Фазовые равновесия и динамика фракционирования базальтовых магм

• Автор: Арискин, Алексей Алексеевич
• Шифр специальности: 04.00.02
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 405 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. ПРОБЛЕМЫ ФРАКЦИОНИРОВАНИЯ БАЗАЛЬТОВЫХ МАГМ
1.1. Трактовка понятия “магма“
1.2. Проблема разнообразия изверженных пород
в постановке Боуэна
Роль фракционной кристаллизации Критика представлений о фракционировании магмы Данные геологических наблюдений Развитие экспериментальных исследований
1.3. Методы исследования фракционной кристаллизации
Простейшие масс-балансовые расчеты Аналитические решения Численные схемы фракционирования
1.4. Программа расчета траекторий фракционной кристаллизации (модель РТФК)
Эмпирическая основа модели РТФК Термодинамические принципы построения модели РТФК ЭВМ-моделирование идеального фракционирования основных силикатных расплавов
1.5. Динамические аспекты фракционной кристаллизации
Основные режимы фракционирования магмы Гомогенное и гетерогенное зарождение кристаллов Взаимодействие фазовой и общей конвекции Многофакторность процессов фракционирования
1.6. Выводы
1.7. Список литературы
Глава 2. РАЗРАБОТКА МОДЕЛИ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ КОМАГМАТ
2.1. Методы решения задачи термодинамического равновесия
в закрытой расплавно-минеральной системе
Специфика моделей, включающих силикатный расплав Принципы уравновешивания кристаллов и расплава Расчет температуры метастабильного равновесия Поиск равновесных фазовых пропорций Алгоритм моделирования равновесной кристаллизации
2.2. База экспериментальных данных по фазовым равновесиям изверженных горных пород (система ИНФОРЭКС)
Структура базы данных ИНФОРЭКС-4.0 Описание СУБД ИНФОРЭКС-4.0 Петрологические приложения
Анализ 01-0рх-Срх котектик в высокобарных условиях Значение системы ИНФОРЭКС

2.3. Калибровка модели кристаллизации КОМАГМАТ
Равновесие Ге3+/Ге2+ в магматических расплавах Принципы построения геотермометров минерал-расплав Термодинамическая и структурная интерпретация двухрешеточной модели расплава Геотермометры для силикатных фаз Уравнения равновесия для железорудных минералов Учет общего давления
Влияние воды на температуры кристаллизации минералов Распределение микроэлементов
2.4. Организация вычислений, настройка и тестирование модели
КОМАГМАТ
Основные версии и функции программы КОМАГМАТ Расчет равновесной кристаллизаци при давлении 1 атм Фазовые равновесия при повышенных давлениях Моделирование кристаллизации в присутствии воды
2.5. Выводы
2.6. Список литературы
Глава 3. ГЕОХИМИЧЕСКАЯ ТЕРМОМЕТРИЯ ИЗВЕРЖЕННЫХ ПОРОД
Параметры формирования магматической породы Главные постулаты и обоснование методики Анализ пересечений траекторий кристаллизации
3.2. Геохимическая термометрия пород Скергаардского интрузива
Значение пород Боковой краевой группы Результаты геохимической термометрии Сопоставление с данными для пород Расслоеной серии
3.3. Геохимическая термометрия троктолитов интрузива
Партридж Ривер (Дулутский комплекс, США)
Геологическое положение и особенности строения интрузива Партридж Ривер Проблемы петрологии и геохимии Оценки температуры и состава исходного расплава Генетическая интерпретация полученных результатов
3.4. Геохимическая термометрия пород дифференцированных силлов
Оценка параметров внедрения исходной магмы силла Каменистый (Восточная Камчатка)
Оценка условий фракционирования магмы Вельминекого силла
3.5. Оценка условий кристаллизации и котектическая типизация базальтов Моря Кризисов на Луне
Характеристика района и объекта исследований Разработка модели кристаллизации лунных базальтов Моделирование кристаллизации расплавов пород Моря Кризисов

Котектическая типизация и термометрия пород “Луны-24” Интерпретация результатов
3.6. Выводы
3.7. Список литературы
Глава 4. ЭВМ-МОДЕЛИРОВАНИЕ ФРАКЦИОННОЙ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ ТОЛЕИТОВЫХ МАГМ
4.1. Проблемы фракционирования толеитовых магм
Толеитовые тренды и их фазовая интерпретация Накопление железа или обогащение кремнеземом?
Различия трендов для интрузивных и вулканических пород Эффект кристаллизации магнетита
Ревизия представлений о фракционировании скергаардской магмы
4.2. Разработка моделей равновесия Mf-расплав и //ш-расплав
Обзор специальных исследований стабильности магнетита Уравнение ликвидуса титаномагнетита: разработка и анализ Новые геотермометры Mt-расплав Новые геотермометры Ilm-расплав
4.3. Фракционирование ферробазальтовых магм с образованием ферроандезитов
Моделирование фракционирования скергаардских расплавов Моделирование ферродиоритов Чажминского силла
4.4. Полибарическое фракционирование толеитовых магм
Химические последствия полибарической кристаллизации ЭВМ-барометрия толеитовых стекол Центральной Атлантики
4.5. Выводы
4.6. Список литературы
Глава 5. ДЕКОМПРЕССИОННОЕ ФРАКЦИОНИРОВАНИЕ КАК МЕХАНИЗМ ОБРАЗОВАНИЯ ВЫСОКОГЛИНОЗЕМИСТЫХ БАЗАЛЬТОВ
5.1. Проблема образования высокоглиноземистых магм
островных дуг
5.2. Особенности строения Ключевского вулкана
5.3. Петрологический материал и аналитические исследования
Петрохимическая типизация базальтов Эволюция содержаний примесных элементов
5.4. Вариации составов породообразующих минералов
Описание пород
Предшествующие микрозондовые исследования Изучение составов сосуществующих минералов
5.5. Моделирование образования высокоглиноземистых базальтов Ключевского вулкана

Метод оценки набора кристаллизующихся минералов. Для решения проблемы определения ликвидусных фаз, которые должны кристаллизоваться из расплава заданного состава, был предложен алгоритм, основанный на общих особенностях топологии фазовых диаграмм силикатных систем (Nathan, Vankirk, 1978). Принцип метода иллюстрирует схематичная диаграмма, показанная на Рис. 1.6. Эта диаграмма дает пример бинарной системы A-В с эвтектикой и перитектической точкой (типа системы Si02-Mg2SiC>4), где в дополнение к “минеральным“ фазам А и В может кристаллизоваться фаза С, находящаяся с фазой В в реакционных соотношениях.
Рис. 1.6. Схема возможных соотношений между ликвидусными и псевдоликвидусными температурами минералов в двойной системе с перитектической и эвтектической точками
Концентрации компонентов
Как видно из этого рисунка, температура равновесия с расплавом для каждой из трех возможных в данной системе “минеральных" фаз описывается линией ликвидуса 7’ = /(хА), которая определена на всем пространстве составов. Это означает, что при заданном составе X (см. Рис. 1.6) в “равновесии" с расплавом потенциально может находиться любой из трех “минералов“, но только при определенной для каждого “псевдоликвидусной“ (Арискин, Френкель, 1982) температуре. В действительности ликвидусным оказывается тот минерал, у которого температура нахождения на ликвидусе максимальна, в нашем случае -минерал С (Рис. 1.6). Таким образом, расчет набора и сравнение псевдо-ликвидусных температур потенциально возможных твердых фаз обеспечивает процедуру выбора минерала, который должен кристаллизоваться из расплава заданного состава.