Неорганическая геохимия - Хендерсон П.
Скачать (прямая ссылка):
вающееся иногда отсутствие полного равновесия между сосуществующими сульфидами, что является предпосылкой правильного применения этого геобарометра.
Железотитан о в ы й окисный геотермометр [41]—один из наиболее важных не только из-за того, что он может быть применен к довольно широкому ряду магматических и метаморфических пород, но и потому, что он может дать величину фугитивности кислорода на тот момент времени, когда минералы были в равновесии. Он основан на зависимости состава сосуществующих твердых растворов магнетит — ульвошпинель и и /ог- Равновесие может
гематит — ильменит от температуры быть изображено в виде следующего уравнения:
1/Ре2ТЮ4 + (1 - у) Ре304 + 1/402 = УРеТЮ3 + (3/2 - у) Ре2Ой.
(7.76)
магнетит-ульв ошпинел евыи твердый раствор
ильменит-гематит овыи твердый раствор
Баддингтон и Линд ели [41] построили по экспериментальным данным калибровочный график, изображенный на рис. 7.11. Точность геотермометра по температуре равна примерно ±50 °С, а по /о2 составляет ±1 логарифмическую единицу. Влияние давления (по крайней мере до 10 кбар, или 109 Ра) и следовых количеств других компонентов, по-видимому, мало. Поскольку реакция (7.76) включает газовую фазу (02), можно было бы ожидать, что она очень чувствительна к давлению, но количество выделяющегося кислорода так мало, что общее инертное давление пренебрежимо слабо сказывается на равновесии.
Этот геотермометр был применен ко многим сериям пород. Одно из интересных применений его — исследование петрогене-зиса массива Бьеркрем — Сондал, расслоенного лополита в юго-западной Норвегии, сложенного породами анортозит-мангерито-вой серии. Было доказано, что в процессе дифференциации
7. Термодинамический контроль распределения элементов 187
Рис. 7.11. Связь температуры, сругитивности кислорода (\gf02) и состава (мольные проценты) сосуществующих ильменит-гематитового и магнетит-ульвошпинелевого твердых растворов [41].
магма становилась более восстановленной и что с ритмами расслоенное™ связаны резкие скачки fo2 в магме. Дюшеи [94] склоняется к мысли, что наблюдаемые ритмы создаются периодическими добавками недифференцированной магмы.
У железотитанового окисного геотермометра есть дополнительное важное свойство — равновесие в этой минеральной паре обычно смещается уже после кристаллизации, во время медленного охлаждения магматического тела. Применение этого геотермометра в таких случаях могло бы пролить свет на процессы перекристаллизации магматических пород, главным образом показывая изменения фугитивиости кислорода при остывании.
Рекомендуемая дополнительная литература
Fraser D. G. (ed.). Thermodynamics in Geology. D. Reidel Publ. Co. 410 pp., 1977.
Greenwood H. J. (ed.). Application of Thermodynamics to Petrology and Ore Deposits. Mineralogical Association of Canada, Short Course Handbook, vol. 2, 1977.
188 Часть II
Navrotsky A. Silicates and related minerals: solid state chemistry and thermodynamics applied to geothermometry and geobarometry. Progress in Solid State Chemistry, 11, 203—264, 1976.
Wood В. J. The application of thermodynamics to some subsolidus equilibria involving solid solutions. Fortschritte der Mineralogie, 52, 21—45, 1975.
Wood B. J., Fraser D. G. Elementary Thermodynamics for Geologists. Oxford University Press. 303 pp., 1977 [русский перевод: Б. В уд, Ф. Фрейзер. Основы термодинамики для геологов. — М.: Мир, 1981, 184 с].
8- Кинетический контроль распределения элементов
8.1. Введение. Процессы образования магматических и метаморфических пород включают перенос химических веществ в диапазоне от атомного уровня, как при диффузии и росте кристаллов, до движения больших масс вещества, как при внедрении магмы. Во всем этом диапазоне . характер, скорость и продолжительность процессов образования пород влияют на конечный химический состав продуктов' процесса. Многообразие природных процессов и недоступность части из них прямому наблюдению приводят к тому, что выявление петрологической истории объекта изучения может быть очень сложной задачей. Неудивительно поэтому, что при исследовании образования пород необходимо вводить некоторые ограничения, например предполагать, что при региональном метаморфизме горные породы представляют собой закрытые системы.
Перечень некоторых главных параметров, влияющих на образование магматических пород, может служить иллюстрацией той сложности, которая свойственна этой области исследования. Параметры можно разделить на три группы, влияющие соответственно на
а) генерацию магмы;
б) движение и накопление магмы;
в) затвердевание магмы.
а) Генерация магмы:
1) природа и состав исходного вещества;
2) скорость и степень плавления исходного вещества;
3) скорость и полнота отделения жидкости от твердых фаз во время плавления;
4) физико-химические условия плавления (Т, Р, PHl,o ИТ. д.).
б) Движение и накопление магмы:
1) взаимодействие магмы с окружающими породами;
2) кристаллизационное фракционирование или сепарация при движении;
3) смешение разных магм;
