The Cu-Zn-S system

The phase relations in the Cu-Zn-S system were studied at temperatures ranging from 100 ° to 1050 °C with emphasis on the 500 ° and 800 °C isotherms. All experiments were performed in closed, evacuated silica tubes in which vapor always is a phase. Ternary phases did not appear in any of these experiments. At 800 °C tie-lines exist between cubic ZnS (sphalerite) and the digenite-chalcoite solid solution, between ZnS and three CuZn alloys (, , ) and between ZnS and ZnCu liquid containing from zero to about 30 wt % Cu. Only the cubic, sphalerite, form of ZnS was encountered in the present study. At 800 °C the solid solution of ZnS in Cu₂S is 7.0 ± 1 wt % and the solid solution of Cu₂S in ZnS is less than 1.0 wt %. At lower temperatures ZnS coexists with all other phases once they become stable, i.e., -CuZn (<598 °C), CuS (<507 °C), and blue-remaining covellite (<157 °C). At 500 °C the solid solution of ZnS in Cu₂S is 1.5±0.5 wt % and that of Cu₂S in ZnS is less than 0.1 wt %. The presence of ZnS depresses the temperature of the hexagonal cubic inversion in Cu₂S by about 13 °C, but does not measurably affect the temperature of the monoclinic hexagonal inversion in Cu₂S nor that of the cubic cubic inversion in Cu₉S₅. The coexistence in nature of sphalerite and copper-sulfides is discussed in light of the low temperature phase relations in the Cu-Zn-S system.

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Zusammenfassung Die Phasengleichgewichtsredaktionen des Dreistoffsystems Cu-Zn-S wurden über einen weiten Temperaturbereich, nämlich von 100 °C bis zu 1050 °C und dabei besonders nachdrücklich die 500 ° und 800 °C-Isothermen, untersucht. Alle Experimente wurden in abgeschmolzenen und vorher evakuierten Quarzglasampullen durchgeführt, in welchen eine Dampfphase (vapor) stets gegenwärtig war. In keinem der Experimente war das Vorhandensein einer ternären Phase zu verzeichnen. Bei 800 °C verlaufen Konodenscharen vom kubischen ZnS (Zinkblende) zur Digenit-Kupferglanz-Mischkristallreihe, ferner Konoden zwischen ZnS und drei Cu-Zu-Legierungen (, , ) und zwischen ZnS und einer Zn-Cu-Schmelze von 0 bis ca. 30 Gew.-% Cu. In der hier vorliegenden Arbeit trat nur kubisches ZnS (Zinkblende) auf. Cu₂S vermag bei 800 °C 7,0±1 Gew.-% ZnS in fester Lösung aufzunehmen, während die Löslichkeit von Cu₂S in ZnS weniger als 1,0 Gew.-% beträgt. Mit zunehmender Temperaturerniedrigung koexistiert ZnS mit allen übrigen Phasen des Systems, sobald diese stabil werden, z. B. -CuZn (<598 °C), CuS (<507 °C) und blaubleibender Covellin (<157 °C). Bei 500 °C beträgt die Löslichkeit von ZnS in Cu₂S nur noch 1,5±0,5 Gew.-% und die von Cu₂S in ZnS weinger als 0,1 Gew.-%. Die Gegenwart von ZnS erniedright die Inversionstemperatur von hexagonalem kubischen Cu₂S um etwa 13 °C, hat aber weder einen meßbaren Einfluß auf die Inversionstemperatur des monoklinen hexagonalen Cu₂S noch auf die kubisch kubische Inversion des Cu₉S₅. Angeischts der im Cu-Zn-S-System ermittelten Phasenbeziehungen bei niedrigen Temperaturen werden die Koexistenz natürlicher Zinkblende mit Kupfersulfiden diskutiert.

     

Löslichkeit von KCl in der Gasphase von überkritisch erhitztem Wasser

Zusammenfassung Die Löslichkeit von KCl in überkritisch erhitztem Wasser wird in einem Temperaturbereich von 400–500° und einem Druckgebiet bis 300 Atm. bestimmt. Als Druckgefäß wird ein 1 Liter fassender Autoklav verwendet, aus dem bei konstant gehaltener Temperatur nacheinander kleine Probemengen der gasförmigen Lösung über ein Gasauslaßventil in einem gekühlten V2A-Rohr aufgefangen und zur Gehaltsbestimmung abgetrennt werden. Die KCl-Bestimmung erfolgte im allgemeinen chemisch, bei kleinen Drucken und dementsprechend kleinen Mengen durch beigemengtes, künstlich radioaktives K⁴² mit einem Flüssigkeitszählrohr. Die LöslichkeitL steigt bei vorgegebener Temperaturt mit dem Druckp an, und zwar bei der 400°-Löslichkeitsisotherme stärker als bei den L-Isothermen höherer Versuchstemperatur (450°, 475° und 500°).Weil nur Löshchkeiten bis maximal 1 g je Liter ausgewertet werden, wurde das logL,p-Diagramm in ein log L, log -Diagramm (-Dichte) umgezeichnet und vorausgesetzt, daß die hierfür benutztenpt-Tabellen für reines Wasser noch für stark verdünnte Salzlösungen anwendbar sind. Der geradlinige Kurvenverlauf im doppeltlogarithmischen Diagramm zeigt an, daß für die Zunahme von L mit eine Beziehung der ArtL = const ⁿ (n für KCl 3,2) aufgestellt werden kann. Eine geringe Zunahme vonL mit der Temperatur im Bereich von 400–500° bei konstant gehaltenen -Werten ist aus einem logL,t-Diagramm ersichtlich. Die ⁿ -Beziehung scheint weitgehend auch für die Löslichkeit von SiO₂ bei den Temperaturen 400 und 500° gültig zu sein (n _400° 2,3,n ₅₀₀ 1,73). Die Ergebnisse der Löslichkeitsmessungen anderer Autoren an ähnlichen Systemen werden diskutiert und Beziehungen zu den eigenen Ergebnissen hergestellt.Unter bestimmten Voraussetzungen fürp undt lassen sich Schlüsse auf solche Vorgänge in der Erdrinde ziehen, die mit den beschriebenen Versuchsbedingungen vergleichbar sind bzw. den Ablauf von chemischen Reaktionen bei der Gesteinsumwundlung in bestimmter Richtung (Auflösung oder Abscheidung über die Gasphase) beeinflussen können.Herrn P of. Dr. C. W.Correns zum 60. Geburtstag gewidmet.In gekürzter Form vorgetragen auf der Tagung der Deutschen Mineralogischen Gessellschaft in Regensburg im August 1952.     

Talksynthesen im Hinblick auf semisalinare Bedingungen

Zusammenfassung Vor einigen Jahren wurde Talk als Begleitmineral in Salzlagerstän erstmalig gefunden, und zwar in den amerikanischen Salzlagerstätten in Texas und Neu-Mexiko (Balley), in dem englischen Kalisalzvorkommen bei Eskdale in Ost-Vorkshire (Stewart), sowie im Hallstätter Salzberg des alpinen Haselgebirges (Mayrhofer undSChauberger). Auch in Deutschland wurde kürzlich bei der Erdgasbohrung Frenswegen 3 im Emsland in den oberen Lagen des Zechsteinanhydritprofils ein talkantiges Mineral identifiziert (Füchtbauer undGold-Schmidt). Die drei erstgenannten Talkvorkommen zeigen in der Art des Auftretens wesentliche gemeinsame Züge, aus denen man schließen kann, daß sie in der Lagerstätte selber entstanden sind, nicht aber dadurch, daß Talk als Verunreinigung in die Lagerstätte gelangte. Bei näherer Betrachtung bietet sich die Auffassung an, daß der Talk semisalinar (Leonhardt undBerdesinski) gebildet wurde, durch die Einwirkung Mg²⁺-haltiger Reaktionslösungen auf SiO₂-haltige Substanzen, die durch Zuflüsse usw. in die Lagerstätte gelangten. Von diesen Überlegungen ausgehend war zu prüfen, ob sich Talk wirklich bildet bei der Einwirkung von Mg-Laugen auf SiO₂, und zwar bei milden Metamorphosebedingungen, d. h. bei möglichst niedriger Temperatur und niedrigem Druck, entsprechend den wahrscheinlichen Bedingungen in den Salzlagerstätten. Bei den Versuchen wurden MgCl₂-haltige und Carnallit-Lösungen verwandt und stark gealtertes SiO₂-Gel, Quarz feinkristallin, Na₂Si₂O₅ · 2H₂O und Wasserglas als Bodenkörper gewählt. Die Reaktionsprodukte wurden vorwiegend röntgenographisch nach dem Debye-Verfahren untersucht und dann mit, abnehmendem Bildungsgrad in die 3 Gruppen: 1. Talk, 2. Talkprodukt, 3. Hinbildung zum Talk bzw. nur geringe Umbildung eingestuft.Um weitere, differenziertere Aussagen machen zu können, wurden typische Proben mit einer Talkvergleichssubstanz nach der Guiniermethode mit zweigeteilter Kamera untersucht; es wurden auch chemische Analysen und Anfärbtests durchgeführt und von bestimmten Synthesebildungen die mittleren Brechungsindizes bestimmt.Versuche mit SiO₂-Gel als Bodenkörper führten bei einer Reaktionstemperatur von 150° C noch zu guten Talkprodukten. Die 100° C-Versuche sind noch nicht abgeschlossen; ihre Ergebnisse bleiben einer späteren Veröffentlichung vorbehalten. Aber ein Versuch ergab bereits eine Hinbildung zum Talk. Die Synthesen mit Quarz als Bodenkörper erforderten wesentlich längere Reaktionszeiten, führten aber auch bis herab zu 150° C zur Hinbildung zum Talk. Bei Wasserglas (gallertig-dickflüssig) und Na₂Si₂O₅ · 2 H₂O waren diese Hinbildungen bis herab zu einer Reaktionstemperatur von 135° C zu verfolgen. So kann man feststellen, daß sich SiO₂-Substanzen semisalinar, bei milden Umwandlungsbedingungen zum Talk hin umsetzen lassen.     

Copper sulphide formation chemistry at low temperatures

Summary Covellite, blaubleibender covellite, djurleite and chalcocite have been synthesized by the reaction between Cu₂O with aqueous Na₂S solutions at low temperatures. Digenite was produced by heating the dried products of the aqueous experimentation at 105°C for 50 days, but not directly from aqueous solution. Anilite was formed through air oxidation of chalcocite at room temperature. The pH and Eh conditions of formation of these phases have been studied and it has been shown that the synthetic results broadly reflect the theoretical stability fields for these compounds, inasmuch as more reduced copper sulphides are formed under higher pH and lower Eh conditions. Studies of the changes in these parameters during the course of the experiments have been used to outline the mechanisms involved in the reactions. It has been demonstrated that the form of the copper sulphide produced around neutral pH values is almost independent of the oxidation state of the copper reactant, but highly sensitive to the presence and concentration of elemental sulphur. A detailed discussion of the formation chemistry of copper sulphides in low temperature aqueous solutions is presented.

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Chemie der Kupfersulfidbildung bei niedrigen Temperaturen

Zusammenfassung Covellin, blaubleibender Covellin, Djurleit und Chalkosin wurden durch Reaktion zwischen Cu₂O und wäßrigen Na₂S-Lösungen bei niedrigen Temperaturen synthetisiert. Digenit entstand, wenn die getrockneten Produkte aus wäßrigen Lösungen 50 Tage bei 105°C getempert wurden, aber nicht direkt aus wäßriger Lösung. Anilit bildete sich aus Chalkosin bei Zimmertemperatur durch Oxidation an der Luft. Die pH- und Eh-Bedingungen für die Bildung dieser Phasen wurden untersucht und es wurde gezeigt, daß die Syntheseergebnisse im wesentlichen den theoretischen Stabilitätsfeldern dieser Verbindungen entsprechen, indem sich die stärker reduzierten Kupfersulfide unter höherem pH und kleinerem Eh bilden. Untersuchungen über die Änderung dieser Parameter im Verlauf der Experimente wurden zur Umreißung der Reaktionsmechanismen benützt. Es wurde gezeigt, daß die Art des Kupfersulfides, welches sich um neutrale pH-Werte bildet, fast nicht vom Oxidationszustand des reagierenden Kupfers, aber stark von der Anwesenheit und der Konzentration von elementarem Schwefel abhängt. Die Chemie der Bildung von Kupfersulfiden in wäßrigen Lösungen niedriger Temperatur wird ausführlich diskutiert.

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With 2 Figures     

The iron-tungsten-sulphur system and its geological application

The subsolidus region of the Fe-W-S system was studied by experiments performed in evacuated silica tubes. Ternary phases were not encountered. Tungsten disulphide WS₂ is stable with the iron sulphides but not with metallic iron. The major tie-line pyrrhotite-tungsten differentiates this system from the analogous Fe-Mo-S system. Experiments on the Fe-W-O-S system demonstrate that WS₂ (tungstenite) is not stable in the presence of iron oxides. Molybdenum and tungsten show different affinities to sulphur which is manifested in nature in abundant molybdenite as contrasted with rare tungstenite. Sulphur fugacity data in the literature differ on WS₂. There data are compared with the present experimental results.

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Zusammenfassung Das ternäre System Fe-W-S wird durch Abschreckungsexperimente in evakuierten Quarzglasampullen sowie durch Differential-Thermoanalyse untersucht, die Phasengleichgewichtsbeziehungen sind in einem isothermen Digramm T<743 °C veranschaulicht. Unterhalb 743±2 °C liegt der Stabilitätsbereich des Pyrits, FeS₂, welcher mit Tungstenit, WS₂, koexistiert. Konodenscharen erstrecken sich ferner von WS₂ zu Pyrrhotin und zwar über einen weiten Bereich der Fe_1-xS-Mischkristallreihe. Von FeS, oder annähernd stöchiometrischem FeS verlaufen Konoden zum metallischen Wolfram und zu den intermetallischen Phasen Fe₂W und Fe₃W₂. Eine ternäre Phase wurde nicht gefunden. Experimente im ternären sowie im quaternären System Fe-W-O-S demonstrieren, daß WS₂ weder mit metallischem Eisen noch mit Eisenoxiden stabil ist. Molybdän und Wolfram zeichnen sich durch unterschiedliche Affinität zu Schwefel aus, und daraus resultierende Schlußfolgerungen werden in bezug auf natürliche Mineralvergesellschaftungen diskutiert. Die in der einschlägigen Literatur gemachten Angaben über die Schwefelfugazität von Fe, Mo und W werden kritisch untersucht. Dominierende Unterschiede hinsichtlich der Phasengleichgewichtsbeziehungen des Fe-W-S-Diagrammes zu anderen Fe-beinhaltenden Sulfidsystemen, wie Fe-Mo-S, Fe-Sn-S und Fe-Bi-S, werden aufgezeigt.

     

Experimentelle Bildung von Alunit-Jarosit durch die Einwirkung von Schwefelsäure auf Mineralien und Gesteine

Zusammenfassung Die Alunitisierung von natürlichem Leucit, Nephelin, Sodalith, Kalifeldspat, Oligoklas, Sericit sowie Basaltglas, Trachyandesit, Nephelinbasanit und Nephelinit wurde experimentell im Temperaturbereich zwischen 90° C und 180° C bei verschiedenen H₂SO⁴-Konzentrationen untersucht. Je nach Ausgangssubstanz wurden Alunit, Natroalunit, Jarosit oder Mischkristalle zwischen diesen Endgliedern der Alunitreihe gebildet. Das bei diesen Reaktionen freiwerdende SiO₂ bildet ein röntgenamorphes Gel, alle anderen nicht in den Alunitmineralien gebundenen Komponenten gehen in Sulfate über.Die Alunitisierung erfolgt nur in einem bestimmten Konzentrationsbereich, dessen unterste Grenze unabhängig von der Temperatur ist und für alle Ausgangssubstanzen bei einer Normalität der zugegebenen H₂SO₄-Lösung 0,1–0,2 liegt. Die obere Grenzkonzentration ist temperaturabhängig und liegt für die Alunitbildung bei einer Normalität 0,7 bei 90° C und 1,3 bei 180° C, für die Natroalunitbildung bei etwas (ca. 0,2) tieferen Werten. Oberhalb dieses Konzentrationsbereiches reagieren die Mineralien und Gesteine zu einer röntgenamorphen gelartigen Masse, unterhalb des Bereiches bleibt die Ausgangssubstanz unverändert.In den Versuchen mit Gesteinen als Ausgangssubstanz wird bei tieferen Temperaturen bevorzugt Jarosit und bei höheren Temperaturen bevorzugt Alunit gebildet. Im mittleren Temperaturbereich tritt Jarosit bei höheren und Alunit bei tieferen Säurekonzentrationen auf.Im Temperaturbereich von 90° C bis 180° C findet innerhalb von einigen Wochen bei den meisten Ausgangssubstanzen ein vollständiger Reaktionsumsatz statt. Dennoch ist die Reaktionsgeschwindigkeit bei gleichem Körnungsgrad unterschiedlich: Am schnellsten reagiert der Sodalith, während die Feldspäte besonders reaktionsträge sind. Für die untersuchten Mineralien gilt folgende Reihenfolge: Sodalith — Leucit — Nephelin — Sericit — Oligoklas — Kalifeldspat.Vergleiche der experimentellen Ergebnisse mit der natürlichen Alunitisierung ergaben gute Übereinstimmung.

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The formation of alunite from natural leucite, nepheline, sodalite, potassium-feldspar, oligoclase and sericite as well as from basaltic-glass, trachyandesite, nephelinebasanite and nephelinite was experimentally investigated at different H₂SO₄-concentrations in the temperature range from 90° to 180° C. Depending on the starting material, alunite, natroalunite, jarosite or mixed crystals of the alunite solid solution series were formed. The SiO₂ set free in these reactions, forms a gel amorphous to X-rays, while all other components which do not enter into the alunite minerals, yield sulfates.The formation of alunite occurs only within a distinct range of H₂SO₄-concentrations, the lower limit being independent of the temperature and of the starting material; this limit corresponds to a normality of the H₂SO₄-solution of 0,1–0,2. The upper limit of the H₂SO₄-concentration is depending on the temperature; at 90° C this limiting concentration lies at 0,7, at 180° C it is 1,3; for the formation of natroalunite, the upper limit lies at somewhat lower concentrations (0,2). If the concentration of H₂SO₄ exceeds the upper limit, the minerals and rocks react to X-ray amorphous, gel-like products, at concentrations below the lower limit, the starting material remains unchanged. In the experiments with rocks as starting material, jarosite is generally formed at lower temperatures, at higher temperatures alunite is predomin ant. At intermediate temperatures higher acid concentrations yield jarosite and lower concentrations alunite. In the temperature range of 90° to 180° C, the reactions of most starting materials are completed in a few weeks. Nevertheless, the reaction rate at equal grain size is dependent on the starting material: sodalite showed the highest reaction rate, while sluggish reactions were observed for the feldspars. The rate of reaction decreases from sodalite, leucite, nepheline, sericite, oligoelase to potassium feldspar. The experimental data agree closely to results obtained for the natural formation of alunite.

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Herrn Professor Dr. H. Heritsch danke ich für sein dauerndes Interesse an dieser Arbeit, für Ratschläge und kritische Bemerkungen sowie dafür, daß die Experimente am Institut für Mineralogie und Petrographie der Universität Graz durchgeführt werden konnten. Herrn Professor Dr. C. W. Coerens danke ich für wertvolle Diskussionen sowie für die Möglichkeit, die experimentelle Technik kennenzulernen. Mein Dank gilt ferner Techn. Oberkontroll. J. Macher für technische Hilfen bei der Ausführung der Experimente.     

Fluid inclusion studies of hydrothermally altered archaean granites around the Witwatersrand Basin

Summary Hydrothermally altered granitic rocks occur along the northern and northwestern edge of what is classically termed the Witwatersrand Basin. Pyrite, chalcopyrite, sphalerite, molybdenite, galena, wurtzite and other sulphides were deposited during this hydrothermal alteration, as were uranium and REE-rich nodules of carbonaceous matter and free gold. Heating and freezing data from secondary fluid inclusions in igneous quartz as well as primary fluid inclusions in vein quartz and carbonate indicate that two main groups of aqueous fluid inclusions exist. The first group has a range of final melting temperatures from 0 °C to –9 °C, corresponding to salinities between 0 and 13 equivalent wt.% NaCl. Homogenization occurred at temperatures between 130 °C and 230 °C. The second group of inclusions generally have final melting temperatures between –14 °C and –26 °C, with salinities ranging between 12 and 30 equivalent wt.% NaCl. Homogenization temperatures range from 120 °C to about 170 °C. The low initial melting temperatures of -60°C to –35°C and SEM-EDX analyses of encrustations formed after evaporation of fluid in opened inclusions indicate as additional components Ca, Cl and S. Rare clathrate melting in both types of fluids indicate the presence of CO₂, CH₄ or some other clathrate compound. The low salinity fluids are interpreted to be of a meteoric, seawater or metamorphic origin, whereas the highly saline fluids are thought to be connate brines or highly evolved formation waters.Zusammenfassung Hydrothermal veränderte granitische Gesteine kommen am nördlichen und nordwest-lichen Rand von dem vor, was man klassisch als Witwatersrand-Becken bezeichnet. Während dieser hydrothermalen Umwandlung wurden Pyrit, Kupferkies, Zinkblende, Molybdänglanz, Bleiglanz, Wurtzit und andere Sulfide abgesetzt, ebenso Uran- und SEE-reiche Knollen aus kohliger Substanz und Freigold. Erhitzungs- und Ausfrierdaten von sekundären Fluideinschlüssen in Gesteinsquarz, ebenso wie von primären Fluideinschlüssen in Gangquarz und Karbonat weisen darauf hin, daß zwei Hauptgruppen von wäßrigen Fluideinschlüssen existieren. Der Bereich der finalen Schmelztemperaturen der ersten Gruppe liegt zwischen 0 °C und –9 °C, was einer Salinität zwischen 0 und 13 äquiv. Gew.-% NaCl entspricht. Homogenisierung erfolgte bei Temperaturen zwischen 130 °C und 230 °C. Die zweite Gruppe von Einschlüssen hat im allgemeinen finale Schmelztemperaturen zwischen –14 °C und –26 °C, mit Salinitäten, die sich zwischen 12 und 30 äquiv. Gew.-% NaCl bewegen. Die Homogenisierungstemperaturen variieren von 120 °C bis ungefähr 170 °C. Die niedrigen initialen Schmelztemperaturen von –60 °C bis –35 °C und SEM-EDX-Analysen von Inkrustationen, die sich nach der Verdunstung der Flüssigkeit in geöffneten Einschlüssen bilden, weisen auf Ca, Cl und S als weitere Bestandteile. Gelegentliches Clathratschmelzen in beiden Typen von Fluiden zeigt die Anwesenheit von CO₂, CH, und einigen anderen Clathratbildnern. Die niedrigsalinaren Fluide werden als von meteorischem, Seewasser oder metamorphem Ursprung gedeutet, während die hochsalinaren Fluide als con.nate brines oder sehr gereifte Formationswässer angesehen werden.

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Studien an Fluideinschlüssen hydrothermal veranderter archaischer Granite um das Witwatersrand-Becken

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With 8 Figures     

Dehydration-melting of solid amphibolite at 10 kbar: Textural development,liquid interconnectivity and applications to the segregation of magmas

Summary Anisotropic crystal structures and rock texture control liquid morphology and distribution during dehydration-melting at 10 kbar in solid cylinders of lineated amphibolite (mode: hornblende 70%, plagioclase 30%), sealed in gold capsules, in piston-cylinder runs ranging from 21 days at 850 °C to 4 days at 1000 °C. The shapes of most liquid pockets are crystallographically-controlled, with many corners having angles greater than 60°. Few crystal/liquid triple junctions develop the interfacial energy-controlled dihedral angles (), which form in experiments using finely-ground powders of minerals with poor cleavage. Liquid interconnectivity probably is attained at 875 °C with only 2% liquid, indicating that dihedral angles less than 60° may not be necessary to achieve interconnectivity in partially melted metamorphic rocks. The surfaces between elongated grains in lineated rocks can become pathways for the migration of liquid or the diffusion of components. By 850 °C, hornblende begins to dehydrate at internal nucleation sites, producing a texture of hornblende rims and clinopyroxene cores (generally attributed to hydration of clinopyroxene). Within the temperature interval of 850–900 °C, transient vapor generates layers of low viscosity, H₂O-saturated, granitoid liquid between hornblende and plagiocase crystal faces, potentially capable of segregation if time-temperature relationships are suitable. At higher temperatures the increased liquid fraction is H₂O-undersaturated, with viscosity too high to permit segregation. There is a prospect that segregation of initially hydrous liquids could contribute to the dehydration of low-potassium amphibolites and effectively remove incompatible trace elements during the transition from amphibolite-facies to granulite-facies. Further experiments are needed to study the effects of time and temperature on textures in anisotropic rocks, particularly lineated amphibolites.

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Dehydrations-Schmelzen von Amphiboliten bei 10 kbar: Texturelle Entwicklung, Interkonnektivität der Schmelze und Anwendungen auf die Segregation von Magmen

Zusammenfassung Die texturelle Entwicklung von festen Zylindern von Amphibolit (Hornblende 70%, Plagioklas 30%) in Goldkapseln versiegelt, wurde w:rend Dehydrations-Schmelzen bei 10 kbar in einem Piston-Zylinder-Apparat bei Temperaturen von 850°C bis 1000°C für 21 bis 4 Tage untersucht. Die anisotropen Mineralstrukturen und die Gesteinstextur kontrollieren die Morphologie und Verteilung der Schmelze. Diese Parameter sowie der Anteil an Schmelze, bestimmen die Interkonnektivität der Schmelze. Im Gegensatz zu Experimenten, die fein gemahlene Pulver von fast isotropen Mineralen (z.B. Olivin oder Quarz) benützen, scheinen hier die Energieverhältnisse der Kristallstruktur die Energiebeziehungen zwischen den Kristall-Schmelzoberflächen während der texturellen Entwicklung der amphibolitischen Gesteine zu dominieren. Wenige Kristall-Schmelze Triple-Junetions entwickeln zwischen Flächen energie-kontrollierte dihedrale Winkel (). Die Formen der meisten Schmelzeinschlüsse sind kristallographisch kontrolliert und viele Ecken zeigen Winkel, die größer als 60° sind. Die Interkonnektivität der Schmelze wird jedoch eindeutig bei 875° C mit nur 2% Schmelze erreicht und könnte möglicherweise auch bei niedrigeren Temperaturen zustande kommen. Das Vorkommen von dihedralen Winkeln, die kleiner als 60° sind, muß nicht notwendig sein, um Interkonnektivität in teilweis aufgeschmolzenen metamorphen Gesteinen zu erzeugen. Die Oberflächen zwischen gelängten Körnern in Amphiboliten mit Lineation können Wege für die Migration von Schmelzen oder für die Diffussion von Komponenten während teilweisen Aufschmelzens werden. Bei 850° C begann die Dehydration der Hornblende an internen Nukleations-Stellen, unabhängig vom Rest des Gesteins. Zwischen 850° C und 900 °C entsteht so eine Textur von Klinopyroxenen mit Hornblenderändern. Die nicht im Gleichgewicht befindliche Dampfphase, die dabei entsteht, führt zur Bildung von Lagen von wassergesättigter granitoider Schmelze zwischen Hornblende und Plagioklasflächen, mit einer berechneten Viskosität, die gerade niedrig genug ist, um Segregation durch Kompaktion zu ermöglichen. Bei höheren Temperaturen und während längerer Zeiten, wobei mehr Schmelze entsteht, löst sich die Dampfphase in wasseruntersättigter Schmelze, mit einer Viskosität, die zu hoch ist um Segregation in geologisch realistischen Zeiten zu ermöglichen. Die Entwässerung von kalium-armen Gesteinen durch Segregation von ursprünglich wässrigen Schmelzen, die sich in dieser Weise gebildet haben, dürfte beim Amphiboht-Granulit-Übergang eine Rolle spielen.[/ p]

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With 10 Figures     

Synthesis of Pt- and Pd-sulphides in low temperature (85°C) solutions buffered by clay minerals and graphite: Preliminary results

Summary Some recent investigations of black shales reveal platinum-group element (PGE) concentrations in the ppm range. The low temperature nature of these mineralized sediments and their composition stimulated this first attempt to synthesize Pt- and Pd-phases in solutions at temperatures below 100°C under reducing conditions with H₂S flow through the solution. Experiments under controlled Eh-pH with montmorillonite presaturated in Pd and Pt in different chloride solutions resulted in the formation of Pt- and Pd-sulphides. PtS- and PdS-stability fields are very close to each other in Eh-pH values (400mV, 9). These data are in good agreement with those determined for some base metal sulphides synthesized at similar temperature by other researchers.The results may support the role of clay minerals as possible concentrators for PGE in the sedimentary environment.

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Synthese von Pt- und Pd-Sulfiden in gepufferten und mit Tonmineralen gesättigten Tieftemperaturlösungen (85°C)

Zusammenfassung Neuere Untersuchungen der Schwarzschiefer ergeben Konzentrationen an Platingruppenelementen (PGE) in ppm-Bereich. Niedrigtemperatur-Bedingungen und die Zusammensetzung der mineralisierten Sedimente gaben den Anlaß zur erstmaligen Synthese von Pt- und Pd-Phasen in H₂S-haltigen reduzierenden Lösungen bei Temperaturen unterhalb von 100°C. Bei Experimenten, die unter kontrollierten Eh-pH-Werten in unterschiedlichen Lösungen mit an Pd und Pt vorgesättigtem Montmorillonit durch-geführt wurden, konnte die Ausfällung von Pt- und Pd-Sulfiden nachgewiesen werden. Die Stabilitätsfelder der gebildeten PtS und PdS liegen nahe beieinander, bei Eh = 400 mV und pH = 9. Diese Bedingungen sind in Übereinstimmung mit den von anderen Autoren für einige Buntmetallsulfide bestimmten Daten unter ähnlichen Temperaturen.Die gewonnenen Ergebnisse bekräftigen die Rolle von Tonmineralen beim Absatz von PGE in sedimentärem Milieu.

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With 3 Figures     

Covellite formation in low temperature aqueous solutions

Experimentation with cupric salts and aqueous sulphide solutions at room temperature and pressure resulted in the formation of normal and blaubleibender covellite. Blaubleibender covellite is formed at higher pH and lower Eh values than normal covellite. The experimental pH/Eh values for normal covellite formation fall within the theoretical CuS stability field. Blaubleibender was produced at pH/Eh values outside this area. Variations in pH and Eh during the course of the experimental runs showed that normal covellite formed by the simple reaction: Cu²⁺+HS^–=CuS+H⁺; blaubleibender covellite formation on the other hand involves solid state reduction of an initial normal covellite precipitate. Cell volume and formation pH show a straight line relationship in normal covellite which is not observed with blaubleibender. Blaubleibender covellite can be formed from aqueous solution at low temperatures and pressures. The experimental results indicate that it is a metastable intermediary in the reduction of normal covellite to more reduced, stable, copper sulphides. The copper sulphide formed from sedimentary processes in a normal marine environment should initially be normal covellite, or transitory blaubleibender covellite which may be reduced during diagenesis.

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Zusammenfassung Synthetische Versuche mit Kupfersalzen und wässrigen Sulfidlösungen bei Zimmertemperatur und atmosphärischem Druck ergaben die Bildung von normalem und blaubleibendem Covellin. Blaubleibender Covellin wird bei höheren pH- und niedereren Eh-Werten gebildet als normaler Covellin. Die pH/Eh-Werte für normalen Covellin fallen in das theoretische Stabilitätsfeld von CuS. Die Bildung von blaubleibendem Covellin erfolgte bei pH/Eh-Werten außerhalb dieses Feldes. Systematische Veränderungen der pH- und Eh-Werte während der Syntheseversuche ließen erkennen, daß die Bildung von normalem Covellin nach folgender einfacher Reaktion verläuft: Cu²⁺+HS^–=CuS+H⁺; die Bildung von blaubleibendem Covellin dagegen erfolgt unter teilweiser Reduktion eines vorher gefällten Niederschlags von normalem Covellin. Im Gegensatz zum blaubleibenden Covellin zeigt der normale Covellin eine geradlinige Beziehung zwischen Zellvolumen und Formations-pH-Wert. Blaubleibender Covellin kann aus wässrigen Lösungen bei niederen Temperaturen und niederem Druck gebildet werden. Die Untersuchungsergebnisse zeigen, daß er eine metastabile Zwischenform zu normalem Covellin und stärker reduzierten stabilen Kupfersulfiden bildet. Die Kupfersulfide, die sich während eines Sedimentationsprozesses in einer normalen marinen Facies bilden, werden anfänglich aus normalem Covellin bestehen oder vorübergehend aus blaubleibendem Covellin, mit einer möglichen Reduktion während der Diagenese.

     

Synthesis and characterization of Mn-bearing ilvaite CaFe 2−x 2+ MnxFe3+ [Si2O7/O/(OH)]

Summary Synthesis of Mn-bearing ilvaites, CaFe _2–x ²⁺ Mn_xFe³⁺ [Si₂O₇/O/(OH)], with 0 x 0.19, have been performed under hydrothermal conditions at 2 and 3 kbars, T = 300 -400°C and at oxygen fugacities defined by the Fe₂O₃/Fe₃O₄ - and the Ni/NiO -buffer. As shown by X-ray diffraction, the substitution of Fe²⁺ by Mn²⁺ decreases the monoclinic angle and causes a phase transition from monoclinic to orthorhombic at x = 0.19. The Fe-distribution has been determined by Mössbauer spectroscopy.

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Synthese und Charakterisierung von Mn-haltigem Ilvait CaFe _2–x ²⁺ Mn_xFe³⁺ [Si₂O₇/O/(OH)]

Zusammenfassung Mn-haltiger Ilvait CaFe _2–x ²⁺ Mn_x Fe³⁺ [Si₂O₇/O/(OH)] wurde unter hydrothermalen Bedingungen bei Drucken von 2 und 3 kbar, Temperaturen zwischen 300 und 400°C und bei Sauerstoff Fugazitäten, die durch Festkörperpuffer (Fe₂O₃/Fe₃O₄ und Ni/NiO) kontrolliert wurden, hergestellt. Röntgenbeugungsuntersuchungen zeigen, daß mit steigendem Mn-Einbau der monokline Winkel kleiner wird, und daß bei x = 0.19 ein Phasenübergang von der monoklinen zur orthorhombischen Struktur erfolgt. Die Fe-Verteilung wurde mit Mössbauer-Spektroskopie bestimmt.

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With 4 Figures     

Phyllonite Formation and Alteration of Gneisses in Shear Zones (Gleinalmkristallin,Eastern Alps/Austria)

Summary The leucophyllite (quartz-muscovite-chlorite-phyllonites) deposit Weißkirchen is located within the Core-Complex of the Gleinalmkristallin which is part of the Austroalpine Crystalline Unit. Retrograde metamorphism and shearing responsible for the formation of the phyllonites took place during the Alpine (Upper Cretaceous) event. The age of the micas from the leucophyllites and from the unaltered host rocks is 79.6 ± 0.8 Ma. The positive correlation of the HREE, A1203, TiO₂, Zr and Nb versus Mg show that these elements are enriched together with Mg. On the other hand SiO₂, CaO, Sr and alkali elements decrease with advanced alteration. This source for the formation of the phyllonites may be of minor importance. During the alteration and the decomposition of the plagioclase Eu is removed from the system.Oxygen isotope mineral equilibria for the host rock paragenesis (quartz-muscovitegarnet) yielded temperatures in the range from 623 to 642 °C which is interpreted as the temperature of the Variscan metamorphism. The biotite of these gneisses has evidently been reset by later metamorphic events.The investigated phyllonites in the shear zone represent totally reequilibrated rocks under Early Alpine metamorphic conditions. Oxygen isotope analyses yielded concordant temperatures of 480°C for the formation of the peak metamorphic paragenesis muscovite, chlorite and rutile. Slightly lower temperatures (approx. 450°C) were obtained by the measured fractionations between phlogopite, plagioclase and quartz (late stage metamorphic assemblage). Calculation of the oxygen isotope composition of the coexisting fluid for Alpine peak metamorphism yielded a mean 0180-value of + 7.5.

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ZusammenfassungDie Bildung der Leukophyllite in Scherzonen in den Ostalpen Als Leukophyllite werden in den Ostalpen Gesteine bezeichnet, die aus Muskovit, Chlorit und Quarz bestehen und die in Scherzonen unter retrograd-metamorphen Bedingungen entstehen. In der Lagerstätte Weißkirchen in Steiermark werden diese Gesteine abgebaut und hauptsächlich als mineralischer Füllstoff verwendet.Die Lagerstätte liegt im Bereich der Gleinalm, die zum Ostalpinen Kristallin gehört. Die Hauptmetamorphose der Nebengesteine ist variszischen Alters und fand unter amphibolitfaziellen Bedingungen (630°C) statt. Die Leukophyllite wurden während der alpidischen Metamorphose gebildet, O-Isotopenanalysen ergaben Temperaturen von 480°C. Die K/Ar- Abkühlalter der Hellglimmer der Nebengesteine und der Leukophyllite liegen bei ca. 80 Ma.Während der Bildung dieser Scherzonen fand eine vollständige Rekristallisation statt, in den Leukophylliten können keine Relikte des älteren Mineralbestandes beobachtet werden. Stabile Elemente wie z.B. die SSEE, A1203, TiO₂ etc. und auch MgO wurden mit fortschreitender Alteration relativ angereichert, während SiO₂, CaO und die Alkalien teilweise mobilisiert wurden. Dieser Mechanismus kann zumindest z.T. zur Erklärung der hohen MgO-Gehalte der Leukophyllite herangezogen werden.Die O-Isotopenzusammensetzung der koexistierenden Fluide liegt bei +7,5 in den Leukophylliten und entspricht metamorphogenen Lösungen, die während des jeweiligen Höhepunktes der Metamorphose mit den Leukophylliten (alpidisch) bzw. mit den Gneisen des Nebengesteins (variszisch) im Gleichgewicht standen.

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This paper was presented at the IGCP 291 Project Symposium Metamorphic Fluids and Mineral Deposits, ETH Zürich, March 21–23, 1991.     

The effects of temperature,pressure, and oxygen on copper and iron sulphides synthesised in aqueous solution

Experiments with both iron sulphide and copper sulphide precipitates in aqueous solution show that oxygen is significant in determining the mineral phases resulting after heating up to 180 °C. Tetragonal FeS converts to FeS₂ and Fe₃O₄ in the presence of oxygen, while in the absence of oxygen under the same conditions it converts to hexagonal FeS. Suspensions of covellite and of chalcocite under the same conditions convert to digenite in the presence of oxygen, but remain unchanged when oxygen is absent. Experimental evidence is advanced to support structure determinations that CuS contains disulphide ions.

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Zusammenfassung Experimente mit in wässrigen Lösungen ausgefällten Eisen- und Kupfersulfiden dokumentieren die außerordentliche Bedeutung des Sauerstoffes auf die Bildungs- und Verhaltensweise von Mineralphasen, beobachtet nach dem Aufheizen auf 180 °C. So bildet sich aus ursprünglich tetragonalem FeS letzten Endes Pyrit und Magnetit, wenn Sauerstoff zugegen war, während bei dessen Abwesenheit, aber sonst gleichen Versuchsbedingungen, die Umwandlung in hexagonales FeS erfolgte. Suspensionen von Covellin und Chalkosin wurden, unter analogen Versuchsbedingungen und in Gegenwart von Sauerstoff, in Digenit überführt, während sonst, wenn keine Sauerstoffeinwirkung stattfand, die Mineralphasen keinerlei Veränderungen erkennen ließen. Mittels solcher experimenteller Methoden lassen sich bei der Strukturbestimmung des CuS offenbar Merkmale des Vorhandenseins von Disulfidionen erkennen.

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Published by permission of the Director, Bureau of Mineral Resources, Canberra A. C. T., Australia.

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Temporary Address: Mineralog.-Petrograph. Inst. Univ. Heidelberg, Berliner Str. 19, 69 Heidelberg, Germany     

Über den schwermineralgehalt der von P. Sabban untersuchten heidesandproben

Zusammenfassung P. Sabban hat in einer 1897 erschienen Arbeit von 76 Sanden aus der südwestlichen Mecklenburgischen Heide genaue Zahlenwerte über Korngrße und Schwermineralgehalt nebst geologischen Vorkommensangaben veröffentlicht, ohne jedoch diese Datensammlung irgendwie weiter auszuwerten. Eine solche Auswertung auf statistischer Grundlage ist hier durchgeführt. Die Sande bestehen im wesentlichen aus 2 Korngrößen: 0,5–0,15 mm (d) und < 0,15 mm (e). Am häufigsten sind Sande mit d:e = 1:l. Der Schwermineralgehalt (s) ist im Mittel 0,95%.s sinkt mit steigendemd. Alle Sande mitd/e > 2 1/2 habens < 1. Bei den 47 als jüngstes Übergewehtes bezeichneten Sanden sind die Typen mitd > e häufiger. Diese zeigen ein geringeress (0,S). Die selteneren mitd <e haben ein mittlerss von 1,3. Im Mittel hat die ganze Gruppe gleichens-Gehalt wie die Dünen- und Heidesande. Es dürfte sich um eine Windsortierung handeln, bei welcher ein feinkörnigerer Anteil mit relativ höherem Schwermineralgehalt ausgeblasen wurde. Die sicher wassersortierten Talsande der Niederung um Dömitz und Boizenburg haben niedriges-Werte (0,3–0,8), die übergewehten Sande auf dem alten Diluvialplateau bei Lübthen höheres-Werte und feineres Korn. Nebenbei wird vergleichsweise aus Messungen des Verfassers die Schwermineralmenge des Strandsandes von Warnemünde als in Übereinstimmung stehend mit derjenigen des Geschiebemergels, von dem jener genetisch abzuleiten ist, nachgewiesen.     

Über das Vorkommen eines porphyrischen Granites im Raume Sandl-Karlstift-Liebenau bei Freistadt im oberösterreichischen Mühlviertel (Granit von Typ „Karlstift”)

Zusammenfassung Auf Grund der Feldbeobachtungen im Moldanubikum des NE-Teiles des oberösterreichischen Mühlviertels konnte der Granit vom Typ Karl stift als geologisch selbständiger Körper abgetrennt werden. Der Karlstifter Granit ist jünger als der Weinsberger Granit und der Freistädter Granodiorit.Das Gestein ist ein porphyrischer Granit mit frühzeitig ausgeschiedenen Alkalifeldspateinsprenglingen und einer Grundmasse mit granodioritischer Zusammensetzung.Der Plagioklas ist zonar gebaut. Die Alkalifeldspateinsprenglinge haben höhere Ab-, An- und Fe₂O₃-Gehalte, stärkere perthitische Entmischung, aber einen niedrigeren Obliquitätswert (=0,80) als die Alkalifeldspate der Grundmasse. Die Biotite sind relativ Mg-reich, ein Hinweis auf höhere Kristallisationstemperaturen. Die Akzessorien Rutil und einige Zirkone dürften als übernommen angesehen werden können.Die Kristallisation verlief im Temperaturbereich zwischen ca. 600 bis 700°C bei einem von ca. 5 kb.

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A porphyric granite in the Snadl-Karlstift-Liebenau area near Freistadt, Mühlviertel, Upper Austria (granite of the Karlstift-type)

Summary During field investigations in the Moldanubian zone of the NE part of the Upper Austrian Mühlviertel it was possible to separate the granite of the Karlstift type as an independent geological body. The Karlstift granite is younger than the Weinsberger granite and Freistädter granodiorite.The rock is a porphyritic granite with early phenocrysts of alkali-feldspar and a crystalline matrix of granodioritic composition.The plagioclase has a zoned structure. The phenocrysts of alkali-feldspar have higher contents of Ab, An and Fe₂O₃, a better developed perthite, but a lower obliquity-value (=0.80) than the alkali-feldspars of the matrix. The biotites are quite rich in Mg suggesting a higher temperature of crystallization. The accessories rutile and some zircons might be considered as relics.Crystallization took place in the temperature range of 600–700°C under a of about 5 kb.

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Mit 5 Abbildungen     

Zur Synthese und Stabilität der Albit-Modifikationen

Zusammenfassung Es wurden Albite mit verschiedenen Strukturzuständen hydrothermal bei 340–700°C und 1000 bar synthetisiert; die Versuchsdauer betrug bis zu 8 1/2 Monaten. Von einem synthetischen Tiefalbit und neun Albiten mit teilgeordneten Strukturzuständen wurden die Gitterkonstanten aus Röntgenpulverdaten verfeinert. Die b-c- und ^*—^*-Beziehungen dieser Albite und deren K-Austauschprodukte werden dargestellt. Gläser der Zusammensetzung NaAlSi₃O₈ mit Gehalten von 0,1 0,2, 0,4 Mol% Fe, 1,0 und 2,0 Gew.% Na₂Si₂O₅ wurden zur Kristallisation gebracht, um katalytische Einflüsse auf die Al/Si-Ordnungsgeschwindigkeit zu bestimmen. Eine beträchtlich erhöhte Al/Si-Ordnung wurde nur bei Zugabe von 2 Gew.% Na₂Si₂O₅ erhalten.Die hydrothermale Temperung von intermediären synthetischen Albiten bei 700°C bewirkte eine Verbreiterung der Linienabstände, also eine Änderung in Richtung zum Hochalbit. Bei 650°C und allen tieferen Temperaturen wurde jedoch nach genügend langer Temperdauer stets eine Änderung in Richtung zum Tiefalbit festgestellt auch an Albiten mit bereits weitgehend geordneter Al/Si-Verteilung. Hieraus wird geschlossen, daß der Stabilitätsbereich von strukturell geordnetem Tiefalbit bis etwa 680°C reicht und intermediäre Albite unterhalb dieser Temperatur nur metastabil auftreten. Die Kinetik der Umwandlung von Hochalbit in Tiefalbit und umgekehrt wird diskutiert. Eine Klarstellung der Definitionen von Albit-Modifikationen wird auf Grund der Experimente vorgenommen. Die oberhalb 680°C stabilen Na-Feldspäte mit -Werten größer als ca. 1,70° sollten Hochalbite genannt werden, nur aibite mit =2,00—2,03° können als Analbite bezeichnet werden, da diese bei hohen Temperaturen monoklin sind (Monalbite). Der Ausdruck intermediärer Albit sollte auf metastabile Phasen zwischen Hochalbit und dem strukturell geordneten Tiefalbit beschränkt bleiben.Das Vorkommen intermediärer Albite in der Natur und ihre Bedeutung insbesondere für die Genese von Spiliten werden abschließend diskutiert.

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On the synthesis and stability of albite polymorphs

Summary New results of the hydrothermal synthesis of albite at 340–700°C and 1 kb water pressure are presented. The cell constants of one synthetic low albite and of 9 intermediate to high albites were refined from X-ray powder diffraction data. The b-c and ^*—^*-Beziehungen relations for these albites and their K-exchanged structural equivalents are shown. NaAlSi₃O₈-glasses containing 0.1, 0.2, 0.4 mol% Fe, 1.0, and 2.0 wt.% Na₂Si₂O₅ have been crystallized hydrothermally to evaluate catalytic effects on the Al/Si ordering. A considerable increase of the ordering rate was attained only by the addition of 2 wt.% Na₂Si₂O₅.Hydrothermal treatment at 700°C causes an increase of the Al/Si disorder in synthetic intermediate albites, whereas at 650°C and lower temperatures a change always towards low albite was observed, even for albites with a predominantly ordered Al/Si distribution. It is concluded that low albite is the stable form of NaAlSi₃O₈ up to about 680°C. In this light the nomenclature of the albite polymorphs is reviewed. Na-feldspar with values of higher than ca. 1.70° which is stable at temperatures higher than 680°C should be called high albite, except Na-feldspar with =2,00—2,03° which should be called analbite because it changes to monalbite on heating. The term intermediate albite should be confined to metastable forms between high albite and ordered low albite.The occurrence of intermediate albite in natural rocks and its significance especially with regard to the spilite problem is discussed.

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Mit 3 Abbildungen     

Reaktionen im festen Zustand von Kupfer und Silber mit Selen

Zusammenfassung Für die Reaktionen im festen Zustand bei 200° zwischen Cu-Se, Ag-Se und Cu-Ag-Se wird eine Zusammenstellung der Bildung der bei Zimmertemperatur stabilen Phasen und ihrer Gemenge in Abhangigkeit von den Reaktionsgemischen gegeben.Cu and Se reagieren unter Bildung von-Cu₂Se,-Cu_2- Se ( = 0, 15–0,2), Cu₃Se₂, CuSe and CuSe₂.Cu₃Se₂ konnte bei stochiometrischer Ausgangszusammensetzung als alleinige Phase nicht synthetisiert werden. Es bildet sich gleichzeitig Cu_1,8Se and CuSe. Als Ursache hierfür wird die orientierte Verwachsung von Cu_1,8Se and Cu₃Se₂ angesehen.Die synthetisierte Verbindung CuSe₂ wurde bisher nicht beobachtet.In den Systemen Ag-Se and Ag-Cu-Se wurden unter den angegebenen Bedingungen weiterhin-Ag₂Se and AgCuSe gefunden.     

The hydrothermal formation of sulphides and sulphosalts at low temperatures (< 100°)

Summary The investigations reported are concerned with the synthesis of simple sulphides, Tl-bearing sulphosalts, and antimony-iron sulphides in aqueous environment using a combination of clay/dolomite or clay/quartz buffer at a temperature range of 85–90°C. Clay minerals as catalyst have been employed because their K⁺, Na⁺, Ca²⁺, etc. contents have to be substituted by cations of Fe, Cu, As, Sb, Tl, Bi, etc. After substitution, the saturated clay minerals were in turn treated by aqueous H₂S solution under controlled Eh-pH condition, where the heavy elements were extracted and precipitated as sulphide minerals.The data obtained show that the pH for simple sulphides varied between 6.46–9.70, and for sulphosalts from 4.14 up to 10.1. The antimony-copper and antimony-iron sulphides had an average pH value of 8.7. The combination clay/dolomite was characterized by high pH, that of clay/quartz by lower pH values. A linear relation between the Eh and pH is recognized for the sulphides, the sulphosalts, the antimony-copper and iron as well as the copper-arsenic sulphides in all environments.In most cases, the mineral assemblages obtained depend on the initial materials and on the environment available. Using this procedure, we were able to synthesise thallium-sulphosalts at temperatures below 100°C.

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Hydrothermale Bildung von Sulf den und Sulfosalzen bei niedrigen Temperaturen<100°)

Zusammenfassung Bei den hier vorgelegten Ergebnissen geht es um die Synthese einfacher Sulfide, Tl-führender Sulfosalze und Antimon-Eisensulfide in wässerigen Milieus unter Benutzung einer Kombination von Ton/Dolomit oder Ton/Quarz Puffern bei Temperaturen von 85–90°C. Tonminerale als Katalyst wurden deshalb benützt, weil ihre K⁺, Na⁺, Ca²⁺, etc. Gehalte durch Kationen (Fe, Cu, As, Sb, TI, Bi etc.) ersetzt werden müssen. Nach dem Ersatz wurden die gesättigten Tonminerale mit einer wässerigen H₂S-Lösung bei kontrollierten Eh-pH Bedingungen behandelt, wobei dann die Schwermetalle extrahiert und als Sulfidminerale ausgefällt wurden. Die Daten zeigen, daß die pH-Werte für einfache Sulfide von 6,46–9,70, und für Sulfosalze von 4,14 bis zu 10,1 schwanken. Die Antimon-Kupfer und Antimon-Eisen Sulfide hatten einen durchschnittlichen pH-Wert von 8,7. Die Kombination Ton/Dolomit war durch hohe pH-Werte charakterisiert, die von Ton/Quartz durch niedrige pH-Werte. Eine lineare Beziehung zwischen Eh und pH ist für Sulfide, Sulfosalze, Antimon-Kupfer und Eisen sowohl wie auch für die Kupfer-Arsensulfide in allen Milieus zu erkennen. In den meisten Fällen wird die bestehende Mineral-Assoziation durch die Ausgangsminerale und durch das Bildungsmilieu bestimmt. Mit dieser Methode war es möglich, Thallium-Sulfosalze bei Temperaturen unter 100°C zu synthetisieren.

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With 3 Figures     

Metamorphoseentwicklung in der südlichen Bunten Serie am Beispiel einiger Gneise,Moldanubikum, Niederösterreich

Zusammefassung Gneise aus dem südhchen Teil der Bunten Serie wurden im Hinblick auf ihre Metamorphoseentwicklung untersucht. Sie gehören allgemein dem FaziestypBi+Sil+Kfs+Gr an. Die Granate weisen alle für diesen Faziestyp charakteristischen Merkmale auf: weitgehende Homogenisierung durch Diffusion und Abkühlungserscheinungen am äußeren Rand. Ca- und Mn-reiche, reliktische Kerne mancher Granate weisen auf ein älteres Ereignis hin. Paragenetische Beziehungen und T- und P-Berechnungen ergeben folgende Bedingungen für die Hauptmetamorphose: 720–770°C bei 7–9 kbar und P_tot.Dieses metamorphe Ereignis dürfte sich mit der granulitfaziellen Metamorphose in der Gföhler Einheit korrelieren lassen. Somit wird der Wert der lithologischen Kriterien, die zur Ausscheidung der Bunten Serie und der Gföhler Einheit verwendet wurden, in Frage gestellt. Die vorliegenden Ergebnisse und Literaturdaten weisen auf eine jüngere, retrograde Wiederaufwärmung der Gesteine hin.

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Gneisses from the Moldanubikum, Lower Austria, and the Metamorphic Evolution of the Southern Bunte Serie

Summary A number of gneisses from the southern part of the Bunte Serie have been studied in order to determine the metamorphic evolution of this series. They all belong to the paragenetic facies typeBi+Sil+Kfs+Gr. Especially the garnets of these rocks exhibit all typical features of garnets from high temperature facies types: diffusional homogenization throughout the garnet and cooling patterns at the outer rim. Ca and Mn richer, relic cores in some garnets indicate an early metamorphism. Paragenetic and textural relations as well as temperature and pressure calculations suggest, the following conditions of the main metamorphism: 720–770°C at 7–9 kbar and P_tot.This metamorphism probably correlates with the granulite facies metamorphism in the Gföhler unit. Therefore lithologic criteria may not suffice to distinguish between the Bunte Serie and the Gföhler. The data presented suggest a retrogressive, younger metamorphism of the rocks.

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Mit 4 Abbildungen     

Tellurides,selenides and associated minerals in the Tunaberg copper deposits,SE Bergslagen,Central Sweden

Summary The Tunaberg copper deposits, SE Bergslagen, Central Sweden, locally contain tellurium and selenium minerals not previously reported from this locality. Hessite, tellurobismutite, tellurium, tetradymite, kawazulite, clausthalite and selenian galena are found as inclusions in bornite and chalcopyrite in a skarn sulphide ore with Cd-rich sphalerite, cobaltite and cobalt pentlandite (assemblage A), and in a skarn iron ore with magnetite (assemblage B). Accessory minerals included in bornite and chalcopyrite are auriferous silver, electrum, carrollite, stannoidite, mawsonite, parkerite, aikinite, emplectite, wittichenite and two unidentified Cu-Ag-Bi sulphosalts.The tellurides, selenides and associated minerals in assemblage A occur, in part, as early crystallites and, in part, as segregations from a high-temperature bornite solid solution, which presumably crystallized from metamorphogenic skarn-forming ore solutions, about contemporaneous with the formation of diopside above 475°C and of retrogressive tremolite above 420°C. Minerals of Bi-Te-Se-Pb-Ag in assemblage B presumably crystallized at lower aS₂ and higher aCu⁺ from residual hydrothermal solutions of similar metamorphogenic origin.

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Telluride, Selenide und assoziierte Minerale in der Tunaberg Kupfer-Lagerstätte, SE Bergslagen, Zentralschweden

Zusammenfassung Die Kupferlagerstätten von Tunaberg, SE Bergslagen, Zentral-Schweden enthalten stellenweise Tellur-und Selen-Minerale, die hier bisher nicht bekannt waren. Hessit, Tellurobismutit, gediegen Tellur, Tetradymit, Kawazulit, Clausthalit und selen führender Bleiglanz kommen als Einschlüsse in Bornit und Kupferkies in einem Skarn-Sulphiderz mit cadmiumreichem Sphalerit, Cobaltit und Cobalt-Pentlantit (Paragenese A), und in einem Eisenskarnerz mit Magnetit (Paragenese B) vor. Akzessorische Minerale in Bornit und Calcopyrit sind goldführendes Silber, Electrum, Carrollit, Stannoidit, Mawsonit, Parkerit, Aikinit, Emplektit, Wittichenit und zwei noch nicht identifizierte Cu-Ag-Bi Sulphosalze.Die Telluride, Selenide, und assoziierte Minerale in der Paragenee A kommen teils als frühe Kristalliten und teils als Segregationen aus einer Hoch-Temperatur Bornit-solid solution vor, die auf metamorphogene skarnbildende Erzlösungen zurückgehen. dürfe. Diese Vorgänge fallen zeitlich mit der Bildung von Diopsid oberhalb von 475°C und von retrogradem Tremolit oberhalb von 420°C zusammen. Bi-Te-Se-Pb-Ag-Minerale der Paragenese B kristallisierten bei niedrigerem aS₂ und höherem aCu⁺ aus residualen hydrothermalen Lösungen metamorphen Ursprunges.