Summary
Experimental investigations on the Cu-Fe-substitution and the formation of a solid solution series in the system CuS2-FeS2 were carried out under hydrothermal conditions up to 350°C and 3 kb and by means of a piston cylinder apparatus at higher temperatures and pressures up to 900°C and 45 kb. Under dry conditions at 440°C and above 17 kb the system was found to be binary with a miscibility gap between an iron-rich phase near the FeS2 end-member and a coexisting copper-rich phase being the solvus composition of a homogeneity region from 75 to 100 mole% CuS2. This solvus of the copper rich phase was found to be almost independent of temperature and pressure up to 45 kb and 700°C. The solubility of CuS2 in FeS2 at 45 kb increases from 0.6 mole% at 700°C to 4.5 mole% at 900°C. Under hydrothermal conditions up to 3 kbars the solvus of metastable (Cu, Fe)S2 is strongly dependent on pressure only in the Cu-rich part of the system.
Zusammenfassung
Stabilität der CuS2-FeS2 Mischreihe des Pyrit-Typs Experimentelle Untersuchungen zur Cu-Fe-Substitution und zur Bildung einer festen Lösung im System CuS2-FeS2 wurden mit der Hydrothermalsynthese bis 350°C und 3 kb und mit der Stempelzylindermethode bis 900°C und 45 kb durchgeführt. Unter trockenen Bedingungen bei 440°C und oberhalb 17 kb ist dieses System binär und weist eine Mischungslücke zwischen einer eisenreichen Phase nahe dem FeS2 Endglied und einer koexistierenden kupferreichen Phase mit der Solvuszusammensetzung eines Homogenitätsbereiches zwischen 75 und 100 mol% CuS2 auf. Dieser Solvus der kupferreichen Phase wurde bis 45 kb und 700°C nahezu druck- und temperaturunabhängig gefunden. Demgegenüber nimmt die Löslichkeit von CuS2 in FeS2 bei 45 kb von 0.6 mol% bei 700°C auf 4.5 mol% bei 900°C zu. Der Solvus der metastabilen (Cu, Fe)S2-Phasen, die bislang nur unter hydrothermalen Bedingungen synthetisiert werden können, zeigte bis 3 kbar nur im kupferreichen Teil des Systems eine starke Druckabhängigkeit.
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Schmid-Beurmann, P., Bente, K. Stability properties of the CuS2-FeS2 solid solution series of pyrite type. Mineralogy and Petrology 53, 333–341 (1995). https://doi.org/10.1007/BF01160155
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