Растворение Ta–Nb и Nb минералов в гранитоидных расплавах

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Экспериментально определены эффективные растворимости (максимальные содержания) Ta и Nb в модельных гранитоидных литий-фтористых расплавах различной щелочности и глиноземистости при растворении Ta–Nb и Nb минералов: пирохлора, микролита, ильменорутила и ферротапиолита при T = 650–850 °C и P = 100 и 400 МПа, а также изучено распределение Ta и Nb в системах минерал–расплав. При растворении пирохлора в гранитоидных расплавах при P = 100 МПа и T = 650–850 °C наибольшие эффективные растворимости Nb (0.7–1.8 мас. %) определены в щелочном расплаве, они значительно (до 0.03–0.5 мас. %) уменьшаются в субглиноземистом и высокоглиноземистом расплавах. Повышение температуры увеличивает растворимость (содержание) Nb в расплаве. При растворении микролита получены сходные зависимости растворимости Ta. В высокоглиноземистом гранитоидном расплаве микролит остается устойчивым, в то время как пирохлор становится нестабильным. Установлено, что в щелочном и субглиноземистом расплавах уменьшение давления от 400 до 100 МПа не оказывает существенного влияния на растворение микролита и пирохлора, при этом в высокоглиноземистом расплаве содержания Ta и Nb заметно уменьшаются. Зависимости растворимости и распределения Nb между гранитоидными расплавами и ильменорутилом от щелочности–глиноземистости расплава сходны с таковыми при растворении колумбита и танталита. От них отличаются зависимости, полученные при растворении ферротапиолита, пирохлора и микролита.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

В. Ю. Чевычелов

Институт экспериментальной минералогии им. акад. Д. С. Коржинского РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: chev@iem.ac.ru
Россия, ул. Академика Осипьяна, д. 4, г. Черноголовка, Московская обл., 142432

А. А. Вирюс

Институт экспериментальной минералогии им. акад. Д. С. Коржинского РАН

Email: chev@iem.ac.ru
Россия, ул. Академика Осипьяна, д. 4, г. Черноголовка, Московская обл., 142432

Список литературы

  1. Баданина Е. В., Сырицо Л. Ф., Волкова Е. В., Томас Р., Трамболл Р. Б. (2010) Состав расплава Li–F гранитов и его эволюция в процессе формирования рудоносного Орловского массива в Восточном Забайкалье. Петрология 18 (2), 139–167.
  2. Бескин С. М., Гребенников А. М., Матиас В. В. (1994а) Хангилайский гранитный плутон и связанное с ним Орловское месторождение тантала в Забайкалье. Петрология 2 (1), 68–87.
  3. Бескин С. М., Загорский В. Е., Кузнецова Л. Г., Курсинов И. И., Павлова В. Н., Прокофьев В. Ю., Цыганов А. Е., Шмакин Б. М. (1994б) Этыкинское редкометальное рудное поле в Восточном Забайкалье (Восточная Сибирь). Геология рудных месторождений 36 (4), 310–325.
  4. Гуляева Р. И., Петрова С. А., Чумарев В. М., Мансурова А. Н. (2019) Высокотемпературная теплоемкость и термическое расширение FeTa 2 O 6 . Физика твердого тела 61 (10), 1985–1992.
  5. Зарайский Г. П., Чевычелов В. Ю., Аксюк А. М., Коржинская В. С., Котова Н. П., Редькин А. Ф., Бородулин Г. П. (2008) Экспериментальное обоснование физико–химической модели образования месторождений тантала, связанных с литий–фтористыми гранитами. Экспериментальные исследования эндогенных процессов. Памяти академика В. А. Жарикова. Черноголовка: Редакционно–издательский отдел ИПХФ РАН, 86–109.
  6. Кукушкин С. А., Тентилова И. Ю., Пронин И. П. (2012) Механизм фазового превращения пирохлорной фазы в перовскитовую в пленках цирконата–титаната свинца на кремниевых подложках. Физика твердого тела 54 (3), 571–575.
  7. Сырицо Л. Ф. (2002) Мезозойские гранитоиды Восточного Забайкалья и проблемы редкометального рудообразования. СПб.: Изд-во С. — Петерб. ун-та, 360 с.
  8. Чевычелов В. Ю. (2013) Распределение летучих, породообразующих и рудных компонентов в магматических системах: экспериментальные исследования. Автореф. дис. … д–ра геол. — мин. наук. Черноголовка: Институт экспериментальной минералогии РАН, 62 с.
  9. Чевычелов В. Ю., Бородулин Г. П., Зарайский Г. П. (2010) Растворимость колумбита (Mn, Fe)(Nb, Ta) 2 O 6 в гранитоидных и щелочных расплавах при 650–850 ° C и 30–400 МПа: экспериментальные исследования. Геохимия (5), 485–495.
  10. Chevychelov V. Yu., Borodulin G. P., Zaraisky G. P. (2010) Solubility of columbite, (Mn, Fe)(Nb, Ta) 2 O 6 , in granitoid and alkaline melts at 650–850 ° C and 30–400 MPa: an experimental investigation. Geochem. Int. 48 (5), 456–464.
  11. Чевычелов В. Ю., Вирюс А. А., Шаповалов Ю. Б. (2019) Растворение пирохлора и микролита в щелочных, субглиноземистых и высокоглиноземистых гранитоидных расплавах. ДАН 489 (6), 626–630.
  12. Чевычелов В. Ю., Вирюс А. А., Шаповалов Ю. Б. (2020) Распределение Nb, Ta, Ti, Ce и La между гранитоидными магматическими расплавами и минералами. ДАН. Науки о Земле 495 (1), 19–25.
  13. Чевычелов В. Ю., Зарайский Г. П., Борисовский С. Е., Борков Д. А. (2005) Влияние состава расплава и температуры на распределение Ta, Nb, Mn и F между гранитным (щелочным) расплавом и фторсодержащим водным флюидом: фракционирование Ta, Nb и условия рудообразования в редкометальных гранитах. Петрология 13 (4), 339–357.
  14. Чехмир А. С. (1984) Экспериментальное изучение диффузионных процессов в магматических расплавах. Автореф. дисс. … канд. хим. наук. Черноголовка: Институт экспериментальной минералогии АН СССР, 23 с.
  15. Чехмир А. С., Симакин А. Г., Эпельбаум М. Б. (1991) Динамические явления во флюидно–магматических системах. М.: Наука, 142 с.
  16. Щекина Т. И., Граменицкий Е. Н., Алферьева Я. О. (2013) Лейкократовые магматические расплавы с предельными концентрациями фтора: эксперимент и природные отношения. Петрология 21 (5), 499–516.
  17. Эпельбаум М. Б. (1980) Силикатные расплавы с летучими компонентами. М.: Наука, 256 с.
  18. Эпельбаум М. Б. (1986) Флюидно–магматическое взаимодействие как процесс формирования и фактор эволюции гранитоидных магм и рудоносных флюидов. Эксперимент в решении актуальных задач геологии . М.: Наука, 29–47.
  19. Acosta-Vigil A., London D., Morgan VI G.B., Dewers T. A. (2003) Solubility of excess alumina in hydrous granitic melts in equilibrium with peraluminous minerals at 700–800 ° C and 200 MPa, and applications of the aluminum saturation index. Contrib Mineral Petrol . 146 , 100–119.
  20. Bartels A., Holtz F., Linnen R. L. (2010) Solubility of manganotantalite and manganocolumbite in pegmatitic melts. Amer. Mineral. 95 , 537–544.
  21. Burnham A. D., Berry A. J., Wood B. J., Cibin G. (2012) The oxidation states of niobium and tantalum in mantle melts. Chem. Geol. 330–331 , 228–232.
  22. Chevychelov V. Yu. (2022) Tantalite solubility in granitoid melts and evaluation of the Ta and Nb diffusion coefficients. Petrology 30 (6), 652–670.
  23. Green T. H. (1995) Significance of Nb/Ta as an indicator of geochemical processes in the crust–mantle system. Chem. Geol. 120 , 347–359.
  24. Hoffman A. W. (1988) Chemical differentiation of the Earth: the relationship between mantle, continental crust, and oceanic crust. Earth Planet. Sci. Lett . 90 , 297–314.
  25. Johannes W., Holtz F. (1996) Petrogenesis and experimental petrology of granitic rocks. Minerals and Rocks. № 22. Berlin Heidelberg: Springer-Verlag, 335 p.
  26. Linnen R. L., Cuney M. (2005) Granite–related rare–element deposits and experimental constraints on Ta–Nb–W-Sn–Zr–Hf mineralization. Rare – Element Geochemistry and Mineral Deposits: Geological Association of Canada. (Еds. R. L. Linnen and I. M. Samson). GAC Short Course Notes . 17 , 45–67.
  27. Linnen R. L., Keppler H. (1997) Columbite solutibility in granitic melts: consequences for the enrichment and fractionation of Nb and Ta in the Earth’s crust. Contrib. Mineral. Petrol . 128 , 213–227.
  28. McNeil A.G., Linnen R. L., Flemming R. L. (2020) Solubility of wodginite, titanowodginite, microlite, pyrochlore, columbite–(Mn) and tantalite–(Mn) in flux–rich haplogranitic melts between 700 o and 850 ° C and 200 MPa. Lithos 352 – 353 , 105239.
  29. Melcher F., Graupner T., Gabler H.-E., Sitnikova M., Oberthur T., Gerdes A., Badanina E., Chudy T. (2017) Mineralogical and chemical evolution of tantalum–(niobium–tin) mineralisation in pegmatites and granites. Part II: Worldwide examples (excluding Africa) and an overview of global metallogenetic patterns. Ore Geology Reviews 89 , 946–987.
  30. Van Lichtervelde M., Holtz F., Hanchar J. M. (2010) Solubility of manganotantalite, zircon and hafnon in highly fluxed peralkaline to peraluminous pegmatitic melts. Contrib. Mineral. Petrol. 160 , 17–32.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Примеры РСЭЗА профилей (а) Nb при растворении пирохлора в щелочном гранитоидном расплаве (750 ° C, 100 МПа, оп. PM-4) и (б) Ta при растворении микролита в высокоглиноземистом гранитоидном расплаве (750 ° C, 400 МПа, оп. PM-10).

Скачать (144KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Температурные зависимости эффективных растворимостей (максимальных содержаний) Nb в гранитоидных расплавах с различной щелочностью–глиноземистостью при растворении в них пирохлора.

Скачать (90KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Влияние давления ( Р = 100 и 400 МПа) на содержание Nb в гранитоидных расплавах при растворении в них пирохлора.

Скачать (83KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Влияние давления ( Р = 100 и 400 МПа) на содержание Ta в гранитоидных расплавах при растворении в них микролита.

Скачать (80KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Эффективные растворимости Nb в различных гранитоидных расплавах при растворении в них пирохлора при T = 750 ° C и P = 100 МПа. Сравнение с нашими ранее полученными данными по растворению колумбита (Чевычелов и др., 2010) и танталита (Chevychelov, 2022).

Скачать (85KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Разложение (неустойчивость) пирохлора в высокоглиноземистом гранитоидном расплаве (оп. PM-6, 650 ° C, 100 МПа, A/CNK = 1.7). Черное — стекло; серое однородное поле — неизмененный пирохлор.

Скачать (374KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Эффективные растворимости Nb и Ta в гранитоидных расплавах при растворении пирохлора и микролита при повышенном давлении.

Скачать (88KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Тонкая кайма, образующаяся на поверхности ферротапиолита при его растворении в щелочном (A/CNK = 0.67) гранитоидном расплаве при T = 750 ° C, P = 100 МПа.

Скачать (302KB)
Метаданные
10. Рис. 9. Распределение Nb и Ti между гранитоидным расплавом и ильменорутилом в зависимости от щелочности–глиноземистости расплава при T = 650–850 ° C и P = 100 МПа.

Скачать (113KB)
Метаданные
11. Рис. 10. Распределение Ta и Nb между гранитоидным расплавом и ферротапиолитом в зависимости от щелочности–глиноземистости расплава при T = 650–850 ° C и P = 100 МПа.

Скачать (117KB)
Метаданные
12. Рис. 11. Распределение Nb между гранитоидным расплавом и различными Ta–Nb и Nb минералами в зависимости от щелочности–глиноземистости расплава при T = 750 ° C и P = 100 МПа. Зависимости первого типа получены при растворении колумбита, танталита и ильменорутила; зависимости второго типа — при растворении пирохлора, микролита и ферротапиолита.

Скачать (121KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024