Термодинамическая модель системы h2o–licl–nacl для исследования флюидных включений: расчёт по уравнениям питцера

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Предложена термодинамическая модель тройной флюидной системы H2O–LiCl–NaCl в диапазоне температур от –77 до +300°С, включающая низкотемпературные фазовые переходы продуктов замораживания водно-солевых включений. Модель основана на уравнениях Питцера с использованием новых параметров взаимодействия Na, Cl и соответствующих им констант равновесия реакций c участием твёрдых и жидкой фаз. Модель позволяет на основании данных микротермометрии флюидных включений (Т фазовых переходов при нагревании после замораживания) определять концентрации солей. Характеристики (Т, мас. % LiCl и NaCl) тройных точек с твёрдыми фазами эвтектики E'' (лёд + LiCl·5H2O + NaCl·2H2O), перитектик P1''(LiCl·5H2O + + NaCl·2H2O + NaCl) и P2''( LiCl·5H2O + LiCl·3H2O + NaCl) и котектические, перитектические кривые, разделяющие фазовые поля (лёд + L, NaCl·2H2O + L, NaCl + L), а также, изотермы растворимости льда, гидрогалита и галита, рассчитанные на основе модели, показали хорошую сходимость с экспериментальными данными. В качестве примера применения модели к природному объекту определены содержания солей в литийсодержащих включениях рассолов кварцевых жил поздних генераций района Большие Кейвы Фенноскандинавского щита.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

М. А. Мисюра

Институт геологии и геохронологии докембрия Российской Академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: max.misyura94@gmail.com
Россия, Санкт-Петербург

С. А. Бушмин

Институт геологии и геохронологии докембрия Российской Академии наук

Email: s.a.bushmin@ipgg.ru
Россия, Санкт-Петербург

О. В. Александрович

Институт геологии и геохронологии докембрия Российской Академии наук

Email: max.misyura94@gmail.com
Россия, Санкт-Петербург

М. Е. Мамыкина

Институт геологии и геохронологии докембрия Российской Академии наук

Email: max.misyura94@gmail.com
Россия, Санкт-Петербург

Е. В. Савва

Институт геологии и геохронологии докембрия Российской Академии наук

Email: max.misyura94@gmail.com
Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Bushmin S.A., Vapnik Y.A, Ivanov M.V., et al. Properties of fluids during metasomatic alteration of metamorphic rocks under P–T conditions of the middle crust: An example from the Bolshie Keivy region, Belomorian-Lapland orogen, Fennoscandian Shield // Petrology. 2024. V. 32. № 4. P. 478–501.
  2. Dubois M., Monnin C., Castelain T., et al. Investigation of the LiCl–NaCl–H2О system: A synthetic fluid inclusion study and thermodynamic modeling from –50° to +100°C and up to 12 mol/kg // Economic Geology. 2010. V. 105. № 2. P. 329–338.
  3. Steele-MacInnis M., Ridley J., Lecumberri-Sanchez P., et al. Application of low-temperature microthermometric data for interpreting multicomponent fluid inclusion compositions // Earth-Science Reviews. 2016. V. 159. P. 14–35.
  4. Pitzer K.S. Ion interaction approach: Theory and data correlation // Activity coefficients in electrolyte solutions. Ed. K.S. Pitzer. CRC Press. 1991. Р. 75−153.
  5. Monnin C., Dubois M., Papaiconomou N., et al. Thermodynamics of the H2O+LiCl system // Journal of Chemical Engineering Data. 2002. V. 47. P. 1331−1336.
  6. Toner J.D., Catling D.C. A low-temperature thermodynamic model for the Na-K-Ca-Mg-Cl system incorporating new experimental heat capacities in KCl, MgCl2 and CaCl2 solutions // J. Chem. Eng. Data. 2017. V. 62. № 3. P. 995–1010.
  7. Møller N. The prediction of mineral solubilities in natural waters: A chemical equilibrium model for the Na-K-Ca-Cl-SO4-H2O system, to high temperature and concentration // Geochimica et Cosmochimica Acta. 1988. V. 52. P. 821−837.
  8. Holmes H.F., Mesmer R.E. Thermodynamic properties of aqueous solutions of the alkali metal chlorides to 250°C // Journal of Physical Chemistry. 1983. V. 87. P. 1242−1255.
  9. Акопов E.K. Политерма растворимости тройной системы LiCl–NaCl–H2О // Журнал прикладной химии. 1963. Т. 36. С. 1916−1919.
  10. Harlaux M., Mercadier J., Bonzi W.M-E., et al. Geochemical signature of magmatic-hydrothermal fluids exsolved from the Beauvoir rare-metal granite (Massif Central, France): Insights from LA-ICPMS analysis of primary fluid Inclusions // Geofluids. 2017. V. 2017. Article ID 1925817. 25 pages.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
2. Рис. 1. Фазовая диаграмма системы H2О–LiCl–NaCl (мас. %).E′(−75.9°C) и P1′ (−65.4°C) – рассчитанные точки бинарной системы H2O–LiCl, E(−21.2°C и P(+0.2°C) – точки системы H2О–NaCl; E′′, и – точки тройной системы H2О–NaCl–LiCl (табл. 1), здесь и дальше: ice – лёд, hh – гидрогалит, h или H – галит, L - жидкая фаза, в поле hh изотермы через 5°С.

Скачать (184KB)
3. Рис. 2. Фотографии LiCl-содержащих включений рассола в кварце. (а) – первичное включение рассола с СО2 и забюйелитом, образец Е3–1в; (б) – первично-вторичное включение c галитом и забюйелитом, рядом мелкие первично-вторичные включения рассола без твёрдых фаз и включения СО2, образец Е3–1в; (в) – первично-вторичные включения с забюйелитом, рядом мелкие включения СО2, образец Б880–6; (г) – гигантское первично-вторичное включение и рядом в этой же линейной зоне мелкие включения рассола, образец Б884–1б. BR – рассол, V – газовая фаза, Z – забюйелит.

Скачать (308KB)
4. Рис. 3. Рамановские спектры забюйелита, полученные во включениях рассола в кварце в образцах Е3–1в (а) и Б880–6 (б). Qz – кварц.

Скачать (123KB)

© Российская академия наук, 2024