Инд. авторы: Кирдяшкин А.Г., Кирдяшкин А.А.
Заглавие: Силы, порождающие кристаллизационную дифференциацию, и эволюция состава расплава на примере плагиоклаза
Библ. ссылка: Кирдяшкин А.Г., Кирдяшкин А.А. Силы, порождающие кристаллизационную дифференциацию, и эволюция состава расплава на примере плагиоклаза // Вестник Забайкальского государственного университета. - 2020. - Т.26. - № 7. - С.44-52. - ISSN 2227-9245.
Внешние системы: DOI: 10.21209/2227-9245-2020-26-7-44-52; РИНЦ: 44067807;
Реферат: rus: Исследуются процессы кристаллизационной дифференциации в объеме расплава на примере плагиоклаза, представленного непрерывным рядом твердых растворов альбит - анортит. Показано, что в изотермическом объеме такого расплава существует кристаллизационная дифференциация вследствие гидродинамической неустойчивости в системе расплав - твердые частицы. Оценены временные масштабы процессов кристаллизационной дифференциации в слое расплава толщиной 10 см для различных размеров осаждающихся частиц. В земных условиях большие объемы расплава и длительное время их существования возможны при долгоживущем источнике тепла большой мощности. Таким источником является мантийный термохимический плюм с грибообразной головой. Представлены оценки временных масштабов осаждения твердых частиц для толщины слоя расплава головы плюма, равной 10 км. Представлен метод расчета состава расплава, остающегося после осаждения частиц плагиоклаза. Представлены результаты вычислений изменения состава расплава вследствие кристаллизационной дифференциации при температуре T = 1410 °С и давлении P = 6,3 кбар. Для расплава, состав которого отвечает N 47,5 (весовое процентное содержание анортита 47,5 %), рассчитаны содержание оксидов в осажденном плагиоклазе, состав расплава в его межкристаллических пространствах и состав остаточного расплава. Процесс кристаллизационной дифференциации расплава, состав которого отвечает плагиоклазу, в условиях постоянной во времени и объеме температуры приводит к изменению первоначального состава расплава. Расчеты состава расплава показали, что в результате осаждения частиц плагиоклаза происходит обеднение расплава анортитовым компонентом и смещение состава расплава к линии ликвидуса диаграммы плавкости плагиоклазов, достигая своего предела на этой линии
eng: Crystallization differentiation processes in the melt volume are investigated for albite-anorthite continuous solid solution series. It has shown that crystallization differentiation occurs in the isothermal melt volume due to hydrodynamic instability of the melt/solid particles system. The time of particle settling in a 10 cm thick melt layer is estimated for different particle sizes. In terrestrial conditions, the existence of large melt volumes with long lifetime is possible in the case of a long-lived heat source of high thermal power. This source is a mantle thermochemical plume with a mushroom-shaped head. The particle settling time is estimated for the melt layer thickness, i. e. plume head thickness equal to 10 km. A calculation technique is presented for composition of the melt remaining after settling of plagioclase particles. The results of calculations of changes in the melt composition due to crystallization differentiation at a temperature T = 1410 °С and a pressure P = 6,3 kbar are presented. For a melt whose composition corresponds to N 47,5 (weight percentage of anorthite is 47,5 %), the oxide content in the settled plagioclase, the composition of the melt in its intercrystalline spaces, and the residual melt composition are calculated. At constant temperature, the crystallization differentiation of the melt whose composition corresponds to plagioclase leads to the compositional changes in the initial melt. Calculations of the melt composition have shown that the melt is depleted in anorthite component owing to settling of plagioclase particles. The composition of plagioclase therewith shifts to the liquidus line, reaching its limit on this line
Ключевые слова: гидродинамическая неустойчивость; расплав; голова плюма; осаждение твердых частиц; расчеты состава; plagioclase; phase diagram; hydrodynamic instability; melt; Plume head; фазовая диаграмма; плагиоклаз; composition calculations; settling of solid particles;
Издано: 2020
Физ. характеристика: с.44-52
Цитирование: 1. Кирдяшкин А. А., Кирдяшкин А. Г., Сурков Н. В. Влияние тепло- и массообмена на состав базальтового расплава в грибообразной голове термохимического плюма // Вестник Забайкальского государственного университета. 2018. Т. 24, № 10. С. 21-31. 2. Кирдяшкин А. А., Кирдяшкин А. Г., Сурков Н. В. Особенности плавления в канале термохимического плюма и тепломассообмен при кристаллизационной дифференциации базальтового расплава в грибообразной голове плюма // Геодинамика и тектонофизика. 2019. Т. 10, № 1. С. 1-19. 3. Кирдяшкин А. Г., Кирдяшкин А. А. Гидродинамика и тепломассообмен в грибообразной голове термохимического плюма // Геодинамика и тектонофизика. 2018. Т. 9, № 1. С. 263-286. 4. Кирдяшкин А. Г., Кирдяшкин А. А., Гладков И. Н., Дистанов В. Е. Тепло- и массообмен и кристаллизационная дифференциация в грибообразной голове термохимического плюма // Вестник Забайкальского государственного университета. 2018. Т. 24, № 2. C. 4-13. 5. Некрасов Б. В. Основы общей химии: в 2 т. Т. 1. М.: Химия, 1973. 656 с. 6. Саранчина Г. M., Шинкарев Н. Ф. Петрография магматических и метаморфических пород. Л.: Недра, 1967. 324 с. 7. Ariskin A. A., Yaroshevsky A. A. Crystallization differentiation of intrusive magmatic melt: development of a convection-accumulation model // Geochemistry International. 2006. Vol. 44, No. 1. P. 72-93. 8. Bartlett R. W. Magma convection, temperature distribution, and differentiation // American Journal of Science. 1969. Vol. 267, No. 9. P. 1067-1082. 9. Bowen N. L. The melting phenomena of the plagioclase feldspars // American Journal of Science. 1913. Vol. 35, No. 210. P. 577-599. 10. Bowen N. L. Crystallization-differentiation in igneous magmas // Journal of Geology. 1919. Vol. 27, No. 6. P. 393-430. 11. Cranmer D., Uhlmann D. R. Viscosities in the system albite - anorthite // Journal of Geophysical Research. 1981. Vol. 86, No. B9. P. 7951-7956. 12. Kirdyashkin A. A., Kirdyashkin A. G., Distanov V. E., Gladkov I. N. Geodynamic regimes of thermochemical mantle plumes // Russian Geology and Geophysics. 2016. Vol. 57, No. 6. P. 858-867. 13. Kirdyashkin A. A., Kirdyashkin A. G., Gurov V. V. Parameters of thermochemical plumes responsible for the formation of batholiths: results of experimental simulation // Geotectonics. 2017. Vol. 51, No. 4. P. 398-411. 14. Lindsley D. H. Melting relations of plagioclase at high pressures // Origin of anorthosite and related rocks. New York: State Museum and Science Service, 1968. P. 39-46. 15. Shaw H. R. Comments on viscosity, crystal settling, and convection in granitic magmas // American Journal of Science. 1965. Vol. 263, No. 2. P. 120-152. 16. Sparks R. S. J., Huppert H. E. Density changes during the fractional crystallization of basaltic magmas: fluid dynamic implications // Contributions to Mineralogy and Petrology. 1984. Vol. 85. P. 300-309. 17. Winter J. D. Principles of Igneous and Metamorphic Petrology. Harlow: Pearson, 2014. 739 p. 18. Worster M. G., Huppert H. E., Sparks R. S. J. Convection and crystallization in magma cooled from above // Earth and Planetary Science Letters. 1990. Vol. 101, No. 1. P. 78-89.