физ. -хим. основы петрологии, лекция 9 Лекция 9.

физ.-хим. основы петрологии, лекция 9 Лекция 9. Двухкомпонентные системы Система лейцит - кремнезем Системы с твердыми растворами: Альбит – Анортит, Форстерит – Фаялит, Альбит - Ортоклаз

физ.-хим. основы петрологии, лекция 9 Система KAlSi2O6 –SiO2 (лейцит - кремнезем)

физ.-хим. основы петрологии, лекция 9 Твердые фазы имеют переменный состав – твердые растворы. В равновесных условиях одновременно изменяются как состав расплава, так и состав образующейся твердой фазы – непрерывно идет реакция между расплавом и твердой фазой. И кристаллизация и плавление в равновесных условиях сопровождаются изменением состава расплава и твердого раствора

физ.-хим. основы петрологии, лекция 9 Фракционная кристаллизация в системах с твердыми растворами, может идти двумя путями : 1) выделившиеся кристаллы постоянно удаляются из расплава, образуя при этом кумулаты 2) кристаллы остаются в системе, но не в равновесии с расплавом. Состав кристаллов не соответствует новым условиям равновесия при изменившейся температуре и в результате возникают зональные кристаллы

физ.-хим. основы петрологии, лекция 9 Когда кристаллы не удаляются, то общий состав системы не изменяется, но имеет место сильно выраженное фракционирование составов в пределах участков образовавшейся породы. В природных условиях второй тип фракционирования характерен для небольших по размерам интрузивов и лавовых извержений. Когда кристаллы удаляются, расплав изменяет свой состав по эволюционному пути. В природных условиях это может быть выражено периодическими извержениями лав или изменением валового состава.

физ.-хим. основы петрологии, лекция 9 Фракционное плавление отличается от эвтектических систем. В процессе повышения температуры твердая фаза непрерывно меняет свой состав и реагирует с образовавшимся расплавом. Первые капли расплава максимально обогащены легкоплавким компонентом а по мере повышения температуры в нем накапливается все больше тугоплавкого компонента. Твердая фаза при плавлении всегда больше обогащена тугоплавким компонентом, чем расплав.

физ.-хим. основы петрологии, лекция 9 Система NaAlSi3O8 –CaAl2Si2O8 (альбит - анортит) Это пример полной взаимной растворимости при магматических температурах: CaAl NaSi

физ.-хим. основы петрологии, лекция 9 Система Mg2SiO4 –Fe2SiO4 (форстерит - фаялит)

физ.-хим. основы петрологии, лекция 9 Петрографические выводы - В сериях пород, содержащих плагиоклаз и оливин, проявляется хорошая положительная корреляция между железистостью оливина и основностью плагиоклаза. - Минералы вкрапленников (плагиоклаз и оливин), которые кристаллизовались на ликвидусе, будут иметь более основной (тугоплавкий) состав, чем микролиты этих же минералов в основной массе. Геохимические выводы - При частичном плавлении рестит всегда остается обогащен тугоплавким компонентов относительно выплавки. В случае плагиоклазового рестита – в рестите повышенная кальциевость и глиноземистость, в случае ультраосновного рестита – повышенная магнезиальность. - При плавлении в астеносфере с формированием базальтовых выплавок, мантийные реститы всегда будут более магниевыми. По этой причине ультраосновные породы мантии в целом более магнезиальные, чем ультраосновные породы земной коры.

физ.-хим. основы петрологии, лекция 9 Система NaAlSi3O8 – KAlSi3O8 (альбит - ортоклаз) диаграмма плавкости твердых растворов III типа Розебума Инконгруэнтное плавление

физ.-хим. основы петрологии, лекция 9 Петрографический вывод: В сухих магмах из расплава кристаллизуется лишь одна твердая фаза – твердый раствор альбит-калишпатового состава. Эту фазу часто называют – калинатровый полевой шпат, подчеркивая условия его образования. При понижении температуры ниже 700 С в сухих и системах происходит распад это твердой фазы на две. Если натриевой фазы больше – образуются антипертиты (вростки калишпата в альбите). Если калиевой фазы больше – образуются пертиты (вростки альбита в калишпате).

физ.-хим. основы петрологии, лекция 9 Диаграмма для сухих систем показывает, что из расплава будет кристаллизоваться только одна фаза – либо калийнатровая, либо натрийкалиевая. То есть в магматических породах, особенно вулканических или субвулканических (дайках), наблюдались бы вкрапленики только одной полевошпатовой фазы. Однако часто среди ликвидусных вкрапленников в кислых вулканических и субвулканических породах гранитных породах модно встретить как альбит, так и калиевый полевой шпат – то есть оба эти минерала могут одновременно кристаллизоваться из расплава. Почему это происходит?

физ.-хим. основы петрологии, лекция 9 В присутствии летучих (прежде всего H2O) происходит понижение температуры плавления и температуры точки минимума на ликвидусе (диаграмма V типа Розебума) При этом возможна одновременная кристаллизация из расплава двух полевых шпатов (в точке эвтектики).

физ.-хим. основы петрологии, лекция 9 Диаграммы с полиморфными превращениями в твердых растворах

физ.-хим. основы петрологии, лекция 9 Тип 1 Второй компонент (В) лучше растворяется в высокотемпературной модификации компонента А

физ.-хим. основы петрологии, лекция 9 Тип 2 Второй компонент (В) лучше растворяется в низкотемпературной модификации компонента А

физ.-хим. основы петрологии, лекция 9