ИСТИНА

Экспериментально изучено распределение редкоземельных элементов, Y, Sc и Li между алюмосиликатным (L) и алюмофторидным (LF) расплавами в гранитной системе с предельными концентрациями фтора при температуре 700 и 800°С, давлении 1 и 2 кбар, содержанием воды от 2,5 до 30 мас.%. Показано, что все редкоземельные элементы, Y, Sc и Li распределяются в пользу солевого алюмофторидного расплава, независимо от заданных условий эксперимента. Однако коэффициенты разделения элементов КрРЗЭ(LF/L) между этими фазами зависят от давления, температуры и содержания воды в системе. Впервые показано, что увеличение давления от 1 до 2 кбар при Т=800⁰C вызывает существенное уменьшение КрРЗЭ(LF/L). Коэффициенты разделения между расплавами монотонно снижаются от легких к тяжелым РЗЭ как при 1, так и при 2 кбар. Увеличение концентрации воды в системе вызывает увеличение КрРЗЭ(LF/L). Причины зависимости поведения РЗЭ от давления и содержания воды в системе связаны, вероятно, с изменением структуры и растворимости воды в силикатном и солевом расплавах при различных условиях эксперимента.

The distribution of rare-earth elements, Y, Sc and Li between the aluminosilicate (L) and aluminum fluoride (LF) melts in a granite system with limiting fluorine concentrations at 700 and 800°C, 1 and 2 kbar pressure, water content from 2.5 to 50% by weight. It is shown that all the rare-earth elements, Y, Sc and Li, are distributed in favor of the aluminum-fluoride melt salt, regardless of the experimental conditions specified. However, the coefficients of separation of the elements of the KdREE(LF/L) between these phases depend on the pressure, temperature and water content in the system. It is shown for the first time that an increase in pressure from 1 to 2 kbar at T = 800°C causes a significant decrease in the KdREE(LF/L). The coefficients of separation between melts decrease monotonically from light to heavy REE at both 1 and 2 kbar. An increase in the water concentration in the system causes an increase in KdREE(LF/L). The reasons for the dependence of REE on the pressure and water content in the system are probably related to a change in the structure and solubility of water in silicate and salt melts under various experimental conditions.

Получение данных по растворимости воды в гранитных расплавах. Попытка уменьшения поля несмесимости алюмосиликатного и алюмофторидного расплавов и увеличение их взаимной растворимости.

Основным механизмом накопления редких металлов в магматичеких процессах является кристаллизационная дифференциация. Из-за ограниченной растворимости воды в расплаве на поздних магматических стадиях происходит отделение флюида. В равновесии расплав – флюид практически все элементы предпочитают концентрироваться в расплаве, и небольшая часть перераспределяется во флюид. Накопление фтора на заключительных стадиях магматического этапа может приводить к образованию солевых фторидных расплавов. В основе этого явления лежит ограниченная растворимость солевых компонентов в силикатном расплаве (Алферьева, 2012). Именно эти расплавы, образовавшиеся в результате силикатно-солевой жидкостной несмесимости (ликвации), многими исследователями рассматриваются как наиболее реальные фазы-концентраторы большого количества редких металлов. Солевой расплав может исполнять функции переносчика и концентратора рудогенных элементов уже на магматической стадии формирования гранитных массивов [Граменицкий, Щекина, 1993; Граменицкий и др., 2005; 2008; Девятова и др. 2007; Алферьева и др., 2011; Щекина и др., 2013; Veksler, 2005]. Известно более 20 гранитных массивов и пегматитовых месторождений, породообразующими минералами в которых являются фториды, в частности, группы криолита, криолитионита и другие фториды. Такие породы без сомнения формировались в условиях насыщения фтором. Обычно эти объекты обогащены редкими и редкоземельными минералами. Знание механизмов разделения РЗЭ в природных процессах вместе с данными о составе и концентрации РЗЭ в разных типах пород и минералов, распределение РЗЭ между ними служит объективной основой для использования этих элементов как геохимических индикаторов. Важную роль в познании поведения РЗЭ, факторов их дифференциации играют экспериментальные исследования.

1) Независимо от заданных условий эксперимента все редкоземельные элементы и литий с большими коэффициентами разделения (в несколько раз) распределяются в солевой алюмофторидный расплав. 2) Коэффициенты разделения РЗЭ между солевым и алюмосиликатным расплавами зависят от температуры, давления и содержания летучих (воды) в системе. 3) Впервые получены данные, показывающие, что увеличение давления от 1 до 2 кбар, как при 700 и 800 °С приводит к снижению коэффициентов разделения редкоземельных элементов, лития, иттрия и скандия между солевым и алюмосиликатным расплавами, существенно это видно при 700 °С. 4) Увеличение содержания воды в системе приводит к увеличению коэффициентов разделения между солевым алюмофторидным и алюмосиликатным расплавами. Причинами зависимости поведения РЗЭ, лития, скандия и иттрия от давления и содержания воды в системе связаны, вероятно, с изменением структуры минеральных фаз и растворимости воды в алюмосиликатном и солевом расплавах при различных условиях эксперимента. Примерные растворимости воды в кислых расплавах равны 8-9 мас. % воды.