RAS Earth ScienceПетрология Petrology

  • ISSN (Print) 0869-5903
  • ISSN (Online) 3034-5855

Experimental Study of Cation-Exchange Equilibriums of Solid Solutions of Gallium Feldspars (K,Rb)GaSiO with Water-Salt Fluid (KCl-RbCl-HO) at 550°C and 1.5 kbar and Application to the Description of the Properties of Solid Solutions with a Feldspar Structure

PII
S30345855S0869590325050027-1
DOI
10.7868/S3034585525050027
Publication type
Article
Status
Published
Authors
Volume/ Edition
Volume 33 / Issue number 5
Pages
18-39
Abstract
Feldspars of the KGaSiO-RbGaSiO series were synthesized at a temperature of 550°C and a pressure of 1.5 kbar, and cation-exchange reactions feldspar – solution (1M KCl + 1M RbCl) were studied. The parameters of the unit cells of the solid solutions were specified, and the excess mixing functions were calculated. A comparison with previously studied feldspars was made. Empirical dependencies for calculating the energy parameters of the Margules model and the volumes of unit cells of various feldspars were proposed.
Keywords
галлиевые полевые шпаты твердые растворы водно-солевой флюид катионообменные равновесия
Date of publication
28.04.2025
Year of publication
2025
Number of purchasers
0
Views
67

References

  1. 1. Зырянов В.Н. Фазовое соответствие в системах щелочных полевых шпатов и фельдшпатоидов. М.: Наука, 1981. 181 с.
  2. 2. Ковальский А.М., Котельников А.Р., Бычков А.М. и др. Синтез и рентгеновское изучение твердых растворов калий-рубидиевых полевых шпатов (предварительные данные) // Геохимия. 2000. № 3. С. 256–260.
  3. 3. Котельников А.Р. Расчет функций смешения твердого раствора плагиоклаза // Геохимия. 1980. № 2. С. 226–230.
  4. 4. Котельников А.Р. Изоморфизм в каркасных алюмосиликатах. Автореф. дисс. … докт. геол-мин. наук. М.: МГУ, 1995. 36 с.
  5. 5. Котельников А.Р., Щекина Т.И. Экспериментальное изучение кинетики взаимодействия плагиоклазов с водно-солевым флюидом при 500° и 1 кбар // Геохимия. 1986. № 9. С. 1233–1244.
  6. 6. Котельников А.Р., Чернышева И.В., Котельникова З.А., Сенин В.Г. Экспериментальное изучение изоморфизма в (К,Ва)-полевых шпатах // Геохимия. 1999. № 4. С. 393–403.
  7. 7. Котельников А.Р., Ахмеджанова Г.М., Сук Н.И. и др. Экспериментальное изучение галлиевых полевых шпатов // Тр. Всероссийского ежегодного семинара по экспериментальной минералогии, петрологии и геохимии. 16–17 апреля 2019 г. М.: ГЕОХИ РАН, 2019. С. 201–203.
  8. 8. Котельников А.Р., Сук Н.И., Ахмеджанова Г.М., Котельникова З.А. Экспериментальное изучение катионообменных равновесий твердых растворов галлиевых полевых шпатов (Na,K)GaSi3O8 с водно-солевым флюидом (NaCl–KCl–H2O) при 550℃ и 1.5 кбар // Петрология. 2021. Т. 29. № 5. С. 552–566.
  9. 9. Котельников А.Р., Сук Н.И., Ахмеджанова Г.М. и др. Катионообменные равновесия в системе Ga-полевые шпаты–флюид // Тез. докладов XVIII Российского Совещания по экспериментальной минералогии. 5–10 сентября 2022 г., Иркутск. 2022. С. 81.
  10. 10. Котельников А.Р., Сук Н.И., Ахмеджанова Г.М., Дрожжина Н.А. Синтез твердых растворов (Rb,Ba)-полевых шпатов // Тр. Всероссийского ежегодного семинара по экспериментальной минералогии, петрологии и геохимии (ВЕСЭМПГ-2024). М.: ГЕОХИ РАН, 2024. С. 162–165.
  11. 11. Котельникова З.А. Синтетические и природные флюидные включения как основа моделирования режима летучих при петрогенезе. Автореф. дисс. … докт. геол-мин. наук. М.: ИЛ РАН, 2001. 40 с.
  12. 12. Котельникова З.А., Котельников А.Р. Экспериментальное изучение флюидных включений в минералах // Геохимия 1988. № 8. С. 1075–1083.
  13. 13. Котельникова З.А., Иванов Д.Ю., Котельников А.Р. Фазовое состояние высокотемпературных растворов хлоридов щелочных и щелочноземельных металлов по данным синтетических флюидных включений // Тр. IX Международной конференции по термобарогеохимии. Александров: ВНИИСИМС, 1999. С. 252–262.
  14. 14. Перчук Л.Л., Рябчиков И.Д. Фазовое соответствие в минеральных системах. М.: Недра, 1976. 287 с.
  15. 15. Саксена С. Термодинамика твердых растворов породообразующих минералов. М.: Мир, 1975. 205 с.
  16. 16. Хайбуллин И.Х., Борисов Н.М. Экспериментальное исследование термических свойств водных и паровых растворов хлоридов натрия и калия при фазовом равновесии // Теплофизика высоких температур. 1966. Т. 4. № 4. С. 518–525.
  17. 17. Шведенков Г.Ю., Шведенкова С.В. Полевые шпаты под давлением воды и двуокиси углерода. Новосибирск: Наука СО РАН, 1982. 166 с.
  18. 18. Шведенкова С.В., Шведенков Г.Ю. Экспериментальное изучение распределения кальция и натрия между плагиоклазом и водно-хлоридным раствором при 350°С и 100 МПа // Геология и геофизика. 1990. № 2. С. 75–80.
  19. 19. Bambauer H.U., Kroll H., Nager H.E., Pentinghaus H. Feldspat-Mischkristalle – Eine Ubersicht // Bull. Soc. Fr. Mineral. Cristallogr. 1974. V. 97. P. 313–345.
  20. 20. Bambauer H.U., Schops M., Pentinghaus H. Feldspar phase relations in the system NaAlSi3O8–SrAl2Si2O8 // Bull. Mineral. 1984. V. 107. P. 541–551.
  21. 21. Bodnar R.J., Burnham C.W., Sterner M.S. Synthetic fluid inclusions in natural quartz. III. Determina-tion of phase equilibrium properties in the system H2O-NaCl to 1000 and 1500 Bars // Geochem. Cosmochim. Acta. 1985. V. 49. P. 1861–1873.
  22. 22. Burnham C.W. Least-squares refinement of crystallographic lattice parameters for IBM PC/XT/AT and compatibles. Cambridge MA02138: Harward University, 1991 (program description). 24 p.
  23. 23. Carpenter M.A. Equilibrium thermodynamics of Al/Si ordering in anorthite // Phys. Chem. Mineral. 1992. V. 19. P. 1–24.
  24. 24. Chichagov A.V. Information-calculating system on crystal structure data of minerals (MYNCRYST) // Materials Science Forum. Volks 166–169. Trans. Tech. Publ. Switzerland. 1994. P. 187–192.
  25. 25. Dujon S.C., Lagache M. Echanges entre plagioclases et solutions aqueuses de clorures sodi-calciques a differentes pression et temperatures (400–800°C, 13 kilobars) // Bull. Mineral. 1984. V. 107. No 3–4. P. 553–569.
  26. 26. Goldsmith J.R. Gallium and germanium substitutions in synthetic feldspars // J. Geol. 1950. V. 58. P. 518–536.
  27. 27. Kimata M., Saito S., Shimizu M. Structure of sanidine type KGASi3O8 tetrahedral-site disordering in potassium feldspar // Eur. J. Mineral. 1995. V. 7. P. 287–296.
  28. 28. Kotelnikov A.R., Schipalkina N.V., Suk N.I. Synthesis of As-containing feldspars and feldspathoids // Experiment GeoSci. 2019. V. 25. No 1. P. 99–102.
  29. 29. Krzhizhanovskaya M.G., Bubnova R.S., Depmeier W. et al. A new borosilicate feldspar, KBSi3O8: synthesis, crystal structure and thermal behavior // Z. Kristal-logr. 2012. V. 227. 446–451.
  30. 30. Kroll H., Schmiemann I., von Colln G. Feldspar solid solutions // Amer. Mineral. 1986. V. 71. P. 1–16.
  31. 31. Kroll H., Kotelnikov A.R., Goettlicher J., Valyash-ko E.V. (K,Sr)-feldspar solid solutions: the volume behaviour of heterovalent feldspars // Eur. J. Mineral. 1995. V. 7. P. 489–499.
  32. 32. Lagache M., Sabatier G. Distribution des elements Na, K, Rb et Cs a l'etat de traces entre feldspaths alcalins et solution hydrothermale a 650°C, 1 kbar: donnees experimentales et interpretation thermodynamique // Geochim. Cosmochim. Acta. 1973. V. 37. P. 2617–2640.
  33. 33. Martin R.F. Disordered authigenic feldspars of the series KAlSi3O8–KBSi3O8 from Southern California // Amer. Mineral. 1971. V. 58. P. 281–291.
  34. 34. Newton R.C., Charlu T.V., Kleppa O.J. Thermoche-mistry of the high structural state plagioclases // Geochim. Cosmochim. Acta. 1980. V. 44. P. 933–941.
  35. 35. Orville P.M. Alkali ion exchange between vapor and feldspar phases // Amer. J. Sci. 1963. V. 261. P. 201–237.
  36. 36. Orville P.M. Plagioclase cation exchange equilibria with aqueous chloride solution: results at 700°C and 2000 bars // Amer. J. Sci. 1972. V. 272. No 3. P. 234–273.
  37. 37. Pentinghaus H. Polymorphie in den feldspatbildenden systemen A+T3+T34+O8 und A2+T23+T24+O8 alkali- und erdalkali-, bor-, aluminium-, gallium-, eisen-silikate аnd -germanate // Habil. Diss. 1980. Munster. 210 p.
  38. 38. Pichavant M., Schnapper D., Brown W.L. Al-substitution in alkali feldspars: preliminary hydrothermal data in the system NaAlSi3O8–NaBSi3O8 // Bull. Mineral. 1984. V. 107. P. 529–537.
  39. 39. Reed S.J.B. Electron Microprobe Analysis and Scanning Electron Microscopy in Geology. Cambridge: Cambridge University Press, 2005.
  40. 40. Shchipalkina N.V., Pekov I.V., Britvin S.N. et al. A new mineral ferrisanidine, K[Fe3+Si3O8], the first natural feldspar with species-defining iron // Minerals. 2019. V. 9. P. 770. https://doi.org/10.3390/min9120770
  41. 41. Schliestedt M., Johannes W. Cation exchange equilibria between plagioclase and aqueous chloride solution at 600 to 700°C and 2 to 5 kbar // Europ. J. Mineral. 1990. V. 2. P. 283–295.
  42. 42. Shannon R.P., Prewitt C.T. Revised values of effective ionic radii // Acta Crystallogr. 1970. V. 26. P. 1046–1048.
  43. 43. Simpson D.R. Aluminium phosphate variant of feldspar // Amer. Mineral. 1977. V. 62. P. 351–355.
  44. 44. Sourirajan S., Kennedy G.C. The system H2O-NaCl at elevated temperatures and pressures // Amer. J. Sci. 1962. V. 260. No 2. P. 115–141.
  45. 45. Vergasova L.P., Krivovichev S.V., Britvin S.N. et al. Filatovite, K[(Al,Zn)2(As,Si)2O8], a new mineral species from the Tolbachik volcano, Kamchatka peninsula, Russia // Eur. J. Mineral. 2004. V. 16. P. 533–536.
  46. 46. Viswanathan K. The existence of a K-Ca feldspar solid solution series // Naturwissen. 1970. B 57. No 9. P. 451.
  47. 47. Voncken J.H.L., Konings R.J.M., Jansen J.B.H., Woensdregt C.F. Hydrothermally grown buddingtonite, an anhydrous ammonium feldspar (NH4AlSi3O8) // Phys. Chem. Mineral. 1988. V. 15. No 4. P. 323–328.
  48. 48. Windom K.E., Boettcher A.L. The effect of reduced activity of anorthite on the reaction grossular + quartz = anorthite + wollastonite: a model for plagioclase in the Earth's crust and upper mantle // Amer. Mineral. 1976. V. 61. P. 889–896.
QR
Translate

Indexing

Scopus

Scopus

Scopus

Crossref

Scopus

Higher Attestation Commission

At the Ministry of Education and Science of the Russian Federation

Scopus

Scientific Electronic Library