Инд. авторы:	Чепуров А.А, Сонин В.М., Чепуров А.И., Томиленко А.А.
Заглавие:	Влияние содержания ксенокристаллов оливина на вязкость кимберлитового расплава (экспериментальные данные)
Библ. ссылка:	Чепуров А.А, Сонин В.М., Чепуров А.И., Томиленко А.А. Влияние содержания ксенокристаллов оливина на вязкость кимберлитового расплава (экспериментальные данные) // Вулканология и сейсмология. - 2018. - № 2. - С.73-83. - ISSN 0203-0306.
Внешние системы:	DOI: 10.7868/S0203030618020062; РИНЦ: 32825473;
Реферат:	rus: Изучение вязкости субликвидусных гетерогенных сред, к которым относится кимберлитовая магма при давлениях и температурах мантии Земли, является актуальной задачей. Нами проведены эксперименты в системах серпентин-оливин; серпентин-CaCO3-оливин; природный кимберлит-оливин при давлении 4 ГПа и температурах 1400-1600 °C на аппарате высокого давления “БАРС” методом падающего Pt шарика. В образцах после опытов наблюдали тонкозернистую закалочную массу кристаллов, в которой фиксировался Pt шарик в момент закалки. Содержание твердой фазы в опытах варьировалось от 10 до 50 масс. %. Показано, что при введении 50 масс. % зерен оливина не удается обнаружить перемещения Pt шарика, в то время как при содержании ксенокристаллов оливина до 10 масс. % Pt шарик чрезвычайно быстро опускается на дно реакционного объема. Расчет вязкости проводили, используя метод Стокса. По нашим данным вязкость гомогенного кимберлитового расплава при 4 ГПа и 1600 °С составляет менее 2 Па ∙ сек, при этом вязкость кимберлитового расплава, содержащего до 10 масс. % твердой фазы существенно не меняется. Кимберлитовый расплав, содержащий 30 масс. % твердой фазы имеет вязкость порядка 100 Па∙сек, а при 50 масс. % твердой фазы относительная вязкость ультраосновных систем возрастает до значений более 1000 Па ∙ сек.
Издано:	2018
Физ. характеристика:	с.73-83
Цитирование:	1. Доусон Дж. Кимберлиты и ксенолиты в них. М.: Мир, 1983. 300 c. 2. Персиков Э.С., Бухтияров П.Г. Влияние растворенной воды на динамику вязкости кимберлитовых и базальтовых магм в процессах их зарождения, эволюции и подъема из мантии в земную кору // Экспериментальная геохимия. 2014. Т. 2. № 2. С. 236-240. 3. Соболев Н.В., Соболев А.В., Томиленко А.А. и др. Парагенезис и сложная зональность вкрапленников оливина из неизмененного кимберлита трубки Удачная-восточная (Якутия): связь с условиями образования и эволюцией кимберлита // Геология и геофизика. 2015. Т. 56. № 1-2. С. 337-360. 4. Чепуров А.И., Жимулев Е.И., Агафонов Л.В. и др. Устойчивость ромбического и моноклинного пироксенов, оливина и граната в кимберлитовой магме // Геология и геофизика. 2013. Т. 54. № 4. С. 533-544. 5. Чепуров А.И., Жимулев Е.И., Сонин В.М. и др. Экспериментальная оценка скорости гравитационного фракционирования ксенокристаллов в кимберлитовой магме при высоких Р-Т параметрах // ДАН. 2011. T. 440. № 5. С. 678-681. 6. Чепуров А.И., Федоров И.И., Сонин В.М. Экспериментальные исследования образования алмаза при высоких Р-Т параметрах // Геология и геофизика. 1998. Т. 39. № 2. С. 234-244. 7. Чепуров А.И., Сонин В.М., Кирдяшкин А.А., Жимулев Е.И. Использование беспрессового многопуансонного аппарата высокого давления типа “разрезная сфера” для измерения вязкости силикатных расплавов // Прикладная механика и техническая физика. 2009. Т. 50. № 5. С. 115-120. 8. Чепуров А.И., Томиленко А.А., Жимулев Е.И. и др. Консервация водного флюида во включениях в минералах и межзерновом пространстве при высоких Р-Т параметрах в процессе разложения антигорита // Геология и геофизика. 2012. Т. 53. № 3. С. 305-320. 9. Чепуров А.И., Томиленко А.А., Жимулев Е.И. и др. Проблема воды в верхней мантии: разложение антигорита // ДАН. 2010. Т. 434. № 3. С. 391-394. 10. Ardia P., Giordano D., Schmidt M.W. A model for the viscosity of rhyolite as a function of H2O-content and pressure: A calibration based on centrifuge piston cylinder experiments // Geochim. et Cosmochim. Acta. 2008. V. 72. P. 6103-6123. 11. Bouhifd M.A., Richet P., Besson P. et al. Redox state, microstructure and viscosity of partially crystallized basalt melt // Earth and Planet. Sci. Lett. 2004. V. 218. P. 31-44. 12. Brett R.C., Russell J.K., Moss S. Origin of olivine in kimberlite: Phenocryst or impostor? // Lithos. 2009. V. 1125. P. 201-212. 13. Brey G.P., Ryabchikov I.D. Carbon dioxide in strongly silica undersaturated melts and origin of kimberlite magmas // N. Jarb. Mineral. Monatsh. 1994. V. 10. P. 449-463. 14. Brown R.J., Buse B., Sparks R.S.J., Field M. On the Welding of Pyroclasts from Very Low-viscosity Magmas: Examples from Kimberlite volcanoes // J. of Geology. 2008. V. 116(4). P. 354-374. 15. Caricchi L., Burlini L., Ulmer P. et al. Non-Newtonian rheology of crystal-bearing magmas and implications for magma ascent dynamics // Earth and Planet. Sci. Lett. 2007. V. 264. P. 402-419. 16. Chepurov A.I., Sonin V.M., Surkov N.V. et al. The project of experimental station of synchrotron radiation in VEPP-4M4 for research at high pressures and high temperatures on the multiple anvil apparatus BARS // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A. 2009. V. 603. P. 105-107. 17. Castruccio A., Rust A.C., Sparks R.S.J. Rheology and flow of crystal-bearing lavas: Insights from analogue gravity currents // Earth and Planet. Sci. Lett. 2010. V. 297. P. 471-480. 18. Dawson J.B., Hawthorne J.B. Intrusion features of some hypabyssal South African kimberlites // Bulletin of Volcanology. 1969. V. 34(3). P. 740-757. 19. Dingwell D.B., Mysen D.O. Effects of water and fluorine on the viscosity of albite melts at high pressure: A preliminary investigation // Earth and Planet. Sci. Lett. 1985. V. 74. P. 266-274. 20. Dingwell D.B., Courtial P., Giordano D., Nichols A.R.L. Viscosity of peridotic liquid // Earth and Planet. Sci. Lett. 2004. V. 226. P. 127-138. 21. Dreibus G., Brey G.P., Girnis A.V. The role of carbon dioxide in the generation and emplacement of kimberlite magmas: New experimental date on CO2 solubility // Extended Abstracts 6th International Kimberlite Conference, 1995. P. 80-82. 22. Gernon T.M., Gilbertson M.A., Sparks R.S.J., Field M. The role of gas-fluidization in the formation of massive volcaniclastic kimberlite // Lithos. 2009. V. 1125. P. 439-451. 23. Giordano D., Romano C., Dingwell D.B. et al. The combined effects of water and fluorine on the viscosity of silicic magmas // Geochim. et Cosmochim. Acta. 2004. V. 68. P. 5159-5168. 24. Giordano D., Potuzak M., Romano C. et al. Viscosity and glass transition temperature of hydrous melts in the system CaAl2Si2O8 - CaMgSi2O6 // Chemical Geology. 2008a. V. 256. P. 203-215. 25. Giordano D., Russell J.K., Dingwell D.B. Viscosity of magmatic liquids: A model // Earth and Planet. Sci. Lett. 2008b. V. 271. P. 123-134. 26. Girnis A.V., Bulatov B.K., Brey G.P. Transition of kimberlite melts into carbonatite melts at mantle parameters: experimental study // Petrology. 2005. V. 13(1). P. 3-8. 27. Hammouda T., Laporte D. Ultrafast mantle impregnation by carbonatite melts // Geology. 2000. V. 28. P. 283-285. 28. Hess K.U., Dingwell D.G. Viscosities of hydrous leucogranitic melts: A non-Arrhenian model // American Mineralogist. 1996. V. 81. P. 1297-1300. 29. Hobiger M., Sonder I., Buttner R., Zimanowski B. Viscosity characteristics of selected volcanic rock melts // J. of Volcanology and Geothermal Res. 2011. V. 200. P. 27-34. 30. Ishibashi H., Sato H. Viscosity measurements of subliquidus magmas: Alkali olivine basalt from the Higashi-Matsuura district, Southwest Japan // J. of Volcanology and Geothermal Res. 2007. V. 160. P. 223-238. 31. Kavanagh J.L., Sparks R.S.J. Temperature changes in ascending kimberlite magma // Earth and Planet. Sci. Lett. 2009. V. 286. P. 404-413. 32. Kennedy C.S., Kennedy G.C. The equilibrium boundary between graphite and diamond // J. of Geophysical Res. 1976. V. 81(14). P. 2467-2470. 33. Kopylova M.G., Matveev S., Raudsepp M. Searching for parental kimberlite melt // Geochim. et Cosmochim. Acta. 2007. V. 71. P. 3616-3629. 34. Kushiro I., Yoder J.R., Mysen B.O. Viscosities of basalt and andesite melts at high pressures // J. of Geophysical Res. 1976. V. 81(35). P. 6351-6356. 35. Lacks D.J., Rear D.B., Orman J.A.V. Molecular dynamics investigation of viscosity, chemical diffusivities and partial molar volumes of liquids along the MgO - SiO2 join as functions of pressure // Geochim. et Cosmochim. Acta. 2007. V. 71. P. 1312-1323. 36. Lejeune A.M., Richet P. Rheology of crystal-bearing silicate melts: An experimental study at high viscosities // J. of Geophysical Res. 1995. V. 100. P. 4215-4229. 37. Lejeune A.M., Bottinga Y., Trull T.W., Ritchet P. Rheology of bubble bearing magmas // Earth and Planet. Sci. Lett. 1999. V. 166(1-2). P. 71-84. 38. Liebske C., Behrens H., Holtz F., Lange R.A. The influence of pressure and composition on the viscosity of andesitic melts // Geochim. et Cosmochim. Acta. 2003. V. 67. P. 473-485. 39. Liebske C., Schmickler B., Terasaki H. et al. Viscosity of peridotite liquid up to 13 GPa: Implications for magma ocean viscosities // Earth and Planet. Sci. Lett. 2005. V. 240. P. 589-604. 40. Marsh B.D. On the crystallinity, probability of occurrence, and rheology of lava and magma // Contributions to Mineralogy and Petrology. 1981. V. 78. P. 85-98. 41. Mitchell R.H. Kimberlites: Mineralogy, Geochemistry and Petrology. N. Y.: Plenum Press, 1986. 442 p. 42. Mitchell R.H. Petrology of hypabyssal kimberlites: Relevance to primary magma compositions // J. of Volcanology and Geothermal Res. 2008. V. 174. P. 1-8. 43. Moss S., Russell J.K., Brett R.C., Andrews G.D.M. Spatial and temporal evolution of kimberlite magma at A154N, Diavik, Northwest Territories, Canada // Lithos. 2009. V. 112. P. 541-552. 44. Patterson M., Francis D., McCandless T. Kimberlites: Magmas or mixtures? // Lithos. 2009. V. 112S. P. 191-200. 45. Persikov E.S. The viscosity of magmatic liquids: experiment, generalized patterns. A model for calculation and prediction // Applications, Advances in Physical Chemistry. 1991. V. 9. P. 1-4. 46. Petford N. Which effective viscosity? // Mineralogical Magazine. 2009. V. 73(2). P. 167-191. 47. Pinkerton H., Stevenson R.J. Methods of determining the rheological properties of magmas at sub-liquidus temperatures // J. of Volcanology and Geothermal Res. 1992. V. 53. P. 47-66. 48. Poe B.T., Romano C., Liebske C. et al. High-temperature viscosity measurements of hydrous albite liquid using in-situ falling-sphere viscometry at 2.5 GPa // Chemical Geology. 2006. V. 229. P. 2-9. 49. Price S.E., Russell J.K., Kopylova M.G. Primitive magma from the Jericho Pipe, N. W. T., Canada: Constrains on primary kimberlite melt chemistry // J. of Petrology. 2000. V. 41. P. 789-808. 50. Priestley K., McKenzie D.O., Debayle E. The state of the upper mantle beneath southern Africa // Tectonophysics. 2006. V. 416. P. 101-112. 51. Reid J.E., Suzuki A., Funakoshi K. et al. The viscosity of CaMgSi2O6 liquid at pressures up to 13 GPa // Physics of the Earth and Planet. Interior. 2003. V. 139. P. 45-54. 52. Richet P., Lejeune A.M., Holtz F., Roux J. Water and the viscosity of andesite melts // Chemical Geology. 1996. V. 128. P. 185-197. 53. Romano C., Poe B.T., Mincione V. et al. The viscosity of dry and hydrous XAlSi3O8 (X=Li, Na, K, Ca0.5Mg0.5) melts // Chemical Geology. 2001. V. 174. P. 115-132. 54. Roscoe R. The viscosity of suspensions of rigid spheres // British J. of Applied Physics. 1952. V. 3. P. 267-269. 55. Saar M.O., Manga M. Continuum percolation for random by oriented soft-core prisms // Physical Review E. 2002. V. 65. P. 1-6. 56. Sakamaki T., Ohtani E., Urakawa S. et al. Measurement of hydrous peridotite magma density at high pressure using the X-ray absorption method // Earth and Planet. Sci. Lett. 2009. V. 287. P. 293-297. 57. Sato H. Viscosity measurement of subliquidus magmas: 1707 basalt of Fuji volcano // J. of Mineral. and Petrol. Sci. 2005. V. 100. P. 133-142. 58. Shaw H.R. Obsidian - H2O viscosities at 100 and 200 bars in the temperature range 700 to 900 °C // J. of Geophysical Res. 1963. V. 68. P. 6337-6342. 59. Sparks R.S.J., Baker L., Brown R.J. et al. Dynamic constraints on kimberlite volcanism // J. of Volcanology and Geothermal Res. 2006. V. 155. P. 18-48. 60. Sparks R.S.J., Brooker R.A., Field M. et al. The nature of erupting kimberlite melts // Lithos. 2009. V. 112. P. 429-438. 61. Vetere F., Behrens H., Holtz F., Neuville D.R. Viscosity of andesite melts - new experimental data and a revised calculation modal // Chemical Geology. 2006. V. 228(4). P. 233-245.