Статьи автора

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ОБРАЗОВАНИЯ САМОРОДНЫХ МЕТАЛЛОВ (Fe) В ЗЕМНОЙ КОРЕ В ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫХ УСЛОВИЯХ

Номер выпуска 5 от 21.04.2025

Представлены результаты экспериментального моделирования процесса образования самородного Fe в земной коре при взаимодействии базальтовых расплавов с флюидом (H, H+CH) при температурах 1100−1250°C, давлениях флюида 1−100 МПа в сильно восстановительных условиях −O = 10−10 бар. Эксперименты проведены с использованием установки высокого газового давления, снабженной уникальным устройством, которое обеспечивает проведение длительных экспериментов при высоких температурах и давлениях восстановительного флюида. В опытах использованы природные образцы магматических пород: магнезиальный базальт северного прорыва вулкана Толбачик (Камчатка), а также этот магнезиальный базальт, обогащенный оксидами никеля и кобальта. На основе экспериментального моделирования установлены следующие особенности процесса взаимодействия восстановительного флюида с базальтовыми расплавами. 1. Несмотря на высокий восстановительный потенциал системы H или смеси (H+CH) – магматический расплав, реакции окисления водорода и полного восстановления оксидов металлов переменной валентности в расплаве не идут до конца. Прекращение окислительно-восстановительных реакций в базальтовом расплаве происходит за счет образования в расплаве HO, буферирующей восстановительный потенциал водорода или смеси (H+CH). 2. Первоначально гомогенный магматический расплав становится гетерогенным: образовавшаяся HO растворяется в расплаве и частично во флюидной фазе, при этом образуются расплавы более кислого состава и мелкие металлические обособления ликвационной структуры. 3. Процесс металл-силикатной ликвации в магматических расплавах при их взаимодействии с восстановительным флюидом может осуществляется при реальных температурах магм в природе (≤1250°C), значительно меньших соответствующих температур плавления железа и его сплавов с никелем и кобальтом. 4. Углерод, который образуется в опытах за счет пиролиза CH, растворяется в металлической фазе. Тем самым экспериментально обоснован механизм, ответственный за присутствие углерода в самородном железе в природе. 5. Структура и размеры экспериментально установленных металлических обособлений хорошо согласуются с природными данными о находках самородных металлов, прежде всего железа и его сплавов с никелем и кобальтом, в магматических породах различного состава и генезиса.

56 0