Неорганическая геохимия - Хендерсон П.
Скачать (прямая ссылка):
Таблица 5.16. Рассчитанные составы жидкостей Скергаардского интрузива
ч\3атверде-\ вание,
\. 0/
Окисел >^ 0 35 76 . 88.2 95,7 98,2 99, а
БЮа 48,1 47,3 46,8 46,9 47,5 49,8 55,0
А1203 17,2 16,4 15.2 14,1 12,5 11,8 11,8
РегОа 1,3 2,0 3,3 3,6 3,8 4,3 4,5
РеО 8,4 10,0 13,0 15,0 17,3 17,8 14,5
МдО 8,6 8,1 5,8 4,0 2,5 1,3 0,8
СаО 11,4 10,9 10,0 9,5 9,5 8,0 7,0
N3^0 2,37 2,45 2,80 3,00 3,20 3,40 3 65
к2о 0,25 0,29 0,33 0,40 0,65 1,00 1 ,40
ТЮ2 1,17 1,42 2,37 2,65 2,20 1,80 1,05
Р205 0,10 0,13 0,28 0,50 1,25 1,35 0,40
МпО 0,16 0,16 0,16 0,20 0,28 0,35 0,25
В табл. 5.1а и 5.16 показаны вариации составов последовательных твердых и жидких фракций. Из окислов главных элементов количество кремнезема незначительно уменьшается в обеих фракциях вплоть до последней стадии фракционирования, на которой оно заметно возрастает. В жидкости наблюдается устойчивое падение содержаний А1203, МдО и СаО, тогда как содержание Ыа20 и КгО непрерывно возрастает. Для поздних стадий фракционирования интрузива характерно обогащение железом. На тренды ТЮ2 и Р205 сильно влияет появление новых кумулятивных минералов — титаномагнетита (примерно при кристаллизации на 80%) и апатита (примерно при кристаллизации на 97%) ¦
Тренды рассеянных элементов, приведенные в работе [412], а также в более поздних работах (например, [37, 87, 88, 408]), можно разбить на три категории:
а) обогащение ранних твердых продуктов фракционирования с соответствующим обеднением жидкой фракции: Сг, Со и №;
б) обогащение жидкости при фракционировании и конечных продуктов кристаллизации: 1л, Э, Си, 1х\, Оа, ИЬ, У, 2г, Ag, СМ, 1п, Сэ, Ва, редкие земли, Ш, Та, и. В качестве примера на рис. 5.2 приведено распределение 1л;
5. Сведения о распределении элементов 93
в) неотчетливый тренд или слабое обогащение промежуточных фракций: Бс, V, Аэ, Эг, БЬ, Аи и Т1. Для элементов, не попавших ни в одну из этих категорий, ни в табл. 5.1а и 5.16, данных мало или нет вовсе.
Вариационные диаграммы, построенные Вильямсом [435] с учетом более ранних данных [414], дают отчетливую картину относительных скоростей изменения концентраций элементов при фракционировании Скергаардской магмы. На диаграммах нанесено отношение (#) содержания элемента в остаточной жидко-
20 н
0 крА' 70 80 90 100
Степень затвердевания, %
Рис. 5.2. Вариационная диаграмма для лития в породах Скергаардской расслоенной серии (сплошная линия) и в расплаве (пунктир). Точки представляют результаты определения в породах расслоенной серии [412].
сти на данной стадии затвердевания к его содержанию в исходной жидкости в зависимости от степени затвердевания. На рис. 5.3, а, б приведены такие диаграммы для некоторых двух- и трехвалентных катионов соответственно. На них видно быстрое удаление из расплава Сг, N1 и Со и накопление Ре, Ва и Ьа вместе с другими элементами.
В следующих главах мы вернемся к этим наблюдениям и дадим им объяснение. В данный момент важно отметить, что тренды элементов прежде всего контролируются относительными концентрациями различных минералов, выделяющихся в процессе фракционной кристаллизации. Следовательно, полезно иметь информацию о распределении элементов между минералами и окружающей их магмой или расплавом.
5.4. Коэффициенты распределения. 5.4.1. Общие принципы. Степень захвата кристаллизующимся минералом какого-либо
элеЩнта'^^яйш.......удобно-выр-азитБ с пом-ощькгкоэффициента
распределения (к). Он представляет собой отношение весовой
94 Часть II
концентрации элемента (М) в минерале к его содержанию в магме в условиях химического равновесия:
~ [^]в мынерале/1УК1в магме- (5.1)
Значение км может быть чувствительно к изменениям температуры, давления и состава минералов и магмы во время кристаллизации. Что касается рассеянных элементов., то для них к обычно сохраняет постоянное значение в широком диапазоне концентраций данного элемента при условии, что Т, Р и кон-
Степень затвердевания, % ^ Степень затвердевания, %
РИС. 5.3. Относительное изменение концентрации элементов в магме при фракционной кристаллизации Скергаардского интрузива. — отношение концентрации элемента в магме на соответствующей стадии кристаллизации к начальной его концентрации, а — двухвалентные катионы; б — трехвалентные
катионы [435].
центрации главных элементов не меняются, но в некоторых случаях этот диапазон оказывается очень узким (см. дальнейшее обсуждение в гл. 7).
Коэффициент распределения в том виде, каким он представлен в выражении (5.1), ограниченно используется при термодинамическом анализе распределения элементов в породах и минералах*, но находит широкое применение в петрогенетиче-ском моделировании (см. гл. 8) в качестве полуколичественной (а иногда и количественной) характеристики распределения элементов. Для целей петрогенетического моделирования часто необходимо использовать валовый коэффициент распределения (/г). Его можно рассчитать, если известны модальные весовые пропорции кристаллизующихся фаз. Если совместно кристаллизуются минералы (2, к и 5 в модальной пропорции а, |р и V
