Кислые магматические породы

При решении этой задачи приняты аксиомы:

1. Минералы выделяются в изотопном и геохимическом равновесиях с некоторыми соединениями;

2. Минералы образуются в результате распада некоторого исходного материнского вещества. Только в таком случае объяснимо наличие термодинамических (изотопных и геохимических) равновесий между минералами.

Все силикатные минералы в гранитоидах выделяются в геохимическом равновесии с водой (по кислороду). Это говорит, что вместе с минералом одновременно выделяется и вода в свободном состоянии. При кристаллизации водных минералов (Bio, Mus, Amp) на величину δD влияет диффузии воды в виде компоненты HDO.

Выделение силикатов сопровождается разложением гидратированных комплексов (⁺⁴Si – O – H)_распл; их формирование осуществляется по схеме (⁺⁴Si – O – Si⁺⁴)⁺⁶_распл → 2(H- O- Si⁺⁴)⁺³_распл. В окрестности точки Т_крист полимеризация сиботаксической группы (⁺⁴Si – O – H)_распл приводит к образованию ассоциата H₄SiO₄ и дальнейшему разложению его по схеме

H₄SiO₄ → SiO₂ + 2H₂O.

К такому представлению близка реакция образования альбита по схеме

Al(OH)^-4 + 3H₄SiO₄ + Na⁺¹ → NaAlSi₃O₈ + 8H₂O.

Однако, учитывая её несогласованность по изотопам водорода, более приемлемой представляется реакция

Al⁺³ + 3Si(OH)₆^-2 + Na⁺¹+ 2Н⁺¹ → NaAlSi₃O₈ + 8H₂O + 2OH^-1.

Близкий механизм может быть предложен для калиевого полевого шпата, слюд, гранатов и пр.

Несколькой иная ситуация с рудными минералами (магнетит и ильменит). Оба минерала изотопно (по кислороду) равновесны рутилу, что возможно по гипотетическим реакциям разложения ульвошпинели или ильменита (скобка [...] - отражает наличие изотопного равновесия между компонентами внутри её):

6Fe₂TiO₄ → [6FeTiO₃ + 2Fe₃O₄];

FeTiO₅ → Fe₂TiO₄ + TiO₂.

В совокупе эти данные не подтверждают существование сиботаксита типа ((OH)- Me- Si⁺⁴)_распл, предполагаемого В.Н. Анфилоговым

Основные и ультраосновные породы [

ранаты, весьма широко распространённый минерал в этих породах. Вывлено, что практически все минералы геохимически (использованы Ca, Mg, Fe⁺², Mn) равновесны пироксенам. Связь граната с пироксеном генетическая: они образуются при разложения некоего протовещества. Оценка его состава опирается на данные количественных измерений соотношений Pyr/CPX в реальных объектах, чаще всего Pyr/CPX ≈1.0. Тогда

Mg₃Al₂Si₃O₁₂ + CaMgSi₂O₆ = CaMg₄Al₂Si₅O₁₈

- это кордиерит.

Пироксены по изотопным данным равновесны СО₂, причём выявляется влияние диффузии газа на формирование изотопного состава кислорода в пироксене. Таким образом, поставщиком ¹⁸О в минералы, вероятно, является CO₂, согласуясь с хорошей растворимостью СО₂ в ультраосновных расплавах высоких давлений за счёт образования гипотетического соединения Si(CO₃)₄⁻⁴. Вероятный эффект описывается уравнением

2Mg⁺² + Si(CO₃)₄^-4 = Mg₂SiO₄+ 4CO₂.

Именно это обстоятельство объясняет присутствие углекислоты в высокотемпературных расплавных включениях. При переносе кремния вероятно CO₂ играет роль транспорта. В этом случае роль СО₂аналогична роли воды в кислых расплавах.

При анализе влияния СО₂ на плавление силикатов рассматривались реакции карбонатизации пироксенов (энстатит Ens) и оливинов под давлением

(1) Ol + Dio + СО₂ → Ens + Dol;

(2) Ol + Dol + СО₂ → Ens + Mgt (магнезит);

(3) Opx + Dol + СО₂ → Mt + Qw.

Полученные результаты показывают сомнительность этих уравнений. Во-первых, реально СО₂ присутствует только в правой части уравнений. Во- вторых, ортопироксены (Ens) изотопно равновесны только СО₂, а магнетиты – только рутилу, в то время как кварц всегда находится в равновесии с водой. По изотопным данным магнетит с кварцем (Qw) в равновесии никогда не находится. Эти данные можно понять, если рассматривать, например, уравнение (1) в виде Ens + Dol → Ol + Dio + СО₂. Однако это ведёт к гипотезе, что ультраосновные породы –продукт переработки энстатит - доломитовых пород (т.е. каких-то мраморов или скарнов?).

По геохимическим данным для части пироксенов устанавливается равновесие с гранатом, т.е. уравнение выделения минерала должно имеет вид (скобка {...} -отражает геохимическое равновесие между компонентами в скобках):

… = … {Gr + [Px} + CO₂] + …

Экспериментальные данные для этой системы не установлены.

Возможное образование Шпинелидов (герциниты, шпинели, хромшпинелиды и хромиты) соответствует Т= 1200^оС и Р ≈ 25-30 кбар для реакций обмена:

FeCr₂O₄ + Mg = MgCr₂O₄ + Fe.

0.5MgAl₂O₄ + Cr = 0.5MgCr₂O₄ + Al.

Присутствие элементов в свободном состоянии не совсем понятно. По экспериментам при ударном воздействии на Bi и флогопит образуются Fe и шпинелиды.

Природа магматических пород

Здесь имеется в виду задача об источниках вещества. На практике она решается качественно на основе некоторых сравнений и допущений. Появившиеся теоретические исследований этой задачи позволили более строго подойти к её решению. Основой решения задачи являются представления об "явлении компенсации".

Дата добавления: 2015-07-15