ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ВОДОРОДА С МАГМАТИЧЕСКИМИ РАСПЛАВАМИ В УСЛОВИЯХ ЗЕМНОЙ КОРЫ
Э.С. Персиков1, П.Г. Бухтияров1, Л.Я. Аранович1,2, О.Ю. Шапошникова1, А.Н. Некрасов1
1Институт экспериментальной минералогии РАН, Черноголовка, Россия
persikov@iem.ac.ru
2Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН, Москва, Россия
Ключевые слова: Водород, базальт, андезит, расплав, температура, давление, самородный металл, ликвация, земная кора
Страницы: 1156-1170
Аннотация
Получены новые экспериментальные данные по взаимодействию магматических расплавов с водородом при температурах 1100-1250 °С, давлениях водорода 1-100 МПа в сильно восстановительных условиях f(O2) = 10-12-10-14 МПа. Эксперименты проведены с использованием оригинальной установки высокого газового давления, снабженной уникальным устройством, которое обеспечивает проведение длительных экспериментов при высоких температурах и давлениях водорода. В опытах использованы природные образцы магматических пород: магнезиальный базальт Северного прорыва влк. Толбачик (Камчатка) и андезит влк. Авача (Камчатка). На основе экспериментов установлены следующие особенности процесса взаимодействия водорода с магматическими расплавами: 1. Несмотря на высокий восстановительный потенциал системы H2-магматический расплав, реакции окисления водорода и полного восстановления оксидов металлов переменной валентности в расплаве не идут до конца. Прекращение окислительно-восстановительных реакций в базальтовом и андезитовом расплавах происходит за счет образования в расплаве H2O, буферирующей восстановительный потенциал водорода. 2. Первоначально гомогенный магматический расплав становится гетерогенным: образовавшаяся Н2О растворяется в расплаве и во флюидной фазе (первоначально чистый водород) и образуются расплавы переменного, более кислого состава и мелкие металлические обособления ликвационной структуры. 3. Сложный процесс металл-силикатной ликвации в магматических расплавах при их взаимодействии с водородом может осуществляться при реальных температурах магм в природе (≤ 1200 °С), значительно меньших соответствующих температур плавления железа и его сплавов с никелем и кобальтом. 4. Структура и размеры экспериментально установленных металлических обособлений хорошо согласуются с природными данными о находках небольших количеств самородных металлов, прежде всего железа и его сплавов с никелем и кобальтом, в магматических породах различного состава и генезиса.
DOI: 10.15372/GiG2023121
EDN: RMYMZF
|
