ТЕРМОДИНАМІЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ СПІВІСНУВАННЯ КІНОВАРІ ТА МЕТАЦИНАБАРИТУ

Анотація

За допомогою числового фізико-хімічного моделювання мінералоутворення в програмному пакеті GEM-Selektor (GEMS3) досліджено поліморфні переходи між кіновар’ю та метацинабаритом. Компоненти системи підібрано для імітації середньо- й низькотемпературних гідротермальних умов. У реакції брали участь розчини з солоністю 8, 16, 20 та 40 мас. % NaCl-екв. Буферну рівновагу окиснювально-відновлювальних умов підтримували за допомогою H₂S–H₂SO₄. Тиск змінювали від 100 до 1 000 бар. Температурний інтервал оцінки мінерального рівноважного стану – 225–525°С. Оскільки в системі є не лише Hg, Fe та S, а й Cu, то перетворення кіновар–метацинабарит супроводжувалися осадженням піриту, халькопіриту й борніту. Зміна показника рН корельована переходом борніт–халькопірит: борніт утворюється за кислих умов, халькопірит – за лужних. На поліморфних перетвореннях сульфідів ртуті варіації кислотності–лужності не позначилися. Зміни окисно-відновного потенціалу фіксовані тим, що халькопірит стабільний за відновлювальних умов, а борніт – за більш окиснювальних.

Якщо за Р = 100 бар у температурному інтервалі 225–300°С відкладається тільки кіновар, то вже за 200 бар у точці 363°С відбувається перехід кіноварі у метацинабарит. За такого тиску температурний проміжок стабільності метацинабариту становить 363–401°С.Якщо значення тиску сягає 300 бар, то перехід кіновар–метацинабарит зміщується до точки 367°С, а інтервал існування метацинабариту обмежений значеннями 367–425°С; відповідно, за Р = 1 000 бар перехід відбувається за 385°С, а температурний інтервал стабільності метацинабариту стає ще ширший – 385–500°С. За вищих значень температури метацинабарит розкладається з виділенням самородної ртуті.

Отже, утворенню метацинабариту сприяє підвищення тиску. Це логічно випливає з необхідності переорієнтації зв’язків ланцюжкової структури кіноварі у щільнішу структуру метацинабариту. Поле стабільності існування метацинабариту розширюється за вищих значень тиску, а зміна солоності розчинів не впливає на умови поліморфних перетворень.

Ключові слова: кіновар, метацинабарит, термодинамічне моделювання.