ИСТИНА

Проект направлен на изучение равновесных соотношений алюмосиликатного и солевого (щелочного алюмофторидного) расплавов, флюида и кристаллических фаз в гранитной системе Si-Al-Na-K- Li-F-O-H в условиях насыщения системы фторидными фазами и различной степени насыщения ее водой. Одновременно с изучением фазовых отношений - расплав-кристалл-флюид - на примере этой системы экспериментально будет решаться важная петрологическая проблема перехода от магматического этапа развития системы к гидротермально-метасоматическому. На основе экспериментальных результатов будет осуществляться поиск фазы, являющейся наиболее эффективным экстрактором рудных элементов, и рассмотрен механизм концентрации рудного вещества в эндогенных процессах. Определяющая роль в накоплении рудных элементов в магматическом процессе авторами проекта отводится высоко концентрированным солевым (или силикатно-солевым) фазам, образующимся на завершающих этапах эволюции магматических систем. Подобные фазы нами получены в модельной гранитной и нефелинсиенитовой системах, обогащенных фтором и литием, – элементами, типичными для редкометальных гранитов. Доказана их способность накапливать ряд породообразующих и редких элементов (Li, Mg, Ca, Sr, W, P, U, Th, Sc, Y, REE). Однако остается неизученным изменение фазового состояния и состава солевой и флюидной фаз при понижении температуры системы. Необходимым является изучение равновесных соотношений солевого расплава не только с алюмосиликатным расплавом, но и с флюидом, и распределения рудных компонентов между всеми главными фазами изучаемой системы. Предлагаемый подход представляет единственный в настоящее время путь решения проблемы концентратора рудного вещества в кислых и щелочных породах. Научная новизна работы заключается в том, что для исследования перехода от магматического к гидротермальному этапу существования рудно-магматических систем путем эксперимента будет рассмотрена роль всех главных фаз, участвующих в процессе перехода.

The project aims to study the equilibrium correlations of aluminosilicate and salt (alkaline allomothering) melt, fluid and crystal phases in the granite system Si-Al-Na-K - Li-F-O-H in conditions of saturation of the system fluoride phases and different degrees of saturation with water. Simultaneously with the study of phase relations and melt-crystal-fluid - for example, this system experimentally will be addressed important petrological problem of the transition from the magmatic stage in the development of a system for hydrothermal-metasomatic. On the basis of experimental results to search phase, which is the most effective extractor of ore elements, and the mechanism of concentration of ore substances in endogenous processes. The decisive role in the accumulation of ore elements in magmatic process the authors of the project has a highly concentrated salt (or silicate-salt) phases formed in the final stages of the evolution of magmatic systems. Similar to the phase we obtained in model granite and nepheline-syenite systems, enriched with fluorine and lithium, elements that are typical of rare-metal granites. Proven their ability to accumulate a number of major and trace elements (Li, Mg, Ca, Sr, W, P, U, Th, Sc, Y, REE). However, it remains unexplored phase change and the composition of the salt and fluid phases when the temperature of the system. It is necessary to study the equilibrium ratios of the salt melt not only aluminosilicate melt, but with the fluid, and the distribution of ore components between all the main phases of the system under study. The proposed approach represents the only current way to solve the problem of concentrator ore material in acid and alkaline rocks. Scientific novelty of the work lies in the fact that the study of the transition from magmatic to hydrothermal stage of ore-magmatic systems by experiment to be considered is the role of all the main phases involved in the transition process.

Экспериментальное моделирование ключевых фазовых равновесий с участием алюмосиликатного и фторидного расплавов и водного флюида в системе Si-Al-Na-K-Li-H-F-O при 700-800оС и 1000 бар позволит понять сущность перехода от магматического к гидротермальному этапу в петрологически важной природной, богатой фтором гранитной системе. Предполагается, что задача будет выполнена благодаря детальному изучение фазового состояния системы и состава равновесных фаз - расплавов, кристаллических фаз и флюида. Будет выявлена роль каждой из фаз в отношении их способности концентрировать редкие элементы. Результаты по составу 3-х важнейших равновесных фаз - силикатного, солевого расплавов и флюида будут получены впервые. В первый год выполнения проекта в ходе экспериментов предполагается: 1) определить опорные исходные составы, которые предстоит использовать в дальнейшей работе. Составы, отвечающие предъявленным к ним требованиям, будут иметь воспроизводимый равновесный фазовый состав, соответствующий равновесию: алюмосиликатный расплав + алюмофторидный расплав + криолит + кварц + водный флюид. Часть составов системы будет включать из щелочных элементов только Na, часть - Na, K и Li. 2) произвести определение состава равновесных в условиях эксперимента алюмосиликатного и алюмофторидного расплавов локальными методами анализа вещества. Эти данные включают в себя содержания Si, Al, Na (К, Li) и F в данных фазах. 3) на основании серии экспериментов в одинарных ампулах с различными заданными количествами воды получить данные о растворимости воды в алюмосиликатном расплаве, насыщенном по алюмофторидным фазам. 4) отработать методики сбора флюидной фазы в серии экспериментов 5) провести синтез и изучить твердый раствор K-Na-криолитоподобных фаз с помощью методов ренгенофазового анализа, инфракрасной спектроскопии и комбинационного рассеяния. Столь всесторонние исследования являются оригинальными и ранее не проводились, т.к. авторами проекта не изучались равновесия с флюидом, а другими исследователями не изучались равновесия с солевым расплавом. По результатам экспериментов предполагается подготовить публикации и доклады на Ежегодном Всероссийском семинаре ВЕСЭМГ в 2016 г.

У авторов проекта имеется существенный опыт в моделировании фазовых отношений в высокофтористых силикатно-солевых системах. Получен набор исходных составов, в которых в водонасыщенных условиях стабильно воспроизводится несмесимость алюмосиликатного и алюмофторидного расплавов при Т=700-800°С и Р=1кбар. Также авторы обладают отработанными методиками аналитической обработки и интерпретации полученных результатов. Эффект жидкостного расслоения обнаружен экспериментально при изучении фазовых отношений в ликвидусной части системы Si-Al-Na-K-Li-H-O-F [Граменицкий и др., 1989; Граменицкий, Щекина, 1993; Граменицкий и др. 2005; Девятова и др., 2007; Алферьева и др., 2013], которая является модельной для образования лейкократовых гранитов и нефелиновых сиенитов. Отделяющаяся фаза имеет щелочной алюмофторидный состав. Наиболее широкое поле устойчивости этой фазы, совпадающее с составами литий-фтористых и топазовых гранитов, относится к литиевой части системы. Эта фаза эффективно экстрагирует многие редкие элементы: концентрации в ней Sr, REE, Y на 2-3 порядка, Li, Ba, Sc, Th - в десятки раз, P, U, Mo, W – в несколько раз выше, чем в сосуществующем алюмосиликатном расплаве или водном флюиде. Однако такие элементы, как Rb, Cs, Ta, Nb, Zr, Hf, Ga, Ge распределяются в пользу алюмосиликатного расплава [Граменицкий, Щекина, 2001; 2005; Граменицкий и др., 1993; 1995; 2008 Gramenitskiy, 2001; Щекина, Граменицкий, 2008]. Полученная фазовая диаграмма экспериментальной системы соответствует наблюдаемым природным отношениям [Алферьева и др., 2013; Щекина и др., 2013].

1) выявлены равновесных фазовых соотношений в системе Si-Al-Na-K-Li-F-O-H при температурах 800оC, давлении 1 кбар и различных содержаниях воды; 2) изучены состояния, состава и структуры фторидных фаз, равновесных с силикатными расплавами (закаленного фторидного расплава, твердого раствора криолита; фторсодалита и др. фаз) 3) изучены закономерности распределения редких элементов между алюмосиликатным и солевым расплавами, кристаллами и флюидом; 4) определены относительная роль всех фаз системы в накоплении рудных компонентов