| Реферат: | rus: В настоящее время остался ряд неизученных проблем, особенно по концентрационной, температурной и барической зависимостям вязкости деполимеризованных ультраосновных расплавов (пироксенитовые, перидотитовые, кимберлитовые, дунитовые) при Т, Р-параметрах верхней мантии и земной коры. В этой работе мы приводим первые экспериментально – теоретические данные по температурной и барической зависимостям вязкости модельных дунитовых расплавов (степень деполимеризации – 100NBO/T = 340) в широком диапазоне температур 1300–1950°С и давлений 100–7.5 ГПа, в сопоставлении с подобными зависимостями вязкости более полимеризованных базальтовых расплавов (100NBO/T = 58). Полученные экспериментальные данные по вязкости модельных дунитовых расплавов (погрешность ± 30 отн. %) сравнены с подобными расчетными зависимостями вязкости дунитовых и базальтовых расплавов, которые получены практически с экспериментальной погрешностью, с использованием усовершенствованной физико-химической модели прогноза вязкости магматических расплавов. Диапазон изменения вязкости предельно деполимеризованных дунитовых расплавов, установленный экспериментально, характеризуется очень низкими значениями вязкости как при умеренных, так и при высоких давлениях (0.09–0.63 Па с). Показано, что вязкость модельных дунитовых расплавов экспоненциально уменьшается с ростом температуры при умеренных (100 МПа) и высоких давлениях (до 7.5 ГПа), и напротив, экспоненциально растет с ростом давления – примерно на порядок величины с ростом давления от 100 МПа до 7.5 ГПа при постоянной температуре. Тогда как зависимость вязкости базальтовых расплавов от давления имеет экстремальный характер с минимумов при ~5.5 ГПа. Впервые экспериментально установлен линейный рост энергии активации вязкого течения дунитовых расплавов с ростом давления. На основе анализа новых и опубликованных результатов получена обобщенная концентрационная зависимость энергии активации вязкого течения деполимеризованных ультраосновных расплавов в полном ряду пироксенитовые – дунитовые расплавы.
|
| Цитирование: | 1. Иванов О.К., Штенгельмейер С.В. (1982) Вязкость и температура кристаллизации расплавов ультрамафитов. Геохимия (3), 330-337.
2. Иванов О.К. (1997) Концентрически зональные пироксенит-дунитовые массивы Урала. Екатеринбург: Ур. ГУ, 448 с.
3. Маракушев А.А. (1988) Петрогенезис. М.: Недра, 294 с.
4. Персиков Э.С., Бухтияров П.Г. (2004) Экспериментальное исследование влияния литостатического и водного давлений на вязкость силикатных и магматических расплавов. Новая структурно-химическая модель расчета и прогноза их вязкости. Экспериментальная минералогия, некоторые итоги на рубеже столетий. (Под ред. В.А. Жарикова, В.В. Федькина). М.: Наука, 1, 103-122.
5. Флеров Г.Б., Полетаев В.А. (2005) Петрология Кунчевского дунит-клинопироксенит габбрового массива Центральной Камчатки. Вулканология и сейсмология (3), 1-14.
6. Френкель Я.И. (1975) Кинетическая теория жидкостей. М.: Изд-во АН СССР, 592 с.
7. Brearley M., Dickinson J. E. Jr, Scarfe M. (1986) Pressure dependence of melt viscosities on the join diopside – albite. Geochim. Cosmochim. Acta30, 2563-2570.
8. Dingwell D.B., Copurtial P., Giordano D., Nichols A.R.L. (2004) Viscosity of peridotite liquid. Earth Planet. Sci. Lett. 226, 127-138.
9. Ghosh D. and Karki B. (2011) Diffusion and viscosity of Mg2SiO4 liquid at high pressure from first-principles simulations. Geochim. Cosmochim. Acta75, 4591-4600. http://dx.doi.org/. doi 10.1126/science.1188327
10. Karki B.B. and Stixrude L.P. (2010) Viscosity of MgSiO3 at Earth’s mantle conditions: implications for an early magma ocean. Science328, 740-742. http://dx.doi.org/ doi 10.1016/j.gca.2011.05.030
11. Le Maitre R.W. (1976) The chemical variability of some common igneous rocks. J. Petrol.17(4), 589-637.
12. Liebske C., Schmickler B., Terasaki H., Poe B.T., Suzuki A., Funakoshi K.I., Ando R. Rubie D.C. (2005) The viscosity of peridotite liquid at pressures up to 13 GPa. Earth Planet. Sci. Lett., 240, 589-604. http://dx.doi.org/ doi 10.1016/ j.gca.2011.05.030
13. Mysen B.O. (1988) Structure and properties of silicate melts. Amsterdam: Elsevier, 354 p.
14. Persikov E.S., Zharikov V.A., Bukhtiyarov P.G., and Pol’skoy S.F. (1990) The effect of volatiles on the properties of magmatic melts. Eur. J. Mineral.2, 621-642.
15. Persikov E.S. (1998) Viscosities of model and magmatic melts at the pressures and temperatures of the Earth’s crust and upper mantle. Russ. Geol. Geophys.39(11), 1780-1792.
16. Persikov E.S. & Bukhtiyarov P.G. (2002) Unique gas high pressures apparatus to study fluid-melts and fluid-solid-melts interaction with any fluid composition at the temperature up to 1400°C and at the pressures up to 5 kbars. J. Conf. Abs. 7(1), 85.
17. Persikov E.S. & Bukhtiyarov P.G. (2009) Interrelated structural chemical model to predict and calculate viscosity of magmatic melts and water diffusion in a wide range of compositions and T-P parameters of the Earth’s crust and upper mantle. Russ. Geol. Geophys.50(12), 1079-1090.
18. Persikov E.S., Bukhtiyarov P.G., Sokol A.G. (2015) Change in the viscosity of kimberlite and basaltic magmas during their origin and evolution (prediction). Russ. Geol. Geophys.56, 885-892.
19. Persikov E.S., Bukhtiyarov P.G., Nekrasov A.N., Sokol A.G. (2017) Interaction of orthopyroxenes with carbonates at the Earst’s crust and mantle conditions. Abstract gold2017: abs:2017001255.
20. Persikov E.S., Bukhtiyarov P.G., Sokol A.G. (2017a) Viscosity of hydrous kimberlite and basaltic melts at high pressures. Russ. Geol. Geophys.58, 1093-1100.
21. Reid J.E., Suzuki A., Funakoshi K.I., Terasaki H., Poe B.T., Rubie D.C., Ohtani E. (2003) The viscosity of CaMgSi2O6 liquid at pressures up to 13 GPa. Phys. Earth Planet. Int. 2003. 139, 45-54.
22. Sokol A.G., Palyanov Y.N. (2008) Diamond formation in the system MgO–SiO2–H2O–C at 7.5 GPa and 1600°C. Contr. Miner. Petrol.121, 33-43.
23. Sokol A.G., Kupriyanov I.N., Palyanov Y.N. (2013) Partitioning of H2O between olivine and carbonate-silicate melts at 6.3 GPa and 1400°C: Implications for kimberlite formation. Earth Planet. Sci. Lett.383, 58-67.
24. Wan J.T.K., Duffy T.S., Scandolo S., Car R. (2007) First-principle study of density, viscosity and diffusion coefficients of liquid MgSiO3 at conditions of the Earth’s deep mantle. J. Geophys. Res.112, 1-7.
|