Минералогия и геохимия природных нано- и микропарагенезисов благородных металлов (Au, Ag, Pt) и их соединений по данным о микроструктуре, составе и свойствах синтетических нано- и микровключений в минеральной керамике системы SiO2-(Fe-Cu)-(S-Te-Se)

Основная цель данного этапа исследований заключалась в экспериментальном и термодинамическом моделировании устойчивости, подвижности, концентрировании и окислении НЧ БМ разными геохимическими средами в гидротермальных условиях и при термическом отжиге при контролируемых активностях серы и селена. Установлено, что в термоградиентных гидротермальных условиях (при давлении 1кбар и температуре 450 оС) НЧ Pt и Ag0.7Au0.3 устойчивы, а также, по-видимому, переносятся и осаждаются на поверхности керамических материалов на основе пирита и кварца (м. Сухой Лог). Хотя из-за малого размера НЧ БМ (5-10 нм по данным ПЭМ) они недоступны для прямого наблюдения в растровом электронном микроскопе, но они отчетливо фиксируется (после их укрупнения до субмикронных размеров) на углеродистом материале (истертом порошке черносланцевой породы (м. Сухой Лог), на который они были напылены до начала эксперимента. Поведение НЧ БМ при отжиге при температуре 450 оС и при заданной активности серы или селена приводит к укрупнению частиц по механизму самосборки, причем НЧ золота остаются в металлическом состоянии, НЧ серебра полностью превращаются в соответствующий сульфид или селенид одновалентного серебра, а НЧ платины существуют как в металлическом состоянии, так и окисляются до сульфидов двух и четырех валентной платины и до селенида четырех валентной платины. По-видимому, в случае платины полученные данные свидетельствуют о неравновесности процесса образования нанопарагенезиса (НПГ) с участим соединений платины. Кроме того, установлено, что для получения кварцевой керамики методом отжига в вакууме в течение 12 часов при температуре 450 оС и механическом давлении 30 атм требуется ситованный материал с размерами частиц менее 300 меш (~50 мкм), либо его механоактивация не менее 40 мин. Термодинамическое моделирование показало, что: - задачу ФХМ наносистем, содержащих твердые, жидкие и газообразные фазы, в зависимости от размера частиц можно свести к задаче ФХМ при высоких и сверхвысоких давлениях, при этом требуется экспериментальная верификация уравнений состояний газовых и флюидных компонентов при высоких давлениях (до 60 кбар). - в компьютерной технологии "Селектор" избыточную поверхностную энергию можно корректно учесть путем формального согласования с параметрами уравнения Бермана для мольного объема, причем так же можно учесть зависимость поверхностной энергии от температуры и давления. - равновесный фазовый состав нанокристаллов во флюиде и в нанопарагенезисах определяется размером частиц и составом кристаллизационной среды. В области размеров частиц от 1 до 5 нм предпочтительно кристаллизуются нанофазы с низкой поверхностной энергией. - гидротермальные рудообразующие флюиды, содержащие водные компоненты БМ, могут переносить НЧ золота и, возможно, платины. - НЧ золота и серебра могут входить в состав нанопарагенезисов в кристаллах пирита и кварца. В аналогичных условиях платина образует нанофазы с сурьмой и висмутом. Кажущиеся противоречие между экспериментальными и теоретическими данными в отношении окисления или нет НЧ серебра снимается, если учесть, что использованные методы диагностики НЧ (рентгеноструктурный анализ и РСМА) не являются надежными в области размеров НЧ менее 10 нм. Использование метода ПЭМ ВР может окончательно поставить точку в этом вопросе.