Сера в магматической водной фазе




Главная
Новости
Строительство
Ремонт
Дизайн и интерьер
Строительная теплофизика
Прочность сплавов
Основания и фундаменты
Осадочные породы
Прочность дорог
Минералогия глин
Краны башенные
Справочник токаря
Цементный бетон




13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017





Яндекс.Метрика
         » » Сера в магматической водной фазе

Сера в магматической водной фазе

07.09.2017


Поведение серы во время повторного вскипания в насыщенной H2O краевой зоне в некотором отношении напоминает поведение хлора, но во многих других отношениях фундаментально отличается от него. Как указывалось ранее, вся сера, растворенная в водосодержащей магме, содержится в виде SH- и до отделения водной фазы участвует в равновесии
SH-(m) + OH-(m) <—> H2S(v) + O2-(m).

Согласно экспериментальным данным и рассмотренным ранее механизмам растворения, константа равновесия этой реакции сравнима с константой равновесия для HCl и в два раза больше, чем соответствующая величина для H2O при тех же температуре и давлении, но на этом сходство заканчивается. При условии fO2, типичного для гранодиоритовых магм, приблизительно 50—90% серы, высвобождающейся из магмы, может образовывать SO2 за счет реакции типа
SH-(m) + 5OH-(m) <—> 3O2-(m) + SO2(v) + 3H2(v),

зависящей от давления (fw). Кроме того, равновесие по H2S, аналогичное реакциям (3.13)—(3.16), лежит намного левее, особенно в присутствии HCl, и, конечно же, в результате реакции с H2S, аналогичной реакции (3.17), при магматических температурах осаждается пирротин.
Очень сильная обратная зависимость fSO2v/fH2Sv от fw означает также сильную обратную зависимость KPS = mESv/mESm от fw, так как SO2 фактически нерастворима в алюмосиликатных расплавах при низких до средних давлениях. В более глубоких частях порфировой системы на рис. 3.5 (Pt = 2,0 кбар), где магнетит и роговая обманка или биотит сосуществуют с расплавом («буферирование» fO2), fSO2v/fH2Sv < 1,0 и KPS = 4,0. Однако в присутствии такой же ассоциации фаз при 0,5 кбар fSO2v/fH2Sv = 10 и KPS = 4,0. Следовательно, можно ожидать, что общее содержание серы в водной фазе, отделившейся от расплава, содержащего 0,17 вес.% S (почти насыщенной пирротином), варьирует от приблизительно 0,2 m ES более глубоких частях порфировой системы до 2,0 m 2S на малых глубинах.
Образование магматической водной фазы в насыщенной H2O краевой зоне независимо от глубины, где оно происходит, приводит к снижению fH2Sв системе как за счет перехода H2S из расплава во вновь образованную и увеличенную в объеме водную фазу, так и за счет образования SO2(v), и достигается упомянутое выше равновесное разделение. Заметное уменьшение fH2S вызывает растворение уже закристаллизовавшихся сульфидов; этот процесс более явно проявляется при отделении магматической водной фазы от насыщенной H2O краевой зоны и проникновении ее в окружающую систему трещин, в которой давление флюида (fw) существенно меньше, а температура лишь незначительно ниже. Таким образом, по мере того как насыщенная H2O краевая зона отступает вниз, она и непосредственно лежащие ниже породы освобождаются от серы, которая обычно переносится вверх в более низкотемпературную часть системы главным образом в виде SO2. Однако по мере понижения температуры ниже насыщенного H2O солидуса SO2 гидролизуется с образованием H2S и H2SO4 в отношении 1 : 3; результирующее возрастание fH2S вызывает осаждение сульфидов из металлохлоридных комплексов, а соответствующее увеличение fH2SO4 обусловливает осаждение ангидрита — обычного и широко распространенного минерала в высокотемпературной ассоциации меднопорфировых месторождений. Эти реакции субсолидуса будут подробно рассмотрены в следующем разделе, но первые дополнительные комментарии уместны при рассмотрении диффузии H2 в магме и ее влияния на fSO2/fH2S.
Экспериментально было установлено, что диффузия H2O и O2 в силикатных расплавах слишком незначительна, чтобы существенно влиять на перераспределение H2O в насыщенной H2O краевой зоне модельной порфировой системы. Однако это не так для H2, величина диффузии которого более чем на три порядка выше величины диффузии H2O. Поэтому магматическая водная фаза, сосуществующая с магнетитом, роговой обманкой, плагиоклазом и расплавом данного состава в насыщенной H2O краевой зоне, может терять значительные количества H2 во вмещающих породах. Прямое влияние такой потери H2 выражается в увеличении fO2 для поддержания равновесия H2O <—> H2 + 1/2O2, по fO2 буферируется в значительной степени сосуществующим магнетитом и роговой обманкой особого состава. Следовательно, либо изменяется состав роговой обманки (увеличивается отношение окисного Fe к закисному), либо, что более вероятно, она реагирует с расплавом и другими фазами с образованием флогопитового биотита, магнетита и плагиоклаза, что, очевидно, имело место в Бингеме, Юта. Поэтому общий эффект потери H2 заключается в увеличении в равновесии значения fO2 которое локально может достичь поля устойчивости гематита. Вместе с увеличением fO2 возрастает fSO2/fH2S, возможно, в 1000 раз и более, что выражается в почти полной экстракции серы из расплава и твердых фаз. Кроме того, fSO2/fH2S сохраняется почти постоянным при изоэнтальпическом расширении водной фазы в расположенной выше системе трещин, поддерживая таким образом способность хлорсодержащего флюида переносить металл и серу до тех пор, пока термический градиент не превысит изоэнтальпическую адиабату. При заметно более крутых градиентах вышеупомянутый гидролиз SO2 приобретает возрастающее значение, и происходящее в результате увеличение fH2S может вызвать осаждение сульфидов металлов.