦИЯ ПРИ 250-350^оС

Некрасов С.Ю., Николаева И.Ю., Бычков А.Ю. (геол.ф-т. МГУ)

bychkov@geol.msu.ru  тел.: (495) 939 1239

РФФИ 06-05-65156-а

 

Термодинамические свойства H₃BO₃(aq) при повышенных температурах и давлениях изучены недостаточно полно. Вместе с тем, эта форма является преобладающей в гидротермальных растворах в широком диапазоне условий. Для определения свободных энергий образования исследовалась растворимость кальциевого бората Ca₃(BO₃)₂ в ассоциации с гидрооксидом кальция. Эксперименты проводились в титановых автоклавах методом разделенных фаз при температурах 250, 300, 350^оС и давлении насыщенного пара воды. Борат кальция синтезировался в опыте из Ca(OH)₂ и раствора борной кислоты, при этом образовывались хорошо сформированные кристаллы, которые были диагностированы рентгено-фазовым анализом. При всех температурах был получен Ca₃(BO₃)₂ в ассоциации с портландитом по реакции: Ca(OH)₂(cr)+H₃BO₃(aq)= Ca₃(BO₃)₂(cr)+H₂O(l). Концентрация бора в закалочном растворе определялась колориметрическим методом с аш-резорцином, кальция - атомно-адсорбционным методом. По этим данным определена свободная энергия образования частицы H₃BO₃(aq), которая составила -1017.4+1.3, ‑1027.4+0.8 и -1039.7+0.3 кДж/моль при температурах 250, 300, 350^оС соответственно. Эти результаты хорошо согласуются с величинами, рекомендованными в работе (Pokrovski et al., 1995). При проведении экспериментов выявились методические проблемы, связанные с переносом бора в газовой фазе, поэтому данные результаты могут рассматриваться как предварительные.

 

 

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ БОРА МЕЖДУ ГАЗОМ И ЖИДКОСТЬЮ В СОВРЕМЕННЫХ ГИДРОТЕРМАЛЬНЫХ СИСТЕМАХ

Николаева И.Ю., Бычков А.Ю. (геол.ф-т. МГУ)

Niko-geo@mail.ru  тел.: (495) 939 1239

РФФИ 06-05-65156-а

 

При помощи специально разработанной аппаратуры проведены отбор сопряженных проб гидротермальных растворов и конденсатов газовой фазы для ряда кипящих источников Камчатки (кальдеры Узон, Долины Гейзеров, Академии Наук (вулкан Карымский), Дачные, Медвежьи и Донное поле (вулкан Мутновский)). В этих пробах определены концентрации бора, хлора и натрия. По содержанию NaCl можно ввести поправку на загрязнение проб конденсата каплями раствора при отборе проб, которая составила около 0.n%. Данные, полученные нами при изучении распределения бора между жидкостью и газом, оказались весьма неоднозначными. Так, для проб из источников кальдеры Узон распределение бора оказалось в пользу жидкой фазы и хорошо согласуются с экспериментальными данными. Для ряда гидротермальных систем обнаружены концентрации бора в конденсатах, которые превышают концентрации бора в жидкой фазе. Так, для источников Академии Наук превышение составляет 5-7 раз, для Дачных источников около 5 раз. Проведены лабораторные исследования с использованием установки для отбора проб и искусственных растворов различного состава. Результаты показали, что во всех случаях распределение борной кислоты между газом и жидкостью хорошо согласуется с литературными данными. Следовательно, используемая методика применима для отбора жидкости и конденсата газовой фазы из природных систем.

Аномальный перенос в газе компонентов в гидротермальных системах может быть связан с присутствием неизвестных форм или следствием отсутствия равновесия между жидкостью и газом при разгрузке источников.

 

 

ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНАЯ ТЕПЛОЕМКОСТЬ ПРИРОДНОГО ПРОТОЛИТИОНИТА (ЛИТИЕВОГО СИДЕРОФИЛЛИТА)

Огородова Л.П., Мельчакова Л.В., Киселева И.А. (геол.ф-т МГУ),

Шурига Т.Н. (ВИМС)

logor@geol.msu.ru  тел.: (495) 939 1349

Работа выполнена при поддержке РФФИ (? 06-05-64305)

 

Протолитионит (литиевый сидерофиллит) - литиево-железистая слюда с содержанием 1.3-2.8 % Li₂O (0.4-0.8 форм. ед. Li). Для калориметрических исследований был выбран образец природного протолитионита (камерные пегматиты, Волынь, Украина) состава (%): SiO₂-42.40; TiO₂-0.50; Al₂O₃-20.83; Fe₂O₃-0.10; FeO-15.84; MnO-0.39; MgO-0.10; ZnO-0.11; CaO-0.04; K₂O-8.85; Na₂O-0.25; Rb₂O-0.70; Cs₂O-0.08; Li₂O-2.50; F-4.83; H₂O⁺-1.72; H₂O^--1.75 (å=100.99), кристаллохимическая формула, рассчитанная на 22 заряда, имеет вид: (K_0.84Na_0.04Rb_0.03)(Li_0.75Al_0.99Fe³⁺_0.01Fe²⁺_0.99Mn_0.03M g_0.01Ti_0.03)[Si_3.16Al_0.84O₁₀] (OH)_0.86F_1.14. Измерения высокотемпературных составляющих энтальпии протолитионита в интервале 472-781 К проводили на теплопроводящем микрокалориметре Тиана-Кальве ('Setaram', Франция) методом 'смешения'. По экспериментальным данным были рассчитаны уравнения температурных зависимостей теплосодержаний и теплоемкости природного протолитионита в интервале 298.15-800 К:

H^о(T)-H^о(298.15K) = 863.317T-307.030·10^-3T²+430.837·10⁵T^-1-374608 (Дж/моль); С^о_р=863.317-614.060·10^-3T-430.837·10⁵T^-2 (Дж/моль К).

 

 

ИССЛЕДОВАНИЕ НАНОТРУБЧАТЫХ Mg,Ni-ХРИЗОТИЛОВ КАЛОРИМЕТРИЧЕСКИМИ МЕТОДАМИ

Огородова Л.П., Киселева И.А. (геол.ф-т МГУ),

Корыткова Э.Н., Гусаров В.В. (ИХС РАН)

logor@geol.msu.ru  тел.: (495) 939 1349

Работа выполнена при поддержке РФФИ (? 04-03-32393)

 

Проведено калориметрическое изучение синтезированных при гидротермальных условиях нанотрубчатых гидросиликатов состава (Mg,Ni)₃Si₂O₅(OH)₄ со структурой хризотила. Нанотрубки были охарактеризованы комплексом методов: оптическим, рентгенографическим, инфракрасной спектроскопии, электронной микроскопии, термического анализа, определен их химический состав (Корыткова и др., 2005). Были определены энтальпии растворения Mg₃-, Mg₂Ni-, MgNi₂- and Ni₃- хризотилов синтезированной серии в расплаве состава 2PbO^.B₂O₃ при Т=973 К на высокотемпературном теплопроводящем микрокалориметре Тиана-Кальве. Изученный твердый раствор характеризуется небольшим отрицательным отклонением от идеальности, т.е. положительной энтальпией смешения. Зависимость энтальпии смешения от состава асимметрична в сторону Ni-конечного члена ряда, что может быть связано с меньшей, чем у Mg, величиной ионного радиуса Ni. Было проведено сравнение калориметрических данных для синтезированного Mg- члена ряда и природного хризотил-асбеста.

 

 

ИЗУЧЕНИЕ ФОСФАТОВ СО СТРУКТУРОЙ МИНЕРАЛА ВИТЛОКИТА ДЛЯ ИММОБИЛИЗАЦИИ РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ.

Орлова А.И., Орлова М.П., Логинова Е.Е. (ННГУ),

Казанцев Г.Н., Самойлов С.Г. (ФГУП ГНЦ РФ ФЭИ),

Стефановский С.В. (ГУП МосНПО ″Радон″)

mariaporlova@yahoo.com  тел.: 8312-656206

 

Природный минерал витлокит обладает интересными свойствами и возможностью включать в структуру различные катионы, в том числе f-элементы. Происхождение этого минерала - биогенное и космическое - демонстрируют способность витлокитоподобных фосфатов противостоять действию физических полей (термических, радиационных) и химических систем. Соединения со структурой витлокита изучают в самых разнообразных аспектах. В работе впервые были рассмотрены фосфаты с этой структурой с точки зрения использования их для иммобилизации радиоактивных отходов.

Фосфаты, содержащие лантаноиды (самарий, европий, гадолиний) и актиноиды (торий) вида Ca₉R(PO₄)₇ и Ca_9.5Th_0.5(PO₄)₇ были синтезированы и охарактеризованы методами РФА, СЭМ, ИК. Проведено исследование поведения веществ при нагревании в температурном интервале 25 - 1000˚С и поведения веществ в гидротермальных условиях. Полученные данные анализированы и сравнены с уже известными потенциальными матрицами для иммобилизации отходов.

 

ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРИРОДНОГО БИОТИТА ПРИ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ

Пауков И.Е., Ковалевская Ю.А (ИНХ СО РАН),

Киселева И.А. (геол.ф-т МГУ), Шурига Т.Н. (ВИМС)

paukov@che.nsk.su  факс: (383) 330 9489  тел.: (383) 330 7526

Работа выполнена при поддержке РФФИ (? 06-05-64305)

 

Биотит является слоистым силикатом широко распространенным в различных геологических образованиях. Исследования проводились на образце мелкочешуйчатого биотита из порфиробластовой амфибол-биотитовой породы редкометального Катугинского месторождения (Северное Забайкалье, Россия) : (K_0.90Na_0.03Rb_0.01)(Li_0.19Fe²⁺_1.38Mg_1.01Mn_0.03Al_0.03Fe³⁺_0.08Ti_0.17)[Si_3.01Al_0.99O₁₀]F_0.96 (OH)_0.84O_0.10. Теплоёмкость биотита измерялась в автоматизированной калориметрической установке в интервале 5.7 - 300.4 К. По результатам исследований рассчитаны теплоемкость, калориметрическая энтропия, разность энтальпий и приведённый потенциал Гиббса при 298.15 K, которые соответственно равны 346 + 0.5 Дж/(K×моль), 354.7 + 0.5 Дж/(K×моль), 56440 + 80 Дж/моль и 165.4 + 0.4 Дж/(K×моль). Проведено сравнение результатов измерений биотита с данными для исследованного нами ранее аннита.

 

 

НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫЕ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРИРОДНОГО ЛЕПИДОЛИТА

Пауков И.Е., Ковалевская Ю.А (ИНХ СО РАН),

Киселева И.А. (геол.ф-т МГУ), Шурига Т.Н. (ВИМС)

paukov@che.nsk.su  факс: (383) 330 9489; тел.: (383) 330 7526

Работа выполнена при поддержке РФФИ (? 06-05-64305)

 

Лепидолит - широко распространенная литиево-алюминиевая маложелезистая слюда, состава близкого к идеальной формуле KLi_1.5Al_1.5AlSi₃O₁₀F₂. В природе лепидолит имеет сложный переменный состав в связи с проявлениями изовалентного и гетеровалентного изоморфизма. Термодинамические исследования в температурном интервале 5 - 300 K проводились в вакуумном адиабатическом калориметре на образцах природного лепидолита из редкометальных пегматитов Na-Li типа (Восточные Саяны, Россия). Кристаллохимическая формула, рассчитанная на 22 заряда, имеет вид:

(K_0.80Na_0.05Ca_0.07Rb_0.16Cs_0.03)(Li_1.34Al_1.40Fe³⁺_0.01)[Si_3.25Al_0.75O₁₀]F_1.80(OH)_0.20, мол. масса = 409.64 г/моль. Значения теплоёмкости С (298.15 К) и калориметрической энтропии S^o (298.15 К) - S^о (0) при стандартных условиях получены равными соответственно 339.3 Дж/К^.моль и 312.6 Дж/К^.моль. Рассчитаны также термодинамические параметры при 298.15 K для лепидолита теоретического состава. С использованием литературных данных проведён расчёт величин термодинамических функций лепидолита в интервале 0 - 1000 K.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ДИФФУЗИИ ВОДЫ В МОДЕЛЬНОМ БАЗАЛЬТОВОМ РАСПЛАВЕ

Персиков Э.С. (ИЭМ РАН), Stolper E.M., Newman S. (CALTECH),

Бухтияров П.Г., Некрасов А.Н. (ИЭМ РАН)

persikov@iem.ac.ru  факс: 8-(252) 496-87  тел.: 8-(252) 462-05

Работа выполнена при поддержке РФФИ, грант 06-05-64631

 

Диффузия воды в силикатных и магматических расплавах достаточно хорошо изучена за прошедшие 30 лет применительно к кислым расплавам (риолит, обсидиан, альбит). Однако совершенно недостаточны исследования диффузии воды в базальтовых расплавах. За это время опубликована единственная работа, выполненная при очень низких значениях концентрации воды в базальтовом расплаве - до 0.4 мас. % (Zhang and Stolper, 1991).

В настоящей работе приводятся первые результаты начатых систематических исследований нерешенных проблем по диффузии воды в силикатных и магматических расплавах (Персиков и др., 2005). Диффузия воды в модельном базальтовом расплаве (стехиометрическая смесь природных минералов альбит+диопсид+волластонит, Ab45Di37Wol18, мол. %) экспериментально изучена при давлениях воды 2-100 МПа, температурном диапазоне 1250^о-1300^оС и концентрациях воды в расплавах до 4-х мас. % с использованием уникальной установки высокого газового давления. Опыты проведены по двум методикам: диффузионной гидратации расплава и диффузионных пар. Концентрации воды в расплавах и вдоль диффузионных профилей установлены с высокой точностью с помощью инфракрасной микро спектроскопии. Предложена структурно-химическая модель расчетов и прогнозирования концентрационной зависимости коэффициента молярной абсорбции, необходимого для количественного определения концентраций различных форм воды (гидроксил-ОН^- и молекулярная вода-Н₂О) в стеклах (закаленных расплавах) по закону Beer-Lambert. Коэффициенты диффузии воды получены на основе математического анализа концентрационных профилей и аналитического решения второго диффузионного закона Фика по усовершенствованному методу Больцмана-Матано. Установлено полное соответствие новых экспериментальных данных, полученных по разным методикам, и их неплохая корреляция с результатами упомянутой работы.

 

 

Контрольно-измерительный комплекс ДЛЯТЕРМОМЕТРИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ ФАЗОВЫХ превращений во включениях в минералах под микроскопом.

Петрушин Е.И., Томас В.Г., Смирнов С.З. (ИГМ СО РАН),

Лешко А.В. (ООО Тайрус).

petrushin@uiggm.nsc.ru  факс: (3832) 333-27-92  тел.: (3832) 333-20-07

Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ ? 04-05-64358

 

В данной работе представлены конструкция и принципы работы контрольно-измерительного комплекса для термических (до 800°С) исследований включений в минералах, обеспечивающая возможность визуального и компьютерного мониторинга за процессами фазовых переходов, происходящих in situ при нагревании и охлаждении микрообразцов под микроскопом. Комплекс включает микротермокамеру, предназначенную для прогрева прозрачных препаратов (пластинок) и установленную на исследовательский микроскоп, и систему электронного контроля на основе PC-совместимого компьютера. Благодаря оригинальной автоматической системе управления отработана методика, позволяющая непосредственно в ходе эксперимента программировать и контролировать температурно-кинетические параметры эксперимента.

Установка в сочетании с разработанной методикой может использоваться в термобарогеохимии, экспериментальной петрографии и других областях, изучающих фазовые превращения. Проведенные исследования показали ее конкурентоспособность с образцами аналогичного оборудования мирового уровня.

 

 

Экспериментальное исследование кристаллизации меланефелинитовых лав вулкана Мундужяк

Петрушин Е.И., Литасов Ю.Д., Базаров Л.Ш.,

Гордеева В.И. (ИГМ СО РАН)

petrushin@uiggm.nsc.ru  факс: (383) 333-27-92  тел.: (383) 333-20-07

Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ ? 04-05-64358

 

Проведена серия экспериментов по плавлению и кристаллизации образцов меланефелинитовых лав вулкана Мундужяк - Удоканского лавового плато (30 высокотемпературных экспериментов). Изучен минеральный и химический состав исследуемых пород. Рентгенофлюоресцентный силикатный анализ показал следующий состав данных пород: (вес.%) - SiO2 - 42.39; TiO2 - 2.73; Al2O3 - 12.40; Fe2O3 -12.21; MnO -0.17; MgO -13.67; CaO - 10.71; Na2O - 2.70; K2O -2.28; P2O5 -0.61; Ппп -0,12; (Сумма 100,00). Из продуктов экспериментов изготовлено более 30-ти препаратов для оптических, микрозондовых и спектроскопических исследований. Их изучение показало, что первой кристаллизующейся фазой для расплавов этого состава является железо - титанистые шпинелиды, затем кристаллизуется оливин, затем клинопироксен. Температура кристаллизации первой фазы для расплавов данных пород составляет 1330-1350ºC. В зависимости от 'термической истории' эксперимента и переохлаждения расплава варьирует морфология, выделяющихся кристаллов и структура образующейся 'породы' от равномерной мелко-среднезернистой во вариолитовой, что характерно и для природных вулканических пород.

 

 

PETROLOG III. МОДЕЛИРОВАНИЕ РАВНОВЕСНОЙ И ФРАКЦИОННОЙ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ

Плечов П.Ю. (геол.ф-т МГУ),

Данюшевский Л.В.(ун-т Тасмании, Австралия)

pavel@web.ru факс: (495) 932 8889  тел.: (495) 939 1841

 

Разработан новый программный комплекс Petrolog-III, работающий в среде MS Windows. Он предназначен для моделирования прямой и обратной кристаллизации в ультраосновных и основных магматических системах. Кроме этого, в программный комплекс включены возможности моделирования поведения расплавных включений в оливине: оценка эффекта потери железа и моделирование диффузионных профилей в оливинах вокруг расплавных включений. Основой новой программы послужил код программы Petrolog-2 (Danyushevsky, 2001), программы FeO_eq2, версия 3.2 для MSDOS (Danyushevsky, 2005) и Fe-Loss, версия 1.0 для Windows (Danyushevsky,2002).

Кроме нового интерфейса программы, позволившего объединить вышеперечисленные функции в одном программном продукте, в Petrolog-III появились принципиально новые возможности по сравнению с Petrolog-2. Моделирование поведения редких и рассеянных элементов основано не только на изменяемых коэффициентах распределения, но и на сложных моделях распределения, например Beattie,1993 или Kinzler et al.,1990 для Ni в оливине. Появилась возможность моделирования полибарической кристаллизации магмы при подъеме с несколькими промежуточными очагами. Появилась возможность расчета кристаллизации в водонасыщенных условиях и количественной оценки дегазации расплава при кристаллизации. 

Были введены критерии перитектической кристаллизации, основанные на анализе соотношения псевдоликвидусных поверхностей кристаллизующихся минералов. Это позволило моделировать равновесную кристаллизацию, с учетом перитектических реакций между минералами в расплаве. Кроме этого, появилась возможность задавать степень фракционности для каждого минерала.

В отличие от Comagmat (Ariskin et al.,1993) и MELTS (Giorso&Sack,1995), программный комплекс Petrolog-3.0 может включать в себя неограниченное количество моделей различных авторов, в том числе и тех, которые входят в состав Comagmat и Melts. Он позволяет выбирать модели минерал-расплав, которые лучше других подходят для данной магматической системы.

 

 

РАСЧЕТ РАСПРЕДЕЛЕНИЙ АНИОНОВ В ПОЛИМЕРИЗОВАННЫХ СИЛИКАТНЫХ РАСПЛАВАХ МЕТОДОМ МОНТЕ-КАРЛО

Поляков В.Б. (ИЭМ РАН), Арискин А.А. (ГЕОХИ РАН)

vpolyakov@geokhi.ru  факс: (495) 938 2054  тел.: (496) 522 5880

Грант РФФИ 05-05-64906

 

Моделирование кристаллизации и плавления силикатных систем при помощи программ MELTS и КОМАГМАТ на рубеже столетий столкнулось с рядом проблем, которые невозможно разрешить перекалибровкой базиса или вариацией входных параметров. Это трудности расчета перитектических равновесий, экстремального поведения K_D (Fe-Mg) Ol-расплав, моделирования полибарических процессов. Частично они связаны с трудностями согласования экспериментальных данных, но главной проблемой остается выбор компонентов и термодинамической модели расплава. В магматической петрологии преобладают подходы на основе стехиометрических компонентов, отвечающих окислам или формулам минералов. Более обоснованный структурно-химический подход предполагает использование кластерных (speciation) моделей, допускающих существование ансамбля частиц, число которых превышает число термодинамических компонентов. Особую форму 'кластеризации' расплава представляют ионно-полимерные модели, которые учитывают поликонденсацию кремнекислородных радикалов с образованием цепочечно-кольцевых структур высокой размерности: i(SiO₄)^4- = (Si_iO_3i+1-j)^2(i+1-j)- + (i-1+j)O^2- (j - число сомозамыканий колец). Проблемой использования таких моделей является расчет молекулярно-массового распределения (ММР) для образующихся полианионов. Мы представляем новый метод реконструкции ММР по методу Монте-Карло. Этот подход основан на принципе 'равной реакционной способности' мономеров (SiO₄)^4- и использует соотношения немостиковых и мостиковых атомов кислорода в расплаве заданного состава. Расчеты проведены для бинарных систем, охватывающих диапазон от полной деполимеризации до точки гелизации силикатной жидкости. Концентрации мономеров, цепочечных и кольцевых радикалов находятся в согласии с оценками пропорций 'Q-частиц', которые следуют из баланса атомов кислорода по модели Тупа и Самиса (1960).

 

 

экспериментальное исследование растворимости Карбоната неодима Nd₂(CO₃)₃∙nH₂o при 90°С и давлении 100 бар

Реуков В.В., (Зотов А.В. (ИГЕМ РАН)

reukov@igem.ru факс: (495)230-21-79 тел.: (495)230-82-31

Работа поддержана грантом для научных школ НШ-6722.2006.5 и грантом РФФИ ?03-05-64788-а

 

С целью изучения карбонатных комплексов РЗЭ исследована растворимость карбоната неодима Nd₂(CO₃)₃∙nH₂O при 90°С и давлении 100 бар в проточном реакторе.

Растворимость изучалась в растворах перхлорной кислоты с моляльностью 10^-2-10^-4 моль/кг. Растворы были предварительно подготовлены - вода была обезгажена путем кипячения с продувкой аргоном, либо насыщены углекислотой из баллона при разных давлениях CO₂. Прокачка растворов осуществлялась с помощью помпы высокого давления. Равновесие в системе устанавливалось в течение нескольких минут. Пробоотбор происходил на выходе из реактора после установления равновесия и, хотя за счет ретроградного характера растворимости карбонатов не должно происходить выпадение осадка, проба отбиралась в стаканчик с аликвотой азотной кислоты. В ходе опыта контролировался pH истекающего раствора. Состав твердой фазы определялся методом РФА до и после опыта.

Получены предварительные данные по растворимости карбоната неодима при различных значения pH исходных растворов, опыты были проведены при разных давлениях CO₂. Растворимость карбоната неодима в растворах, насыщенных по CO₂, отличается от растворимости в чистой системе в большую сторону, что, по всей видимости, связано с образованием карбонатных комплексов.

 

 

СОРБЦИЯ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ НА СаСО₃

Савенко А.В. (геол. ф-т МГУ)

Alla_Savenko@rambler.ru  факс: (495) 939 10 01  тел.: (495) 939 5470

Работа выполнена при поддержке РФФИ (грант 05-05-08061)

 

Экспериментально изучена сорбция тяжелых металлов (Zn, Cd, Co, Ni) на СаСО₃ кристаллической структуры кальцита с S = 0.45 м²/г из устойчивых растворов Me(NO₃)₂-Ca(NO₃)₂, равновесных с СаСО₃, при температуре 25°С. Концентрации цинка, кадмия, кобальта и никеля в исходных растворах, содержащих 10-50 мМ Ca(NO₃)₂, составляли соответственно 36-112, 760-820, 175 и 175-190 мкМ. Отношение твердая фаза : раствор в опытах с цинком и кадмием изменялось от 1 : 700 до 1 : 50; в опытах с кобальтом и никелем - от 1 : 175 до 1 : 30. Равновесные значения рН находились в диапазоне 6.5-7.8. Установлена нелинейная зависимость изменения концентраций изучаемых элементов в растворе с ростом массы навески СаСО₃, причем увеличение исходного содержания растворенного кальция с 10 до 50 мМ приводило к значительному снижению сорбционного поглощения металлов (Zn - на 76-80%, Cd - на 12-24%, Co - на 44-69%, Ni - на 47-54%). Наибольшая эффективность сорбционного удаления была характерна для кадмия: при массе навески СаСО₃ 21 г/л и исходном содержании кальция 10 мМ из раствора извлекалось 95% (720 мкМ) этого элемента. Поглощение кобальта, никеля и цинка в аналогичных условиях было существенно ниже и составляло соответственно 57% (100 мкМ), 14% (27 мкМ) и 33% (12 мкМ). Полученные результаты свидетельствуют о целесообразности использования карбонатного геохимического барьера для иммобилизации остаточных количеств тяжелых металлов после осаждения собственных труднорастворимых фаз.

 

 

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЙ МЕХАНИЗМ ОБРАЗОВАНИЯ СОВРЕМЕННЫХ ДИАГЕНЕТИЧЕСКИХ ФОСФОРИТОВ В ОКЕАНЕ

Савенко А.В. (геол. ф-т МГУ)

Alla_Savenko@rambler.ru  факс: (495) 939 1001  тел.: (495) 939 5470

Работа выполнена при поддержке РФФИ (грант 04-05-65051)

 

С целью выяснения механизма концентрирования фосфора из рассеянных микровыделений апатитовых фаз до рудных скоплений на стадии диагенеза осадков высокопродуктивных районов океана экспериментально изучена растворимость природных и искусственно синтезированных апатитов в разбавленных растворах NaNO₃-NaHCO₃-Na₂CO₃ и насыщенной по СаСО₃ морской воде с разным содержанием растворенных карбонатов. С увеличением щелочности и рН среды для всех изученных образцов наблюдался рост растворимости. Ранее (В.С. Савенко, 1992) этот факт объяснялся образованием прочных карбонатно-фосфатно-кальциевых комплексов. Однако в карбонатных растворах с конечной концентрацией Са²⁺ < 0.05 мМ растворимость апатитовых фаз также резко увеличивалась с ростом щелочности. Это позволяет утверждать, что присутствие кальция не является необходимым условием для увеличения растворимости апатитов в карбонатных растворах, и указывает на невозможность нахождения основной части растворенного минерального фосфора в морской воде в форме карбонатно-фосфатно-кальциевых комплексов. Предложен альтернативный физико-химический механизм диагенетического образования океанских фосфоритов, связанный с переотложением рассеянных фосфатов кальция вблизи границы раздела вода-дно в результате возникновения потока растворенного фосфора из нижерасположенных слоев осадков, обусловленного мобилизацией фосфора вследствие усиления изоморфизма R при увеличении концентрации растворенных карбонатов с глубиной.

 

ОСОБЕННОСТИ ИЗМЕНЕНИй плагиоклаза и амфибола разных составов в ударных волнах (по результатам экспериментов)

Сазонова Л.В. (геол. ф-т МГУ), Милявский В.В., Бородина Т.И.,

Соколов С.Н. (ИТЭС ОИВТ РАН)

saz@geol.msu.ru  тел.: (495) 939 1164

Работы ведутся при поддержке Программы Президиума РАН "Исследования вещества в экстремальных условиях" и гранта РФФИ 05-05-64778

 

В лабораторных условиях выполнено ударно-волновое нагружение плагиоклаз-амфиболовых сланцев разных фаций метаморфизма в интервале давлений 26-52 ГПа. Выявлены следующие основные особенности трансформаций плагиоклазов и амфиболов разных составов.

1. Повышение содержания фтора, титана и калия в составе амфибола, как и понижение содержания натрия в составе плагиоклаза, делают эти минералы более устойчивым к воздействию ударных волн. 2. Уже на твердофазной стадии преобразования в плагиоклазе и амфиболе фиксируется миграция некоторых элементов. 3. Ударно-волновое воздействие на амфиболы разного состава в некоторых случаях приводит к прямо противоположным изменениям размеров элементарной ячейки этого минерала, что может быть обусловлено качественными различиями в характере ударно-метаморфических трансформаций, связанных с миграцией компонентов. 3. Изотропизация Pl в экспериментах с полиминеральной породой при ступенчатом ударно-волновом сжатии начинается раньше, чем в подобных экспериментах с мономинеральными образцами. 4. При относительно низких давлениях изотропизация Pl обусловлена дроблением вещества на микроуровне и сопровождается образованием маскелинита - типичного минерала метеоритов и пород астроблем. При более высоких давлениях изотропизация Pl связана с аморфизацией вещества в результате плавления.

 

 

Жидкостная несмесимость в мантийных хлоридно-карбонатно-силикатных расплавах

Сафонов О.Г., Литвин Ю.А. (ИЭМ РАН), Перчук Л.Л. (геол. ф-т. МГУ)

oleg@iem.ac.ru  факс./тел: (096) 524 4425, (096) 524 9687

Гранты РФФИ 04-05-64896, 05-05-64101, Программа РАН П-9-3 'Исследования при высоких давлениях', 04-05-97220 (РФФИ совместно с Минпромнауки).

 

Высокие концентрации Cl во включениях карбонатно-силикатных и карбонатитовых расплавов в алмазах (Navon et al., 1988; Schrauder, Navon, 1994), присутствие индивидуальных хлоридно-карбонатных включений в алмазах (Izraeli et al., 2001; Klein-BenDavid et al., 2004) и уникальные богатые хлором кимберлиты трубки Удачная (Kamenetsky et al., 2004) являются прямыми свидетельствами активного воздействия хлоридно-карбонатных жидкостей на породы верхней мантии на глубинах порядка 150 км.

В результате экспериментов в модельной системе диопсид-CaCO₃-Na₂CO₃-KCl при 5 ГПа и 1500-1650^ОС были сделаны следующие выводы о процессах взаимодействия силикатов с карбонатно-хлоридными жидкостями, подтверждающие ведущую роль ликвации в эволюции хлоридно-карбонатно-силикатных систем.

(1) Карбонатно-силикатные и хлоридно-карбонатные расплавы гомогенны в условиях эксперимента.

(2) Ликвация появляется в карбонатно-силикатном расплаве при введении в него 10-15 мас. % KCl (при 1600^ОС). Растворимость хлорида в карбонатно-силикатном расплаве возрастает с ростом концентрации карбонатной составляющей в нем.

(3) Ликвация появляется в хлоридно-карбонатном расплаве при растворении в нем силикатной составляющей, причем растворимость хлорида в таком расплаве заметно возрастает с ростом концентрации карбонатной составляющей в нем.

Приложение полученных экспериментальных данных к природным процессам продемонстрировано на примерах указанных выше ассоциаций в кимберлитах.

 

 

УСТОЙЧИВОСТЬ И ВОЗМОЖНОСТЬ СИНТЕЗА ТУРМАЛИНА В ГИДРОТЕРМАЛЬНЫХ РАСТВОРАХ ПРИ ТЕМПЕРАТУРАХ 450-750^оС И ДАВЛЕНИЯХ ДО 1.5 КБАР

Сеткова Т.В., Шаповалов Ю.Б., Балицкий В.С. (ИЭМ РАН)

setkova@iem.ac.ru

Работа поддержана Российским фондом фундаментальных исследований (Грант ? 06-05-64900-а)

 

Осуществлены эксперименты по выяснению устойчивости и возможности выращивания турмалина в водных растворах борной кислоты, ее смеси с фтористо-водородной и соляной кислотами, а также фторидами и хлоридами щелочных и тяжелых металлов при температурах 450 - 750^оС и давлениях до 1,5 кб. Опыты проводились в термоградиентных условиях в автоклавах объемом 20, 30 и 50 мл, изготовленных из Ti и Cr-Ni сплавов. В качестве образцов использовались призматические монокристаллы эльбаита из Малханского месторождения (Забайкалье). Питательной шихтой служили либо эльбаит, либо смесь кварца и корунда, взятая в соотношениях, близких по стехиометрии к эльбаиту. В результате было выяснено, что эльбаит в растворах H₃BO₃ с концентрацией менее 6 масс. % при указанных выше Т-Р параметрах ведет себя крайне инертно. Однако с повышением концентрации H₃BO₃ до 12 масс. % на поверхности затравочного кристалла образуются призматические кристаллики шерла размером до 1 мм. В кислых алюмо-фторидных растворах эльбаит неустойчив и интенсивно растворяется с образованием, по крайней мере, двух тонкокристаллических фаз - кварца и топаза, покрывающих поверхность шихты и затравочных кристаллов. Рост турмалина на затравку наблюдался только в опытах с использованием растворов хлоридов Co и Ni при температуре 500^оС и давлении порядка 1 кб. Новообразованные слои (0,5мм) характеризуются интенсивной розовой окраской в опытах с использованием СоCl₂·6H2O и бледно-зеленой - с NiCl₂·6H2O. Микрозондовое и рентгеновское изучение новообразованных слоев указывает на принадлежность их, соответственно, к синтетическим аналогам кобальтового и никелевого турмалина.

Авторы выражают благодарность В.Е. Загорскому за предоставленные для опытов образцы эльбаита из Малханского месторождения (Забайкалье).

 

 

Pb₁₃O₁₀Cl₆, новый каркасный оксогалогенид двухвалентного свинца (Pb²⁺)

Сийдра О.И., Кривовичев С.В. (геол. ф-т, каф. кристаллографии, СПбГУ)

siidra@mail.ru

Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ-ННИО (06-05-04000-ННИО_а), РНП (2.1.1.3077) и гранта DAAD (для О. И. С.)

 

Оксогалогениды двухвалентного свинца являются важным классом неорганических соединений и минералов. Помимо экологической важности, данный класс соединений имеет достаточно широкое практическое применение.

Белые удлиненные кристаллы нового оксогалогенида свинца Pb₁₃O₁₀Cl₆, синтезированы методом твердофазных реакций. Для нового соединения был проведен рентгено-структурный анализ и решена структура. Соединение кристаллизуется в моноклинной сингонии (пр. гр. C2/c). Кристаллографические параметры соединения следующие: a = 16.1699(14), b = 7.0086(6), c = 23.578(2) Å, V = 2647.6(4) ų, Z = 4. Структура решена прямыми методами и уточнена до R1 = 0.0505 (2671 отражение с |F₀|≥4σF, MoK_α-излучение, трехкружный Bruker CCD дифрактометр). Соединение имеет каркас, состоящий из тетраэдров OPb₄. Атомы Cl^- располагаются в полостях. Структура содержит семь симметрично-независимых атомов свинца. Атомы свинца (Pb(1)-Pb(7)) имеют координацию от 2 до 4 анионов O^2- и от 2 до 4 анионов Cl^-. Pb₁₃O₁₀Cl₆ изоструктурно ранее известному оксобромиду свинца Pb₁₃O₁₀Br₆ (Riebe, 1989).

 

 

поведение рудных компонентов при Направленной кристаллизации расплава с составом, близким к природной Fe-Cu-Ni-S магматической жидкости, с микропримесями Pt, Pd, Rh, Ru, Ir, Au, Ag

Синякова Е.Ф. (ИГМ СО РАН), Косяков В.И. (ИНХ СО РАН),

Павлюченко В.С. (ИГМ СО РАН)

efsin@uiggm.nsc.ru  факс: (383) 333 2790  тел.: (3833) 333 3026

kosyakov@che.nsk.su  факс: (383) 330 9489  тел.: (383) 330 9259

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (грант 06-05-64172)

 

В настоящее время имеется недостаток количественных данных для полного описания фазовых превращений, происходящих при охлаждении расплавов системы Fe-Cu-Ni-S, в области составов, соответствующих магматической сульфидной жидкости. Ряд авторов (Li et al. 1992, Li, Naldrett 1994, Naldrett et al. 1997, Ebel, Naldrett 1997, Barnes et al. 1997, Ballhaus et al. 2001) отмечают большой дефицит экспериментальных данных по коэффициентам распределения (k) примесей благородных металлов, что не позволяет построить адекватные модели для описания их фракционирования. В настоящей работе впервые проведена направленная кристаллизация расплава, близкого по составу к природному Fe-Cu-Ni-S расплаву, из которого формировались сульфидные руды магматогенных месторождений типа Норильска и Садбери. В расплав были введены микропримеси благородных металлов.

Образец состава (в ат.%): Fe 32.55, Cu 10.70, Ni 5.40, S 51.00, Pt, Pd, Rh, Ru, Ir, Au и Ag по 0.05 был закристаллизован по методу Бриджмена со скоростью 2.3×10^-8 м/с по методике, разработанной для системы Fe-Ni-S (Косяков, Синякова, 2005). Цилиндрический слиток был разрезан сечениями, перпендикулярными продольной его оси. Шлифы были изучены оптической и электронной микроскопией, РФА и микрорентгеноспектральным анализом. Первый участок слитка состоял из моносульфидного (mss), а второй - из промежуточного (iss) твердого раствора. По данным химического анализа mss и iss были построены кривые распределения макрокомпонентов и микропримесей и рассчитаны зависимости их k от состава расплава вдоль пути кристаллизации. Установлены формы выделения собственных фаз благородных металлов. Определен состав фаз, образующихся при распаде mss и iss после дальнейшего охлаждения образца.

 

 

О деревьях структурных типов полиморфов

Смирнова Н.Л. (геол.ф-т МГУ)

snl194@mail.ru

 

Земля относится к последнему четвертому химическому уровню существования материи и состоит из химических веществ находящихся в твердом, жидком, газообразном состоянии. При повышении или уменьшении давления уменьшается или увеличивается объем V, приходящийся на химическую формулу минерала - твердого химического соединения (ХС). Изменение объема приводит к изменению в результате химических реакций ХС с изменением его состава, или к изменению ХС без изменения состава, но с изменением кристаллической структуры. Полиморфные переходы ХС сопровождаются или не сопровождаются изменением структурного типа. К одному структурному типу относится одно и более химических соединений. Все они являются полиморфами, но число их полиморфных модификаций равно 1 и более. Два и более полиморфа принадлежащие двум и более структурным типам, объединяя их. Ранее нами были составлены деревья структурных типов-полиморфов, в частности элементов A, бинарных соединений состава АВ <1/1, 1/2, 1/3, 2/3>, AB <1/1> (X₂, X₃, X₄), AB <1/2> (X₄). За направление переходов принято изменение объема V от меньшего к большему. Построена плоская компликационная схема наборов координационных чисел.

 

 

Энтальпии образования диарсенидов рутения и иридия

Столярова Т.А. (ИЭМ РАН)

 

Изучение геохимического поведения элементов платиновой группы очень важно в понимании процессов глубинного минералообразования, где они концентрируются в сульфидных медно-никелевых или сульфидно-хромитовых рудах.

Сульфидное рудообразование чрезвычайно разнообразно по геохимической специфике, определяемой участием в нем, с одной стороны, селена и теллура, а с другой - мышьяка и сурьмы.

В лаборатории термодинамики минералов уже несколько лет ведутся термохимические исследования сульфидов и арсенидов платиновых металлов. Эта работа посвящена определению энтальпии образования диарсенидов рутения и иридия. Литературных данных для этих соединений нет.

Предварительными исследованиями было установлено, что диарсениды рутения и иридия могут быть получены из стехиометрических смесей заданного состава в откачанных до вакуума 10^-4 мм рт.ст. ампулах из плавленного кварца при нагревании до 1000^оС в течение нескольких минут.

Эти реакции и были использованы для термохимического изучения диарсенидов рутения и иридия.

Иcследования проводились на высокотемпературном вакуумно-блочном калориметре.

Рентгеновский анализ продуктов синтеза подтвердил наличие в исследуемых образцах только чистые диарсениды. Среднеквадратичные погрешности рассчитывались на уровне значимости 95% .

Получены значения: для RuAs₂ =-153.2+0.6 кДж/моль,

для IrAs₂ =-148.7+1.4 кДж/моль.

СИНТЕЗ МАТРИЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ИММОБИЛИЗАЦИИ РАДИОНУКЛИДОВ ПО МЕТОДУ 'МОКРОГО ПРОЦЕССА'

Суворова В.А., Тихомирова В.И., Ковальский А.М., Ахмеджанова Г.М., Котельников А.Р. (ИЭМ РАН)

lera@iem.ac.ru  факс: (252) 444-25  тел.: (252) 444-25

Работа выполнена при финансовой поддержке ОНЗ РАН, грант ?7

 

Оптимальные матрицы для фиксации радионуклидов могут быть получены на основе твердых растворов породообразующих и акцессорных минералов. Изоморфные замещения в природных минералах, как правило, осуществляются по группам периодической системы Менделеева, поэтому целесообразно предварительно разделить смесь радиоактивных отходов (РАО) по группам элементов. Наши исследования ориентированы именно на предварительную сепарацию элементов РАО и синтез соответствующих минералов - твердых растворов, способных включать в себя и надежно удерживать следующие группы элементов: (1) щелочные и щелочноземельные элементы (Rb, Cs, Sr, Ba); (2) редкоземельные элементы и актиниды (Y, La:Dy, U:Cm); (3) тяжелые и благородные металлы (Ag, Ru, Rh, Pd); (4) галогены (Br, Cl).

Для синтеза матричных материалов мы предлагаем использовать схему так называемого 'мокрого процесса':

Водный раствор РАО

Þ

Сепарация РАО на группы элементов

Þ

Сорбция из водных растворов, реакции осаждения, замещения

Þ

Фазовая трансфор-мация

Þ

Минеральная матрица для размещения в породах земной коры

Для синтеза минералов по этой схеме необходимо вначале провести первичную фиксацию элементов на сорбент или водный минерал - эти реакции протекают при низких (<100°C) температурах в водных растворах, а затем провести фазовую трансформацию (методом нагрева до ~1000°C) полученного соединения для превращения его в устойчивую минеральную матрицу. Для проведения предварительной фиксации были использованы методы: (1) сорбции (как обычной, так и ионообменной); (2) метасоматических реакций; (3) химических реакций в растворах. Замещенные сорбенты при отжиге превращаются в устойчивые минеральные матрицы. Процесс синтеза по данной схеме апробирован на следующих элементах: Cs, Sr, Ce, La, I, Ag, Pd, Rh.

 

 

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ЩЕЛОЧНЫХ РАСПЛАВОВ, СОДЕРЖАЩИХ РУДНЫЕ МЕТАЛЛЫ (Ti, Nb, REE)

Сук Н.И. (ИЭМ РАН)

suk@iem.ac.ru  факс: (8496) 444-25  тел.: (8496) 444 25

 

Исследованы алюмосиликатные щелочные системы, содержащие Ti, REE (La, Ce, Y) и Nb, при Т=1200^оС, Р=2 кбар в сухих условиях и в присутствии водного флюида. Исходная шихта готовилась из природных минералов (или гелей) альбита и нефелина. Рудные элементы вводились в систему путем добавления окислов TiO₂, La₂O₃, CeO₂, Y₂O₃ и Nb₂O₅, иногда добавлялся СаО. Эксперименты проводились в заваренных платиновых ампулах диаметром 3 мм на установке высокого газового давления продолжительностью 1 сутки с последующей закалкой. Полученные образцы анализировались на микрозонде.

В алюмосиликатных системах, содержащих только TiO₂ (10 и 20 мас.% по отношению к навеске), в присутствии водного флюида наблюдались кристаллы рутила в силикатном стекле. В сухих системах, содержащих Ti, REE (La, Ce, Y) и Nb, наблюдалось образование кристаллов лопарита в силикатной матрице. В этих же системах под давлением водного флюида было получено расслоение на две жидкости: алюмосиликатную матрицу и капли, обогащенные Ti, REE (La, Ce, Y) и Nb, по составу приближающиеся к твердым растворам миналов лопаритовой группы минералов с примесью силикатной составляющей. Иногда в образцах присутствовали также кристаллы лопарита, что, вероятно, связано с исходной концентрацией и набором вводимых рудных компонентов.

Полученное расслоение может иметь большое значение для объяснения генезиса редкоземельно-ниобиевых (лопаритовых) месторождений.

 

 

ПРОБЛЕМА ОБРАЗОВАНИЯ РОДОНАЧАЛЬНЫХ РАСПЛАВОВ В УСЛОВИЯХ СПРЕДИНГОВЫХ ЗОН МИРОВОГО ОКЕАНА

Сущевская Н.М., Цехоня Т.И. (ГЕОХИ РАН)

nadyas@geokhi.ru

Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ 06-05-64651

 

Исходя из современных моделей генерации магм в условиях единой спрединговой системы Мирового океана, первичные толеитовые расплавы образуются в широком диапазоне давлений в ходе мантийного подъема. Расплавы, поступающие в верхнюю часть колонны, часто смешиваются между собой либо в процессе транспортировки, либо в верхних частях колонны, приводя к образованию родоначальных расплавов, отвечающих средней взвешенной оценке параметров их образования. Нами была проведена оценка родоначальных расплавов толеитов, исходя из вариаций составов стекол в различных провинциях Мирового океана. Расчет проводился с использованием тренда обратной дифференциации составов наиболее магнезиальных стекол до расплава, могущего быть в равновесии с мантийными оливинами, по расчетной модели КОМАГМАТ (Арискин и др., 1991).

Оцененные родоначальные расплавы соотносятся с тремя главными типами расплавов ТОР-1, ТОР-2 и Na-ТОР, типичными для различных провинций Мирового океана, отличающимися нахождением наиболее высокотемпературных составов ликвидусных оливинов − Fo_91,5, Fo₉₀ и Fo_89,5 для базальтов типов ТОР-1, ТОР-2 и Na-ТОР соответственно.

Полученные составы локальных первичных расплавов типа ТОР-2 для района центральной Атлантики (ТОР-ТAG), для экваториальной провинции (ТОР- Экв), для южной провинции САХ и для ВТП незначительно отличаются содержанием главных компонентов. Родоначальный расплав для центральной части Восточно-Тихоокеанского поднятия (ТОР-Pac) характеризуется более высокими содержаниями MgO, FeO, что может отражать более глубинный средний уровень отделения расплавов (Сущевская, Цехоня, 1995).

Составы родоначальных расплавов толеитов типа Na-ТОР близки к модельным расплавам, полученным по моделям критического плавления (Kinzler, Grove 1992).По такой модели возможно выплавление расплавов с повышенными содержаниями Na₂O (до 3,5%), SiO₂ и пониженными FeO. Суммарная степень плавления Na-ТОР достигала 10-15%, что меньше чем для ТОР-1 и ТОР-2.

 

 

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ СУЩЕСТВОВАНИЯ СУЛЬФИДНЫХ ЗОЛОТО-СУРЬМЯНЫХ КОМПЛЕКСОВ (400^ОС,1кбар)

Тагиров Б.Р. (ИГЕМ РАН), Баранова Н.Н. (ГЕОХИ РАН),

ЗотовА.В. (ИГЕМ РАН), Банных Л.Н. (ГЕОХИ РАН)

Theor@geokhi.ru  тел.: (495) 137 8619

Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РФФИ 03-05-64804

 

Исследована растворимость Аu_мет при 400^оС и 1кбар в 0,1 и 1М растворах NaCl, буферированных по f_H2, f_S2, и рН. В качестве окислительно-восстановительного буфера использовалась ассоциация пирит-пирротин-магнетит, а рН - буфера ассоциация нефелин-альбит-корунд. Показано, что при насыщении этих растворов сурьмой путем введения Sb₂S_3(кр) растворимость золота возрастает в несколько раз, что связано с образованием смешанных золото-сурьмяных комплексов.

 

 

МЕТОД СВАДМ КАК ИНСТРУМЕНТ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ МЕЖФАЗНОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ МИКРОЭЛЕМЕНТОВ

Таусон В.Л., Смагунов Н.В., Бабкин Д.Н.,

Датков В.А. (Ин-т геохимии СО РАН)

vltauson@igc.irk.ru  факс: (3952) 42-70-50  тел.: (3952) 42-99-67

Поддержка РФФИ (грант ? 06-05-64171) и СО РАН (? 96)

 

Систематизация процессов поглощения рассеянных элементов реальными кристаллами минералов привела к пониманию значения таких не вполне обычных для геохимии явлений как эндокриптия, сорбция, образование неавтономных фаз. Их учет при экспериментальных работах с микроэлементами требует применения не просто новых аналитических методов, а новой технологии экспериментально-аналитических исследований. Одним из элементов такой технологии может стать анализ статистических выборок аналитических данных для монокристаллов (СВАДМ). Суть метода в том, что путем последовательного 'просеивания' достаточно больших выборок данных анализа единичных кристаллов выделяются составляющие полной концентрации элемента, отвечающие определенным формам его нахождения. При экспериментальных исследованиях распределения микроэлементов метод можно применять в разных версиях, в зависимости от цели и характеристик полученных в опытах кристаллических фаз. Если необходимо отделить структурную составляющую примеси от превосходящей ее сорбционной, то в наиболее полном (но и самом трудоемком) варианте метода анализируются различные размерные фракции кристаллов, после чего данные экстраполируются к нулевой поверхности. Получить набор кристаллов разного размера в одном опыте можно, например, меняя геометрию гидротермального эксперимента, создавая в зоне роста области с более высоким и с относительно более низким пересыщением. Опыт применения метода к изучению систем с благородными металлами показал его эффективность при получении 'истинных' коэффициентов распределения кристалл-раствор и кажущихся коэффициентов, отвечающих поверхностному концентрированию микроэлемента.

 

 

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ И ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ГАЗОВОГО ТРАНСПОРТА МЕДИ НА II КОНУСЕ БТТИ.

Ткаченко С.Ю., Степанова И.И., Бычков А.Ю. (геол.ф-т. МГУ)

ptpkolos@gcnet.ru  тел.: (495) 939 1239

РФФИ 06-05-65156-а

 

Современное минералообразование при фумарольной деятельности вулканов привлекает внимание как процесс, где происходит газовый перенос рудных компонентов. Одним из таких объектов является II конус Большого Толбачинского трещинного извержения (БТТИ). Здесь на протяжении 30 лет происходит отложение возгонов, содержащих минералы меди. В настоящее время активность газовых выходов снизилась, но все же фиксируются температуры до 400^оС. Перенос меди в газовой фазе при магматических температурах хорошо изучен, но при среднетемпературном процессе факторы, контролирующие транспорт, не изучены. В настоящем сообщении приводятся результаты экспериментального, натурного и теоретического исследования процессов переноса меди в газовой фазе. Эксперименты проводились методом потока с использованием в качестве газа-носителя воздуха и азота. Растворению подвергались образцы природных возгонов и хлорид меди (I) при 350 и 400^оС. В газ-носитель добавлялось определенное количество хлористого водорода и сернистого газа. Результаты показали, что перенос меди в газовой фазе происходит только в восстановительных условиях (азот в присутствии SO₂). В присутствии кислорода перенос меди незначим. Термодинамические расчеты показали, что при этих условиях преобладают формы одновалентной меди Cu₃Cl₃(г), CuOH (г), которые сменяют друг друга в зависимости от летучести HCl. При смещении вулканических газов с воздухом происходит окисление и отложение хлоридов и гидроксохлоридов меди (II). В восстановительной среде при снижении температуры образуются куприт и нантокит.

 

 

КИНЕТИКА ПЕРЕРАБОТКИ МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ МЕТОДОМ АРИ

Уракаев Ф.Х., Шевченко В.С. (ИГМ СО РАН)

urakaev@uiggm.nsc.ru  факс: (383) 333 2792  тел: (383) 333 2007

Работа поддержана РФФИ (грант ? 05-05-64572)

 

Изучены кинетические закономерности абразивно-реакционного износа (АРИ) стального материала шаровых планетарных мельниц НПО "Механобр" и АГО-2 в процессе механически активированной (МА) переработки в различные нанокомпозитные порошки следующих видов абразивного минерального сырья:

- природного кварца (получение магнитного композита);

- ильменитного концентрата рукавных фильтров титаномагниевого производства и смеси концентрата с коксом (восстановление ильменита с получением железа и пигментного рутила и анатаза);

- смесей кварца и кварцевого стекла с теноритом (восстановление с получение медьсодержащего композита), галенитом (восстановление с получение свинецсодержащего композита), серой (получение пиритсодержащего композита) и графитом (получение цементита);

- алмаза (получение когенита) и порошковой смеси алмаз-графит-медь (получение высокотеплопроводных композитных материалов).

Кинетика АРИ стального материала мелющих тел планетарных мельниц изучалась двумя методами: весовым, с точностью измерения массы барабанов и шаровой загрузки до и после опытов не менее чем 0.01 г; волюмометрическим, по реакции МА проб с кислотой. Установлен линейный закон возрастания АРИ (в единицах массы) от времени МА при отсутствии явления самофутеровки поверхности мелющих тел и степенной закон АРИ при наличии явления самофутеровки с показателем степени меньше единицы.

 

 

МЕТОДЫ ИЗОТОПНОЙ ТЕРМОМЕТРИИ СОДАЛИТСОДЕРЖАЩИХ АССОЦИАЦИЙ

Устинов В.И. (ГЕОХИ РАН), Котельников А.Р. (ИЭМ РАН),

Гриненко В.А. (ГЕОХИ РАН)

Grinenko@geokhi.ru  факс: (495) 938 2054  тел.: (495) 939 7087

РФФИ, проект ? 04-05-64706

 

К важным методическим приемам в оценке температурных режимов формирования ассоциаций, содержащих силикаты, карбонаты, сульфаты и сульфиды следует отнести необходимость сопоставления данных изотопно-кислородного и изотопно-серного геотермометров. Совпадение значений температур для силикатных (карбонатных) и серосодержащих минералов свидетельствует об одновременности образования этих минералов и, следовательно, установлена температура минерализации изученной ассоциации.

В данной работе для оценки температур формирования содалитсодержащих ассоциаций применен комплексный подход, основанный на использовании сочетания мономинерального изотопно-кислородного геотермометра (сульфат-содалит) и двух инфраструктурных (изотопно-кислородного и изотопно-серного) геотермометров.

Изучение проводили согласно трем вариантам сочетания разных геотермометров.

Интраструктурный (сульфат-содалит) + инфраструктуный сульфатная группа содалита - сульфид (FeS).

Инфраструктурный для триады: Cl-содалит (Cl-sod) - биотит (Bi) - амфибол (Amf).

Инфраструктурный полевой шпат (Fsp) - пироксен (Cpx) + инфраструктуный сульфатная группа содалита - сульфид (FeS).

Объектами термогеохимических исследований служили образцы, взятые из пород Ловозерского (С-61, С-3, 904/908) и Тикшеозерского (158-200, 158-203) щелочных массивов. На базе изучения инфра- и интраструктурного распределения изотопов кислорода в содалитсовдержащих ассоцицациях и парагенных минералов, а также изотопов серы в сульфатной группе содалитах и парагенных сульфидах разработан комплексный метод определения температур и флюидного режима минералогенеза.

Полученные изотопные температуры попадают в интервал температур минеральных геотермометров.

 

 

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФАКТОРА ИЗОТОПНО-КИСЛОРОДНОГО ФРАКЦИОНИРОВАНИЯ Cl-СОДАЛИТ - Н₂О

Устинов В.И. (ГЕОХИ РАН), Котельников А.Р. (ИЭМ РАН)

Гриненко В.А. (ГЕОХИ РАН)

Grinenko@geokhi.ru  факс: (495) 938 2054  тел.: (495) 939 7087

РФФИ, проект ? 04-05-64706

 

В развитие направления изучения интра - и инфраструктурных изотопно-кислородных эффектов экспериментально установлена температурная зависимость фактора фракционирования (¹⁸ΔО) в системе Cl-содалит - H₂O с целью определения температур и природы водных флюидов в совокупности с парагенными минералами содалитсодержащими ассоциациями.

Для этого были синтезированы образцы Cl-содалитов в температурном диапазоне 300 - 700⁰С согласнго реакции: 6NaAlSiO₄(Ne) + 2NaCl_(aq) = Na₈Al₆Si₆O₂₄Cl₂ (Cl-Sod) . Все опыты все опыты проводили в платиновых ампулах, используя гидротермальные установки высокого давления с внешним нагревом и холодным затвором. Величина ¹⁸ΔО для каждой температуры вычислялась на овснове изотопно-кислородного баланса исходных реагентов и продуктов реакции. В результате получено аналитическое выражение функциональной зависимости ¹⁸ΔО (Т) в соответствующем интервале температур: Δ¹⁸О_Cl-sod.-liq = 1,63 (10 ⁶/Т ² , ⁰K) - 2,1. (1). Формула 1 применена в качестве изотопного геотермометра при изучении содалитсодержащих ассоциаций.

 

 

Изучение силикатных и оксидных фаз, кристаллизующихся совместно с алмазом в металл-силикатно-углеродной системе при высоких Р-Т параметрах

Фёдоров И.И., Чепуров А.И., Сонин В.М. (ИМП СО РАН)

fedorov@uiggm.nsc.ru  тел.: (3382) 333 3845

Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (код проекта 05-05-65042)

 

Химическим микрозондированием определены составы оливина, пироксена, граната и шпинели, синтезированных совместно с алмазом из шихты Fe_0.36Ni_0.64 + базальт + графит при Р=55 кбар, Т=1500-1550⁰С, τ = 60-90 часов на аппарате 'БАРС'. Синтезированные фазы имели низкую железистость (X_Fe = Fe/(Fe+Mg+Ca)), несмотря на значительное преобладание в системе Fe по сравнению с Mg и Ca. Термодинамическими расчётами показано, что в присутствии расплавов Fe-C или Fe-Ni-C и высокого содержания железа в системе, железистость силикатов не зависит от общего содержания железа, а определяется redox условиями и резко уменьшается при уменьшении f_O2. Железистость синтезированных фаз увеличивалась в ряду оливин (X_Fe = 0.04-0.08), шпинель (0.18-0.20), пироксен (0.23-0.28), гранат (0.38-0.48), что соответствовало термодинамическим расчётам.

Значения X_Fe в синтезированных пироксенах и гранатах близки X_Fe соответствующих фаз из включений в алмазах эклогитового парагенезиса, а состав синтезированных оливинов отвечал составу оливинов из включений в алмазах перидотитового парагенезиса. Предположено, что в древней мантии Земли алмазы кристаллизовались в высоковосстановительных условиях, обеспечивающих устойчивость металл-углеродных расплавов. В таких условиях железо концентрировалось в металлических и сульфидных фазах и лишь в небольших количествах входило в структуру силикатов.

 

 

СУЩЕСТВУЮТ ЛИ В МАНТИИ ВЫСОКОПЛОТНЫЕ ГИДРОСИЛИКАТЫ МАГНИЯ (ФАЗЫ DHMS)?

Хисина Н.Р. (ГЕОХИ РАН)

khisina@geokhi.ru

Работа выполнена при финансовой поддержке Российского Фонда фундаментальных исследований (грант 05-05-64834)

 

В свете современных представлений, рассматривающих модель 'мокрой' мантии, встает вопрос о минералах-носителях Н₂О в мантии. Существующие в настоящее время данные позволяют выделить две основные группы носителей. Высокобарные гидросиликаты магния (фазы DHMS. синтезированы в экспериментах при высоких Р-Т параметрах (Yamamoto and Akimoto, 1977) и традиционно рассматриваются как гипотетические минералы-носители воды в мантии (Tompson, 1992). Однако в качестве самостоятельных минералов фазы DHMS в природе не обнаружены (за исключением минералов гумитовой серии). В то же время, представители группы DHMS были недавно обнаружены в форме нановключений в мантийных оливинах при исследовании методами TEM перидотитовых нодулей из кимберлитовых трубок (Khisina et al, 2001; Khisina and Wirth, 2002) Номинально безводные минералы (в том числе оливин) по данным FTIR содержат низкие (измеряемые ppm) количества Н₂О, (Matsyuk and Langer, 2004). Поскольку оливин является основным минералом мантии, он может служить своеобразным резервуаром воды в мантии. В представленном сообщении систематизированы собственные и литературные данные о возможных минералах-носителях воды в мантии; рассмотрены формы нахождения Н₂О (ОН) в оливине; представлены данные о нахождении высокобарных фаз DHMS в форме нановключений в мантийных оливинах и предложены механизмы структурной трансформации оливина с образованием фаз DHMS. Экспериментальные наблюдения с использованием кристаллохимического подхода подтверждают гипотезу о существовании DHMS как носителей Н₂О в мантии.

 

 

Основные требования к объединенной термодинамической базе данных в ИНТЕРНЕТЕ

Ходаковский И.Л., Викторов В.Н. (ун-т 'Дубна'),

Сергеева Э.И., Девина О.А. (ГЕОХИ РАН)

ikhodakovsky@uni-dubna.ru  тел.: 8(221) 228-03; (495) 137 5742

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проект ? 04-05-64829)

 

В настоящее время надежность и обоснованность выбора термодинамических данных для химических систем не соответствует современному мировому уровню экспериментальных и теоретических исследований в области химической термодинамики. Основная причина этого связана с огромным объемом этих данных, большой трудоемкостью работ по согласованию термодинамической информации, как на глобальном так и на локальном уровнях. Привлечение современных информационных технологий может существенно повысить эффективность такой работы.

Интернет-сайт (www.tnpdata.ru), разрабатываемый с 2004 года научной группой 'ДИАНИК', мог бы стать прообразом такого Интернет сайта, который позволит объединить усилия высококвалифицированных экспертов разных организаций по созданию единой термодинамической базы данных. Этим экспертам следует предоставить возможность удобного и быстрого поиска информации для интересующих их химических систем, а также свободного доступа к постоянно обновляемой библиографии и др.

Поставленные задачи частично реализованы при создании сайта для химических систем, содержащих радионуклиды и токсичные элементы: Me_pO_q -H₂O, а также Me-F-Cl-S-C-N-P-H₂O (где Me = U, Th, Pu, Np, Se, As, Pb, Zn, Cd, Hg, Cu, Be).

 

 

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПО РАЗДЕЛЕНИЮ ПЛАТИНОВЫХ МЕТАЛЛОВ (ПМ) И РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ (РЗЭ) ПРИ ИХ СОВМЕСТНОМ ПРИСУТСТВИИ В ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ОБЪЕКТАХ

Хушвахтова С.Д. (ГЕОХИ РАН), Капустин В.В.(МГАТХТ),

Тютюнник О.А. (ГЕОХИ РАН)

varshal@geokhi.ru  тел.: (495) 939 7067

 

Одной из актуальных задач современной петрологии является оценка распределения в магматических породах совместимых и несовместимых элементов примесей. Это относится, в частности, к таким контрастным по свойствам групп элементов, как платиноиды и лантаноиды.

Ввиду малых содержаний указанных соединений, для их обнаружения требуется специальная пробоподготовка с последующим концентрированием и разделением.

Для разделения Pt, Pd, Ir, Rh, Ru и лантаноидов от мешающей определению матрицы нами использован метод колоночной хроматографии, с использованием катионита марки СПС-SAC(8%)-50, Dowex -50w*8 (с различным зернением).

На модельных системах с содержанием золота и ЭПГ от 0,042 до 5 мкг/мл, и РЗЭ от 0,2 до 5 мкг в мл при солевом фоне (Na, K, Mg, Ca, Al, Fe, Ni) до 1 мг/мл, подобраны условия разделения на фракции содержащие: 1 - платиноиды, 2 - матричные элементы, 3 - редкоземельные элементы.

 

 

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ РАСТВОРИМОСТИ Cl, F и H₂O В РАСПЛАВЕ ФОНОЛИТОВОГО СОСТАВА

Чевычелов В.Ю. (ИЭМ РАН), Бочарников Р.Е. (ИЭМ РАН, ун-т Ганновер), Хольтц Ф. (ун-т Ганновер)

chev@iem.ac.ru  факс: (49652) 444 25  тел.: (49652) 444 25

Работа выполнена при поддержке РФФИ - ? 05-05-64754 и Научной школы - НШ-7650.2006.5

 

В качестве исходного стекла использован синтетический аналог обогащенного калием природного фонолита. Как исходные растворы применялись водные растворы HCl, HF и смешанные растворы HCl+HF различной концентрации. Начальное весовое отношение раствор/алюмосиликатное стекло составляло 0.10-0.15. Эксперименты проводились в Au и Au-Pd ампулах на горизонтальных гидротермальных установках с холодным затвором и в сосуде высокого газового давления с внутренним нагревом. Условия экспериментов: P =200 МПа; T ~850^oC с f_O2 = Ni/NiO и T =1000^oC с f_O2 ~QFM+4; длительность - 6-8.5 суток.

При T ~850^oC продукты опытов состояли из стекла и минералов (не более 5 -10 об.%), среди которых преобладала слюда. Химический состав слюды близок к составу биотита. При T =1000^oC продукты опытов содержали только закалочное стекло. Составы закалочных продуктов были определены с помощью электронного микрозонда. Содержания Cl, F и H₂O во флюиде в процессе опыта были рассчитаны, используя метод баланса масс. В результате по этим данным рассчитаны коэффициенты распределения Cl и F между флюидом, расплавом и слюдой.

Растворимость Cl в фонолитовом расплаве достигает 0.72 мас.% (850^oC) и 0.82 мас.% (1000^oC), а растворимость F - 0.87 мас.% (850^oC) и 0.44 мас.% (1000^oC). Добавление F в хлорсодержащую систему при высоком (≥3.6 мол.%) содержании Cl во флюиде заметно (на 20-30 отн.%) увеличивает растворимость Cl в расплаве и не влияет на растворимость Cl в расплаве при низком (≤1.2 мол.%) содержании Cl во флюиде. В свою очередь добавление Cl при высоком (≥2.7 мол.%) содержании F во флюиде практически не влияет на растворимость F в расплаве. Величины Cl/F отношений в фонолитовом расплаве образуют две группы значений: ~0.3-0.7 (850^oC), ~0.6-1.0 (1000^oC) при высоком содержании F во флюиде и ~1.6-2.3 при низком (≤2.5 мол.%) содержании F во флюиде, - которые практически не изменяются с увеличением Cl/F отношения во флюиде больше 0.5. Это относительное постоянство величин Cl/F отношения в расплаве вероятно связано с двухфазным состоянием флюида и с различным содержанием фтора во флюиде.

 

 

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ВОССТАНОВЛЕННЫХ ГАЗОВ С ГИПЕРБАЗИТАМИ

Шарапов В.Н. (ИГМ СО РАН, НГУ), Фалеев В.А. (ИТ СО РАН),

Мазуров М.П., Титов А.Т. (ИГМ СО РАН, НГУ)

vik@uiggm.nsc.ru  факс: (383) 333 2792  тел.: (383) 333 3086

Грант Министерства образования и науки России РНП.2.1.1.702, гранты РФФИ ? 04-05-64107, ? 05-05-64262

 

С целью изучения динамики развития мантийно-коровых флюидных рудообразующих систем проведены эксперименты по взаимодействию потоков восстановленных газов с базитами и гипербазитами. Опыты проведены в проточном реакторе с последовательно расположенными окнами для введения термопар, за которыми располагается трубчатый пробоотборник для анализа состава прореагировавших газов. Кубики исследуемых пород надевались на фарфоровые обкладки термопар так, чтобы их спаи находились на границе образцов, фиксируя температуру набегающей газовой струи. Время экспериментов 20 минут. Интервал температур 1200-800°С, давление 1 бар. В экспериментах с гранатовыми лерцолитами, серпентинизированными перидотитами и пироксенитами наблюдались явления плавления и растворения минералов потоками газов и конденсации на стенках пор и трещинных полостей продуктов сублимирования в виде дендритов, вискоров, коробчатых кристаллов, а также пленок расплава на поверхности и по границам зерен. По составу и строению они сходны с аморфными и кристаллическими новообразованиями в ксенолитах гранатовых лерцолитов Монголии и метасоматизированных породах Срединно-Атлантического хребта. По-видимому, частичное плавление пород литосферы восстановленными газами является одним из эпизодов развития мантийно-коровых флюидных систем.

 

 

ВЛИЯНИЕ МИКРОСТРУКТУРЫ НА ДИФФУЗИЮ АЗОТА В АЛМАЗАХ: ЭКСПЕРИМЕНТ ПРИ ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ И ДАВЛЕНИЯХ

Ширяев A.A. (ИК РАН), Frost D. J., Langenhorst F. (БГИ,Германия)

Shiryaev@ns.crys.ras.ru  факс: (495) 135 1011  тел.: (495) 135 5450

Работа поддержана фондом им. А.Гумбольдта (ААШ). Топографические исследования проведены на синхротроне ANKA (Карлсруэ, Германия)

 

Впервые проведено экспериментальное исследование влияния микроструктуры алмаза на скорость агрегации одиночных атомов азота в пары. Монокристаллические алмазные пластины отжигались в течении 4 ч. при 1600 ˚С - 6,5 ГПа в многопуансонном аппарате с ипользованием различных сред, передающих давление. Образцы изучены комплексом методов (ИК спектроскопия, рентгеновская топография, ПЭМ).

Микроструктура деформированных алмазов очень сильно зависит от среды, передающей давление. Отжиг в твердых силикатах приводит к образованию механических двойников, однако плотность дислокаций невелика. При отжиге в порошке SiC наблюдается очень высокая плотность дислокаций. Дислокации распределены весьма неоднородно и сильно деформированные области сосуществуют с достаточно совершенными. С точки зрения скорости диффузии образцы с высокой плотностью микродвойников мало отличаются от совершенных кристаллов, но в образцах с высокой плотностью дислокаций диффузия проходит быстрее. Наши экспериментальные данные и наблюдения на природных образцах показывают необходимость учета микроструктуры алмазов для корректной интерпретации данных по диффузии.

 

 

Диффузия водорода в алмазах

Ширяев A.A. (ИК РАН), Grambole D. (НЦ Россендорф, Германия),

Rivera A. (Тех.ун-т Делфт, Нидерланды)

Shiryaev@ns.crys.ras.ru  факс: (495) 135 1011  тел.: (495) 135 5450

Работа поддержана фондом им. А.Гумбольдта (ААШ). Топографические исследования проведены на синхротроне ANKA (Карлсруэ, Германия)

 

Проведены экспериментальные исследования диффузии водорода в алмазах. Природные и синтетические алмазы с различной концентрацией структурного азота выдерживались (до 72 ч) в смеси Ar+H₂ или D₂ при 600-900 °С. Эксперименты по термодесорбции проводились в высоковакуумной системе с малой скоростью нагрева (5 К/с). Во всех образцах обнаружен один большой пик газовыделения при 800-1000 °С, положение которого зависит от давления газовой смеси при отжиге. При данной температуре выделяется водород, связанный на поверхности, а сдвиг пика объясняется присутствием отличающимися отношениями площадей морфологических граней.

Ядерно-физические методы (NRA, ERDA) показали, что диффузия водорода в алмазе при использованных параметрах экспериментов весьма мала. В большинстве образцов заметное повышение концентрации наблюдается только в приповерхностном слое толщиной менее 50 нм, хотя в некоторых случаях водород проникает и на большие расстояния (до 300 нм). Наша работа показывает, что в большинстве случаев высокие концентрации Н в природных кристаллах можно объяснить только захватом при росте.

Исследование с помощью ионных микропучков (200x350 мкм) выявило неравномерность распределения водорода по сечению образца: его концентрация в кубических секторах роста больше, чем в октаэдрических.

 

 

Условия формироВания алливалитов курило - камчатской островной дуги

Шишкина Т.А., Плечов П.Ю. (геол.ф-т МГУ)

shikotanya@rambler.ru, pavel@web.ru  тел.: (495) 939-1841

 

Алливалиты - крупнокристаллические сростки относительно железистого оливина (Fo_70-78) и практически чистого анортита (An_93-98.5) с подчиненным количеством клинопироксена и интерстициального стекла. Встречаются в виде включений шарообразной или угловатой формы в кислых пемзах или пирокластике, реже в лавах андезибазальтового состава отдельных вулканов Курило-Камчатской дуги. Исследованы алливалиты с вулканов Ксудач, Ильинский, Заварицкого, Кудрявый, Головнина. После экспериментов в муфельной печи МГУ по гомогенизации расплавных включений в оливинах алливалитов и расчетов по равновесию оливин-расплав (Ford et al., 1983) были получены составы родоначальных расплавов алливалитов. С помощью программы Petrolog-III были подобраны условия, при которых из расплавов одновременно кристаллизуются оливин и плагиоклаз. Такая кристаллизация возможна при содержании воды 2.5 - 3.2 вес.% и фугитивности кислорода на уровне буфера NNO+2. Температура котектической кристаллизации составляет 1140-1180°С. Эксперимент по гомогенизации расплавных включений с визуальным контролем показал температуру 1240°С. Составы родоначальных расплавов алливалитов образуют единый тренд с вулканическими сериями исследуемых вулканов. Предполагается формирование алливалитов при кумуляции котектических фаз в магматической камере.

 

Геохимические процессы при отрицательных давлениях.

Шмулович К.И. (ИЭМ РАН), Меркьюри Л, (Орсей)

kiril@iem.ac.ru  тел: (095)437 5319

mercury@geol.u-psud.fr

 

Геохимические аспекты поведения водных растворов в области метастабильного состояния (вода в условиях растяжения или, что является синонимом, 'вода при P<0') экспериментально пока не исследовались. В природе такое состояние получается при охлаждении изолированных изохорических кластеров (включений) ниже равновесия L-V без нуклеации паровой фазы. Проведенные эксперименты с синтетическими флюидными включениями в кварце, кальците и флюорите показали, что давления порядка -100 МПа могут быть довольно просто получены при охлаждении даже довольно крупных включений (около 100 мкм) на 50-70^оС ниже кривой равновесия L-V. Растворы с концентрацией 4 m NaCl, CaCl₂, CsCl в кварце демонстрируют меньший интервал метастабильности, чем чистая вода, в кальците - близкие температуры нуклеации паровой фазы, а во флюорите - больший интервал. Ретроградное кипение в 4 m растворе NaCl зафиксировано при температуре на 52^оС ниже точки гомогенизации (фильм на сайте www.iem.ac.ru/staff/kiril). Метастабильное состояние водного флюида может играть важную роль в механизме взаимодействия волнового фронта с гранулярной средой (флюидизированная порода) и в процессах экстракции рудного вещества.

 

 

ТЕРМОДИНАМИКА ДИССОЦИАЦИИ МОЛЕКУЛЯРНОГО КИСЛОРОДА В ПАРЕ НАД СИЛИКАТАМИ И ГЕРМАНАТАМИ ЩЕЛОЧНЫХ МЕТАЛЛОВ

Шорников С.И. (ВСЕГЕИ)

shorn@mail.wplus.net  факс: (812) 328 9155  тел.: (812) 328 9245

 

Масс-спектрометрическим эффузионным методом Кнудсена изучены процессы испарения и термодинамические свойства расплавов системы K₂O-GeO₂ в интервале температур 950-1550 K. Полученные экспериментальные данные о свойствах германатов калия сопоставлены с таковыми для аналогичных им германатов натрия и силикатов калия и натрия.

Исследованные термодинамические свойства расплавов системы K₂O-GeO₂ выявляют значительные отклонения от идеальности, степень отклонения от идеального поведения возрастает в следующем ряду: Na₂O-SiO₂ R Na₂O-GeO₂ R K₂O-SiO₂ R K₂O-GeO₂. Возрастание отрицательных отклонений также наблюдается и при рассмотрении ряда силикаты R германаты и ряда Na₂O-(SiO₂, GeO₂) R K₂O-(SiO₂, GeO₂).

Для концентрационных зависимостей активностей щелочных оксидов в расплавах рассматриваемых систем наблюдается линейное изменение логарифма активности оксида, а также совпадение величин a(Na₂O) и a(K₂O) в расплавах силикатных систем при температуре 1473 K. Обнаруженная закономерность поведения этих расплавов несомненно вызывает интерес для решения различных теоретических и практических задач.

Предлагаемый в настоящей работе подход, базирующийся на сопоставлении всего набора парциальных и интегральных термодинамических функций расплавов систем, близких по различным свойствам, позволяет оценить точность и достоверность рассматриваемой информации.

Найденные в настоящей работе значения активностей оксидов в германатах калия и наиболее достоверные литературные данные, отвечающие германатам натрия и силикатам калия и натрия, а также информация о константах газофазных и гетерогенных равновесий были использованы в термодинамических расчетах состава и парциальных давлений компонентов газовой фазы в широком интервале температур. Значения общего давления пара над соединениями были найдены суммированием соответствующих парциальных давлений компонентов газовой фазы, рассчитанных для случая химически нейтральных условий по ранее описанной методике расчета (Шорников, 2004).

Полученые результаты обсуждаются с точки зрения обнаруженных линейных зависимостей, характеризующих процессы диссоциации молекулярного кислорода, содержащегося в паре над соединениями и самим кислородом, а также общее давление пара над рассматриваемыми германатами и силикатами.

 

 

ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА РАСПЛАВОВ СИСТЕМЫ MgO-SiO₂

Шорников С.И. (ВСЕГЕИ)

shorn@mail.wplus.net  факс: (812) 328 9155  тел.: (812) 328 9245

 

В рамках теории идеальных ассоциированных растворов сложных фаз проведен расчет термодинамических свойств расплавов системы MgO-SiO₂ в области температур 1600-2300 K. Используемая упрощенная решеточная модель учитывала межмолекулярные взаимодействия с помощью полуфеноменологических энергетических параметров, определенных на основе экспериментальных термодинамических данных. Исходные данные о 7 конденсированных (4 твердых - MgO, MgSiO₃, Mg₂SiO₄, SiO₂ и 3 жидких - MgO, Mg₂SiO₄, SiO₂) фаз и 7 компонентах газовой фазы (Mg, MgO, O, O₂, SiO, SiO₂, Si₂O₂) были представлены в виде наиболее распространенного выражения для зависимости энергии Гиббса образования i-того компонента от температуры T

 

 

где a(i), b(i), c(i), d(i), e(i), f(i) - константы, рассчитанные методом наименьших квадратов.

Решение уравнения для общей энергии Гиббса исследуемой системы было выполнено методом минимизации энергии Гиббса (GEMM). Полученные величины активностей оксидов и энергии Гиббса образования расплавов системы MgO-SiO₂ сопоставлены с экспериментальными данными.

 

 

Экспериментально выявленные особенности алмазообразования в карбонат-силикат-сульфидных расплавах мантии

Шушканова А.В., Литвин Ю.A. (ИЭМ РАН)

shushkanova@iem.ac.ru  факс: (496) 524 4425  тел: (496) 524 4425

Поддержка: программа RAS ? П9-3 'исследования вещества в экстремальных условиях', гранты РФФИ: 05-05-64101, 05-02-17283, 04-05-64979, и 04-05-97220 (совместно с Министерством Науки о Образования Московской области)

 

Вопрос химического состава родительских алмазообразующих сред имеет большое значение для проблемы происхождения алмаза. Материнские среды природных алмазов состоят, главным образом, из карбонатных и силикатных компонентов. В подчиненном количестве содержатся такие компоненты, как сульфиды, фосфаты, галоиды, оксиды, углекислый газ, вода, и т.д. Проведенные при высоком давлении эксперименты демонстрируют, что как главные, так и примесные компоненты могут быть эффективными для спонтанной нуклеции алмаза. Следовательно, экспериментальные исследования должны быть сосредоточены на поиске таких материнских расплавов, которые являются первичными как для самих алмазов, так и для их сингенетических включений. Карбонатитовая модель совместима и с экспериментальными результатами по спонтанной кристаллизации алмаза, росту в расплаве этого же типа, и с минералогическими данными для сингенетических включений минералов, расплавов и флюидов в алмазах, произошедших из мантии. Экспериментально определено, что сульфидные расплавы с растворенным углеродом эффективны для образования зародыша алмаза и роста кристалла (Литвин, Шушканова, 2005). Неясна их способность к сингенетическому формированию самих алмазов и их первичных ростовых включений. Следуя этому подходу, мы изучили фазовые отношения системы арагонит (CaCO₃) - пироп Mg₃Al₂Si₃O₁₂ - пирротин (FeS), которая связана с составами природных алмазообразующих сред. Эксперименты по исследованию отношений расплавов при 7.0 ГПа модельной системы арагонит (CaCO₃) - пироп (Mg₃Al₂Si₃O₁₂) - пирротин (FeS) и ее сечения, эклогитовый гранат ((Ca,Mg)₃Al₂Si₃O₁₂)- пирротин (FeS) показали практически полную несмесимость сульфидного и силикатного расплавов, сульфидного и карбонатного расплавов, а также сульфидного и полностью смешивающегося силикатно-карбонатного расплавов. Установлено отсутствие какой-либо растворимости силикатных и карбонатных компонентов в сульфидном расплаве. Это экспериментальное свидетельство указывает на то, что сульфидные расплавы, хотя и обеспечивают формирование алмазов, не эффективны для сингенезиса алмазов и их силикатных и карбонатных включений, в отличие от силикатно-карбонатного расплава. Соотношения главных и примесных компонентов в составе материнских карбонатно-силикатных расплавов переменны. При накоплении и достижении существенного объема сульфидный расплав может быть включен в виде несмешивающихся капель в карбонатно-силикатном. Такой сценарий наиболее вероятен, когда алмазные кристаллы, сформированные в карбонатитовом расплаве, могут содержать включения силикатного, карбонатного и сульфидного материала. Алмазы, образованные в сульфидном расплаве, могут содержать первичные включения только сульфидного материала.

 

 

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ОГНЕУПОРНЫХ МАГНЕЗИАЛЬНО-ДОЛОМИТОВЫХ МАСС С РАСПЛАВАМи МАРТЕНОВсКОГО ПРОИЗВОДСТВА С ПОЗИЦИЙ ТЕОРИИ ДИФФУЗИОННОЙ ЗОНАЛЬНОСТИ

Щекина Т.И., Граменицкий Е.Н., Батанова А.М. (геол.ф-т МГУ), Лиходиевский А.В., Григорьев Б.Н.,

Пыриков А.Н. (ОOО 'ОгнеупорТрейдГрупп').

tishchek@geol.msu.ru  тел.: (495) 939 2040;  mail@ogneupor.net

 

Целью работы являлось сравнительное изучение механизма износа подин мартеновских печей при использовании для набивки магнезиально-доломитовых масс марок Аnkerharth и Jeheаrth, получаемых на зарубежных предприятиях, и магнезиальных порошков марки ППМ 85 отечественного производства, состоящих преимущественно из периклаза и извести. Одной из важнейших причин, понижающих стойкость огнеупорных материалов, является их химическая коррозия в процессе службы. Нами были выявлены колонки реакционной зональности, возникающие в огнеупорных массах при взаимодействии их с расплавами металла и шлака. В колонках выделяется до 5 зон. Главная особенность химизма изменения масс сводится к выносу из нее магния и привносу железа и кремния, увеличению роли трехвалентного железа по отношению к двухвалентному по мере приближения к контакту огнеупор-расплав. Изменение минерального состава по зонам колонки характеризуется увеличением железистости периклаза до 30% вплоть до полного его замещения магнезиоферритом, магнетитом и появлением жидкости - расплава закиси железа. Процесс развития расплава по твердым фазам связан с изменением химического состава огнеупора и принципиально отличен от плавления. В слабоизмененных зонах образуются алюминаты, в более измененных - силикаты кальция, мервинит, ферриты кальция. Характер зональности принципиально сходен для всех рассматриваемых марок огнеупорных масс, особенно в наиболее интенсивно измененных ее участках. Границы образующихся зон резкие. В сторону возрастания интенсивности процесса происходит уменьшение числа образующихся фаз. Отмеченные закономерности являются характерными свойствами всякой реакционной зональности, что разработано для природных процессов. Они показывают, что образование всех зон происходит одновременно и является следствием процесса эффективной диффузии при взаимодействии расплавов металла, шлака и огнеупорной массы. Резкость фронтов замещения показывает, что он происходит с достижением локального равновесия в каждой точке разреза. Зарождение всех реакционных зон происходит одновременно в самом начале процесса, а их разрастание - пропорционально по мере развития процесса.

 

 

МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ДРЕНАЖНЫЙ ПОТОК - КАРБОНАТНЫЙ БАРЬЕР

Юркевич Н.В. (ИГМ СО РАН),

Лапицкий С.А., Алехин Ю.В., Фроликова М.А. (геол. ф-т МГУ)

ovoin@mail.ru  факс: (383) 333 2792  тел.: (383) 330 9536

Работа выполнена при поддержке РФФИ и Минобрнауки (проекты ?? 04-05-64076 и 02.434.11.4008)

 

Оценивается принципиальная возможность использования известняков в качестве техногенного барьера по отношению к дренажным потокам в местах складирования высокосульфидных отходов горнорудного производства на примере Беловского цинкового завода (БЦЗ, г. Белово Кемеровской области).

Смоделировано взаимодействие сернокислых растворов металлов и вытяжки из вещества отходов БЦЗ с природным известняком. В результате серии динамических экспериментов, длившихся 34-76 суток, определены емкости поглощения материала по отношению к Cu, Zn, Cd, находящихся в комплексных сернокислых растворах: 1) Сu, Zn, Cd, 2) Сu, Zn, Cd, Fe и 3) в сернокислой вытяжке из отходов БЦЗ. Для увеличения эффективности депонирования металлов на карбонатном геохимическом барьере, с помощью критерия подобия Пекле, оптимизирован процесс фильтрации растворов.

Максимальная емкость известняка по отношению к металлам и наибольшая нейтрализация растворов до рН=8.30 достигается при низких скоростях фильтрации сернокислых растворов (0.2 см/сутки) и в присутствии высокой концентрации железа (23 г/л). Именно гидролитическое осаждение гидроксидов Fe (III) на известняке обуславливает образование адсорбционно-осадительного барьера, концентрирующего до 110 мг Fe, 4.7 мг Cu, 1.7 мг Zn, 6 мкг Cd в расчете на 1 г известняка. Главные особенности механизма депонирования рудных компонентов аналогичны процессам вторичного накопления в зонах окисления и цементации 'железных шляп' сульфидных месторождений.

 

 

Термодинамические условия формирования ранних серпентинов в ассоциации с углеводородными флюидами

Юркова Р.М., Воронин Б.И. (ИПНГ РАН)

bivrmyrz@mtu-net.ru  факс: (495)135 5465  тел.: (495)135 5393; (495) 405 1121

 

В сообщении представлены результаты изучения процессов серпентинизации мантийных ультрабазитов северо-западной активной окраины Тихого океана.

Установлено, что в процессе ранней петельчатой серпентинизации за счет оливина образовались антигорит-серпентин с параметром элементарной ячейки a = 35.5Å и природный сплав железо-никель состава тэнита в виде мельчайших (2-5 мкм) включений в антигорите. Образование антигорита в условиях мантийной серпентинизации на глубинах 40-50 км (до 100 км) подтверждено экспериментальными, термодинамическими (Т=450-600°С, Р = 13-16 кбар.) и балансовыми расчетами (Юркова, 1991). Для антигоритов ранней генерации характерны наиболее высокие содержания H₂, CH₄ (230 и 30 ммоль/кг породы соответственно). Высокое содержание водорода (800 ммоль/кг породы) в гарцбургитах связано также с оливином. В восстановительных условиях невозможно образование водорода за счет окисления части двухвалентного железа. В наших опытах это подтверждается отсутствием корреляции между содержанием FеО в образцах (уточненным на основании данных микрозондового анализа методом мессбауэровской спектроскопии) и количеством выделившегося водорода. Эти данные, а главное синхронность выхода H₂ и СН₄, в процессе нагревания образцов дают основание утверждать, что подавляющая часть водорода не может быть отнесена за счет автоокисления ионов Fе²⁺ при нагревании оливина и серпентина, а содержалась исходно в изучаемых минералах.

 

 

ТЕРМОВОССТАНОВЛЕНИЕ СЛАБО СИДЕРОФИЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ НА СТАДИИ АККРЕЦИИ ЗЕМЛИ И ЛУНЫ: РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТОВ

Яковлев О. И. (ГЕОХИ РАН), Диков Ю. П. (ИГЕМ РАН),

Герасимов М. В. (ИКИ РАН).

yakovlev@geokhi.ru, dikov@igem.ru, mgerasim@mx.iki.rssi.ru

Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ ? 05-05-64198

 

V, Cr и Mn относятся к литофильным элементам. Однако на этапе ударной аккреции и образования ядер Земли и Луны, они имели явно выраженную сидерофильную тенденцию и поэтому классифицируются также как слабо сидерофильные элементы. В предыдущих работах мы высказали предположение о термовосстановительном механизме металлизации железа и других сидерофилов, включая и V, Cr, Mn, на стадии аккреции. Новые экспериментальные данные показали, что, действительно, при высокой температуре, характерной для ударного процесса, возможна металлизация и слабо сидерофильных элементов. Изучение данного вопроса проводилось на лазерной установке, имитирующей ударное нагревание образцов, в число которых входили смеси перидотита с окислами MnO₂,V₂O₃ и Cr₂O₃. Опыты проводились при характерной температуре ~3000-4000К и при длительности импульса ~10^-3 сек. Плавление и испарение происходило в атмосфере He при Р=1атм. Одним из конечных продуктов опытов был пар-конденсат, который анализировался методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии. Результаты анализов однозначно показали, что при высокой температуре процесса происходит частичное восстановление Fe, Mn, V, Cr. В среднем степень восстановленности железа составила ~35%, хрома ~20%, ванадия ~15%, марганца ~26%. Основываясь на данных эксперимента, можно предполагать, что механизм термовосстановления мог обеспечить на стадии ударной аккреции образование металлических форм этих элементов и, соответственно, их растворение в железной фазе, что и определило наблюдаемый дефицит V, Cr, Mn в веществе мантии Земли и Луны.

 

 

ЗАВИСИМОСТЬ СКОРОСТЕЙ РОСТА ГРАНЕЙ ПИНАКОИДА И

МАЛОГО РОМБОЭДРА КВАРЦА ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ

Остапенко Г.Т., Мицюк Б.М. (ИМаг НАН, Украина)

ostap@imag.kiev.ua  тел.: (044) 424 1266

 

Скорости роста граней пинакоида {0001} и малого ромбоэдра {01 1} в водных щелочных растворах (4% NaOH) определялись в автоклавных экспериментах в температурном интервале 300-360^оС при давлении около 1 кбар. Использовался метод температурного перепада (DТ). DТ составлял 10^оС. В интервале 300-360^оС скорости роста экспоненциально увеличиваются от 0,09 до 0,44 мм/сут и от 0,03 до 0,15 мм/сут для граней {0001} и {01 1} соотвественно. Для скорости роста обеих граней получены практически одинаковые значения энергии активации: 20 + (1-2) ккал/моль (или 84 + (4-8) кДж/моль). Этот результат можно объяснить тем, что скорости роста указанных граней лимитируются поверхностными реакциями встраивания частиц на изломах, энергетическое состояние которых примерно одинаково.

 

 

РОГОВЫЕ ОБМАНКИ АНДЕЗИТОВ ВУЛКАНА БЕЗЫМЯННЫЙ И УСЛОВИЯ ИХ РАЗЛОЖЕНИЯ НА ПЛАГИОКЛАЗ-ОРТОПИРОКСЕН-МАГНЕТИТОВЫЙ АГРЕГАТ.

Плечов П.Ю., Цай А.Е., Щербаков В.Д. (геол.ф-т МГУ)

pavel@web.ru  факс: (495) 932 8889  тел.: (495) 939 1841

 

Были изучены реакционные каймы вокруг зерен роговой обманки (опацитовые агрегаты) в андезитах Безымянного вулкана (извержение 1956 года). Каймы представлены двумя текстурными типами, гранулярным и симплектитовым, развитие которых зависит от грани, по которой развивается кайма. По торцевым граням роговой обманки [001] развивается только симплектитовый тип каймы, тогда как по другим граням развивается кайма сложного строения (внешняя симплектитовая, внутренняя гранулярная). Каймы резко зональны, краевые части обогащены SiO₂, Al₂O₃, Na₂O и MgO, обеднены CaO, FeO, TiO₂, что  объясняется реакцией с расплавом при диффузионном обмене компонентами. Образование кайм происходило при T=1000+35 С и давлении P=6+2 кбар и связано с разогревом в магматическом очаге

 

 

Изучение фаз высокого давления цезия путем измерений термоэдс

Орлов А.И., Хвостанцев Л.Г. (ИФВД РАН), Максимов Е.Г. (ФИАН)

 

Среди щелочных металлов цезий является интересным объектом для изучения кинетических свойств при высоких давлениях. Характер структурных превращений и электронные свойства цезия в широком диапазоне давлений отличаются от 'простого' поведения нормальных металлов под давлением (Максимов и др., 2005). Самым чувствительным кинетическим электронным свойством металлов является термоэдс, обладающая отрицательным знаком для нормальных металлов. Первая работа по измерению термоэдс цезия под давлением до 0,3 ГПа дала неожиданный результат (Dugdale et al., 1961). Термоэдс при давлении 0,04 ГПа меняет отрицательный знак на положительный.

В настоящей работе впервые проведены измерения термоэдс цезия в области существования четырех фаз (I, II, III и IV) при высоком давлении до 7 ГПа. Исходная ОЦК фаза цезия и образующиеся под давлением его три фазы с различными кристаллическими структурами имеют положительную термоэдс. Термоэдс всех трех фаз высокого давления уменьшается по величине с ростом давления.

Измерения термоэдс проводились на аппаратуре высокого давления типа 'Тороид', позволяющей проводить исследования как при повышении, так и при уменьшении давления.

Экспериментальные данные о величине термоэдс цезия в области давления до 0,3 ГПа (Dugdale et al., 1961) позволили авторам (Dickey et al., 1967) провести теоретические вычисления и получить зависимость термоэдс цезия от объема для его исходной ОЦК-фазы. Используя модель псевдоатомов Займана авторы (Dickey et al., 1967) связали быстрый рост термоэдс ОЦК-фазы с возможным движением Ферми уровня к виртуальному 5d-уровню.

Представленные результаты и результаты (Dugdale et al., 1961) находятся в хорошем согласии между собой. Поразительно соответствие теоретических данных экспериментальным измерениям.