Неорганическая геохимия - Хендерсон П.
Скачать (прямая ссылка):
-^- = 4(1 —/?)((!/*)-!), (8.37)
а в твердом остатке
L. = (i__/^((i/A)-i). (8.38)
Если жидкости, выделенные при фракционном плавлении, накапливаются в хорошо перемешиваемом магматическом резервуаре^ то общий состав жидкости С/ будет
I _^.==^r[i_(i__JF)i/1]. (8.39)
Относительные изменения концентрации при различных величинах k, согласно уравнениям (8.37), (8.38) и (8.39), показаны на рис. 8.23 и 8.24.
Однако плавление минеральных фаз в той же пропорции, в какой они присутствуют в породе,— крайне маловероятное событие для большинства полиминеральных пород. Уравнения (8.37) — (8.39) могут быть преобразованы к более общему виду [364]. Если различные минералы а, |3, у, ... и т. д. плавятся в пропорции ра, /А р7, ... и т.д. и если Р = ра?а-|-рР/гР -)~ /Л'/г^ то выражение, аналогичное уравнению (8.37), будет
= JL. (1_ PF/k°yvP-», (8.40)
выражение, аналогичное уравнению (8.38), будет иметь вид
^йг^ТпЬу- (1-^°)1/р, (8.41)
а выражение, аналогичное уравнению (8.39), будет
-§y = -^-[l~(l-PF/ky/Pj. (8.42)
В уравнениях (8.40) —- (8.42) k° — комбинированный коэффициент распределения для суммы твердых веществ и жидко
_8. Кинетический контроль распределения элементов 225
О 0,1 0,2. 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 Г-
Рис. 8.23. Изменение относительных концентраций элемента в жидкости как функция степени фракционного плавления Т7, рассчитанное по уравнению (8.37) для различных комбинированных коэффициентов распределения к (сплошные линии). Штриховые линии — то же для сосуществующей твердой фазы при /с=0,5 и 0,1.
Рис. 8.24. Зависимость относительной концентрации элемента в жидкости от доли расплава Г для случая хорошего перемешивания в магматической камере. Расчет приведен по уравнению (8.39) для трех величин комбинированного коэффициента распределения И.
теоретических моделей. У нас нет достаточных знаний об изменчивости коэффициентов распределения элементов в зависимости от температуры, давления или состава, и обычно мы можем только оценить минеральный состав исходного вещества. Кроме того, при плавлении элементы могут перемещаться в магму или из нее флюидами, которые могут быть водными и относи
15-398
сти в первый момент плавления. Эти уравнения, однако, ограничены в своем использовании, поскольку они не допускают возможности исчезновения минерала или изменения коэффициента распределения и пропорций плавления в ходе процесса. Уравнения, которые включают эти возможности, были введены авторами работ [180] и [12], и интересующиеся читатели могут
обратиться к этим работам.
В настоящее время погрешности определения многих параметров, влияющих на фракционное плавление, серьезно ограничивают возможное использование большинства
226 Часть II
Твердое вещество-
¦ Расплав'-
/' ///< у/,
2 <=
с; С5
3, °
телы-ю обогащенными углекислым газом и галогенами, а также за счет других механизмов контаминации и смешения. (Шоу [365] провел теоретический анализ поведения микроэлементов при анатексисе в присутствии флюидной фазы.) Нельзя сказать, что модели бесполезны, так как они были использованы на практике для проверки гипотез о генезисе пород во многих тектонических обстановках. В тех случаях, когда концентрации элементов в расплавах очень чувствительны к степени плавления в широком диапазоне возможных исходных веществ, как это показано для некогерентных элементов (см. также рис. 8.23
и 8.24), теория может давать хорошие результаты при определении степени плавления. Можно определить также, являются ли магмы, из которых образовались различные породы магматических серий (например, лавы), генетически связанными за счет разных степеней частичного плавления одного и того же исходного материала. Один из многих примеров применения пет-рогенетических моделей приведен в работе Хенсона [160], где использованы микроэлементы для объяснения генезиса некоторых гра-иитоидов.
Помимо вышеописанных при образовании магм и изменении состава расплавов могут иметь важное значение некоторые другие механизмы. Одна такая возможность — это процесс, аналогичный зонной плавке. В этом процессе цепочка «зон» магмы продвигается сквозь твердое вещество за счет плавления у фронта каждой зоны и кристаллизации и отложения позади нее (рис. 8.25). Такой процесс будет сильно влиять на распределение некогерентных элементов, поскольку они будут преимущественно переходить в расплав и переноситься вперед каждой движущейся зоной. Аналитические выражения, которые описывают изменение концентраций элементов, были выведены для случая прохождения одной зоны, а также для предельного распределения, но не для промежуточного числа проходов зоны плавления. Надежные доказательства участия зонной плавки в образовании магм до сих пор отсутствуют, но этот механизм нельзя все же не принимать в расчет. Впрочем, петрологи уделяют ему мало внимания.
Зона I
Плавление происходит здесь
Зона 2.
ЗатверЗевани^
происхобит
здесь
Зона 3
Рис. 8.25. Зонная плавка. Изображены 3 зоны ЖИДКОСТИ, продвигающиеся через твердое вещество.
