Том 64, № 10 (2019)

Статьи

Экспериментальное моделирование процесса образования самородных металлов (Fe, Ni, Co)в земной коре при взаимодействии водорода с базальтовыми расплавами

Персиков Э.С., Бухтияров П.Г., Аранович Л.Я., Некрасов А.Н., Шапошникова О.Ю.

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.

Геохимия. 2019;64(10):1015-1025
pages 1015-1025 views

Гранатизация оливина в системе оливин−диопсид−жадеит: роль в ультрабазит-базитовой эволюции верхнемантийного магматизма (эксперимент при 6 ГПа)

Литвин Ю.А., Кузюра А.В., Лиманов Е.В.

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.

Геохимия. 2019;64(10):1026-1046
pages 1026-1046 views

Синтез минералов и полиминеральных матриц для иммобилизации элементов РАО

Котельников А.Р., Ахмеджанова Г.М., Сук Н.И., Мартынов К.В., Гавлина О.Т., Суворова В.А.

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.

Геохимия. 2019;64(10):1047-1063
pages 1047-1063 views

Экспериментальное изучение устойчивости и синтез минералов группы турмалина

Сеткова Т.В., Балицкий В.С., Шаповалов Ю.Б.

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

Геохимия. 2019;64(10):1064-1078
pages 1064-1078 views

Гидротермальный синтез галлиевого эпидота ―аналога фазы Ca2Al2Ga(Si3O12)(OH) из Тыкотловского золото-сульфидного проявления

Ковальская Т.Н., Варламов Д.А., Котельников А.Р., Чуканов Н.В., Калинин Г.М.

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 PT-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).

Геохимия. 2019;64(10):1079-1090
pages 1079-1090 views

Адсорбция стронция на оксиде марганца (δ-MnO2) при повышенных температурах: эксперимент и моделирование

Карасева О.Н., Иванова Л.И., Лакштанов Л.З.

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.

Геохимия. 2019;64(10):1091-1104
pages 1091-1104 views

Краткие сообщения

Стандартная энтальпия образования селенового станнина CU2FESNSE4

Баранов А.В., Столярова Т.А., Бричкина Е.А., Осадчий Е.Г.

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.

Геохимия. 2019;64(10):1105-1108
pages 1105-1108 views