Granites and Earth Evolution.
Prev Up Next

Кристаллизация гранитного расплава при снижении

парциального давления Н2О

Медведев В.Я., Иванова Л.А.

Институт земной коры СО РАН, Иркутск, Россия, med@crust.irk.ru


Экспериментальное исследование процессов кристаллизации кислых силикатных расплавов затруднено вследствие высокой их вязкости, что делает необходимым применение прецизионной аппаратуры, осуществляющей весьма медленное и равномерное снижение температуры (0,001оС/час). Кроме того, при исследовании кристаллизации расплава, равновесного со сложным по составу флюидом, возникают дополнительные проблемы, связанные с изменением состава флюида и расплава по мере снижения температуры и существенно различным выделением ингредиентов флюида в процессе кристаллизации.

Нами предложена методика, позволяющая изучать кристалли­зацию водно-силикатного расплава в изотермических и изобарно-изотермических условиях за счет снижения в нем концентрации Н2О, как основного компонента, влияющего на кристаллизацию гранитного расплава. Это позволяет резко сни­зить требования к aппаратуре, так как существенно легче поддержи­вaть температуру с высокой точностью, чем моно­тонно снижать ее.

Не останавливаясь на конкретном техническом воплощении, укажем, что разработана конструкция, которая позволяет при неизменном общем давлении медленно снижать парциальное давление воды в системе.

Эксперименты проводились с предварительно проплавленным cтеклом состава: SiO2-75, 30%; Al2O3-14,30%, Fе2O3-0,46; FeO-0,34%; МgО-0,09; CaO-0,17%; Nа2О-5,10%; K2O-3,89%; ТiO2-0,08%; P2O5-0,01%; МnO-н/обн; Cs2О-0,24%; C1--0,015%; cумма=99,99%. С добавлением в качестве руд­ных компонентов Li., Rb, Cs , Bе, Sn, Рb , Cu, W, Mo, пo 0,1%; при парaметрах: Т – 750-900оС, Робщ - 1000-3000 атм, составе газа (N2, CO2), длительности 24-700 часов. Предварительно предполагалось, что над выделением воды из распла­ва будет осуществляться диффузионный контроль, а кристаллизация начнется­ с краев образца с дальнейшим распространением ее к центру.

В результате эксперимента установлено, что краевая кайма расплава представляет собой зону раскристаллизации пегматоидной структуры ши­риной 0,1-1 мм, сложенную идиоморфными кристаллами анортоклаза с ред­кими кварцевыми и кварц-альбитовыми срастаниями на фоне гомогенного стекла. Вдоль границы пегматоидной зоны с основной массой раскристаллизованного­ стекла наблюдаются "высыпки” рудных минералов (рис. 1), в данном случае, при наличии в системе Мо и W – это повеллит, обра­зующий идеальные дипиpамидальные кристаллики размером 0,01-0,1 мм.

Рис.1

Рис.2.

Рис.3.

С увеличением длительности экспериментов дальнейшего развития пегма­тоидной зоны не происходит, а отмечается кристаллизация стекла по всему объему, приводящая в конечном итоге к образованию скелетных крис­таллов кварца (рис. 2) и кварц-анортоклазовых срастаний (рис. 3).

Такая кристаллизация, вероятно, вызвана тем обстоятельством, что коэффициенты диффузии воды существенно зависят от ее концентрации в расплаве, а в этом случае характер распределения летучих будет существенно отличаться от обычного диффузионного профиля (Летников и дp., 1978). То есть для размеров, характеризующих исследуемую систему, содержание воды в расплаве будет, уменьшаясь, усредняться таким образом, что ста­новится возможной кристаллизация по всему объему образца за исключением расплава, прилегающего к зоне первичной кристаллизации и содержащей малое количество воды.

Следовательно, можно отметить, что создана методика, позволяющая изучать кристаллизацию расплавов при разном флюидном режиме и постоян­ном общем давлении и температуре, за счет уменьшения в нем летучих компонентов, наиболее влияющих на параметры кристаллизации. Показано, что фронт кристаллизации в этих условиях действительно являет­ся активной зоной, влияющей на распределение рудных компонентов.

Работа выполнена при поддержке РФФИ, грант 08-05-00394.

Литература

Летников Ф.А., Медведев В.Я, Иванова Л.А. Взаимодействие гранитного расплава с карбонатами и силикатами. Новосибирск: Наука, 1978. 153с.