Замещение




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
         » » Замещение

Замещение

11.09.2017


В месторождениях, образовавшихся приблизительно выше 250° С, текстуры руд указывают на то, что замещение представляет обычное явление. Ho при более низких температурах оно проявляется редко и размеры его ограниченны. Несмотря на это, выполнено чрезвычайно мало исследований, устанавливающих связь между множеством реакций растворения и реакций осаждения. На изучение диффузии и ее влияния на примесные элементы были направлены относительно большие усилия, чем на массовое замещение и инфильтрационный метасоматоз руд. Замещение — это главная область нашего незнания в проблеме генезиса гидротермальных руд.
Замещение карбонатов в рудных месторождениях намного более обычно, чем замещение других типов пород. Оно, по-видимому, происходит там, где рудоносный раствор впервые вступает в контакт с карбонатами, как это имеет место на некоторых скарновых месторождениях, или же после прохождения через некоторую толщу карбонатов, как в округе Ганновер, Нью-Мексико. Случай выпадения на первом контакте вызван, скорее всего, нейтрализацией кислоты, но второй случай проблематичен. Текстуры также свидетельствуют о том, что имеет место небольшое, связанное с замещением уменьшение объема, которое означает, что возможные сопряженные реакции растворения плюс осаждения ограничиваются только такими, которые имеют малые объемные эффекты: AVR.

Замещение мрамора сфалеритом в хорошо буферированных рассолах было выполнено экспериментально. Раствор, содержавший 1,0 т Cl-, 0,1 т СО3в2- и 0,001 т H2S, был первоначально приведен в равновесие при 250—350° С со сфалеритом, графитом, кварцем, каолинитом, Na-монтмориллоннтом, пиритом и пирротином. На контакте карбонат подвергался травлению и замещался, особенно вдоль границ зерен, тесными скоплениями сфалерита и сульфидов железа. Сопряженными реакциями были, вероятно, следующие:

Характерный путь реакции показан стрелкой на рис. 8.5. Результаты во многом отличаются от тех, которые были получены при изучении руд. Как и следовало ожидать для такого рода быстрых реакций и при возникающих в этих экспериментах резких градиентах химических потенциалов, размеры зерен осажденных сульфидов составили только несколько десятков микрон. Было обнаружено небольшое замещение под поверхностью кристаллов, причем по объему растворившаяся часть превышала осажденную.
Была также экспериментально проверена другая модель карбонатного замещения. Представим себе, что рудоносный раствор течет по каналам через мрамор, причем это происходит таким образом, что реакций не происходит до тех пор, пока этот раствор не встретит циркулирующую метеорную воду, после чего может начаться окисление и отложение сульфида. Мы построили эксперимент таким образом, что в процессе реакции, протекавшей при 450° С внутри мраморного цилиндра, имелась зона окислительного взаимодействия, в результате чего на этом участке возникло замещение пирротином (размер зерен 0,2 мм), хотя растворы NaHS 5,5 т (pH 8,6 при 25° С) были насыщены также сфалеритом.
Принимая, что HS- преобладает во время замещения, мы можем представить главные реакции для случая ограниченного количества O2:

и для случая избыточного количества O2 (и других окислителей):

Из этих четырех реакций только реакция (8.13) сопровождается освобождением протонов. Если же преобладает H2S, набор реакций, подобный уравнениям (8.10)—(8.13), показывает, что в этом случае протоны освобождаются как при ограниченном количестве окислителя, так и при его избытке для температур как выше, так и ниже 300° С. Освобожденные протоны могут растворять карбонаты в пяти из восьми комбинаций — в четырех, где преобладает H2S, или в одной, где преобладает HS , T < 300° С и O2 присутствует в избытке. Хотя окисление во всех восьми случаях вызывает осаждение из сульфидных комплексов при равновесных их концентрациях, количество осажденного вещества на килограмм раствора мало. Поэтому для замещения, близкого к соотношению объем на объем, необходимо чередование условий карбонаторастворения, сульфидоотложения и условий, при которых происходит отложение только сульфидов, чтобы они заполнили все доступные открытые пустоты. Вероятными комбинациями являются следующие: 1) раствор HS-, контактирующий с избытком O2, с переменной температурой выше и ниже 300°С, 2) раствор с температурой ниже 300° С и меняющимся режимом O2 от ограниченного поступления до избытка и 3) ограниченное поступление O2 при pH, меняющемся между областями преобладания HS- и H2S.
Эти эксперименты по замещению дают структуры, подобные рудным, и модель способна удовлетворить требованию сохранения объема. Она недостаточна в том отношении, что требует при высоких температурах, когда замещение обильно проявлено, очень высоких значений pH (и относительно высоких ES) и нуждается в достаточном снабжении окислителем.
Третий тип замещения состоит в простом обмене металлами между раствором, обедненным сульфидом и богатым металлом, и сульфидами вмещающих пород, как в Уайт-Пайн, Мичиган. Типичным является обмен между хлоридным или сульфатным раствором и пиритом во вмещающей породе. Морель осуществил при 300° С такое замещение Zn2+ на Pb2+ в ZnS и Pb2+ на Zn2+ в PbS, используя растворы Cl- 0,36m. В этих экспериментах на поверхности каждого из сульфидов были выращены хорошие идиоморфные кристаллы. Тем не менее принципиальной проблемой остается замещение не другого сульфида, а карбоната или силиката вмещающих пород.