Experimental Modeling of the Process of Formation of Native Metals (Fe) in the Earth's Crust in the Restorative Conditions

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The work presents the results of the experimental modeling of the process of formation of native Fe in the earth's crust when the basalt melts interacting with fluid (H2, H2+CH4) at temperatures (1100-1250°C), fluid pressure (1-100 MPa) in strongly restored conditions - fO2 = 10-12-10-14 bar. The experiments were carried out using the installation of a high gas pressure equipped with a unique device that provides long-term experiments at high temperatures and fluid pressure. In the experiments, natural samples of magmatic rocks were used: the magnesian basalt of the northern breakthrough of the volcano Tolbachik (Kamchatka), as well as a magnesian basalt, enriched with nickel and cobalt oxides. Based on the experimental modeling, the following features of the process of interaction between the recovery fluid with basalt melts are established: 1. Despite the high restoration potential of the H2 system or the mixture (H2+CH4) - a magmatic melt, hydrogen oxidation reactions and the complete restoration of metals oxides in the melting do not go to the end. The cessation of redox reactions in the basalt melt occurs due to the formation of H2O in the melt, buffering the restoration potential of hydrogen or mixture (H2+CH4). 2. Initially, the homogeneous magmatic melt becomes heterogeneous: the formed H2O dissolves in the melt and, partially, in the fluid phase, while melts of more sour composition and small metal isolations of the liquidation structure are formed. 3. The process of metal-silicate liquidation in magmatic melts in their interaction with a restorative fluid can be carried out at real temperatures of the magmas in nature (≤1250°C), significantly lower corresponding melting temperatures of iron and its alloys with nickel and cobalt. 4. Carbon, which is formed in experiments due to pyrolysis CH4, dissolves in the metal phase. Thus, the mechanism responsible for the presence of carbon in a native basalt in nature is experimentally substantiated. 5. The structure and sizes of experimentally installed metal isolations are well consistent with natural data on finds of native metals, primarily iron and its alloys with nickel and cobalt, in magmatic rocks of various composition and genesis.

About the authors

E. S. Persikov

Korzhinsky Institute of Experimental Mineralogy of the Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: persikov@iem.ac.ru
Chernogolovka, Moscow District, Russia

P. G. Bukhtiyarov

Korzhinsky Institute of Experimental Mineralogy of the Russian Academy of Sciences

Email: pavel@iem.ac.ru
Chernogolovka, Moscow District, Russia

L. Ya. Aranovich

Korzhinsky Institute of Experimental Mineralogy of the Russian Academy of Sciences; Institute of Geology of Ore Deposits, Petrography, Mineralogy and Geochemistry of the Russian Academy of Sciences

Email: lyaranov@igem.ru
Chernogolovka, Moscow District, Russia; Moscow, Russia

O. Yu. Shaposhnikova

Korzhinsky Institute of Experimental Mineralogy of the Russian Academy of Sciences

Email: zakrev@iem.ac.ru
Chernogolovka, Moscow District, Russia

A. N. Nekrasov

Korzhinsky Institute of Experimental Mineralogy of the Russian Academy of Sciences

Email: alex@iem.ac.ru
Chernogolovka, Moscow District, Russia

References

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».