Неорганическая геохимия - Хендерсон П.
Скачать (прямая ссылка):
142 Часть II
встречающейся в плагиоклазах «европиевои аномалии», которая проявляется на рис. 6.106 в нарушении европием кривой, определенной по другим ионам р.з.э.
В качестве примера применения этих аспектов распределения р.з.э. можно рассматривать их использование в анализе процесса зарождения базальтовых расплавов при частичном плавлении плагиоклаз-клинопироксен-оливиновой ассоциации.
Последовательность плавления минеральных фаз будет отражаться на нормализованном спектре распространенности. Если плагиоклаз начинал плавиться первым, то (если исключить из рассмотрения какие-либо эффекты европиевои аномалии) спектр распространенности р. з. э. покажет относительное обогащение первых порций жидкости легкими р.з.э. по сравнению с тяжелыми (рИС. 6.12,(2). Этот тип спектра будет сочетаться с относительно высокими концентрациями в расплаве других несовместимых элементов, таких, как Ва, и Нетвердый остаток будет обедняться этими несовместимыми элементами и легкими р. з. э. Если каждый возникающий расплав удаляется и изолируется от твердого остатка, то расплавы поздних стадий плавления приобретут спектр, обнаруживающий обеднение легкими р. з. э. (рис. 6.12,0). Расплавы промежуточных стадий будут обладать спектром, похожим на тот, что изображен на рис. 6.12,6. Этот гипотетический пример показывает, как зависят спектры распространенности р. з. э. для последовательных фракций частичного плавления от порядка плавления минералов. Количественный уровень концентрации этих элементов в расплавах и точный вид спектров их распространенности будут зависеть от следующих факторов:
а) модальных соотношений минералов в исходном веществе;
б) концентрации р.з.э. в каждой из минеральных фаз;
в) последовательности плавления;
г) степени разделения последовательных фракций расплава и твердого остатка.
1а Се Рг N(1 Бт Ей Сс1 ТЬ 0у Но Ег Тт УЬ и Атомный номер
Рис. 6.12. Схематический график нормированных по хондритам концентраций р.з.э. в расплавах на последовательных стадиях фракционного плавления оливин-клинопироксен-плагиоклазового источника. Показаны спектры для первой порции расплава (а) и последующих фракций расплава (б и в) (см. текст).
б. Структурный контроль распределения элементов 143
Эти факторы рассмотрены ниже, в гл. 8. Там же приводятся математические выражения, позволяющие количественно оценить интенсивность этих процессов.
В качестве дополнительных указаний, проливающих свет на генезис пород, можно рассматривать различную степень захвата плагиоклазом европия по сравнению с другими ионами р.з.э., в частности Бт34 и йс134". Предпочтительный захват европия является следствием существования этого элемента в магме в двух состояниях окисленности — Еи2+ и Еи+3, в то время как другие ионы р. з. э. обычно присутствуют только в трехвалентном состоянии. Таким образом, если во фракционную кристаллизацию магмы вовлекается значительное количество плагиоклаза, то накапливающаяся твердая фаза будет иметь положительную европиевую аномалию, а остаточная жидкость — отрицательную. Аргументы такого рода используются для расшифровки происхождения некоторых лунных пород (см. гл. 3).
Знание размеров ионов и их зарядов может также помочь в интерпретации деталей структуры минералов. Размеры и заряд составляющих кристалл атомов определяют мольный объем кристалла. Изоморфное вхождение в структуру более мелкого или более крупного иона изменяет энергию решетки, поскольку меняется равновесное расстояние, разделяющее ионы. Таким образом, расчет энергий решеток соответствующих индивидуальных структур может позволить определить наиболее стабильную конфигурацию распределения ионов в минерале. Этот способ довольно успешно продемонстрирован при определении распределения катионов но имеющимся в структуре амфиболов позициям (М1, М2, МЗ, М4, Т1 и Т2). Для того чтобы определить, какая конфигурация ионов в амфиболах (со структурным типом куммингтонита и глаукофана) имеет наименьшую энергию решетки, была рассчитана энергия примерно 120 различных ионных ансамблей [430]. Результаты расчетов качественно и полуколичествеино согласуются с наблюдаемым преимущественным вхождением трехвалентных ионов в позиции М2 и с другими распределениями ионов по позициям в конкретных минералах группы амфиболов. Однако в такого рода расчетах не принимается во внимание влияние ковалентно-сти и кристаллического поля, поэтому интерпретировать их нужно с осторожностью.
6.6. Влияние кристаллического поля. Теория кристаллического поля имеет отношение к характеристикам химических связей тех атомов, которые имеют переменное количество электронов на &- или /-уровне. Они получили название переходных металлов (или лантаноидов). Эта теория трактует природу взаимодействия иона переходного металла с окружающими его анионами, или лигандами, как чисто электростатическую; ины
144 Часть II
ми словами, лиганды рассматриваются как точечные заряды. Особым успехом отмечено применение этой теории для интерпретации геохимического поведения первой серии переходных элементов — от скандия до меди. Поэтому в данной книге описание приложений теории ограничивается этими девятью элементами.
