ТЕРМОДИНАМІЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ СПІВІСНУВАННЯ КІНОВАРІ ТА МЕТАЦИНАБАРИТУ
Ключові слова:
кіновар, метацинабарит, термодинамічне моделювання.Анотація
За допомогою числового фізико-хімічного моделювання мінералоутворення в програмному пакеті GEM-Selektor (GEMS3) досліджено поліморфні переходи між кіновар’ю та метацинабаритом. Компоненти системи підібрано для імітації середньо- й низькотем- пературних гідротермальних умов. У реакції брали участь розчини з солоністю 8, 16, 20 та 40 мас. % NaCl-екв. Буферну рівновагу окиснювально-відновлювальних умов підтримува- ли за допомогою H2S–H2SO4. Тиск змінювали від 100 до 1 000 бар. Температурний інтервал оцінки мінерального рівноважного стану – 225–525 °С. Оскільки в системі є не лише Hg, Fe та S, а й Cu, то перетворення кіновар–метацинабарит супроводжувалися осадженням піриту, халькопіриту й борніту. Зміна показника рН корельована переходом борніт– халькопірит: борніт утворюється за кислих умов, халькопірит – за лужних. На поліморфних перетвореннях сульфідів ртуті варіації кислотності–лужності не позначилися. Зміни окисно-відновного потенціалу фіксовані тим, що халькопірит стабільний за відновлювальних умов, а борніт – за більш окиснювальних. Якщо за Р = 100 бар у температурному інтервалі 225–300 °С відкладається тільки кіновар, то вже за 200 бар у точці 363 °С відбувається перехід кіноварі у метацинабарит. За такого тиску температурний проміжок стабільності метацинабариту становить 363–401 °С. Якщо значення тиску сягає 300 бар, то перехід кіновар–метацинабарит зміщується до точ- ки 367 °С, а інтервал існування метацинабариту обмежений значеннями 367–425 °С; відповідно, за Р = 1 000 бар перехід відбувається за 385 °С, а температурний інтервал стабільності метацинабариту стає ще ширший – 385–500 °С. За вищих значень температури метацинабарит розкладається з виділенням самородної ртуті. Отже, утворенню метацинабариту сприяє підвищення тиску. Це логічно випливає з необхідності переорієнтації зв’язків ланцюжкової структури кіноварі у щільнішу структуру метацинабариту. Поле стабільності існування метацинабариту розширюється за вищих значень тиску, а зміна солоності розчинів не впливає на умови поліморфних перетворень.
Посилання
Мельчакова Л. В. Переход киноварь–метациннабарит (энтальпия и температура перехода, теплоемкость) / Л. В. Мельчакова, И. А. Киселева // Геохимия. – 1989. – № 11. – С. 1663–1668.
Dickson F. W. The stability relations of cinnabar and metacinnabar / F. W. Dickson, G. Tunell // Amer. Mineral. – 1959. – Vol. 44, N 5–6. – P. 471–487.
GEM-Selektor geochemical modelling package: revised algorithm and GEMS3K numerical kernel for coupled simulation codes / D. A. Kulik, T. Wagner, S. V. Dmytrieva [et al.] // Computational Geosciences. – 2013. – Vol. 17. – P. 1–24.
GEM-Selektor geochemical modelling package: TSolMod library and data interface for multicomponent phase models / T. Wagner, D. A. Kulik, F. F. Hingerl, S. V. Dmytrieva // Canadian Mineralogist. – 2012. – Vol. 50. – P. 1173–1195.
Mineral assemblages in the Hg–Zn–(Fe)–S system at Levigliani, Tuscany, Italy / A. Dini, M. Bevenuti, P. Lattanzi, G. Tanelli // European Journal of Mineralogy. – 1995. – Vol. 7,
N 2. – P. 417–428.
