Оценка летучести хлора в маловодном флюиде системы C–O–(H)–NaCl в кумулусе ультрабазит-базитовых интрузий

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

При высоких РТ-параметрах кумулатов ультрабазит-базитовых интрузий и низкой летучести кислорода (ниже буфера QFM) платина растворяется во флюиде, содержащем СО, в виде карбонильного комплекса самородного металла. Высокая растворимость платины в виде хлорида в рассолах с NaCl, с которой связывается формирование малосульфидных месторождений ЭПГ, достигается лишь при высокой летучести кислорода (выше буфера NNO). Предполагается, что при низкой летучести кислорода в среде маловодного флюида СО–СО2 (Н2О) самородная платина также может переходить в катионную растворимую форму за счет реакции хлорирования. Приводятся экспериментальные данные о взаимодействии NaCl при Р = 200 МПа, Т = 950°C и fO2 < QFM с магнетитом и хромитом (акцессорными минералами ультрабазит-базитовых интрузий) с образованием хлоридов железа и хрома. Как показывают термодинамические расчеты, равновесие FeCl3 и FeCl2 обеспечивает высокую летучесть хлора (fCl2). Эта летучесть лишь на 3–4 порядка ниже, чем fCl2 в равновесии Pt–PtCl2, и на 2.5–3 порядка выше, чем в водном флюиде 1M HCl при тех же Р–Т–fO2 параметрах.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. Г. Симакин

Институт экспериментальной минералогии им. Д. С. Коржинского Российской Академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: simakin@iem.ac.ru
Россия, Черноголовка

О. Ю. Шапошникова

Институт экспериментальной минералогии им. Д. С. Коржинского Российской Академии наук

Email: simakin@iem.ac.ru
Россия, Черноголовка

В. Н. Девятова

Институт экспериментальной минералогии им. Д. С. Коржинского Российской Академии наук

Email: simakin@iem.ac.ru
Россия, Черноголовка

С. И. Исаенко

Институт геологии им. Н. П. Юшкина Коми научного центра Уральского отделения Российской Академии наук

Email: simakin@iem.ac.ru
Россия, Сыктывкар

Д. Д. Еремин

Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова

Email: simakin@iem.ac.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. Мочалов А. Г., Якубович О. В., Стюарт Ф. М., Бортников Н. С. Новые свидетельства полицикличности платинометалльных россыпеобразующих формаций щелочно-ультраосновного массива Кондер: результаты 190Pt-4He-датирования // Доклады Российской Академии Наук. Науки о Земле. 2021. Т. 498(1). С. 23–30. https://doi.org/10.31857/S2686739721050108
  2. Boudreau A. E., Mathez E. A., McCallum I. S. Halogen geochemistry of the Stillwater and Bushveld complexes: evidence for transport of the platinum-group elements by Cl-rich fluids // Journal of Petrology. 1986. V. 27 (4). P. 967–986. https://doi.org/10.1093/petrology/27.4.967
  3. Orlova G. P., Ryabchikov I. D., Distler V. V., Gladyshev G. D. Platinum migration in fluids during the formation of magmatic sulfides // International Geology Review. 1987. V. 29 (3). P. 360–362. https://doi.org/10.1080/00206818709466152
  4. Shmulovich K. I., Bukhtiyarov P. G., Persikov E. S. Gold dissolution in dry salt melts in the presence of SiO2 as a function of P(O2) // Geochem. Int. 2018. V. 56. P. 240–245. https://doi.org/10.1134/S0016702918030084
  5. Simakin A., Salova T., Borisova A. Y., Pokrovski G. S., Shaposhnikova O., Tyutyunnik O., Bondarenko G., Nekrasov A., Isaenko S. I. Experimental study of Pt solubility in the CO-CO2 fluid at low fO2 and subsolidus conditions of the ultramafic-mafic intrusions // Minerals. 2021. V. 11. P. 225. https://doi.org/10.3390/min11020225
  6. Sullivan N. A., Zajacz Z. J., Brenan M., Tsay A. The solubility of platinum in magmatic brines: Insights into the mobility of PGE in ore-forming environments // Geochimica et Cosmochimica Acta. 2022. V. 316. P. 253–272.
  7. Kim J. H., Woo S. I. Chemical dry etching of platinum using Cl2/CO gas mixture // Chemistry of Materials. 1998. V. 10 (11). P. 3576–3582. https://doi.org/10.1021/cm980337o
  8. Mathez E. A., Dietrich V. J., Holloway J. R., Boudreau A. E. Carbon distribution in the Stillwater complex and evolution of vapor during crystallization of Stillwater and Bushveld magmas // Journal of Petrology. 1989. V. 30 (1). P. 153–173. https://doi.org/10.1093/petrology/30.1.153
  9. Barin I. Thermochemical data of pure substances. Weinheim. New York: VCH, 1995. P. 1885. https://doi.org/10.1002/978352761982
  10. Thomas R. W., Wood B. J. The chemical behavior of chlorine in silicate melts // Geochimica et Cosmochimica Acta. 2021. V. 294. P. 28–42. https://doi.org/10.1016/j.gca.2020.11.018
  11. Boudreau A. E. Melt and Fluid Inclusion Evidence. In hydromagmatic processes and platinum-group element deposits in layered intrusions // Cambridge: Cambridge University Press. 2019. P. 101–113.
  12. Alcaraz, L., Sotillo B., Marco J. F., Alguacil F. J., Fernández P., López F. A. Obtention and characterization of ferrous chloride FeCl2·4H2O from water pickling liquors // Materials. 2021. V. 14. P. 4840. https://doi.org/10.3390/ma14174840
  13. Meneses F. Qi R., Healey A. J., You Yi, Robertson I. O., Scholten S. C., Keerthi A., Harrison G., Hollenberg L. C.L., Radha B., Tetienne J.-P. Stray magnetic field imaging of thin exfoliated iron halides flakes // [cond-mat.mtrl-sci]. 2023. https://doi.org/10.48550/arXiv.2307.10561
  14. Scholten L., Schmidt C., Lecumberri-Sanchez P., Newville M., Lanzirotti A., Sirbescu M. C., Steele-MacInnis M. Solubility and speciation of iron in hydrothermal fluids // Geochimica et Cosmochimica Acta. 2019. V. 252. P. 126–143. https://doi.org/10.1016/j.gca.2019.03.001
  15. Churakov S. V., Gottschalk M. Perturbation theory based equation of state for polar molecular fluids: II. Fluid mixtures // Geochimica et Cosmochimica Acta. 2003. V. 67(13). P. 2415–2425. https://doi.org/10.1016/S0016-7037(02)01348-0
  16. Hanf N. W., Sole M. J. High-temperature hydrolysis of sodium chloride // Transactions of the Faraday Society. 1970. V. 66. P. 3065–3074. https://doi.org/10.1039/TF9706603065
  17. Aranovich L. Ya., Newton R. C. H2O activity in concentrated KCl and KCl–NaCl solutions at high temperatures and pressures measured by the brucite-periclase equilibrium // Contributions to Mineralogy and Petrology. 1997. V. 127. P. 261–271. https://doi.org/10.1007/s004100050279
  18. Hanley J. J., Mungall J. E., Pettke T., Spooner E. T. C., Bray C. J. Fluid and halide melt inclusions of magmatic origin in the ultramafic and lower banded series, Stillwater Complex, Montana, USA // Journal of Petrology. 2008. V. 49 (6). P. 1133–1160. https://doi.org/10.1093/petrology/egn020

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Экспериментальные данные по растворимости платины во флюиде при высокой температуре в зависимости от летучести кислорода. Пунктирной окружностью отмечена растворимость в рассоле при низкой летучести кислорода, полученная экстраполяцией (по данным [6]).

Скачать (89KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Летучести хлора равновесные в паре металл–хлорид, рассчитанные с использованием термодинамической базы данных [9]. Данные для PtCl2 и PdCl2 экстраполированы к высоким Т (пунктир). Отдельно показана летучесть хлора, обеспечивающая содержание хлора порядка 1 мас. % в сухом расплаве базальта при 1400 °C [10]. Также показаны летучести хлора, отвечающие равновесиям FeCl3–FeCl2 (FFC) при летучестях кислорода, равных NNO и CCO. Отдельно показаны летучести хлора в 1М HCl водном флюиде (Р = 200 МПа), рассчитанные по реакции 2HCl+1/2O2 = H2O+Cl2 при двух летучестях кислорода (буферы CCO и NNO).

Скачать (99KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Микрозондовые анализы (атомные доли) агрегатов мелкодисперсных фаз, продуктов реакций генерации хлорсодержащего флюида; а) опыт О75 система с железом: на стенках внутренней ампулы, внешней ампулы, кварцевой ловушке и магнетите, б) двух опытов с хромитом: первый опыт с 10% NaCl, второй с 1% NaCl. Точки составов внутри треугольников Fe(Cr)–NaCl–Na отражают наличие натриевых безхлорных фаз (Na2CO3, NaHCO3 и др.). На рис. 3 б можно отметить, что ряд составов выходит за пределы треугольника (Fe+Cr)–CrCl3–NaCl, что отражает наличие хлоридов, отличных от хлоридов натрия и хрома (+ железа), предположительно это хлориды магния.

Скачать (211KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Микро-Рамановский спектр продуктов реакции магнетита и NaCl в эксперименте О89. Также присутствует линия неразложившегося сидерита, источника флюида. Линии вюстита и магнетита сливаются в сплошную полосу.

Скачать (186KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Рассчитанные, согласно реакциям (9), в маловодном флюиде С–O–H–Cl (отношения Н/(О+Н)≈ХН2О указаны на графиках): а) летучести кислорода, пунктиром нанесена линия отвечающая буферу FeCl2–FeCl3 в присутствии магнетита при различных fO2; б) мольные доли Н2О и HCl в зависимости от lg(XCl2).

Скачать (153KB)
Метаданные
7. Приложение
Скачать (4MB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах