Инд. авторы:	Широносова Г.П., Прокопьев И.Р.
Заглавие:	Коэффициенты распределения рзэ+y между минералами и охлаждающимся богатым сульфатной серой флюидом (термодинамическое моделирование)
Библ. ссылка:	Широносова Г.П., Прокопьев И.Р. Коэффициенты распределения рзэ+y между минералами и охлаждающимся богатым сульфатной серой флюидом (термодинамическое моделирование) // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. - 2018. - Т.329. - № 10. - С.6-18. - ISSN 2500-1019. - EISSN 2413-1830.
Внешние системы:	РИНЦ: 36434883;
Реферат:	rus: Актуальность работы обусловлена тем, что изучение коэффициентов распределения РЗЭ+Y между минералами-концентраторами этих элементов и между минералами и сульфатными флюидами в различных щелочных и слабокислых системах позволяет получить недостающие параметры, необходимые для моделирования процессов кристаллизации и рудогенеза в пределах карбонатитовых рудно-магматических систем. Для определения механизмов концентрирования рудных компонентов важнейшим является выявление главных и второстепенных минералов-концентраторов редких элементов. Цель работы: оценить коэффициенты распределения лантаноидов +Y между РЗЭ-содержащими минералами и между этими минералами и равновесными с ними гидротермальными флюидами в слабокислых и слабощелочных условиях при температуре 500-100 °С и давлении 2000-125 бар. Методы: термодинамическое моделирование взаимодействия монацита и кальцита с гидротермальными флюидами с применением программного комплекса HCh (разработчик Ю.В. Шваров). Для определения состояния равновесия в алгоритме программы использован метод минимизации свободной энергии Гиббса системы (программа GIBBS) в комплексе с базой термодинамических данных UNITHERM. Результаты. Показано, что коэффициенты распределения РЗЭ+Y между минералами большей частью не зависят от кислотно-щелочной обстановки минералообразования. Кислотность-щелочность флюидов заметно сказывается только на распределении РЗЭ между флюоритом и фторапатитом. Основное влияние на фракционирование РЗЭ оказывает температура и сопряженные с нею параметры. Только для пары монацит/РЗЭ-флюорит понижение температуры способствует росту величин коэффициентов распределения, т. е. вхождению РЗЭ в монацит. В парах монацит/РЗЭ-фторапатит, ксенотим/РЗЭ-фторапатит и в кислых условиях в паре РЗЭ-флюорит/РЗЭ-фторапатит понижение температуры сопровождается уменьшением величин коэффициентов распределения и способствует некоторому обогащению фторапатита редкими землями. Kd минерал/флюид для монацита, ксенотима и РЗЭ-флюорита выше единицы и это означает, что при охлаждении равновесного флюида РЗЭ+Y преимущественно концентрируются в этих минералах. eng: The relevance of the work is caused by the fact that the study of the coefficients of REE+Y distribution between the minerals-concentrators of these elements and between minerals and sulfate fluids in various alkaline and weakly acidic systems makes it possible to obtain the missing parameters necessary for modeling crystallization and ore formation within the carbonatite ore-magmatic systems. To determine the mechanisms of concentrating ore components, the most important is the identification of the main and minor minerals-concentrators of rare elements. The main aim of the study is to estimate the distribution coefficients of lanthanides +Y between REE-bearing minerals and between these minerals and the hydrothermal fluid in equilibrium with them in weakly acidic and weakly alkaline conditions at the temperature of 500-100 °C and pressure of 2000-125 bar. The methods: the thermodynamic modeling of monazite and calcite interaction with hydrothermal fluids using the HCh software computer code (developer Yu.V. Shvarov); minimization of Gibbs free energy of the system (Gibbs program) together with UNITHERM thermodynamic database were used to determine the equilibrium state in the program algorithm. The results. It is shown that the coefficients of REE+Y distribution between minerals are mostly independent on the acid-alkaline mineral formation environment. The acidity-alkalinity of fluids has a noticeable effect only on distribution of REE between fluorite and fluorapatite. The main influence on REE fractionation is exerted by temperature and the parameters associated with it. Only for the mona-zite/REE-fluorite pair, the decrease in temperature promotes the increase in values of the distribution coefficients, i. e. the entry of REE into monazite. In pairs monazite/REE-fluorapatite, xenotime/REE-fluorapatite, and in acidic conditions in the REE-fluorite/REE-fluorapatite pair, decrease in temperature is accompanied by decrease in the distribution coefficients and facilitates some enrichment of fluorapatite with rare earths. Kd mineral/fluid for monazite, xenotime and REE-fluorite is above one and this means that when the equilibrium fluid is cooled, REE+Y predominantly concentrates in these minerals.
Ключевые слова:	oxidized fluid; REE+Y distribution coefficients; REE-fluorite; REE-fluorapatite; xenotime; monazite; Ree; термодинамическое моделирование; окисленный флюид; коэффициенты распределения РЗЭ+Y; РЗЭ-флюорит; РЗЭ-фторапатит; ксенотим; монацит; РЗЭ; thermodynamic modeling;
Издано:	2018
Физ. характеристика:	с.6-18
Цитирование:	1. REE fractionation, mineral speciation, and supergene enrichment of the Bear Lodge carbonatites, Wyoming / A.K. Andersen, J.G. Clark, P.B. Larson, J.J. Donovan // Ore Geology Reviews. - 2017. - V. 89. - P. 780-807 2. Ce (III) and Ce (IV) (re) distribution and fractionation in a laterite profile from Madagascar: Insights from in situ XANES spectroscopy at the Ce LIII-edge / E. Janots, F. Bernier, F. Brunet, M. Munoz, N. Trcera, A. Berger, M. Lanson // Geochim. et cosmochim. acta. - 2015. - V. 153. - P. 134-148 3. Smythe D.J., Brenan J.M. Cerium oxidation state in silicate melts: Combined fO2, temperature and compositional effects // Geochim. et cosmochim. acta. - 2015. - V. 170. - P. 173-187. 4. Experimental studies of REE fractionation during water-mineral interactions: REE release rates during apatite dissolution from pH 2.8 to 9.2 / S.J. Kohler, N. Harouiya, C. Chairat, E.H. Oelkers // Chemical Geology. - 2005. - V. 222. - P. 168-182. 5. Li H., Hermann J. The effect of fluorine and chlorine on trace element partitioning between apatite and sediment melt at subduction zone conditions // Chemical Geology. - 2017. - V. 473. -P. 55-73. 6. Liang Y., Liu B. Simple Models for Disequilibrium Fractional Melting and Batch Melting with Application REE fractionation in abyssal peridotites // Geochim. et cosmochim. acta. - 2016. -V. 173. - P. 181-197. 7. Wohlers A., Wood B.J. Uranium, thorium and REE partitioning into sulfide liquids: Implications for reduced S-rich bodies // Geochim. et cosmochim. acta. - 2017. - V. 205. - P. 226-244. 8. Toyama K., Terakado Y. Experimental study of rare earth element partitioning between calcite and sodium chloride solution at room temperature and pressure // Geochem. J. -2014. - V. 48. -P. 463-477. 9. Curti E., Kulik D.A., Tits J. Solid solutions of trace Eu (III) in calcite: Thermodynamic evaluation of experimental data over a wide range of pH and pCO2 // Geochim. et cosmochim. acta. - 2005. -V. 69.- P. 1721-1737. 10. Lakshtanov L.Z., Stipp S.L.S. Experimental study of europium (III) coprecipitation with calcite // Geochim. et cosmochim. acta. - 2004. - V. 68. - P. 819-827. 11. Karato S. Physical basis of trace element partitioning: a review // American Mineralogist. - 2016. - V. 101. - P. 2577-2593. 12. REE distribution between ferrous mica, K-feldspar and kalsilite at 500 °C and 1 kb in KOH solution / L.F. Suvorova, E.V. Kaneva, S.V. Lipko, V.L. Tauson, V.K. Taroev, A.A. Kashaev // Experiment in Geosciences. - 2017. - V. 23. - № 1. - P. 104-107. 13. Amphibole-melt trace element partitioning of fractionating calcalkaline magmas in the lower crust: an experimental study / R.H. Nandedkar, N. Hurlimann, P. Ulmer, O. Muntener // Contrib Mineral Petrol. - 2016. - V. 171:71. 14. Zajacz Z. The effect of melt composition on the partitioning of oxidized sulfur between silicate melts and magmatic volatiles // Geochim. et cosmochim. acta. - 2015. - V. 158. -P. 223-244. 15. Широносова Г.П., Колонии Г.Р. Термодинамическое моделирование распределения РЗЭ между монацитом, флюоритом и апатитом // ДАН. - 2013. - Т. 450. - № 4. - С. 455-459. 16. Voigt M., Mavromatis V., Oelkers E.H. The experimental determination of REE partition coefficients in the water-calcite system // Chemical Geology. - 2017. - V. 462. - P. 30-43. 17. Широносова Г.П., Прокопьев И.Р. Поведение РЗЭ+Y во фторидно-хлоридно-сульфидно-сульфатно-карбонатных средах на гидротермальных стадиях щелочных магматических комплексов по данным термодинамического моделирования // Известия ТПУ. Инжиниринг георесурсов. - 2017. - Т. 328. -№ 12. - С. 75-83. 18. Шваров Ю.В. HCh: новые возможности термодинамического моделирования геохимических процессов, предоставляемые Windows // Геохимия. - 2008. - № 8. - С. 898-903. 19. Shvarov Yu.V., Bastrakov E. HCh: a Software Package for Geochemical Equilibrium Modeling: User’s Guide (AGSO RECORD, 1999). - Canberra: Dept. Industry, Australian Geol. Surv. Org., Sci. Resour., 1999. - 57 p. 20. A case example of the importance of multi-analytical approach in deciphering carbonatite petrogenesis in South Qinling orogen: Miaoya rare-metal deposit, central China / Ch. Xu, J. Kynicky, A.R. Chakhmouradian, X. Li, W. Song // Lithos. - 2015. -V. 227. - P. 107-121. 21. Trace element modeling of the magmatic evolution of rare-earth-rich carbonatite from the Miaoya deposit, Central China / Ch. Xu, J. Kynicky, A.R. Chakhmouradian, I.H. Campbell, Ch.M. Allen // Lithos. - 2010. - V. 118. - P. 145-155. 22. Rare earth elements in phoscorites and carbonatites of the Devonian Kola Alkaline Province, Russia: examples from Kovdor, Khibina, Vuoriyarvi and Turiy Mys complexes / A.N. Zaitzev, T. Willaims, T. Jeffries, S. Strekopytov, J. Moutte, O.V. Ivashchenkova, J. Spratt, S.V. Petrov, F. Wall, R. Seltmann, A.P. Borozdin // Ore Geology Reviews. - 2014. - V. 61. - P. 204-225. 23. Trace-element composition of minerals and rocks in the Belaya Zima carbonatite complex (Russia): Implications for the mechanisms of magma evolution and carbonatite formation / A.G. Doroshkevich, I.V. Veksler, R. Klemd, E.A. Khromova, I.A. Izbrodin / Lithos. -2010. - V. 284-285. - P. 91-108. 24. Harlov D.E., Wirth R., Förster H.-J. An experimental study of dissolution-reprecipitation in fluorapatite: fluid infiltration and the formation of monazite // Contributions to Mineralogy and Petrology. - 2005. - V. 150. - P. 268-286. 25. Harlov D.E., Förster H-J. Fluid induced nucleation of (Y+REE)-phosphate minerals within apatite: Nature and experiment Part II. Fluorapatite // American Mineralogist. -2003. - V. 88. -P. 1209-1229. 26. Williams-Jones A.E., Migdisov A.A., Samson I.M. Hydrothermal Mobilisation of the Rare Earth Elements - a Tale of «Ceria» and «Yttria» // Elements. - 2012. - V. 8 (5). - P. 355-360. 27. Tropper P., Manning C.E., Harlov D.E. Solubility of CePO4 monazite and YPO4 xenotime in H2O and H2O-NaCl at 800 °C and 1 GPa: Implications for REE and Y transport during high-grade metamorphism // Chemical Geology. - 2011. - V. 282. -P. 58-66. 28. Tropper P., Manning C.E., Harlov D.E. Experimental determination of CePO4 and YPO4 solubilities in H2O-NaF at 800 °C and 1 GPa: Implications for rare earth element transport in high-grade metamorphic fluids // GeoFluids. - 2013. - V. 13. -P. 372-380. 29. Термодинамическое моделирование поведения РЗЭ в высококонцентрированных по сульфатной сере окисленных гидротермальных флюидах / Г.П. Широносова, Г.Р. Колонин, А.А. Боровиков, А.С. Борисенко // ДАН. - 2016. - Т. 469. -№5. - С. 611-615. 30. The nature of orthomagmatic, carbonatitic fluids precipitating REE, Sr-rich fluorite: fluid-inclusion evidence from the Okorusu fluorite deposit, Namibia / B. Buhn, A.H. Rankin, J. Schneider, P. Dulski // Chemical geology. - 2002. - V. 186. - P. 75-98. 31. Origin of REE-rich ferrocarbonatites in southern Siberia (Russia): implications based on melt and fluid inclusions / I.R. Prokopyev, A.S. Borisenko, A.A. Borovikov, G.G. Pavlova // Mineralogy and Petrology. - 2016. - V. 110. - P. 845-859. 32. Mineralogy, age and genesis of apatite-dolomite ores at the Seligdar apatite deposit (Central Aldan, Russia) / I.R. Prokopyev, A.G. Doroshkevich, A.V. Ponomarchuk, S.A. Sergeev // Ore Geology Reviews. - 2017. - V. 81. - P. 296-308.