Инд. авторы:	Гаськов И.В., Гущина Л.В.
Заглавие:	Физико-химические условия формирования повышенных содержаний индия в рудах оловосульфидных и полиметаллических месторождений сибири и дальнего востока по данным термодинамического моделирования
Библ. ссылка:	Гаськов И.В., Гущина Л.В. Физико-химические условия формирования повышенных содержаний индия в рудах оловосульфидных и полиметаллических месторождений сибири и дальнего востока по данным термодинамического моделирования // Геохимия. - 2020. - Т.65. - № 3. - С.258-276. - ISSN 0016-7525.
Внешние системы:	DOI: 10.31857/S001675252003005X; РИНЦ: 42366067;
Реферат:	rus: В настоящее время основными поставщиками индия в мире являются полиметаллические (70–75 мас. %) и оловосульфидные (10–15 мас. %) месторождения. Однако до сих пор непонятны причины и условия накопления In в рудах этих месторождений. Поэтому нами было проведено моделирование физико-химических условий образования полиметаллических и оловосульфидных руд с повышенной индиеносностью. С этой целью по имеющимся литературным данным установлен средний состав рудоносных гидротермальных растворов и параметры процессов рудообразования на этих месторождениях. На основании этих данных и полученных нами стандартных термодинамических характеристик $\Delta G_{f}^{0},$$\Delta H_{f}^{0},$$S_{f}^{0},$$V_{f}^{0},$$C_{p}^{0}$ хлоридных форм индия (${\text{InCl}}_{2}^{ + },$ InCl3, InClOH+) с учетом коэффициентов, необходимых для расчета при повышенных температурах и давлениях, проведено по программам “Gem-Selektor-3” и “Chiller” термодинамическое моделирование формирования повышенных содержаний индия в этих рудах. Результаты термодинамического моделирования процесса образования кварц-касситеритовых и оловосульфидных руд показывают, что более высокие содержания индия в оловосульфидных рудах связаны с их формированием из кислых (pH 4.3) высоко хлоридных (6.6 m), растворов, в которых In находился в виде (InCl3aq) с концентрацией 0.002 m. Формирование кварц-касситеритовых руд происходило из близ нейтрального (pH 5.3), низко хлоридного (1.02 m) раствора, в котором In находился в виде гидроксокомплексов InO2H и ${\text{InO}}_{2}^{ - }$ c концентрацией не превышающей 0.00004 m, что, соответственно, и определило более низкие его содержания в этих рудах. Компьютерное моделирование формирования индиеносных колчеданно-полиметаллических и барит-полиметаллических месторождений показывает, что их формирование происходило из высокотемпературных хлоридных (1.3–4.3 m) гидротермальных растворов близ нейтрального состава (pH 5.8–6). Основными формами нахождения индия в растворе, являлись гидроксокомплексы InO2H и ${\text{InO}}_{2}^{ - }$, обеспечивающие концентрации (5–9 × 10–5 m). Однако, в силу низких концентраций индия в гидротермальных растворах, образующиеся сульфидные минералы (сфалерит, пирит и халькопирит), отличаются более низкими содержаниями индия по сравнению минералами оловосульфидных руд.
Ключевые слова:	индий; рудообразующие системы; термодинамическое моделирование; химические формы переноса индия;
Издано:	2020
Физ. характеристика:	с.258-276
Цитирование:	1. Алтынов В.И., Птицын Б.В. (1962) Теория хлоросеребряного электрода и определение констант нестойкости комплексных хлоридов. Журнал неорганическая химияVII(9), 2103-2109. 2. Белеванцев В.И., Гущина Л.В., Оболенский А.А. (1982) Гидротермальные растворы и миграция ртути. Гидротермальное низкотемпературное рудообразование и метасоматоз. Новосибирск: Наука, 3-49. 3. Белеванцев В.И., Колонин Г.Р., Пещевицкий Б.И. (1977) О способах оценки констант устойчивости и возможной роли в минералообразовании смешанных комплексных соединений (на примере гидроксогалогенокомплексов). Основные параметры природных процессов эндогенного рудообразования. Институт геологии и геофизики. СО АН СССР, Новосибирск, III, 62-63. 4. Борисенко А.С., Холмогоров А.И., Боровиков А.А., Шебанин А.П., Бабич В.В. (1997) Состав и металлоносность рудообразующих растворов Депутатского оловорудного месторождения (Якутия). Геология и геофизика38(11), 1830-1841. 5. Борисенко А.С., Павлова Г.Г., Боровиков А.А., Брянский Н.В. (2014) Состав и металлоносность рудообразующих флюидов Депутатского Sn-W (Ag) месторождения (Якутия). Тезисы Иркутск: Институт геохимии СО РАН, 8-9. 6. Бортников Н.С., Симонов В.А., Амплиева Е.Е., Боровиков А.А. (2014) Аномально высокие концентрации металлов во флюиде современной гидротермальной системы Семенов (Срединно-Атлантический Хребет 13о31' С.Ш.): изучение флюидных включений в минералах с помощью LA-ICP-MS. ДАН456(5), 596-574. 7. Бусев А.И., Канаев Н.А. (1959). Вычисление констант устойчивости некоторых комплексных соединений индия методом постоянной разности по данным, полученным при помощи катионитов. Вестник Московского университета, серия: математика, механика, астрономия, физика, химия1, 135-143. 8. Бутова М.Н., Зубков Л.Б., Чистов Л.Б. (1998) Проблемы развития сырьевой базы и производства индия. Минеральные ресурсы России. Экономика и управление4, 3-8. 9. Вавра С., Руденко Н.П. (1964). Сорбция индия катионитом КУ-2 и константы устойчивости хлоридных комплексов индия в водно-этаноловых растворах. Вестник Московского университета, серия II, Химия6, 14-17. 10. Гавриленко В.В., Ефименко С.А., Ткаченко Г.А., Панова Е.Г., Погребс Н.А. (1992) Геолого-структурные и минералого-геохимические особенности Правоурмийского оловорудного месторождения. Геология рудных месторождений6, 34-47. 11. Гаськов И.В., Миронова Н.Ю., Перцева А.П. (1988) Геохимия руд колчеданно-полиметаллических месторождений северо-западной части Рудного Алтая. Геология и геофизика6, 100-109. 12. Гаськов И.В., Дистанов Э.Г., Миронова Н.Ю., Чекалин В.М. (1991) Колчеданно-полиметаллические месторождения верхнего девона северо-западной части Рудного Алтая. Новосибирск: Наука, 121 с. 13. Гаськов И.В., Симонов В.А., Драничникова В.В., Тереня Е.О. (2005) Состав растворов и физико-химические условия рудоотложения на колчеданно-полиметаллических месторождениях северо-западной части Рудного Алтая (по флюидным включениям). Проблемы геологии и разведки месторождений полезных ископаемых. Томск, 229-231. 14. Гаськов И.В., Павлова Г.Г., Владимиров А.Г., Гвоздев И.И. (2014) Индий и другие элементы-примеси в рудах колчеданно-полиметаллических и оловосульфидных месторождений Сибири и Дальнего востока. Геология и минерально-сырьевые ресурсы Сибири3(1), 67-71. 15. Гаськов И.В., Владимиров А.Г., Ханчук, Павлова Г.Г., Гвоздев И.И. (2017) Особенности распределения индия в рудах некоторых полиметаллических и оловосульфидных месторождений Сибири и Дальнего Востока России. Геология рудных месторождений59(1), 62-74. 16. Гибшер Н.А. (1975) Исследования рудообразующих растворов Среднего полиметаллического и Зареченского барит-полиметаллического месторождений Рудного Алтая (по включениям в минералах). Минералогия эндогенных образований. Новосибирск, 67-69. 17. Годовиков А.А. (1975) Минералогия. Москва: Недра, 519 с. 18. Гричук Д.В. (2000) Термодинамические модели субмаринных гидротермальных систем. Москва: ГФ МГУ, 304 с. 19. Колонин Г.Р. (1978) О комплексных соединениях серебра, висмута и свинца со смешанными лигандами и возможностях учета их роли в гидротермальном рудообразовании. Исследования по экспериментальной минералогии. Новосибирск, 176-182. 20. Коростелев П.Г., Семеняк Б.И., Кокорин А.М. (1998) Индий в рудных месторождениях Дальнего востока. Стратегия использования и развития минерально- сырьевой базы редких металлов России в XXI веке: Тезисы докладов Международного. Симпозиума. Москва: ВИМС МПР, 77-79. 21. Мокеев А.А., Козловский Е.В., Васильев В.П. (1979) Изменения энтальпии и теплоемкости в реакциях образования простых и смешанных хлоридно-бромидных комплексов ртути II. Тезисы VIII Всесоюзной конференции по калориметрии и химической термодинамике. Иваново: 1, 185 с. 22. Наумов Г.Б., Рыженко В.Н., Ходаковский И.Л. (1971) Справочник термодинамических величин. Москва. Атомиздат, 238 с. 23. Павлова Г.Г., Борисенко А.С., Прокопьев А.В., Иванов А.И., Боровиков А.А., Васюкова Е.А., Травин А.В. (2014) Индий в оловорудных месторождениях Якутии. Граниты и эволюция Земли. Тезисы II международной конференции. Новосибирск. ИГМ СОРАН, 164-166. 24. Павлова Г.Г., Владимиров А.Г., Гвоздев В.И., Коростелев П.Г., Семеняк Б.И., Гоневчук В.Г., Тишин П.А. (2016) Индиеносность оловосульфидной минерализации в оловорудных месторождениях Дальнего Востока России. ДАН471(1), 71-76. 25. Попова В.И., Попов В.А., Коростелев П.Г., Орловский В.В. (2013) Минералогия руд W-Sn месторождения Тигриное на Сихотэ-Алине и перспективы его освоения. Институт Минералогии УО РАН. Екатеринбург: Наука, 132 с. 26. Родионов С.М. (2005) Металлогения олова Востока России. М.: Наука, 327 с. 27. Семеняк Б.И., Недашковский А.П., Никулин Н.Н. (1994) Минералы индия в рудах Правоурмийского месторождения (Дальний Восток, Россия). Геология рудных месторождений 36(4), 230-236. 28. Симонов В.А., Бортников Н.С., Лисицын А.П. (2002) Физико-химические условия минералообразования в современной гидротермальной постройке "Венский лес" (задуговой бассейн Манус, Тихий океан). Металлогения древних и современных океанов - 2002. Формирование и освоение месторождений в офиолитовых зонах. Миасс: И. Мин УрО РАН, 61-68. 29. Сущевская Т.М., Рыженко Б.Н. (2002) Моделирование смешения флюидов различной природы при осаждении касситерита. Геохимия2, 184-193. 30. Syshevskaya T.M., Ryzhenko B.N. (2002) Simulation of mixing of fluids from different sources during cassiterite deposition. Geochem. Int.40(2), 155-163. 31. Тереня Е.О., Симонов В.А., Зайков В.В. (2003) Физико-химические условия гидротермального минералообразования на колчеданном месторождении Кызыл-Таш (Восточная Тува). Металлогения древних и современных океанов - 2003. Формирование и освоение месторождений в островодужных системах. Миасс: И. Мин УрО РАН, 120-127. 32. Ходаковский И.Л. (1975) Некоторые вопросы термодинамики водных растворов при высоких температурах и давлениях. Физико-химические проблемы гидротермальных и магматических процессов. М.: Наука, 124-150. 33. Чураков С.В., Ткаченко С.И., Коржинский М.А., Бочарников Р.Е., Шмулович К.И. (2000) Термодинамическое моделирование эволюции состава высокотемпературных фумарольных газов вулкана Кудрявый, о. Итуруп, Курильские о-ва. Геохимия5, 485-501. 34. Churakov C.V., Tkachenko C.I., Korzhinskii M.A., Bocharnikov R.E., Shmulovich K.I. (2000) Evolution of composition of high-temperature fumarolic gases from Kudryavy volcano, Iturup, Kuril Islands: the thermodynamic modeling. Geochem. Int.38(5), 436-451. 35. Щербань И.П., Долгов Ю.А., Боровикова Г.А., Гибшер Н.А. (1980) Физико-химические условия формирования Рубцовского колчеданно-полиметаллического месторождения Рудного Алтая по термодинамическим и термобарометрическим данным. Геология и геофизика1, 84-92. 36. Audetat A., Gunther D., Heinrich C.A. (2000) Magmatic-hydrothermal evolution in fractionating granite: a microchemical study of the Sn-W-F - mineralized Mole Granite (Australia). Geochim. Cosmochim. Acta64, 3373-3393. 37. Baes Jr.C.E., Mesmer R.E. (1986) The Hydrolysis of Cations. Krieger Publishing Company, Malabar, Florida, 489 p. 38. Benzaazoua M., Marion P., Pinto A., Migeon H. and Wagner F.E. (2003) Mineral. Engineer.16, 1291-1302. 39. Carleson B. G. F., Irving H. (1954). The Stability Constants of the Indium Halides. J. Chem. Soc. 4390-4399. 40. Cauzid J., Philippot P., Martinez-Criado G., Menez B., Laboure S. (2007) Contrasting Cu-complexing behavior in vapor and liquid fluid inclusions from Ynkee Lode tin deposit, Mole Granite, Australia. Chem. Geol.246, 39-54. 41. Debye P., Huckel E. (1923) Zur Theorie der Electrolyte. Phys. Zeitsch., Bd 24 (9), 185-206. 42. Gerding P., Jonsson I. (1968) Termochemical Studies on Metal Complexes. VII. Free Energy, Enthalpy, and Entropy changes for stepwise formation of cadmium(II) chloride complexes at different ionic strengths. Acta Chem. Scand.22(7), 2247-2254. 43. Ferri D. (1972a) On the complex formation equiliria between indium(III) and chloride ions. Acta Chem. Scand.26, 733-746. 44. Ferri D. (1972b) On the hydrolis of the indium(III) ion in chloride solutions. Acta Chem. Scand.26, 747-759. 45. Hasegawa Y., Shimada T., Nitsu M. (1980) Solvent extraction of 3B group metal ions from hudrochloric acid with trioctylphosphine oxid. J. Inorg. Nucl. Chem.42, 1487-1489. 46. Heinrich C.A., Gunther D., Audetat A., Ulrich T., Frischknecht R. (1999) Metal fractionation between magmatic bring and vapor, detected by microanalysis of fluid inclusions. Geology,27, 755-758. 47. Helgeson H.C., Kirkham D.H., Flowers G.G. (1981) Theoretical prediction of the thermodynamic behavior of aqueous electrolytes at high pressures and temperatures. IV. Calculation of activity coefficients, osmotic coefficients, and apparent molal and standard and relative partial molal properties to 5 kb and 600°C. Amer. J. Sci.281, 1241-1516. 48. Kulik D.A., Wagner T., Dmytrieva S.V., Kozakowski G., Hingerl F.F., Chudnenko K.V., Berner U. (2013) GEM-Selektor geochemical modeling package: revised algorithm and GEMS3K numerical kernel for coupled simulation codes. Comput. Geosci.17, 1-24. 49. Murakami H., Ishihara Sh. (2013) Trace elements of indium-bearing sphalerite from tin-polymetallic deposits in Bolivia, China and Japan: A femto-second LA-ICP-MS study. Ore Geol. Rev.53, 223-243. 50. Pavlova G.G., Borovikov A.A. (2010) Silver-antimony deposits of Central Asia: Physico-chemical model of formation and sources of mineralization. Aust. J. Sci.57, 755-775. 51. Pavlova G.G., Phan Luu Anh, Vladimirov A.G., Borisenko A.S., Seifert Th. (2013) Geodynamic setting of indium deposits formation. International symposium Lakge Igneous provinces of Asia Mantle plumes and metallogeny. Hanoi, Vietnam, 41-42. 52. Pavlova G.G., Palessky S.V., Borisenko A.S., Vladimirov A.G., Seifert Th., Phan Luu Anh.. (2015, a) Indium in cassiterite and ores of tin deposits of Russia. Ore Geol. Rev.66, 99-113. 53. Pavlova G.G., Borisenko A.S., Borovikov A.A, Prokopiev A.V., Ivanov A.I. (2015, б) Indium in Tin and Sn-sulfide Ores of the Deputatsky Ore District (Yakutia). Absracts of the Joint Assembly AGU-GAC-MAC-CGU, Montreal, Canada, Abstract ID: 33272, 297-298. 54. Reed M.H. (1982) Calculation of multicomponent chemical equlibria and reaction processes in systems involving minerals, gases and an aqueous phase. Geochim. Cosmochim. Acta46, 513-528. 55. de Ronde C.E.J., Massoth G.J., Butterfield D.A., Christenson B.W., Ishibashi J., Ditchburn R.G., Hannington M.D., Brathwaite R.L., Lupton J.E., Kamenetsky V.S., Graham I.J., Zelmer G.F., Dziak R.P., Emley R.W., Dekov V.M., Munnik F., Lahr J., Evans L.J., Takai K. (2011). Submarine hydrothermal activity and gold-rich mineralization at Brothers Volcano, Kermadec Arc, New Zealand. Mineral. Deposit.46, 541-584. 56. Ryhl T. (1969) Thermodynamic properties of indium (III) halogenide and thiocyanate complexes in aqueous solution. Acta Chem. Scand.23, 2667-2676. 57. Seifert Th., Sandmann D. (2006) Mineralogy and geochemistry of indium-bearing polymetallic vein-type deposits: Implication for host minerals from the Freiberg district, Eastern Erzgebirge, Germany. Ore Geol. Rev.28, 1-31. 58. Schwarz-Schampera U., Herzig P.M. (2002) Indium: geology, mineralogy, and economics. Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 269 p. 59. Shock E.L., Sassany D.C., Willis M., Sverjensky D.A. (1997) Inorganic species in geologic fluids: correlations among standard molal thermodynamic properties of aqueous ions and hydroxide complexes. Geochim. Cosmochim. Acta61, 907-950. 60. Sverjensky D.A., Shock E.L., Helgeson H.C. (1997) Prediction of the thermodynamic properties of aqueous metal complexes to 1000°C and 5 kb. Geochim. Cosmochim. Acta61(7), 1359-1412. 61. Sunden N. (1954). On the complex chemistry of the indium ion: Part IV. An investigation of the chloride and sulfate systems by ion exchangers. Svensk Kemisk Tidskrift66, 173-178. 62. Tanger IV J.C., Helgeson H.C. (1988) Calculation of the thermodynamic and transport properties of aqueous species at high pressures and temperatures: Revised equations of state for standard partial molal properties of ions and electrolytes. Amer. J. Sci.288, 19-98. 63. Tivey M.K. (2007) Generation of seafloor hydrothermal vent fluids and accociated mineral deposits. Oceanography 20(1), 50-65. 64. Tunaboylu K., Schwarzenbach G. (1970) Die Loslichkeit von Indiumsulfid. Chimia (Switzerland)24, 424-427. 65. Turner D.R., Whitfield M., Dickson A.G. (1981) The equilibrium speciation of dissolved components in freshwater and seawater at 25°C and 1 atm pressure. Geochim. Cosmochim. Acta45, 855-881. 66. Wood S. A., Samson I. M. (2006) The aqueous geochemistry of gallium, germanium, indium and scandium. Ore Geol. Rev., 57-102.