ИСТИНА

Экспериментально исследованы растворимости колумбита и танталита-колумбита как в обогащенных Al2O3, так и в щелочных кремнекислых расплавах в широком диапазоне Р-Т параметров (30-400 MПa и 650-850оС). Определены коэффициенты диффузии Ta, Nb и Mn в расплавах при этих Р-Т условиях. Экспериментально исследовано распределение Ta, Nb, Mn и F между водным фторсодержащим флюидом и кремнекислыми расплавами различного состава при Р =100 MПa и Т =650-850оС. Полученные экспериментальные результаты использованы для обоснования физико-химической модели образования месторождений тантала, связанных с Li-F редкометальными гранитами. Изучены особенности генезиса Ta-Nb минерализации месторождений Тайкеуского рудного узла на Полярном Урале. По материалам проекта подготовлены и опубликованы 11 статей и 7 тезисов докладов. В том числе 5 статей напечатаны в центральных рецензируемых журналах: «Петрология» (2-е статьи), «Геохимия», «Доклады Академии Наук» и «Записки Российского минералогического общества». 6 статей опубликованы в различных научных сборниках. Кроме этого, на основе полученных результатов были подготовлены 9 докладов, которые были сделаны на 6-и Российских и Международных совещаниях. (1) Установлено, что состав расплава оказывает весьма сильное влияние на растворимости колумбита и танталита. В щелочном расплаве растворимость максимальна, а в обогащенных Al2O3 расплавах содержания Ta и Nb уменьшаются на порядок и более. Температурная зависимость растворимости положительная, но выражена слабее, чем влияние состава. Она наиболее заметно проявлена в слабоглиноземистом расплаве. Величина Nb/Ta отношения в расплаве уменьшается с понижением температуры. В экспериментах по растворению танталита-колумбита это отношение всегда меньше единицы. (2) Показано, что с падением давления коэффициенты диффузии Ta, Nb и Mn очень сильно (на 3-4 порядка) уменьшаются в расплавах щелочного состава, а в расплавах обогащенных Al2O3 барическая зависимость проявлена более слабо. В целом, в изученных условиях коэффициенты диффузии Ta, Nb и Mn изменяются в широком диапазоне от n•10-5 до n•10-10 см2/сек. Эти коэффициенты для Ta минимальны, для Mn выше приблизительно на один порядок и более, а для Nb они обычно несколько выше, чем для Ta. Отмечается более заметное влияние изменения давления (содержания H2O) и особенно состава расплава на величину коэффициентов диффузии по сравнению с влиянием температуры. (3) Установлено, что коэффициенты распределения Ta, Nb и Mn между флюидом и кремнекислым расплавом имеют очень низкие значения; то есть распределение этих металлов резко смещено в пользу расплава. Коэффициенты распределения Ta и Nb возрастают как с увеличением коэффициента глиноземистости в составе расплава, так и с ростом температуры. В условиях наших экспериментов F преимущественно концентрировался в расплаве: коэффициенты распределения F меньше единицы и находятся в пределах 0.1-0.7.

The columbite and tantalite-columbite solubilities both in enriched in Al2O3 and in alkaline silicic melts in wide range Р-Т parameters (30-400 MPa and 650-850оС) are experimentally investigated. The diffusion coefficients of Ta, Nb and Mn in the melts are determined at these Р-Т conditions. The partitioning of Ta, Nb, Mn and F between aqueous fluorine-containing fluid and silicic melts of various compositions is experimentally investigated at Р =100 MPa and Т =650-850оС. The received experimental results are used for a substantiation of physicochemical model of formation of tantalum deposits associated with Li-F rare metal granites. Peculiarities of genesis of Ta-Nb mineralization of deposits of Taikeusky ore cluster of the Polar Urals have been investigated. On the ground of materials of the project the 11 articles and the 7 abstracts are prepared and published. Including the 5 articles are published in the central peer-reviewed journals: “Petrologiya” (2 articles), “Geokhimiya”, “Doklady Academii Nauk” and “Zapiski Rossiiskogo mineralogicheskogo obschestva”. The 6 articles are published in various scientific composite books. Besides on the basis of the received results the 9 reports have been prepared and they have been reported on the 6 Russian and International meetings. (1) It is established that the melt composition has very strong effect on the columbite and tantalite solubilities. These solubilities are maximal in alkaline melt, and the contents of Ta and Nb decrease by order of magnitude and more in enriched in Al2O3 melts. Temperature dependence of solubility is positive, but she is expressed more poorly, than influence of composition. This dependence is most noticeably shown in subaluminous melt. The Nb/Ta ratio in the melt decreases with decrease of temperature. In experiments on tantalite-columbite solubility the Nb/Ta ratio is always less than unit. (2) It is shown that with decreasing pressure the diffusion coefficients of Ta, Nb and Mn very strong (on 3-4 orders of magnitude) decrease in the melts of alkaline composition, and in enriched in Al2O3 melts the pressure dependence approve oneself more poorly. At the studied conditions the diffusion coefficients of Ta, Nb and Mn change in a wide range between n•10-5 and n•10-10 cm2/sec. The diffusion coefficients for Ta are minimal, the same for Mn are higher approximately on one order of magnitude and more, and the same for Nb are usual a little bit higher than for Ta. It is noted more appreciable influence of pressure (H2O contents) and especially melt composition on diffusion coefficients in comparison with influence of temperature. (3) It is established that partition coefficients of Ta, Nb and Mn between fluid and silicic melt have very low values; that is the partitioning of these metals is sharply in favour of melt. The partition coefficients of Ta and Nb grow both with increasing alumina content in the melt composition and with growth of temperature. At the conditions of our experiments the fluorine mainly concentrated in the melt. The partition coefficients of F are less than unit and they are within the limits of 0.1-0.7.