ISSN:
1438-1168
Source:
Springer Online Journal Archives 1860-2000
Topics:
Geosciences
Description / Table of Contents:
Zusammenfassung ¶Experimentelle Bestimmung der hydrothermalen Löslichkeit von Platingruppen-Elementen unter besonderer Berücksichtigung von Porphyry Copper-Systemen Wir haben eine Reihe von Experimenten zur Löslichkeit von metallischem Osmium und Palladium in überkritischen wässrigen KCl Fluiden durchgeführt. Dabei war pH durch die Assoziation K-Feldspat-Quarz-Muskovit gepuffert, die Sauerstoff-Fugazität wurde durch verschiedene Sauerstoffpuffer bei 400 und 500°C kontrolliert. Ein wichtiges Ziel dieser sorgfältig eingegrenzten Experimente war es, die derzeit bestehenden theoretischen Modelle zur PGE-Löslichkeit zu testen. Unsere experimentellen Ergebnisse zeigen, dass die Konzentration von Osmium in einer 1,0 m KCl-Lösung mit Ni-NiO (NNO) Puffer bei 500°C ungefähr 3 ppb (≈ 1,9 × 10−8 mol/kg H2O) beträgt, wogegen die Konzentration von Osmium in einer 1,5 m KCl-Lösung, auch durch NNO bei 500°C gepuffert, bei ≈ 130 ppb (≈ 6,5 × 10−7 mol/kg H2O) liegt. Dass der pH in beiden Experimenten fast identisch ist, weist darauf hin, dass Osmium in der Lösung als Chloridkomplex vorliegt. Die Konzentration von Osmium in einer 1,5 m KCl-Lösung, aber mit einem Puffer mit höherer Sauerstoff-Fugazität (Re-ReO2) (RRO) gepuffert, ist ungefähr um eine Größenordnung höher (≈ 1705 ppb; ≈ 1 × 10−5 mol/kg H2O). Die Palladium-Konzentration in einer 0,1 m KCl-Lösung, die durch RRO bei 500°C gepuffert wird, und in einer 0,1 m KCl-Lösung, die bei 400°C durch MnO-Mn3O4 gepuffert wird, sind 40 ppb (≈ 3,8 × 10−7 mol/kg H2O) und ungefähr 15 ppb (1,4 × 10−7 mol/kg H2O). Unsere experimentellen Ergebnisse zur Löslichkeit von Palladium-Metall zeigen, zusammen mit Geländebeobachtungen, dass die theoretischen Berechnungen von Sassani und Shock (1990, 1998) die Löslichkeit von Palladium unter superkritischen Bedingungen um viele Gröβenordnungen unterschätzen. Dies lässt sich direkt auf Porphyry Copper-Systeme anwenden, weil in diesen Temperaturen, pH, Salinität und Sauerstoff-Fugazität den experimentellen Parametern weitgehend entsprechen. Die Anwendung unserer experimentellen Ergebnisse zeigt, dass ein typisches Porphyry Copper-System mindestens 40 t Palladium transportieren kann, wenn Quellen von Platingruppen-Elementen (PGE) verfügbar sind und wenn die Phase, die die Löslichkeit kontrolliert, metallisches Pd ist. In ähnlicher Weise läβt sich die Menge von Osmium, die in einem typischen Porphyry-System transportiert werden kann, mit mindestens 3 t berechnen. Porphyry-Systeme sind somit in der Lage, ausreichend PGE zu transportieren, um zumindest PGE-Lagerstätten mittlerer Gröβe zu erzeugen. Das Fehlen von bedeutendem Osmium-Mineralisation in bekannten Porphyry-Lagerstätten läβt sich entweder auf das Fehlen geeigneter Metallquellen, oder auf die Anwesenheit von Osmium in weniger löslichem Form, wie z.B. als Sulfid, zurückführen.
Notes:
Summary We have conducted a series of experiments on the solubility of metallic osmium and palladium in supercritical aqueous KCl fluids in which pH was buffered by the assemblage K-feldspar-quartz-muscovite and oxygen fugacity was controlled by various oxygen buffers at 400° and 500°C. An important objective of these well-constrained experiments is to evaluate current theoretical models of PGE solubility. Our experimental results indicate that the concentration of Os in a 1.0 m KCl solution buffered by the Ni-NiO (NNO) assemblage at 500°C is ∼ 3 ppb (∼1.9 × 10−8 moles/kg H2O), whereas the concentration of Os in a 1.5 m KCl solution also buffered by NNO at 500°C is ∼ 130 ppb (∼ 6.5 × 10−7 moles/kg H2O). As the pH in these two experiments is nearly the same, this finding implies that Os is present in solution as a chloride complex. The concentration of Os in a 1.5 m KCl solution but buffered by a higher oxygen fugacity buffer (Re-ReO2 assemblage) (RRO) is about one order of magnitude higher (∼ 1705 ppb; ∼ 1 × 10−5 moles/kg H2O). The palladium concentrations in a 0.1 m KCl solution buffered by RRO at 500°C and in a 0.1 m KCl solution buffered by MnO-Mn3O4 at 400°C are ∼ 40 ppb (∼ 3.8 × 10−7 moles/kg H2O) and ∼ 15 ppb (1.4 × 10−7 moles/kg H2O), respectively. Our experimental results on the solubility of Pd metal in combination with field observations show that the theoretical calculations of Sassani and Shock (1990, 1998) on palladium underestimate the solubility of palladium by many orders of magnitude under supercritical conditions. Our experimental results are directly applicable to porphyry copper systems because in such systems temperature, pH, salinity and oxygen fugacity are similar to the experimental parameters. Application of our experimental results indicate that a typical porphyry systems can transport at least 40 tons of Pd if sources of platinum-group elements (PGE) are available and the solubility-controlling phase is metallic Pd. Similarly, the amount of osmium that can be transported in a typical porphyry system is calculated to be at least ∼ 3 tons. Consequently, porphyry systems have the capacity to transport sufficient PGE to form at least mid-sized PGE deposits. The absence of important Os mineralization in known porphyry deposits may be due to the lack of availability of source materials, or to the presence of Os in less soluble forms, such as sulfides.
Type of Medium:
Electronic Resource
URL:
http://dx.doi.org/10.1007/s007100050001
