Thermodynamic modeling of REE+Y speciation in cooling sulfatebrich fluids

Galina P. Shironosova; Ilya R. Prokopyev

doi:10.18799/24131830/2019/11/2343

Thermodynamic modeling of REE+Y speciation in cooling sulfatebrich fluids

Переведенное название: Термодинамическое моделирование распределения РЗЭ+Y по формам в охлаждающихся богатых сульфатной серой флюидах

Galina P. Shironosova, Ilya R. Prokopyev

Кафедра петрографии и геологии рудных месторождений ГГФ

Результат исследования: Научные публикации в периодических изданиях › статья › рецензирование

1 Цитирования (Scopus)

Аннотация

Актуальность работы обусловлена тем, что исследование фракционирования лантаноидов и иттрия (РЗЭ+Y) по формам в хлоридно-сульфатно-карбонатных флюидах в щелочных и слабокислых условиях позволяет оценить влияние параметров рудообразующей среды на транспорт редкоземельных элементов в процессе рудогенеза в пределах карбонатитовых рудно-магматических систем. Цель: оценить вклад фторо-, хлоро-, карбонат-бикарбонатных, сульфатных и фосфатных комплексов РЗЭ+Y в транспорте и процессе рудоотложения гидротермальными флюидами в слабокислых и слабощелочных условиях при температуре 500-100 °С и давлении 2000-125 бар. Методы: расчетное моделирование воздействия гидротермальных флюидов на монацит и кальцит с использованием пакета HCh (разработчик Ю.В. Шваров). Для установления состояния равновесия в алгоритме программы использован метод определения минимума свободной энергии Гиббса системы (программа GIBBS) в комплексе с термодинамической базой UNITHERM, дополненной экспериментальными результатами для РЗЭ-комплексов и минералов. Результаты. Приведено распределение РЗЭ+Y по формам в охлаждающихся хлоридно-сульфатно-карбонатных высококонцентрированных слабокислых и слабощелочных флюидах. Показано, что в слабощелочных условиях лидирующими оказываются нейтральный и второй гидроксокомплексы вплоть до 200 °С. При понижении температуры до 100 °С РЗЭ+Y обнаруживаются в форме карбонатного и второго фторокомплекса (Ln, Y)F2+. В слабокислых условиях резко преобладают сульфатные комплексы лантаноидов во всем исследованном интервале параметров флюида. При возрастании номера лантаноида (особенно для тяжелых РЗЭ) усиливается роль фторидных комплексов с уменьшением вклада сульфатных комплексов

Переведенное название	Термодинамическое моделирование распределения РЗЭ+Y по формам в охлаждающихся богатых сульфатной серой флюидах
Язык оригинала	английский
Страницы (с-по)	7-18
Число страниц	12
Журнал	Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов
Том	330
Номер выпуска	11
DOI	https://doi.org/10.18799/24131830/2019/11/2343
Состояние	Опубликовано - 2019

ГРНТИ

38 ГЕОЛОГИЯ

Доступ к документу

10.18799/24131830/2019/11/2343

Другие файлы и ссылки

Link to publication in Scopus

Fingerprint

Подробные сведения о темах исследования «Термодинамическое моделирование распределения РЗЭ+Y по формам в охлаждающихся богатых сульфатной серой флюидах». Вместе они формируют уникальный семантический отпечаток (fingerprint).

Цитировать

@article{743ced3a67914dc0a3dde5aaccb2858d,

title = "Thermodynamic modeling of REE+Y speciation in cooling sulfatebrich fluids",

abstract = "The relevance of the work is caused by the fact that the study of speciation of lanthanide + yttrium (REE+Y) in chloride-sulfate-carbonate fluids in various weakly alkaline and weakly acidic conditions allows one to assess the effect of parameters of the ore-forming system on transportation and fractionation of rare-earth elements in oreogenesis within the carbonatite ore-magmatic systems. The main aim of the study is to estimate the contribution of the fluorine-, chloro-, carbarnate-bicarbonate, sulfate and phosphate complexes of REE+Y to transport and ore deposition by hydrothermal fluids in weakly alkaline and weakly acidic conditions at 500-100 °C and a pressure of 2000-125 bar. The methods: computational modeling of the effect of hydrothermal fluids on monazite and calcite using the HCh package (developed by Yu.V. Shvarov). To establish the equilibrium state in the program's algorithm, the method of determining the minimum Gibbs free energy of the system (the GIBBS program) in combination with the thermodynamic base UNITHERM, supplemented by experimental results for REE complexes and minerals, was used. The results. The paper introduces the distribution of REE+Y by forms in cooling chloride-sulfate-carbonate highly concentrated weakly acidic and weakly alkaline fluids. It was shown that under weakly alkaline conditions, the leading ones are the neutral and second hydrocomplexes up to 200 °C. As the temperature decreases to 100 °C, REE+Y are found in the form of the carbonate and second fluorocomplex (Ln, Y) F+ 2. Under weakly acidic conditions, sulfate complexes of lanthanides prevail sharply in the entire studied range of fluid parameters. With an increase in the lanthanide number (especially for heavy REEs), the role of fluoride complexes grows with a decrease in contribution of sulfate complexes.",

keywords = "Chloro-, Fluoro-, Hydroxy-, Phosphate complexes, REE+Y, Speciation in the fluid, Sulfate, Sulfate-rich fluid, Thermodynamic modeling, sulfate, FRACTIONATION, thermodynamic modeling, DEPOSITION, COMPLEXES, chloro-, TRANSPORT, fluoro-, sulfate-rich fluid, speciation in the fluid, CARBONATITES, hydroxy-, STRANGE LAKE, ZR, RARE-EARTH-ELEMENTS, SYSTEMS, HYDROTHERMAL PROCESSES, phosphate complexes",

author = "Shironosova, {Galina P.} and Prokopyev, {Ilya R.}",

note = "Широносова Г.П., Прокопьев И.Р. Термодинамическое моделирование распределения РЗЭ+Y по формам в охлаждающихся богатых сульфатной серой флюидах // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. - 2019. - Т. 330. - № 11. - С. 7-18",

year = "2019",

doi = "10.18799/24131830/2019/11/2343",

language = "English",

volume = "330",

pages = "7--18",

journal = "Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов",

issn = "2500-1019",

publisher = "Tomsk Polytechnic University",

number = "11",

}

Thermodynamic modeling of REE+Y speciation in cooling sulfatebrich fluids. / Shironosova, Galina P.; Prokopyev, Ilya R.

В: Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов, Том 330, № 11, 2019, стр. 7-18.

Результат исследования: Научные публикации в периодических изданиях › статья › рецензирование

TY - JOUR

T1 - Thermodynamic modeling of REE+Y speciation in cooling sulfatebrich fluids

AU - Shironosova, Galina P.

AU - Prokopyev, Ilya R.

N1 - Широносова Г.П., Прокопьев И.Р. Термодинамическое моделирование распределения РЗЭ+Y по формам в охлаждающихся богатых сульфатной серой флюидах // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. - 2019. - Т. 330. - № 11. - С. 7-18

PY - 2019

Y1 - 2019

N2 - The relevance of the work is caused by the fact that the study of speciation of lanthanide + yttrium (REE+Y) in chloride-sulfate-carbonate fluids in various weakly alkaline and weakly acidic conditions allows one to assess the effect of parameters of the ore-forming system on transportation and fractionation of rare-earth elements in oreogenesis within the carbonatite ore-magmatic systems. The main aim of the study is to estimate the contribution of the fluorine-, chloro-, carbarnate-bicarbonate, sulfate and phosphate complexes of REE+Y to transport and ore deposition by hydrothermal fluids in weakly alkaline and weakly acidic conditions at 500-100 °C and a pressure of 2000-125 bar. The methods: computational modeling of the effect of hydrothermal fluids on monazite and calcite using the HCh package (developed by Yu.V. Shvarov). To establish the equilibrium state in the program's algorithm, the method of determining the minimum Gibbs free energy of the system (the GIBBS program) in combination with the thermodynamic base UNITHERM, supplemented by experimental results for REE complexes and minerals, was used. The results. The paper introduces the distribution of REE+Y by forms in cooling chloride-sulfate-carbonate highly concentrated weakly acidic and weakly alkaline fluids. It was shown that under weakly alkaline conditions, the leading ones are the neutral and second hydrocomplexes up to 200 °C. As the temperature decreases to 100 °C, REE+Y are found in the form of the carbonate and second fluorocomplex (Ln, Y) F+ 2. Under weakly acidic conditions, sulfate complexes of lanthanides prevail sharply in the entire studied range of fluid parameters. With an increase in the lanthanide number (especially for heavy REEs), the role of fluoride complexes grows with a decrease in contribution of sulfate complexes.

AB - The relevance of the work is caused by the fact that the study of speciation of lanthanide + yttrium (REE+Y) in chloride-sulfate-carbonate fluids in various weakly alkaline and weakly acidic conditions allows one to assess the effect of parameters of the ore-forming system on transportation and fractionation of rare-earth elements in oreogenesis within the carbonatite ore-magmatic systems. The main aim of the study is to estimate the contribution of the fluorine-, chloro-, carbarnate-bicarbonate, sulfate and phosphate complexes of REE+Y to transport and ore deposition by hydrothermal fluids in weakly alkaline and weakly acidic conditions at 500-100 °C and a pressure of 2000-125 bar. The methods: computational modeling of the effect of hydrothermal fluids on monazite and calcite using the HCh package (developed by Yu.V. Shvarov). To establish the equilibrium state in the program's algorithm, the method of determining the minimum Gibbs free energy of the system (the GIBBS program) in combination with the thermodynamic base UNITHERM, supplemented by experimental results for REE complexes and minerals, was used. The results. The paper introduces the distribution of REE+Y by forms in cooling chloride-sulfate-carbonate highly concentrated weakly acidic and weakly alkaline fluids. It was shown that under weakly alkaline conditions, the leading ones are the neutral and second hydrocomplexes up to 200 °C. As the temperature decreases to 100 °C, REE+Y are found in the form of the carbonate and second fluorocomplex (Ln, Y) F+ 2. Under weakly acidic conditions, sulfate complexes of lanthanides prevail sharply in the entire studied range of fluid parameters. With an increase in the lanthanide number (especially for heavy REEs), the role of fluoride complexes grows with a decrease in contribution of sulfate complexes.

KW - Chloro-

KW - Fluoro-

KW - Hydroxy-

KW - Phosphate complexes

KW - REE+Y

KW - Speciation in the fluid

KW - Sulfate

KW - Sulfate-rich fluid

KW - Thermodynamic modeling

KW - sulfate

KW - FRACTIONATION

KW - thermodynamic modeling

KW - DEPOSITION

KW - COMPLEXES

KW - chloro-

KW - TRANSPORT

KW - fluoro-

KW - sulfate-rich fluid

KW - speciation in the fluid

KW - CARBONATITES

KW - hydroxy-

KW - STRANGE LAKE

KW - ZR

KW - RARE-EARTH-ELEMENTS

KW - SYSTEMS

KW - HYDROTHERMAL PROCESSES

KW - phosphate complexes

UR - http://www.scopus.com/inward/record.url?scp=85076043523&partnerID=8YFLogxK

U2 - 10.18799/24131830/2019/11/2343

DO - 10.18799/24131830/2019/11/2343

M3 - Article

AN - SCOPUS:85076043523

VL - 330

SP - 7

EP - 18

JO - Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов

JF - Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов

SN - 2500-1019

IS - 11

ER -