Растворимость кварца в системе H2O-HF: экспериментальные исследования (05.09.2012)

Автор: Конышев Артем Александрович

B) – 100 МПа

C) – 150 МПа

Рис. 11 Сравнение констант реакции [13] по уравнению [15] по экспериментальным данным с константами реакций, полученных по модели частицы Si(OH)3F (табл.8).

Для большего понимания того, какие частицы могут реально существовать при условиях эксперимента - необходимо провести исследования ин-ситу. Для этого необходимо синтезировать газовожидкие включения в кварце и впоследствии изучить их при нагреве до состояния гомогенизации при помощи Раман-спектроскопии, позволяющей определить координационное число Si в молекуле.

4. ОЦЕНКА КОНЦЕНТРАЦИИ SiO2 В ПРИРОДНОМ ФЛЮИДЕ НА ПРИМЕРЕ ПРИРОДНЫХ ОБЪЕКТОВ.

Количественная оценка концентраций фтора и кремнезёма в магматическом и гидротермальном флюидах имеет важное значение, так как они играют одну из главных ролей в формировании многих редкометальных и литий-фтористых гранитов, пегматитов, грейзенов, скарнов и связанных с ними месторождений полезных ископаемых. При образовании фторсодержащих пород, фтор из флюида концентрируется во фторсодержащих минералах, таких как слюды, флюорит, топаз, а также, смешиваясь с метеорными водами, частично выносится из минералообразующей системы. Поэтому использовать его содержание в породе для характеристики физико-химических условий процессов минералобразования - некорректно. Предпочтительней использовать для этого концентрацию фтора в породообразующем флюиде.

Концентрация валового содержания фтора в древних магматических и гидротермальных флюидах может быть количественно оценена с помощью экспериментально обоснованных минеральных геофториметров, откалиброванных на HF0 (Аксюк, 2002).

В качестве примеров оценки концентраций кремнезема в природном флюиде, в работе рассматривается поведение кремнезема при формировании W-Mo грейзенового месторождения Акчатау в Казахстане и массивов интрузивного Кукульбейского гранитного комплекса в Восточном Забайкалье.

Кукульбейский гранитный комплекс получил развитие на данной территории в мезозое, к комплексу приурочены многочисленные Sn-W и Ta-Nb месторождения в этом районе. Это - Хангилайский гранитный плутон и генетические связанные с ним Орловское Ta-Nb и Споконенское Sn-W месторождения, а также Этыкинское Ta-Nb месторождение, приуроченное к Олдандинскому гранитному плутону.

4.1. Оценка концентрации SiO2 в природном флюиде при образовании гранитов Акчатау.

Выбор Акчатау в качестве объекта для оценки концентрации растворённого кремнезёма в гидротермальном флюиде обусловлен тем, что это хорошо известное и достаточно изученное W-Mo месторождение обладает всеми типичными чертами, присущими грейзеновой формации и не осложнено какими-либо посторонними, более ранними или поздними геологическими процессами. На месторождении проведено систематическое бороздовое опробование грейзенов одного из главных рудных тел Акчатау – жилы 146, позволившее оценить химический и минеральный состав грейзеновых зон (Готман и Малахова, 1965). Экспериментально воспроизведены метасоматические колонки и оценены физико-химические условия образования гранитов и грейзенов Акчатау, в том числе возможные концентрации фтора во флюидах (Зарайский и др., 1994).

Становление Акчатаузского гранитного плутона происходило на глубине 4-4,2 км (Щерба, 1960), что соответствует литостатическому давлению 100-120 МПа.

Концентрации растворенного SiO2 во флюидах, связанных с Акчатаускими гранитами, оказались равными 0,23-0,26 m. Снижение концентраций фтора и кремнезема на грейзеновой и гидротермальных стадиях обусловлены как снижением температуры, так и, главным образом, разбавлением магматических флюидов метеорными водами. Для грейзенового флюида это разбавление составило почти в 3 раза.

Согласно исследованию пород и флюидных включений в рудных телах (Дорошенко и Павлунь, 1983), а также изотопных соотношений на месторождении Акчатау (Зарайский и др., 1994), устанавливается следующая последовательность и физико-химические параметры минералообразования см. табл. 5.

Табл. 5. Последовательность и физико-химические параметры минералообразования на месторождении Акчатау

Минеральная ассоциация ТоС Р. кбар Состав флюида, моль/кг H2O

mHF mSiO2

I фаза гранитов 790-770 ~1,0 0,204 0,238

II фаза гранитов 750-710 ~1,0 0,229 0,256

III фаза гранитов 680-650 ~1,0 0,195 0,232

Q-Toz дайка 650 ~1,0 1,820 0,903

Пегматоид (жилы) 600 ~1,0 0,135 0,090

Грейзены 515-390

(500-400) ~1,0 0,042 0,055-0,053

Молибденит-кварцевая 440-320 1,2-1,0 Cl-OH-Na

Редкометально-молибденит-вольфрамит-кварцевая

480-300

1,6-0,7

F-Cl-K-Na

Пирит-вольфрамит-кварцевая 415-260 0,75-0,5 F-Cl-K-Na

Галенит-сфалерит-кварцевая 310-150 0,35-0,55 CO2-H2O, H2CO3-Na

Флюорит-кварцевая 180-80 ~0,2 H2O-Na-Ca,

Цеолит-кальцитовая 120-60 ~0,2 H2O-Na-Ca

В таблице также приведены оценки концентраций HF, полученные с помощью биотитового и мусковитового геофториметров (Аксюк, 2002) для этих ассоциаций.

Рис. 12 Концентрация SiO2 во флюидах месторождения Акчатау, Центральный Казахстан

К осаждению кремнезема из фторсодержащего флюида приводит как снижение температуры, так и разбавление флюида, так как и то и другое приводит к уменьшению растворимости кварца.

4.2. Оценка концентрации SiO2 в природном флюиде при образовании Хангилайского гранитного плутона и связанных с ним Спокойнинского и Орловского месторождений, а также Этыкинского месторождения, приуроченного к Олдандинскому гранитному плутону.

Развитые в этих районах граниты образуют формационный ряд от биотитовых лейкогранитов до сильно дифференцированных литий-фтористых амазонитовых гранитов, полосчатых аплитов и пегматоидов. Хорошим индикатором этого ряда дифференциации является Zr/Hf отношение в составе гранитов, которое уменьшалось в ходе дифференциации от 25 до 5 (Зарайский и др. 2000).

Экспериментальное изучение плавления литий-фтористых гранитов, альбититов, пегматоидов и грейзеноподобных пород Орловского месторождения при давлениях 50-300 МПа воды (Аксюк, 2002) показало, что температуры их солидуса ниже, чем температура солидуса гаплогранитов примерно на 60°С.

Оценки температур образования биотитов и литиевых слюд в Орловских гранитах дали интервал 750-620°С (Аксюк, 2002). Если принять, что породы формировались при давлении близком к 150 МПа, что отвечает геологическим наблюдениям и физико-химическим оценкам (на глубине около 6-8 км) (Zaraisky et al., 1997; Аксюк, 2002), и значению aH2O = 1, то согласно геофториметру для литиевых слюд (Аксюк А. М. 2002), концентрации НF в магматическом флюиде ранних (родоначальных) биотитовых гранитов Хангилайского массива были относительно высокими и составляли около 0,037 MHF (моль/дм3) (или 0,081 – 0,106 mHF (моль/кг H2O)).


загрузка...