Granites and Earth Evolution.
Prev	Up	Next

Кристаллизация гранитного расплава при снижении

парциального давления Н₂О

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 (0,001^оС/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 – 750-900^оС, Р_общ- 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.