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

封面

如何引用文章

全文:

开放存取 开放存取
受限制的访问 ##reader.subscriptionAccessGranted##
受限制的访问 订阅存取

详细

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.

作者简介

E. Persikov

Korzhinsky Institute of Experimental Mineralogy of the Russian Academy of Sciences

编辑信件的主要联系方式.
Email: persikov@iem.ac.ru
Chernogolovka, Moscow District, Russia

P. Bukhtiyarov

Korzhinsky Institute of Experimental Mineralogy of the Russian Academy of Sciences

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

L. 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. Shaposhnikova

Korzhinsky Institute of Experimental Mineralogy of the Russian Academy of Sciences

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

A. Nekrasov

Korzhinsky Institute of Experimental Mineralogy of the Russian Academy of Sciences

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

参考

  1. Аранович Л.Я. Флюидно-минеральные равновесия и термодинамические свойства смешения флюидных систем // Петрология. 2013. Т. 21. С. 588-599.
  2. Аранович Л.Я., Персиков Э.С., Бухтияров П.Г. и др. Некоторые особенности процесса взаимодействия железа с метаном при температуре 900°C и давлении 100 МПа // Докл. АН. Науки о Земле. 2023. Т. 512. С. 60-65.
  3. Баженов И.К., Индукаев Ю.В., Яхно А.В. Самородное железо в габбро-долеритах р. Курейки (Красноярский край) // Зап. ВМО. 1959. Ч. 88. Вып. 2. С. 180-184.
  4. Большое трещинное Толбачинское извержение (1975-1976 гг., Камчатка). М.: Наука, 1984. 637 с.
  5. Борисов А.А. Форма выделений металлического железа в экспериментальных стеклах: не верь глазам своим? // Петрология. 2021. T. 29. C. 104-109.
  6. Галактионова Н.В. Водород в металлах. М.: Металлургия, 1967. 303 с.
  7. Данилов М.А., Юшкин Н.П. Первая находка олигоценовой лавы с самородным железом на севере Русской платформы // Докл. АН СССР. 1979. Т. 249. No 6. С. 1430-1432.
  8. Куровская Н.А., Луканин О.А., Игнатьев Ю.А. и др. Влияние летучести водорода на растворимость и формы нахождения N-C-H-O летучих в базальтовых расплавах при 1.5 ГПа и 1400°С // Тр. ВЕСЭМПГ. 2018. С. 121-124.
  9. Левашов В.К., Томшин М.Д., Глушков В.М. Новое местонахождение самородного железа на Сибирской платформе // Самородное металлообразование в магматическом процессе. Якутск: ЯНЦ СОРАН, 1991. С. 4-9.
  10. Олейников Б.В., Округин А.В., Томшин М.Д. и др. Самородное металлообразование в платформенных базитах. Якутск: ЯФ СО АН СССР, 1985. 124 с.
  11. Персиков Э.С., Бухтияров П.Г., Польской С.Ф., Чехмир А.С. Взаимодействие водорода с магматическими расплавами. Эксперимент в решении актуальных задач геологии. М.: Наука, 1986. С. 48-70.
  12. Попель С.И., Сотников А.И., Бороненков В.Н. Теория металлургических процессов. М.: Металлургия, 1989. 287 с.
  13. Рябов В.В., Павлов А.Л., Лопатин Г.Г. Самородное железо сибирских траппов. Новосибирск: Наука СО РАН, 1985. 167 с.
  14. Томшин М.Д., Салихов Р.Ф., Матушкин А.И. и др. Самородное железо в долеритах Айхальского силла (первая находка в Якутии) // Природные ресурсы Арктики и Субарктики. 2019. Т. 24. No 9. С. 50-63.
  15. Томшин М.Д., Копылова А.Г., Васильева А.Е. Самородное железо в траппах Сибири // Петрология. 2023. Т. 31. No 2. С. 202-216.
  16. Шаповалов А.Н. Теория металлургических процессов. Новотроицк: Изд-во НФ НИТУ "МИСиС", 2015. 91 с.

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML

版权所有 © Russian Academy of Sciences, 2025

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».