Regular Solution Site-Mixing Model for Chlorites

Abstract

Activity expressions are presented for a six end-member, regular solution, site-mixing model for chlorites. The end members are ideal 14-Å chlorites for which experimental stability data are lacking. Estimates were made of the standard state 25°C and 1 bar molar 3rd law entropies, volumes, and the Maier-Kelley heat capacity coefficients. Experimental stability data from the literature for 14-Å chlorites were used with different sets of exchange energies, for cations on adjacent sites, to compute estimates of the standard state chemical potentials of the end members at 25°C and 1 bar. More experimental data are needed for an adequate definition of the exchange energies and the standard state chemical potentials. The model was applied to diagenesis in clastic reservoirs. Aqueous activity ratios of Mg²⁺:Fe²⁺ were computed as an equilibrium function of the corresponding molar ratios in authigenic chlorites. The aqueous activity ratio was independent of the chlorite Al content at a constant molar ratio of Mg²⁺:Fe²⁺ in the chlorite. The model predicts a wide range of molar Mg²⁺:Fe²⁺ ratios in authigenic chlorites in equilibrium with reservoir fluids. Trends in these molar ratios should be independent of the Al content in the chlorites. The model can be applied directly to 7-Å chlorites when experimental data become available to estimate the various thermodynamic parameters of the 7-Å end members.

Резюме

Представлены выражения для активности для модели хлоритов, основанной на шести конечных членах и регулярном растворе. Конечные члены являются идеальными 14 Å хлоритами, для которых экспериментальные данные по стабильности не имеются. Оценивались молярные энтропие (3 закон), объемы и коэффициенты теплоемкости Майера-Келлея для стандартного состояния 25°С и 1 бара. Экспериментальные данные по стабильности, имеющиеся в литературе для 14 Å хлоритов, использовались с различными энергиями обмена соседних катионов для расчета химических потенциалов конечных членов при стандартном состоянии 25°С и 1 бара. Однако для соответствующего определения энергий обмена и химических потенциалов при стандартном состоянии необходимы дополнительные экспериментальные данные. Эта модель применялась для диагенеза в кластических резервуарах. Рассчитывались отношения водных активностей Mg²⁺:Fe²⁺ как функции равновесия соответствующих молярных отношений в аутигенных хлоритах. При постоянном молярном отношении Mg²⁺:Fe²⁺ в хлорите отношение водных активностей не зависило от содержания Al в этом минерале. Эта модель предсказывает широкий диапазон значений молярных отношений Mg²⁺:Fe²⁺ в аутигенных хлоритах в равновесии с жидкостями резервуара. Тенденции изменений этих молярных отношений не должны зависеть от содержания Al в хлорите. Модель может непоердственно применяться к 7 Å хлоритам, если имеются экспериментальные данные для определения различных термодинамических параметров 7 Å конечных членов. [E.G.]

Resümee

Aktivitätsausdrücke werden für ein sechs Endglieder enthaltendes, reguläres Lösungs-Platz-mischungsmodell für Chlorite angegeben. Die Endglieder sind ideale 14-Å Chlorite, für die es keine experimentellen Stabilitätsdaten gibt. Es wurden Schätzungen für den Standardzustand der molaren (3. Hauptsatz-)Entropie bei 25°C und 1 Bar, das Volumen, und die Maier-Kelley Wärmekapazitätskoeffi-zienten gemacht. Experimentelle Stabilitätsdaten aus der Literatur für 14-Å Chlorite wurden zusammen mit verschiedenen Austauschenergien für Kationen auf benachbarten Plätzen verwendet, um Schätzungen für die Standardzustände der chemischen Potentiale der Endglieder bei 25°C und 1 Bar zu berechnen. Es werden mehr experimentelle Daten für eine angemessene Definition der Austauschenergien und der Standardzustände der chemischen Potentiale benötigt. Das Modell wurde auf die Diagenese in klastischen Bereichen angewandt. Das Aktivitätsverhältnis in wässriger Lösung war bei einem konstanten molaren Mg²⁺:Fe²⁺-Verhältnis im Chlorit unabhängig vom Al-Gehalt des Chlorites. Das Modell sagt einen großen Bereich von molaren Mg²⁺:Fe²⁺-Verhältnissen in authigenen Chloriten voraus, die im Gleichgewicht mit den Vorratslösungen sind. Trends in diesen molaren Verhältnissen sollten unabhängig vom Al-Gehalt der Chlorite sein. Das Modell kann direkt auf 7-Å Chlorite angewendet werden, wenn experimentelle Daten zur Vergügung stehen, um die verschiedenen thermodynamischen Parameter der 7-Å Endglieder abzuschätzen. [U. W.]

Résumé

On présente des expressions d’activité pour un modèle à 6 membres terminaux, à solution regulière, et à sites mélangés pour des chlorites. Les membres terminaux sont des chlorites idéales de 14 Å pour lesquelles des données expérimentales de stabilité manquent. On a estimé les entropies de 3^eme loi, les volumes, et les coefficients de capacité de rétention de chaleur de Maier-Kelley pour l’état standard à 25°C et 1 bar molaire. Les données expérimentales de stabilité trouvées dans la littérature pour des chlorites de 14 Å ont été utilisées avec différents ensembles d’énergies d’échange, pour des cations sur des sites adjacents, pour computer des estimations de potentiels chimiques à l’état standard des membres terminaux à 25°C et 1 bar. Le modèle a été appliqué à la diagénèse dans des reservoirs élastiques. On a computé les proportions d’activité aqueuse pour Mg²⁺:Fe²⁺ en tant que fonction d’équilibre des proportions molaires correspondantes dans des chlorites authigéniques. La proportion d’activité aqueuse était indépendante du contenu en chlorite Al pour une proportion molaire constante de Mg²⁺:Fe²⁺ dans la chlorite. Le modèle prédit une large gamme de proportions molaires Mg²⁺:Fe²⁺ dans des chlorites authigéniques en équilibre avec les fluides du réservoir. Les tendances dans ces proportions molaires devraient être indépendantes du contenu en Al des chlorites. Le modèle pourra être directement appliqué à des chlorites de 7 Å lorsque l’on aura des données expérimentales pour estimer les paramètres thermodynamiques variés de membres terminaux de 7 Å [D.J.]