Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Равновесия породообразующих карбонатов в гидротермальных условиях

ВАК РФ 04.00.08, Петрография, вулканология

Автореферат диссертации по теме "Равновесия породообразующих карбонатов в гидротермальных условиях"

ИМ. М.В.ЛОМОНОСОВА ГЕОЛОГИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

На правах рукописи

МАРТЫНОВ Константин Валентинович

УЖ 541.123:549.742

РАВНОВЕСИЯ ПОРОДООБРАЗУЮЩИХ КАРБОНАТОВ В ГадРОТЕРМАЛЫЙХ УСЛСЕ1ИХ

Специальность 04.00.08 - петрография, вулканология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-мннералогических наук

Москва - 1Э91

шиита выполнена в Институте экспериментальной минералог! АН СССР.

Научный руководитель: доктор геолого-минералогических наук Г.П.Зарайский

Официальные оппоненты: доктор геол.-мин. наук Е.Н.Грамэницкий (МГУ) кандидат геол.-мин. наук А.А.Графчиков (ИЭМ АН СССР)

Ведущая организация: Институт геологии и геохимии УО АН СССР (г.Свердловск)

Защита состоится " ¿V >■ </■>£/' ^ 19Щ?г. в час

з ауд.££21 на заседании специализированного Ученого Совет) К.053.05.С6 по петрографии, геохимии и геохимическим метода] поисков месторождений полезши ископаемых геологического факультЕ та Московского государственного университета им. М.В.Ломоносова.

Адрес: 119899 Москва, Ленинские горы. МГУ, геологический фе культет.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке геологическс го факультета МГ'У (зона "А", 6 этаж).

Автореферат разослан " - ^ " _ 192? г.

Ученый секретарь специализированного Совета, ст.н.с. ^^^^^^^^м.Батанова

ОБЩйЯ ХАРАКТЕРЛСТККЛ РАБОТЫ Актуальность__темы определяется необходимостью разработки новых методов оценки условий образования средне-низкотемпературных . гидротермальных парагенэзисов и, в частности, метасоматитов берэ-—зиг-лиственитовой формашш. Метода определения Р-Т-Х параметров средне-низкотемпературного петрогенэза в настоящее время ограничены в основном термобарогеохимией флюидных включений в минералах, но пока практически не существует минералов-индикаторов для этой области параметров. Вместе с тем, для некоторых средне-низкотемпературных гидротермальных пород характерно широкое распространение карбонатов, которые имеют относительно простой, но чутко реагирующий на изменение внешних условий состав.

Ц§5ь_работы - изучить влияние физико-химических параметров на минеральные равновесия с участием твердых растворов породообразующих карбонатов и разработать методику использования этих равновесий для оценки условий образования гидротермальных пород, содержащих карбонатные парагенезисы.

Задата_исслздования: I) выбор модельной системы и ее исследование методом топологического анализа мультисистем, 2) экспериментальное изучение ключавих равновесий, 3) расчет и согласование термодинамических моделей твердых растворов карбонатов по экспериментальным данным, 4) изучение влияния физико-химических параметров на равновесия в'модельной системе методом термодинамических расчетов. 5) разработка методики использования карбонатных равновесий для определения условий образования гидротермальных пород, 6) изучение карбонатных парагенэзисов в метасоматитах березитов-лиственитов и оценка фгаико-хюических условий их образования.

Новгона_и_на^таая_знатамость. Для оценки условий образования березит-лиственитовой формации впервые:

- предложена и исследована модальная система 1%0-Са0-1,е0-Н20-С02-02, в рамках которой нашли свое отражение различные типы равновесий с участием твердых растворов породообразующих карбонатов.

- проведено экспериментальное изучение влияния температуры и состава флюида на равновесия с участием железистых карбонатов и магнетита и осуществлена :.;ссшркментэльная калибровка авкерит-Сре йнерито вого геотермометра,

- получена система согласованных термодинамических данных, включающая параметры моделей твердых растворов карбонатов,

-

- разработана методика определения Р-Т-Х параметров петрогьяеза по карбонатным парагэнезисам,

- получены данные об эволюции физико-химических параметров в процессе образования метасоматитов беразит-листвэнитовой формации.

Практическое.значение_работы заключается в получении оригинальных экспериментальных и термодинамических данных и создании методики оценки физико-химических параметров образованна гидротермальных пород. Методика основана на изучения минерального состава парагенезисов и химического состава карбонатов, и термодинамических расчетах с использованием разработанных программных средств и предложенной системы согласованных термодинамических данных.

Защищаемые__полоавния.

1. Впервые методами топологического анализа мультисистем, экспериментальных исследований и термодинамических расчетов изучены равновесия с породообразувдими карбонатами в системе ИйО-СаО-РеО-1^0-С02-02-ЫаС1.

2. Показано, что твердые растворы карбонатов можно описать в рамках бинарных моделей: твердой раствор магнезит-сидерит является идеальным, а твердый раствор доломит-анкерит имеет отрицательное отклонение избыточной анергии смешения от идеальности.

3. Показано, что в равновесиях с магнетитом карбонаты повышают свою железистость при понижении температуры, фугитивности кислорода и при увеличении давления, мольной доли двуокиси углерода и концентрации соли во флюиде. Температурный эффект межфазового распределения магния и железа между твердыми растворами карбонатов можно использовать для определения температуры образования природных парагенезисов с точностью не хуже ±15°С.

4. Впервые разработана методика использования карбонатных рг-ьновесий для количественной оценки комплекса физико-химических параметров природного минвралообразования: температуры, давления, мольной доли двуокиси углерода, фугитивности кислорода, концентрации соли во флшде.

5. По данным о составе сосуществуицих карбонатов установлено, что березиты-листвениты Среднего Урала образовались при температуре 450~250°С, давлении 2-0,5 кбар при взаимодействии пород с флюидом, содержащим от 3 до 0,3 мол.£ двуокиси углерода. Уменьшение глубинности образования метасоматитов коррелирует с понижением температуры, давления и содержания двуокиси углерода во флюиде.

- 2 -

__катерисл. Основу работ»

составляют экспериментальные исследования (около 200 экспериментов). Для изучения минерального и химического состава экспериментальных и полевых образцов использованы рэнтгеноспектралышй микроанализ (более 2,5 тысяч измерений) и рентгенодифракционные исследования. В работе широко применялись статистические метода обработки экспериментальных данных и термодинамические расчеты.

Стр^хтура_и_объем_работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, имеет общий объем 160 страниц машинописного текста, содержит 9 таблиц, 50 рисунков, 10 приложений. Список литературы включает 86 наименований.

Публикации__и__апробация_райоты. Основные положения диссертации изложены в 10 печатных работах. Результаты работы докладывались на 11-м Всесоюзном совещании по экспериментальной минералогии (Черноголовка,1986), Всесоюзных семинарах экспериментаторов (ГЕОХИ,Москва,1987,1989), 6-сй Всесоюзной конференции "Метасоматизм и рудообрззование" (Ленинград,1987), Мевдународаом симпозиуме "Проблемы физико-химической петрологии" (ИГШ,Москва,1989), Международном симпозиуме "Гйоанализ 90" (Хантсвилл,Канада,1990).

Диссертация представляет итог многолетних исследований автора, проводившихся в лаборатории метасоматизма Института экспериментальной минералогии АН СССР (1981-1991 г.г.) по темам: 3.1.8.6 (Задание ГКНГ 05.06.НЗ) - "Физико-химические условия формирования рудоносных метасоматитов стадии кислотного выщзлачивзртш" (1982-85 г.г.), 3.1.8.4 (Программа ГКНТ 0.50.01) - "Физкко-хими-ческие условия образования кислотных метасоматитов и связанного с ними редкометального оруденения" (1986-90 г.г.).

Благодарности. Автор глубоко признателен научному руководителю Г.П.Зарайскому за постоянное внимание и поддержку. Автор благодарит сотрудников ИЭМ АН СССР В.П.Абрамова и В.И.Ткаченко за техническое обеспечение экспериментов, Г.Н.Докину за рентгенострук-турные исследования образцов, Й.М.Ромакенко и Г.А.Мищенчук за помощь в проведеии микрозонде^чх анализов, Е.Н.Балашова и А.Б.Бело-иожко за консультации в области термодинамических расчетов и программирования , всех сотруднике г К?!." ЛН СССР за творческое общение. \втор выражает признательность ".Н.Сазонову и А. С. Та ланцету (1ТГТ /О АН СССР), добрая воля которых во многом способствовала осу!чост-злению полевых исследований.

СОДЕРКАНИЕ РАБОТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИЗУЧЕНИЕ МИНЕРАЛЬНЫХ РАВНОВЕСИЙ В СИСТЕМЕ Mg0-Ca0-Fe0-H20-C02-02.

Породообразующие карбонаты образуют, три твердых раствора: кальцит, состоящий в основном из СаСС3 с некоторой примесью MgCOg и ?еС03, магнезит-сидерит с небольшим содержанием СаС03, называемый далее для краткости брейнеритомпо наиболее распространенному в бврезитах-лиственитах минеральному виду, и доломит-анкерит (анкерит), представлявший собой изомофный ряд доломит-ферродоломит с небольшими вариациями в отношении содержания СаСОд. Анкерит не может содержать более 75 мол Л CaFe (С03 )2.

В области низких и средних температур (до 450°С) изоморфизм проявлен для разных компонентов в разной степени: брейнерит обладает полным изоморфизмом Mg-Fe и весьма ограниченным в отношении содержания Са, анкерит очень близок по составу к бинарному сечению CaMg(C03)2-CaFe(C03)2, в кальците содержание Mg и Fe невелико. Это дает возможность рассматривать анке.рит и брейнерит как бинарные твердае растворы, а кальцит как фазу постоянного состава.

Топологический анализ равновесий в системе MgO-CaO-FeO-HgO-COg-Og (рис.1) показал, что для моновариантной ассоциации

Cal* + Brn = Mgt + Ank (I)

при заданных давлении и ^Og независимым является один из интенсивных параметров: Т или ^COg. При определенном значении этого параметра, то есть в точке на моновариантной линии, составы твердых растворов, участвующих в равновесии, фиксированы. Составы твердых растворов в дивариантных ассоциациях с магнетитом:

'Условные обозначения: Aq,A1 - параметры модели Гуггенхайма, f - фугитивность, - свободная энергия образования чистых фаз

при давлении I бар, Ge - избыточная энергия смешения, Kd - коэффициент распределения, Р - давление, R - универсальная газовая постоянная, t°C - температура (градусы Цельсия), Т - абсолютная температура, X - мольная доля, %е=ХреС0 ^мяСО +XFeCO 5 ~ желвзис_

3 3 3

тость, ц - химический потенциал. Символы минералов: Ank - анкерит, Вгс - брусит, Вгп - брейнерит, Cal - кальцит, Dol - доломит, Fdl -ферродоломит, Нет - гематит, Mgs - магнезит, Mgt - магнетит, Per -периклаз, Sid - сидерит. Обозначения кислородных буферов: НН - магнетит-гематит, NNO - никель-бунзенит.

ч йо

л

ГеО Н/60

щь С0£ 02

Рис.1. Топологическая схема диаграммы состояния системы М^-СаО-Уеи-^О-С^-С^ в зависимости от Т и цСС'2 при вполне подвижном поведении Н^О, С02 и 02 и определенных значениях Р и

Ank + Cal + Mgt, (2)

Ank + Brn + Mgt, (3)

Brn + Cal Mgt (4)

зависят от P, T, м-CGg и ц02, а в дивариантной ассоциации

Ank + Bra + Cal (5)

только от Р. и Т. Изменение интенсивных параметров вызывает изменение состава твердых растворов от магнэзита до сидерита и от доломита до анкерита, содержащего не более 75% железистого минала. В двухфазовой трехвариантной Ассоциации

ink + Brn (6)

составы твердых растворов зависят от Т и валового состава системы.

Экспериментальные исследования зависимости равновесий твердых растворов карбонатов с магнетитом от Т и Хсо проводили по автоклавной методике в футерованных платиной вкладышах при Р=1 кбар с использованием кислородного буфера HNO. Точность регулировки температуры составляла ±5°С. Равновесия изучали в гомогенной смеси HgO-COg. XCq задавали посредством добавления к дистиллированной воде необходимого количества щавелевой кислоты (H^C^O^^HgO) с точностью ±2-5 отн.5 в зависимости от Xq-j . Ошибка задания давления составляла в среднем ±10?. ^

Изучение распределения компонентов между анкеритом и брейне-ритом проводили при Р=0,5-2 кбар без кислородого буфера в платиновых ампулах, в которые помещали исходную минеральную смесь и щавелевую кислоту, генерирующую при разложении HgO-COg флюид.

Синтез исходных фаз осуществляли из химических реактивов в футерованных платиной вкладышах. Твердые растворы карбонатов и их краевые члены синтезировали в гомогенном HgO-COg флюиде при 400°С, I кбар, Хсо =0,4-0,5, магнетит и брусит - под давлением вода I кбар во вкладашах или автоклавах из сплава ВТ-8 при 500°С.

Фазовый состав твердых продуктов опытов изучали рентгенодиф-ракционным методом (дифрактометр ДРОН-3, Co-излучение, Ре-фильтр, скорость 2°/мин, интервал 10-28°е). Химический состав карбонатов определяли на рентгеноспвктральном микроанализаторе "Camebax" с энергодасперсиошшм детектором "Link 860/500". Расчет содержания элементов по методу ZAF. Точность анализа ±5 отн.% по каждому элементу. Данные микрозондового анализа обрабатывали статистически.

Моновариантное равновесие Cal +■ Brn = Mgt + Ank, разграничи-

- 6 -

t°c

400

300

Ank+Mgt

и I-Xqq моноваризнт-

200

Рис.2. Результаты экспериментов при Р=1 кбар с буфером NNO, определяющие положение равновесия Ank + Mgt = Cal + Brn: I -Ank + Вгп + Mgt, 2 - Brn + Cal + Mgt пая кривая по расчетным данным.

вавдее поля устойчивости ассоциаций Ank + Вгп + Mgt и Вгп + Cal + Mgt, изучено в интервале температуры 200-425°С (рис.2). Из .инвариантных ассоциаций, содержащих магнетит, изучали две. Первая из них - Ank + Вгп + ¡igt - включает два твердых раствора в равновесии с магнетитом. Содержание железа в карбонатах ори заданных Р и Г0 зависит от Т и XGQ во флюиде. Эта зависимость для анкерита

изучена для температур 300-500°с (рис.3). Железкстость анкерита в ассоциации (3) повышается при увеличении Хсо и уменьшении температуры. Зависимость железистости брейнэркта в дивариантных ассоциациях Ank + Brn + .Mgt и Вгп + Cal + Mgt от Т и Хсо изучена при

200-500°С (рис.4). Длительность этих экспериментов составляла от II (500°С) до 67 (200°С) сутотс. Критерием равновесия служила воспроизводимость опытов в сериях разной продолжительности при одной температуре. Особенное внимание обращали на установление равновесного состава твердых растворов s-сарбонатов, поскольку подход к не- 7 -

X,

Апй

Fe OA

0,2

0,02

°-04 Хсо0

0,08

1 §2^3 f 4 §5^6

ojв X

CO,

Рис.3. Зависимость железистости анкерита в ассоциации Ank + Вгп + Mgt от X(-,q при Р=1

кбар и буфере NNO по экспериментальным данным и расчетам: I • 300°С, 2 - 350°С, 3 - 400°С, 4 - 425°С. 5 - 450°С, 6 - 500°С.

Вгп 0.S

0.4

0,2

Рис.4. Зависимость желозистости брейнэрита в ассоциации Arik + Вгп + Mgt (темные символы) и Вгп + Cal +- Mgt (светлые символы) от X^q при P=í кбар и буфере NNO по экспериментальным данным и расчетам: I - 200°С, 2 - 250°С, 3 - 300°С, 4 - 350°С,

5

400°С, 6 - 450°С,

7 - 500°С.

му осуществлялся только со стороны магнезиальных миналов.

Распределение Щ и Ре между анкеритом и Орейнеритом изучали в интервале температур 250-450°С. Состав исходной смеси выбирали таким образом, чтобы осуществить подход к равновесию с двух сторон. Длительность опытов составляла от 14 до 36 суток в зависимости от температуры. Результаты этих экспериментов показаны на рис.5 на диаграмме распределения и на рис.8 в виде зависимости коэффициента распределения

X:

АПК

К,

d

C1-Xff)

vAnK, vBrn ^ Fe

(7)

от состава анкерита. Результаты экспериментов показали, что брей-нерит'является более железистым чем анкерит, распределение неиде-

- 9 -

ínKd

Рис.5. Распределение и Ре мевду анкеритом и брейне-ритом: I - 450°С, 2 -350°С, 3 - 250°С, 4 - изменение состава фаз в процессе опытов, 5 - расчетные изотермы.

Рис.6. Зависимость коэффициента распределения и Ре между анкеритом и брейне-ритом от состава анкерита: I - 400°С, 2 -300°С, 3 - расчетные кри-

Еые.

альное и зависит от температуры. Понижение тежературы способствует обогащению брейнарита железом.

Распределение компонентов между анкеритом и брейнеритом изучено при Хр^с<0,45, Хр^сО.бб, поскольку железистость карбонатов при t=450°C ограшмена их составами в ассоциации Ank + Вгп + Mgt. При t<400°C железистость фаз ограничена их составами в ассоциации Ank + Вгп + Cal, показашми на рис.7 вместе с данными Rosenoerg (IS67) для более высоких температур.

РАСЧВГ ВЛШШ Р-Т-Х ПАРАМЕТРОВ НА РАВНОВЕСИЯ С ТВЕРДЫМИ РАСТВОРАМИ АНКЕРИТА И БРЕЙНЗШТА.

Полученные экспериментальные данные попользовали дня расчета свободной энергии железистых миналов и параметров модели избыточной энергии смешения твердых растворов карбонатов. В расчетах ис-

- 10 -

. Температурная зависимость железис-тости анкерита (темные символы) и брейнерита (светлые. символы) в ассоциации лпк +• Вгп- + Cal по нашим данным (прямоугольники) и данным Rosenberg (1967) (кружки). Расчетные кривые представлены для Р=0,5 и 5 кбар: сплошная линия -анкерит, штриховая - брейнерит.

пользовали термодинамические константы из базы данных (Helgeson et al., 1978) и уравнение состояния HgO-COg-NaCl флюида (Bowers, Helgeson, 1983).

Расчет термодинамических свойств Срейнерита проводили по его равновесию с магнетитом в ассоциациях АпК + Вгп + Mgt и Вгп + Cal + Mgt. Результаты расчета показали, что Орейнерит является идеальным твердым раствором. Температурная зависимость свободной энергии сидерита описана уравнением (в ккал/моль)

GUTd = -141.4865(±0,5) - 52,8954(±0,8)-10"^«Т. (8)

Параметры томодинамической модели анкерита рассчитывали по экспериментальным данным о распределении fig и Ре между твердыми растворами карбонатов, используя сделанное заключение об идеальности брейнерита. борма зависимости от состава анкерита (рис.6) свидетельствует о том, что его избыточная энергия смешения может быть описана двухпарэмзтричэской моделью Гуггенхейма:

Gfe = (1-xPe)2> [А0 - А1" (4ХРе-1)]- <9)

GMg = (ХГе)2" IAo + V (3-4ХРе>1 ■ (10)

Температурные зависимости параметров модели и свободной энергии ферродоломита описаны уравнениями (в ккал/моль):

- II -

Д^ = -H-í-expí4,S77(¿0,073) - 7,4Ш(±0,126) ЛО~°.23. (II)

А^ = Й.Т.езф[5»350(±0,1?9) - 9,289U0,32I)Л0~3-Т3, (12) = -393,385(±0,502) - 99,5I9(±0,B0I)Л0"3.Т. (13) Степень даидеальности твердого раствора анкерита уменьщается при увеличении температуры.

Согласование рассчитанных термодинамических параметров проведено по экспериментальным данным о равновесных составах твердых растворов в ассоциации Ank + Вгп + Cal путем введения поправки к значению свободной энергии СаС03 для жалезо-магнэзиалыюго кальцита, находящегося в равновесиях с анкеритом. Температурная зависимость этой поправки описана уравнением (в ккал/моль)

лей

oCal

Чг = - 0,363(±0,018) - 3,747(±0,053). 10 ".'Г +

t + 2,936(±0,032)Л0 6.Т2.

(14)

Сравнеше результатов расчета равновесий, использованных для получения термодинамических параметров, с экспериментальными данными демонстрирует их хорошее соответствие (рис.4,5,6,7). В хорошем согласии с независимыми экспериментальными данными находятся результаты рас-гота изменения состава анкерита в ассоциации Ank + Вгп + Mgt (рис.3) и Т-Хсо кривая равновесия Arik + Mgt = Cal +

Вгп (рис.2), что подтвдрвдает достоверность полученных величин и позволяет рекомендовать их доя термодинамических расчетов.

Влияние давления, солевой нагрузки фшсида (Май) и фугитив-

L°C

500 .

400

300

Рис.8. I-XC02 моновариантная кривая равновесия ¿nk + %t = Cal + Brn: 1 - 1 кбар, NNO, XNaCl=0, 2 -1 Кбар, HNO, XNaCl= 0,05, 3 - 1 Кбар, MH, H!aCl--0, 4-2 кбар, UNO, ХЫаС1=0.

ностн кислорода на равновесия в система MgO-Cap-PeO-HgO-COg-Og-(NaCl) изучено методом термодинамических расчетов. Т-Хсо^ кривая

равновесия (Г) для разлитшх условий показана на рис.8. Если принять за точку отсчета условия аналогичные экспериментальным: Р=1 Köap, NNO, бессолевой флюид (кривая I), то эффект изменения кавдо-го из этих параметров можно видеть на рисунке. Добавление соли во флюиде и увеличение Р вызывают смещение мсновариантной кривой вверх по температуре (кривые 2 и 4). В противоположную сторону

Рис.9. Зависимость железистос-ти брейнерита в равновесиях с магнетитом от

для 400°С

ЛС О-

обозн. см. рис.

Условн. 8.

0,2 0,4 QS 0,9 X

С0г

finí

Рис.10. Зависимость зкелезистос-ти анкерита в ассоциациях Ank + Cal + Mgt (штриховая линия) и Ank + Вгп +• Mgt (сплошная

линия)

от

для

400 С. Точками показаны' составы анкерита в равновесии Ank + Mgt = Cal + Вгп. Условн. обозн. см. рис. 8.

равновесие смотается при увеличении ín (кривая 3).

2

Влияние параметров на состав брейнерита в равновесии с магнетитом показано на рис.9 для 400°С. Дооавлениз соли во флюид и повышение Р смещают равновесие в сторону меньших Хс0 (кривые 2 и

4), повышение fn - в противоположную стооону (кривая 3). Пример-2

но такие же эффекты наблюдаются при изменении параметров для энтерит я в равновесиях дик + Cal + Mgt и AnK + Вгп + Mgt (рис.10).

На равновесия, в которых участвуют только твердые фазы, состав флюида и давление не оказывают влияния. К такому типу относится обменное равновесие (8). Объемный эффект обменной реакции составляет около 0,002 кал/бар, и распределение Mg и Fe между анкеритом и брейнеритом зависит практически только от температуры, что позволяет использовать его в качестве геотермометра. Анкерит-брой-неритовый геотермомэтр реализован в виде BASIC-программы:

010 КШ prograra GEÜTHERMOIÍBIER

020 DATA 3,-15.14783,35.6759578Е-3,-21.8267ТЕ-6

030 DATA 2,4.876615,-7.488188Е-3

040 ВАТА 2,5.350213,-9.288786Е-3

050 FOE 1=1 ГО READ К (I)

060 POR J=1 TO li(I):REüD A(I,J):KEXT J: NEXT I

080 T=623.:ST?=150.:R=.001987:VER=.001 :NCH=0

090 INPUT "X Ге АЖ = ",X: INPUT "X fe BRN = "Л

100 LHKD=L0G((1-X)*Y/(1 -Y)/X)

110 IF T>S23. Я '1=823. :NCH=NCH+1

120 IF NCH>1 THEN PRINT "It's Impossible !":GOIO 230

130 FOR 1=1 TO 3:G(I)=A(T,N(I))

140 FOR J=1 'TO H(I)-1:G(I)=G(I)»:r+A(I,B(I)-J):HEXT J 150 IF 1=2 ТЫЕЫ G(I)=-R*T*EXP(G(I)) 160 IF 1=3 THEK G(I1=R*T*EXP(G(I)) 170 NEXT I

180 DELG=-G(1)/R/T+-(1 -X) л2 » (G (2) -0 (3 ) * (4*X-1 ))/R/T-X"2*(G(2) + G(3)*(3-4»X) )/R/T

190 IF ABS (LHKD-DELG) >VER AND (IKKD-DELGXO. THEN 'I=T+STP:STP= STP/2..-G0I0 100

200 IF ABS(LHKD-DELG)>VER AND (LNKD-DELG )>0. IHEJ T--=T-STP:STP= S33V2.: GOTO 100

210 PRINT "Temperature С = ";T-273. 230 INPUT "Next (y/n) ".ALTS 240 IF Am="Y" OR ALT3="y" GOTO 80 250 IF AbTe="N" OR AL'T3="nH 'THEN HJD 260 GOTO 230

Его точность по нашей оцэ'ога - на ху:::е ±15°С.

ОЦЖД Щ/ШКО-ПЯЙИЕСКИХ УСЛОЕШ ОБРАЗОВ Шй БЕРЕЗИГОВ-ЛЙСТНЕНЙТС® 130 КАРБОНАТНЫМ ПЛ?/ГЕНЕЗЖ;А1. Методика одаш условий образования 1ця*ролиах кврбоватгах п;

- 14

рагенезиа/j основана на термогзнамическнх. расчетах, с использованием предлоаенной систеш согласованных термодинамических данных и изучении минерального состава парагенозисов и химического состава, карбонатов. 'Такие исследования были выполнены для метасоматнтов березит-лиственитовой формации, локализованных в экзоконтактах кварцевых жил в породах от кислого до ультраоснового состава на пяти месторождениях, различающихся по глубине формирования и рас-положеных в окрестностях Свердловска.

Температуры образования карбонатных парагенозисов из берззи-тое—лиственитов, определенные по кальцит-анкеритовому (Powell et al., 1984) и анкерит-брейнеритовому (табл.1) геотермометрам, составляют 450-360°С для Крылатовского, 410-280°С для Березовского, 420-380°С для Быньговского, 340-260°С для Пшзмкнско-Юанавского а 290-280°С для Серэдовинского месторождений. Отчетливо устанавливается понижение температуры с уменьшением глубинности месторождений. оцененной по геологическим признакам. Значительные вариации температуры наблюдаются для Крылатовского, Березовского и Пышмннс-ко-Ключевского месторождений, в которых метасоматиты имеют большой вертикальный размах.

Расчет зависимости Хсо от флюидного давления (Рг1) для кар-

бонат-магнетитовых парагенэзисов из изученных образцов, выполнений для условий: коцентрацня NaCl - 2 моль/кг, in - на уровне бу-

2

фора ШО, показал, что для всех местороздений с понижнием температуры характерно понижение Р.^ и Хс0 . Если принять, что диапазон

изменения Р^ соответствует перепаду литостатического давления при глубинах залегания месторождений, которые оцениваются в 5-7 км для Крылатовского, 4-6 км для Березовского, 3-5 км для Шшинс-ко-Ключевского, 4-5 км для Быньговского и 2-3 км для Середовинско-го месторождений, и плотности пород 2,65 г/см^ (Сазонов, 1975, 1981, Таланцев, 1981), то мовно сделать вывод, что формирование мэтасоматитов происходило при воздействии на породы флюидов с Хсо =0,027-0,012 (при Р^2=1,9-1,4 кбар) для Крылатовского,

0,014-0,006 (1,6-1,3 кбар) для Березовского, 0,02-0,014 (1,5-1,2 кбар) для Быньговского. 0,008-0,003 (1,2-0,8 кбар) для Пьиэшнс-ко-Ключевского и 0,006-0,003 (0,9-0,6 кбар) для Середовипского месторождений.

Таким образом, условия образования метасоматитов сзр*,'«.г-дас-твенитовой 1&эрмации Среднего Урала, оцененные по карбонатным равновесиям - 2,0-0,5 кбар. 450-250°С, 3-0,3 мол.:? С02 при концентрации соли (МаС1) 2 моль/кг и окислительно-восстановительном потенциале на уровне буфера NN0. Диапазон Р-Т-Хсо параметров и тренды

их пространственно-временной эволюции показаны на рис.11. Схожесть направления эволюции условий образования метасоматитов подтверждает их генетическую -общность: единый источник флюидов, общие геотермальные условия. Фактором, определяющим специфику каждого из этих образований, является глубина их формирования.

1°С

400

охи

0.0 2

X,

Рх в

1,5 1.2 ав а*

=3-

со.

зоо

400 ?С

Р.ка

(.6

1.2

ОМ

а4

Рис.II. Р-Т-Х,

0,01

0,02

лсог

параметры образования березит-листванито-вых метасоматитов на месторождениях Сроднего Урала и тревды их пространст-вэшю-временной эволюции: I - Крылатовское, 2 - Бе-резовское, 3 - Быньговс-кое, 4 - Пышмшско-Ключвв-ское, 5 - Середовинское.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ I. Зарайский Г.П., Шаповалов Ю.Б., Балашов В.Н., Стояновсксз:

- 16 -

Ф.М.. Рядчикова S.B., Мартинов К.В. Экспериментальное исследование зональности и условий формирования рудоносных метасомати-тов стадии кислотного выщелачивания. // Эксперимент в решении актуальных задач геологии. М.: Наука. 1986. С.250-278.

2. Мартынов К.В. Равновесия с твердыми растворами анкерита и брей-нерита при Т = 250-450°С и Р = 1000 Сар. // 'Тез. докл. XI Всес. совещ. по эксперимент, минералогии. Черноголовка. 1986. С. 127.

3. Мартынов К.В. Оценка условий образования мояасоматитов по пара-геиезисам с Ca-Mg-Fe карбонатами. // Тез. докл. VI Всес. конф. "Метасоматизм и рудообразование". Ленинград. 1987. 4.1. С.56-57.

4. Мартынов К.В. Топологический анализ и экспериментальное изучение минеральных равновесий в системе CaO-MgO-FeO-HgO-COg-Og при t 250-450°С и Р 1000 бар. // Геохимия. 1988. Л 9. С. 1319-1329.

5. Мартынов К.В. Термодинамические свойства бинарных твердых растворов MgCOg-FeCOg и CaMg(C03)g-CaFe(C03)g. // Очерки физико-химической петрологии. М.: Наука. 1988. Вып.15. С.79-87.

6. Мартынов К.В. Оценка условий образования метасоматитов по пара-генезисэм с Ca-Mg-Fe карбонатами. // Метасоматиты докембрия и их рудоносность. М.: Наука. 1989. С.264-270.

7. Мартынов К.В. Экспериментальное изучение распределения Mg и Ре между твердыми растворами анкерита и брейнерита в системе MgC03-CaC03-PeC03 при 250-450°С и термодинамические свойства анкерита. // Геохимия. 1990. „* 12. C.I688-I696.

8. Мартынов К.В. Карбонатные парагэнезисы бэрезитов-лиственитов на месторождениях малосульфидной формации Среднего Урала. // (в печати).

9. Martynov K.V. Mg and Fe partitioning between ankerlte and breinerlte solid solutions In the system MgCD3-CaC03-FeC03. // Experiment - 89. Informative volume. USSR Acad. Sci. Inst, of Exper. Miner. Moscow. Nauka. 1990. P.53-54.

10. Martynov K.V. BAMKAN - the batch oi computer programs to accumulate and process elemental analyses oi geological materials. // Geoanalysis 90 - An International Symposium on the Analysis of Geological Materials/Abstracts. Canada. Huntsvllle. 1990.