Осадчий В.О.   Чареев Д.А.   Некрасов А.Н.   Абрамова В.Д.   Бычков А.Ю.   Тарнопольская М.Е.   Николаева И.Ю.  

Распределение микропримесей между галенитом и сфалеритом из экспериментальных данных

Докладчик: Осадчий В.О.

Распределение элементов-примесей между сосуществующими минералами является одним из источников информации о физико-химических условиях их формирования (температура, давление). Наиболее изученными и активно применяемыми являются распределения примесей между твердыми растворами породообразующих минералов (оливин/ортопироксен, амфибол/гранат, магнетит/ильменит и др.). При этом для сульфидных ассоциаций известно всего несколько геотермометров, основанных на распределении примесных элементов, а их применение часто дает нереалистичные результаты. Это связано с как с экспериментальными, так и с аналитическими трудностями калибровки таких геотермометров: калибровку необходимо проводить на синтетических образцах, полученных в строго контролируемых физико-химических условиях, близких к природным, размер зерен минералов должен исключать контаминацию при анализах состава фаз, а используемые аналитические методы должны обладать высокой локальность и низкими пределами обнаружения, так как типичные концентрации элементов-примесей в сульфидных минералах начинаются от первых ppm.
Мы изучили зависимость распределения кадмия между синтетическими галенитом (PbS) и сфалеритом (ZnS) при 450-780℃ и 1 бар. Сростки равновесных кристаллов галенита и сфалерита были получены методом синтеза в расплавах галоидных солей щелочных металлов в условиях температурного градиента, размер отдельных кристаллов составлял 0.1-2 мм. Состав определялся комбинацией методов SEM WDS/EDS, LA ICP-MS и ICP-MS.
Отношение весовых концентраций кадмия (K_d^Cd = C_Cd^ZnS/C_Cd^PbS) при постоянной температуре можно считать константой в области составов C_Cd^ZnS < 20000 и C_Cd^PbS < 2500 ppm, которая включает в себя типичные концентрации, наблюдаемые в природе. Зависимость log₁₀ K_d^Cd(1000/T) в первом приближении является линейной:
T/℃ = [1353 / (log₁₀(C_Cd^ZnS/C_Cd^PbS) + 0.441)] – 273.15      (1)
Полученное выражение мы использовали для оценки температур образования галенита и сфалерита различных месторождений по данным из работы [1]. Полученные оценки температур согласуются с результатами анализа флюидных включений и дают более надежные оценки, чем термометры, основанные на изотопии S³⁴, и чем термометр по распределению кадмия, предложенный в [2].
Таким образом, выражение (1) может использовано в текущем виде для целей геотермометрии, а для получения наиболее надежных результатов для анализа состава природных образцов необходимо использовать комбинацию методов (SEM WDS и LA ICP-MS).