Экспериментальное определение вязкости базальтовых расплавов при высоком давлении

• Автор: Дорфман, Александр Моисеевич
• Шифр специальности: 04.00.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 165 c. : ил

Глава I. ОСНОВНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ИЗМЕНЕНИЯ ВЯЗКОСТИ МАГМАТИЧЕСКИХ РАСПЛАВОВ. ЭМПИРИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ СТРУКТУРЫ И РАСЧЕТА ВЯЗКОСТИ СИЛИКАТНЫХ СИСТЕМ

Глава 2. ТЕХНИКА И МЕТОДЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

§1. Аппарат высокого давления и реакционная камера

с ртутным затвором

§2. Обзор методов измерения вязкости расплава

§3. Методы определения вязкости базальтов, примененные в работе

§4. Методы измерения плотности, поверхностного натяжения и коэффициента диффузии воды

§5. Погрешности эксперимента

§6. Обоснование выбора материала для исследования

Глава 3. ВЯЗКОСТЬ БАЗАЛЬТОВЫХ РАСПЛАВОВ (Экспериментальные

данные)
§1. Вязкость базальтовых расплавов при нормальном
давлении
§2. Вязкость базальтовых расплавов в зависимости
от давления
§3. Вязкость расплава базальта под давлением воды .. 71 §4. Вязкость базальтовых расплавов в присутствии
воды и углекислоты
§5. Экспериментальные данные по некоторым свойствам, необходимым для анализа вязкости расплава
Глава 4. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ВЖЯНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ,
ДАВЛЕНИЯ, СОСТАВА И ЛЕТУЧИХ КОМПОНЕНТОВ НА
ВЯЗКОСТЬ БАЗАЛЬТОВЫХ РАСПЛАВОВ

§1. Энергия активации вязкого течения
§2. Влияние химического состава на вязкость расплава базальта
§3. Анализ вязкости базальтов на основе диаграмм
типа (Ко2+Яго5)-Яо-ц2о
§4. Связь вязкости Ключевских базальтов с высотой
излияния
§5. Термодинамический анализ влияния летучих компонентов на вязкость и другие свойства базальтовых расплавов
Глава 5. ВЛИЯНИЕ ВЯЗКОСТИ НА ОСОБЕННОСТИ ДИФФЕРЕНЦИАЦИИ И
ДИНАМИКИ БАЗАЛЬТОВЫХ РАСПЛАВОВ
§1. Осаждение кристаллов в магш-тической колонне
§2. О всплытии газового пузыря
§3. Время заполнения расплавом мелких горизонтальных трещин
§4. Движение магматических потоков по склону
вулкана
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ВЫВОДЫ
Список литературы

Магматическому процессу принадлежит исключительная роль в эволюции вещества мантии и формировании Земной коры, атмосферы и гидросферы.
Изучение газового режима Земли и роли летучих компонентов в образовании горных пород показало, что такие газы, как ц20 , Со2 , Н2, и др., оказывают огромное влияние на свойства и структуру расплавов и, в конечном счете, на процессы формирования пород и руд.
Современные представления о влиянии летучих компонентов на состояние вещества в глубинных условиях в значительной мере основываются на экспериментальных данных при высоких давлениях.
Изучением силикатных систем у нас в стране и за рубежом занимаются многие исследователи: Хитаров Н.И. /94-108/, Островский И.А. /64-69/, Барсуков В.Л. /4/, Жариков В.А. /22-24/, Кадик A.A. /30-39/, Рябчиков И.Д. /82 , 83/, Когарко Л.Н. /42-44/, Анфилогов В.Н. /I, 2/, Лебедев Е.Б. /33, 49, 50/, Эпель-баум М.Б. /ИЗ, 114/, Персиков Э.С. /71-74/, В.Бернем /124-131/, Д.Кеннеди /148, 149/, Х.Йодер /188, 189/, X.Шоу /174-181/, Ж.Сабатье /169/, Каррон /132-134/, И.Куширо /154-157/, Б.Мисен /164, 165, 174/ и др. Благодаря их исследованиям в этой области достигнут значительный прогресс.
Несмотря на значительное количество экспериментальных данных по взаимодействию летучих компонентов с магматическими расплавами, до сих пор остается недостаточно изученным влияние давления и летучих на такие физико-химические свойства магм, как вязкость, плотность, поверхностное натяжение и др. Знание этих параметров необходимо для построения теории маг-

Опыты проводились при давлении 3000 бар и Т = 1100--1400°С и при давлениях 3000-5000 бар и температуре 1200°С /98/.
Метод измерения поверхностного натяжения и краевого угла смачивания
Для определения поверхностного натяжения расплава базальта использовался метод "сидячей" капли /79/. В атмосфере аргона при нормальном давлении расплавленная капля фотографировалась непосредственно в высокотемпературной установке через каждые 50°, рис. 10. По фотоснимку определялась форма капли, ее кривизна и размеры, рис. II, и по этим данным с помощью таблиц находилась постоянная а, . Затем по выражению ё = вычислялся коэффициент поверхностного натяжения.
Существенное влияние на полученный результат оказывает угол смачивания между расплавом базальта и подложкой. Только в том случае, когда угол смачивания близок к 180°, т.е. когда расплав полностью не смачивает материал подложки, применим метод "сидячей" капли. Опытным путем было установлено, что одним из таких несмачиваемых материалов является графит. На графитовых подложках было определено, что поверхностное натяжение расплава базальта не зависит от температуры в пределах ошибки измерения.
Аналогичным методом были проведены измерения поверхностного натяжения расплава базальта под давлением газа азота до 5000 атм и в присутствии воды при рн2о = 1000, 3000, 5000 бар /102/. Опыты под давлением воды проводились следующим образом. Стекло базальта заранее готовилось в платиновой ампуле на установке с внутренним нагревом в присутствии воды