Мобильность титана и ниобия при низкотемпературном гидротермальном преобразовании и выветривании оксидов ниобия (пирохлора, луешита) и титана (рутила, анатаза)

Аннотация

Ниобий и титан являются тугоплавкими металлами, которые как входят в качестве примесей в состав многих минералов, так и образуют собственные рудные минералы. Эти металлы считаются малоподвижными в условиях низкотемпературного гидротермального преобразования и выветривания, а их минералы — устойчивыми к таким процессам. С другой стороны, существуют свидетельства кристаллизации оксидов ниобия и титана при низкотемпературных преобразованиях, что указывает на возможность их массопереноса растворами. Это косвенно подтверждается рядом экспериментальных работ, однако исследования проводились при условиях, соответствующих более ранним и высокотемпературным стадиям образования магматических объектов для простых по составу систем. В настоящей работе представлены результаты исследований по комплексному растворению кристаллов рутила и анатаза в смеси с пирохлором или луешитом в 1.0 М растворах HF, HCl, H₂SO₄ при 50 и 200 °С в течение 4 часов. Рутил и анатаз оказались устойчивыми к воздействию кислот, а луешит – умеренно устойчивым. Растворы соляной и серной кислот вызвали выщелачивание компонентов пирохлора. Было установлено, что раствор серной кислоты оказывает более агрессивное воздействие, чем раствор соляной, и этот эффект усиливается с ростом температуры. Воздействие фторидных растворов вызвало замещение пирохлора флюоритом. При этом сами растворы наиболее интенсивно насыщались и ниобием, и титаном: в ходе экспериментов >70% Nb₂O₅ и до 3% TiO₂ от исходных количеств перешли в раствор. Таким образом, показано, что в низкотемпературных условиях хлоридный раствор является маловероятным агентом массопереноса титана и ниобия; сульфатные растворы имеют возможность в существенных количествах растворять и переносить рассматриваемые элементы, но их эффективность падает со снижением температуры; фторидные растворы продемонстрировали наилучшую способность транспортировать ниобий и титан.

Ключевые слова:

рутил, анатаз, пирохлор, луешит, выветривание, мобильность ниобия, мобильность титана