Экспериментальное изучение катионообменных равновесий твердых растворов галлиевых полевых шпатов (K,Rb)GaSi3O8 с флюидом KCl-RbCl-H2O при 550°С и 1.5 кбар и приложение к описанию свойств твердых растворов с полевошпатовой структурой

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

При 550оС и 1.5 кбар синтезированы полевые шпаты ряда KGaSi3O8–RbGaSi3O8 и изучены их катионообменные реакции с раствором 1М KCl + 1M RbCl. По экспериментальным данным рассчитаны параметры Маргулеса для описания избыточных энергий смешения твердого раствора (K,Rb)GaSi3O8, получены их значения: 1WG1 = WG2 = 4.46 ± 0.11 кДж/моль. Уточнены параметры элементарных ячеек твердых растворов, избыточный объем смешения описывается моделью Маргулеса: WV1 = 2.647 ± 0.05 и WV2 = −0.883 ± 0.04 см3/моль. Проведено сравнение с изученными ранее полевыми шпатами. Предложены эмпирические зависимости для расчета энергетических параметров модели Маргулеса и объемов элементарных ячеек для различных минералов с полевошпатовой структурой.

Об авторах

А. Р. Котельников

Институт экспериментальной минералогии им. Д.С. Коржинского РАН

Email: kotelnik1950@yandex.ru
Черноголовка, Московская обл., Россия

Н. И. Сук

Институт экспериментальной минералогии им. Д.С. Коржинского РАН

Email: kotelnik1950@yandex.ru
Черноголовка, Московская обл., Россия

З. А. Котельникова

Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН

Email: kotelnik1950@yandex.ru
Москва, Россия

Г. М. Ахмеджанова

Институт экспериментальной минералогии им. Д.С. Коржинского РАН

Email: kotelnik1950@yandex.ru
Черноголовка, Московская обл., Россия

Н. А. Дрожжина

Институт экспериментальной минералогии им. Д.С. Коржинского РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: kotelnik1950@yandex.ru
Черноголовка, Московская обл., Россия

Список литературы

  1. Зырянов В.Н. Фазовое соответствие в системах щелочных полевых шпатов и фельдшпатоидов. М.: Наука, 1981. 181 с.
  2. Ковальский А.М., Котельников А.Р., Бычков А.М. и др. Синтез и рентгеновское изучение твёрдых растворов калий-рубидиевых полевых шпатов (предварительные данные) // Геохимия. 2000. № 3. С. 256–260.
  3. Котельников А.Р. Расчёт функций смешения твёрдого раствора плагиоклаза // Геохимия. 1980. № 2. С. 226–230.
  4. Котельников А.Р. Изоморфизм в каркасных алюмосиликатах. Автореф. дис. … докт. геол.-мин. наук. М.: МГУ, 1995. 36 с.
  5. Котельников А.Р., Щекина Т.И. Экспериментальное изучение кинетики взаимодействия плагиоклазов с водно-солевым флюидом при 500°С и 1 кбар // Геохимия. 1986. № 9. С. 1233–1244.
  6. Котельников А.Р., Чернышева И.В., Котельникова З.А., Сенин В.Г. Экспериментальное изучение изоморфизма в (K,Ba)-полевых шпатах // Геохимия. 1999. № 4. С. 393–403.
  7. Котельников А.Р., Ахмеджанова Г.М., Сук Н.И. и др. Экспериментальное изучение галлиевых полевых шпатов // Труды Всерос. ежегодного семинара по экспериментальной минералогии, петрологии и геохимии. 16–17 апреля 2019 г. М.: ГЕОХИ РАН, 2019. С. 201–203.
  8. Котельников А.Р., Сук Н.И., Ахмеджанова Г.М., Котельникова З.А. Катионообменные равновесия твёрдых растворов галлиевых полевых шпатов (Na,K)GaSi₃O₈ с водно-солевым флюидом (NaCl–KCl–H₂O) при 550°С и 1.5 кбар // Петрология. 2021. Т. 29. № 5. С. 552–566.
  9. Котельников А.Р., Сук Н.И., Ахмеджанова Г.М. и др. Катионообменные равновесия в системе Ga-полевые шпаты – флюид // Тезисы докладов XVIII Российского совещания по экспериментальной минералогии. Иркутск, 5–10 сентября 2022. С. 81.
  10. Котельников А.Р., Сук Н.И., Ахмеджанова Г.М., Дрожжина Н.А. Синтез твёрдых растворов (Rb,Ba)-полевых шпатов // Труды ВЕСЭМПГ–2024. М.: ГЕОХИ РАН, 2024. С. 162–165.
  11. Котельникова З.А. Синтетические и природные флюидные включения как основа моделирования режима летучих при петрогенезе. Автореф. дис. … докт. геол.-мин. наук. М.: ИЛ РАН, 2001. 40 с.
  12. Котельникова З.А., Котельников А.Р. Экспериментальное изучение флюидных включений в минералах // Геохимия. 1988. № 8. С. 1075–1083.
  13. Котельникова З.А., Иванов Д.Ю., Котельников А.Р. Фазовое состояние высокотемпературных растворов хлоридов щелочных и щелочноземельных металлов по данным синтетических флюидных включений // Труды IX Междунар. конф. по термобарогеохимии. Александров: ВНИИСИМС, 1999. С. 252–262.
  14. Перчук Л.Л., Рябчиков И.Д. Фазовое соответствие в минеральных системах. М.: Недра, 1976. 287 с.
  15. Саксена С. Термодинамика твёрдых растворов породообразующих минералов. М.: Мир, 1975. 205 с.
  16. Хайбуллин И.Х., Борисов Н.М. Экспериментальное исследование термических свойств водных и паровых растворов хлоридов натрия и калия при фазовом равновесии // Теплофизика высоких температур. 1966. Т. 4. № 4. С. 518–525.
  17. Шведенков Г.Ю., Шведенкова С.В. Полевые шпаты под давлением воды и диоксида углерода. Новосибирск: Наука СО РАН, 1982. 166 с.
  18. Шведенкова С.В., Шведенков Г.Ю. Экспериментальное изучение распределения кальция и натрия между плагиоклазом и водно-хлоридным раствором при 350°С и 100 МПа // Геология и геофизика. 1990. № 2. С. 75–80.
  19. Bambauer H.U., Kroll H., Nager H.E., Pentinghaus H. Feldspat-Mischkristalle – Eine Übersicht // Bull. Soc. Fr. Mineral. Cristallogr. 1974. V. 97. P. 313–345.
  20. Bambauer H.U., Schops M., Pentinghaus H. Feldspar phase relations in the system NaAlSi₃O₈–SrAl₂Si₂O₈ // Bull. Mineral. 1984. V. 107. P. 541–551.
  21. Bodnar R.J., Burnham C.W., Sterner M.S. Synthetic fluid inclusions in natural quartz. III. Phase equilibrium properties in H₂O–NaCl to 1000°С and 1500 bars // Geochim. Cosmochim. Acta. 1985. V. 49. P. 1861–1873.
  22. Burnham C.W. Least-squares refinement of crystallographic lattice parameters for IBM PC/XT/AT. Harvard University, 1991. 24 p.
  23. Carpenter M.A. Equilibrium thermodynamics of Al/Si ordering in anorthite // Phys. Chem. Mineral. 1992. V. 19. P. 1–24.
  24. Chichagov A.V. Information-calculating system on crystal structure data of minerals (MYNCRYST) // Materials Science Forum. 1994. Vols. 166–169. P. 187–192.
  25. Dujon S.C., Lagache M. Échanges entre plagioclases et solutions aqueuses de chlorures sodicalciques à 400–800°С, 13 kbar // Bull. Mineral. 1984. V. 107. P. 553–569.
  26. Goldsmith J.R. Gallium and germanium substitutions in synthetic feldspars // J. Geol. 1950. V. 58. P. 518–536.
  27. Kimata M., Saito S., Shimizu M. Structure of sanidine-type KGaSi₃O₈: tetrahedral-site disordering // Eur. J. Mineral. 1995. V. 7. P. 287–296.
  28. Kotelnikov A.R., Schipalkina N.V., Suk N.I. Synthesis of As-containing feldspars and feldspathoids // Experiment GeoSci. 2019. V. 25. No 1. P. 99–102.
  29. Krzhizhanovskaya M.G., Bubnova R.S., Depmeier W. et al. A new borosilicate feldspar, KBSi₃O₈: synthesis and structure // Z. Kristallogr. 2012. V. 227. P. 446–451.
  30. Kroll H., Schmiemann I., von Colln G. Feldspar solid solutions // Amer. Mineral. 1986. V. 71. P. 1–16.
  31. Kroll H., Kotelnikov A.R., Goettlicher J., Valyashko E.V. (K,Sr)-feldspar solid solutions: volume behaviour // Eur. J. Mineral. 1995. V. 7. P. 489–499.
  32. Lagache M., Sabatier G. Distribution of Na, K, Rb, Cs between alkali feldspars and hydrothermal solution at 650°С, 1 kbar // Geochim. Cosmochim. Acta. 1973. V. 37. P. 2617–2640.
  33. Martin R.F. Disordered authigenic feldspars of the series KAlSi₃O₈–KBSi₃O₈ // Amer. Mineral. 1971. V. 58. P. 281–291.
  34. Newton R.C., Charlu T.V., Kleppa O.J. Thermochemistry of high-structural-state plagioclases // Geochim. Cosmochim. Acta. 1980. V. 44. P. 933–941.
  35. Orville P.M. Alkali ion exchange between vapour and feldspar phases // Amer. J. Sci. 1963. V. 261. P. 201–237.
  36. Orville P.M. Plagioclase cation exchange at 700°С and 2000 bars // Amer. J. Sci. 1972. V. 272. No 3. P. 234–273.
  37. Pentinghaus H. Polymorphie in den feldspatbildenden Systemen … Habil. Diss. Münster, 1980. 210 p.
  38. Pichavant M., Schnapper D., Brown W.L. Al-substitution in alkali feldspars: hydrothermal data // Bull. Mineral. 1984. V. 107. P. 529–537.
  39. Reed S.J.B. Electron Microprobe Analysis and SEM in Geology. Cambridge Univ. Press, 2005.
  40. Shchipalkina N.V., Pekov I.V., Britvin S.N. et al. Ferrisanidine, the first Fe-dominant natural feldspar // Minerals. 2019. V. 9. P. 770. doi: 10.3390/min9120770
  41. Schliestedt M., Johannes W. Cation exchange between plagioclase and chloride solution at 600–700°С, 2–5 kbar // Eur. J. Mineral. 1990. V. 2. P. 283–295.
  42. Shannon R.P., Prewitt C.T. Effective ionic radii // Acta Crystallogr. 1970. V. 26. P. 1046–1048.
  43. Simpson D.R. Aluminium phosphate variant of feldspar // Amer. Mineral. 1977. V. 62. P. 351–355.
  44. Sourirajan S., Kennedy G.C. System H₂O–NaCl at elevated P,T // Amer. J. Sci. 1962. V. 260. No 2. P. 115–141.
  45. Vergasova L.P., Krivovichev S.V., Britvin S.N. et al. Filatovite, K[(Al,Zn)₂(As,Si)₂O₈] // Eur. J. Mineral. 2004. V. 16. P. 533–536.
  46. Viswanathan K. Existence of a K–Ca feldspar solid-solution series // Naturwiss. 1970. B 57. No 9. P. 451.
  47. Voncken J.H.L. et al. Hydrothermally grown buddingtonite (NH₄AlSi₃O₈) // Phys. Chem. Mineral. 1988. V. 15. No 4. P. 323–328.
  48. Windom K.E., Boettcher A.L. Effect of reduced activity of anorthite… // Amer. Mineral. 1976. V. 61. P. 889–896.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).