Том 64, № 10 (2019)
- Год: 2019
- Статей: 7
- URL: https://journals.eco-vector.com/0016-7525/issue/view/1078
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0016-75256410
Статьи
Экспериментальное моделирование процесса образования самородных металлов (Fe, Ni, Co)в земной коре при взаимодействии водорода с базальтовыми расплавами
Аннотация
В продолжение наших ранних работ проведено экспериментальное исследование кинетики и механизмов взаимодействия в системе водород−базальтовый расплав при давлении водорода 100 МПа и температуре 1250°С. В кинетических экспериментах установлено, что, несмотря на высокий восстановительный потенциал системы H2−расплав, реакции окисления водорода и полного восстановления оксидов Fe в расплаве не идут до конца. В результате первоначально однородный базальтовый расплав становится гетерогенным: во флюидной фазе образуется Н2О, а в базальтовом расплаве растворяется Н2О и образуются мелкие металлические обособления ликвационной структуры, сформировавшиеся при температуре, существенно меньшей температур плавления металлических фаз (Fe, сплав FeNiCo). Структура и размеры экспериментально установленных металлических обособлений хорошо согласуются с природными данными о находках небольших количеств металлической фазы, прежде всего железа и его сплавов с никелем и кобальтом, в магматических породах различного состава и генезиса.



Гранатизация оливина в системе оливин−диопсид−жадеит: роль в ультрабазит-базитовой эволюции верхнемантийного магматизма (эксперимент при 6 ГПа)
Аннотация
Экспериментально и теоретически обоснованы перитектические механизмы, определяющие ультрабазит-базитовую эволюцию магматизма в режиме фракционной кристаллизации и генезис перидотит-пироксенит-эклогитовых серий пород гранат-перидотитовой фации верхней мантии. Исследованы ликвидусные фазовые отношения дифференцированного мантийного вещества в многокомпонентной системе оливин−клинопироксен/омфацит−корунд–коэсит методом политермических сечений, в граничных фазах которых воспроизведены составы минералов перидотитов и эклогитов. На ликвидусе ультрабазитовой системы оливин−ортопироксен−клинопироксен−гранат происходит перитектическая реакция ортопироксена и расплава с образованием клинопироксена как механизм «клинопироксенизации ортопироксена» с выходом к регрессивной моновариантной котектике оливин + клинопироксен + гранат + расплав. Дальнейшая эволюция магматизма экспериментально исследована при 6 ГПа в ультрабазит-базитовой системе оливин−диопсид−жадеит−гранат с изменчивыми составами диопсид-жадеитовых твердых растворов (клинопироксен ↔ омфацит). На ликвидусе тройной системы оливин−диопсид−жадеит установлена перитектическая реакция оливина и расплава с образованием граната как механизм «гранатизации оливина» и выхода к котектике омфацит + гранат + расплав с формированием биминеральных эклогитов. Определено строение ликвидуса системы оливин–диопсид–жадеит–гранат и раскрыта его критическая роль как «физико-химического мостика» между ультрабазитовыми оливинсодержащими перидотит-пироксенитовыми и базитовыми кремнеземнасыщенными эклогитовыми составами вещества гранат-перидотитовой фации. Полученными экспериментальными физико-химическими результатами раскрыты генетические связи ультрабазитовых и базитовых пород и механизмы непрерывной фракционной магматической эволюции и петрогенезиса от оливинсодержащих перидотит-пироксенитовых пород до кремнеземнасыщенных эклогит-гроспидитовых. Это объясняет непрерывные петрохимические тренды для породообразующих компонентов в клинопироксенах и гранатах дифференцированных пород гранат-перидотитовой фации.



Синтез минералов и полиминеральных матриц для иммобилизации элементов РАО
Аннотация
Для развития методов захоронения радиоактивных отходов в породах земной коры предложена концепция фазового и химического соответствия в системе матричный материал–вмещающая порода. Этот принцип позволяет проводить направленный синтез определенных минеральных матриц. Были экспериментально синтезированы матричные материалы ― твердые растворы минералов для иммобилизации щелочных, щелочноземельных, редкоземельных элементов ― радионуклидов. Исследованы свойства ряда твердых растворов минералов. Изучены возможности переработки графита в устойчивые матрицы. Разработаны методы фиксации и разделения благородных металлов (компонентов РАО) и галогенидов (Br, I). Рассмотрены проблемы переработки стекольных матричных минералов (боросиликатных и алюмофосфатных стекол) в стабильные кристаллические матричные материалы. Представлены методы переработки стекольных матриц в минеральные матричные материалы.



Экспериментальное изучение устойчивости и синтез минералов группы турмалина
Аннотация
Турмалин, являющийся широко распространенным минералом в природе и одним из наиболее популярных драгоценных камней и перспективным пьезоэлектриком, до сих пор не производится в искусственных условиях. При росте монокристаллов турмалина возникают проблемы, связанные с его сложным химическим составом, высокой химической устойчивостью в гидротермальных растворах и низкой скоростью роста. В статье приводятся



Гидротермальный синтез галлиевого эпидота ―аналога фазы Ca2Al2Ga(Si3O12)(OH) из Тыкотловского золото-сульфидного проявления
Аннотация
С целью реконструкции условий кристаллизации галлиевого аналога эпидота Ca2Al2Ga(Si3O12) (OH) из руд Тыкотловского золото-сульфидного рудопроявления на Полярном Урале был впервые осуществлен синтез ряда устойчивых при заданных P–T-условиях твердых растворов серии эпидот–«галлиевый эпидот». Для этих фаз рассчитаны параметры элементарной ячейки, получены ИК и Рамановские (КР) спектры. Сделан вывод о преимущественном вхождении галлия в позицию M3, что позволяет рассматривать «галлиевый эпидот» как самостоятельный минеральный вид. В качестве побочных продуктов синтеза получены устойчивые Ga-содержащие алюмосиликатные и силикатные фазы в системе Ca−Ga−Al−Fe−Si−O (аналоги гранатов серии гроссуляр−андрадит, кальциевых полевых шпатов).



Адсорбция стронция на оксиде марганца (δ-MnO2) при повышенных температурах: эксперимент и моделирование
Аннотация
Адсорбция стронция изучалась методом кислотно-основного потенциометрического титрования при трех температурах ― 25; 50; 75°С. Было исследовано влияние рН, ионной силы, соотношения сорбат/сорбент и температуры на адсорбцию стронция. Экспериментальные данные были смоделированы с использованием двух моделей поверхностного комплексообразования с двумя различными электростатическими моделями поверхности раздела ― моделью постоянной емкости (CCM) и трехслойной моделью (TLM). Хотя обе модели способны учитывать кислотно-основные реакции и поверхностное комплексообразование стронция на бернессите, мы считаем, что TLM более применима для описания гетерофазной системы H+– >MnOH−Sr2+. В условиях низкой ионной силы и отрицательно заряженной поверхности ионы Sr2+ конкурируют с ионами электролита и образуют наряду с внутрисферными также внешнесферные комплексы. Использование CCM для описания адсорбции стронция может быть математически удовлетворительным, но не имеющим физического смысла. Предлагаемая здесь модель включает внутрисферные (>MnOHSr2+, >MnOSr+, >MnOSrOH0) и внешнесферные ([>MnO−−Sr2+]+) поверхностные комплексы. Соответствующие константы образования этих поверхностных комплексов были рассчитаны для ٢٥; 50 и 75oC.



Краткие сообщения
Стандартная энтальпия образования селенового станнина CU2FESNSE4
Аннотация
Впервые проведено калориметрическое определение стандартной энтальпии образования селенового станнина Cu2FeSnSe4 (CITSe). Это соединение в чистом виде в природе не встречается, но является перспективным функциональным материалом (прямозонный полупроводник) и используется в фотовольтаике для создания солнечных батарей как альтернатива кремниевым. Стандартная энтальпия образования Cu2FeSnSe4 была получена измерением теплоты его образования из элементов в калориметре согласно реакции 2Cu + Fe + Sn + 4Se → Cu2FeSnSe4. В результате стандартная энтальпия образования селенового станнина Cu2FeSnSe4 составила: ∆fH0(298.15K) = −(253.94 ± 3.91) кДж/моль.


