Неравновесность пирита




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





Яндекс.Метрика
         » » Неравновесность пирита

Неравновесность пирита

11.09.2017


Доказано, что пирит — чрезвычайно неудобное соединение для проведения лабораторных исследований, так как он не изменяется, в то время как другие фазы (например пирротин, халькопирит, галенит) вступают в реакцию. Особенно затруднен процесс образования зародышей пирита. Подобные трудности возникают и при экспериментах с арсенопиритом и, как можно ожидать, являются особенно острыми для других инертных (refractory) сульфидов (три- и диарсениды железа, кобальта и никеля и т. д.), а возможно, и для сульфидов с комплексной структурой (например, цилиндрита). Однако подавляющее большинство кинетических проблем, связанных с сульфидными ассоциациями, относится к пириту, и поэтому, хотя здесь будет рассматриваться пирит, выполненные построения могут быть использованы в качестве модели при анализе других неравновесных соотношений.

Удобным способом количественного выражения неравновесности пирита может служить построение диаграмм, на которых активность FeS2 является переменной величиной, как, например, на рис. 7.11. Из сравнения полей устойчивости различных сульфидов железа и меди легко видеть, что такая обычная ассоциация, как ковеллин + халькопирит, метастабильна и обязана своим существованием пересыщению относительно пирита. Вполне возможно, что некоторые сульфиды, такие, как марказит, смайтит, грейгит и группа высокосернистых пирротинов, образуются только в области пересыщения относительно пирита. Такую точку зрения ранее высказывал Бернер. Если марказит действительно слегка обеднен железом относительно пирита, то кривая образования марказита должна быть немного повернута по часовой стрелке. Ho доказательства того, что марказит в каких-либо условиях более стабилен, чем пирит, отсутствуют, и поэтому кривая марказита, вероятно, полностью остается в области пересыщения относительно пирита. В более высокотемпературной части той же диаграммы, которая представлена на рис. 7.11, а, поле ассоциации ковеллин + халькопирит замещается полем идаита. Ниже приблизительно 223° C этот минерал метастабилен по отношению к ассоциации ковеллин + дигенит + пирит. При дальнейшем снижении температуры поле метастабильного идаита вырождается в линию, совпадающую с границей полей ковеллина и халькопирита, а затем исчезает при температуре приблизительно 200° С. Таким образом, при охлаждении идаит становится метастабильным сначала относительно ассоциации пирит + дигенит + ковеллин, а затем относительно другой метастабильной ассоциации — ковеллин + халькопирит, поэтому не приходится удивляться тому, что идаит не относится к широко распространенным минералам.
Тщательные исследования образцов руд, которые включали, в частности, и эксперименты по чрезвычайно медленному охлаждению препаратов, обнаружили существование парадоксальной ситуации — сфалерит из ассоциации, содержащей пирротин и бедной пиритом, содержит меньше FeS в твердом растворе, чем сфалерит из ассоциации пирит + пирротин, что совершенно несовместимо с равновесной диаграммой системы железо — цинк — сера. Это наблюдение может быть объяснено, если допустить, что состав сфалерита продолжает меняться в соответствии с реакцией с пирротином и тогда, когда образования зародышей пирита уже не происходит, но рост кристаллов пирита продолжается за счет ранее образовавшихся зародышей. Поэтому составы ассоциации пирит + пирротин + сфалерит при охлаждении ближе соответствуют положению равновесия, чем состав этой же ассоциации, но без пирита. В аналогичных физических условиям для второй ассоциации направление реакции таково, что при снижении температуры состав ассоциации смещается в направлении области пересыщения по отношению к пириту.
Количественная оценка степени пересыщения затруднена. Однако представляется вероятным, что изменение активности FeS2 на величину, меньшую одной логарифмической единицы aFeS2, уже достаточно для того, чтобы создать ситуацию, подобную представленной на рис. 7.11. В работе установлено, что марказит всего примерно на одну килокалорию менее стабилен, чем пирит, так что при 200° С пересыщение относительно пирита всего на 0,5 логарифмической единицы может быть достаточно для кристаллизации марказита. Для сравнения напомним, что образование аморфного кремнезема при 75° С происходит при пересыщении относительно кварца на одну логарифмическую единицу, что показано в работе, так что предполагаемая нами степень пересыщения находится в пределах наблюдаемых величин.
Явления пересыщения не ограничены только природными системами, а достаточно часто наблюдаются (хотя не всегда определяются как таковые) в лаборатории. Так, большие расхождения в оценке «максимальной» температуры, при которой устойчив моноклинный пирротин, можно объяснить в рамках тех же понятий, что и явления, наблюдаемые в экспериментах по изучению пересыщения по отношению к пириту. C нашей точки зрения, адекватного доказательства равновесия между пиритом и моноклинным пирротином для любой температуры среди опубликованных результатов еще не имеется. В работе четко зафиксирована ассоциация идаит + халькопирит при 300 и 350° С вместо необходимой по термодинамическим данным ассоциации дигенит + борнит + пирит. Таким образом, метастабильные равновесия часто могут быть даже более полезны, чем стабильные, при интерпретации различных геологических процессов в области низких температур.