Графически
зависимость представлена на рис. 2.
Оливин
- шпинель в расплаве.
|
Рис. 3 |
[Fe2+/Mg]ol = 0,23 [(Fe2+- Ti) /
Mg]sp+ 0,04; R-0,96; -0,036; d -0,048.
Графически
зависимость представлена на рис.3
Шпинель
- оливин в расплаве.
[(Fe2+-Ti)
/ Mg]sp= 4,06 . [Fe2+ /Mg]ol-0,08; R-0,96;
-0,147; -0,199.
Графически
зависимость представлена на рис. 4.
|
Рис. 4 |
Зависимость
[(Fe2+- Ti) / Mg]sp / [Fe2+/ Mg]ol
( и наоборот) - Т (температура) имеет R-0,52 (интервал температур: 1100-1500oС).
Полученные результаты, на достаточно большой по объему (82 точки) выборке,
демонстрируют хорошую корреляцию (R-0,96) Fe2/Mg отношений в OL-SP
(или SP-OL) ассоциациях, находящихся в равновесии с расплавом при атмосферном
давлении.
Каждая
из зависимостей (m-SP; m-OL) может быть представлена в более точном виде,
полученными по более объемным выборкам с учетом Р и Т. Это дает уточненные
зависимости в распределении Fe2+/Mg для ассоциации OL-SP (или SP-OL)
сосуществующих с расплавом.
Расплав
(m) - шпинель (SP). Используются два варианта уравнения:
"равновесное" - 126 точек (1); "неравновесное" - 208 точек
(2) [55]. Для разделения на "равновесные" и "неравновесные"
составы фаз были использованы следующие характеристики условий опытов при
атмосферном давлении: температура и продолжительность эксперимента [2].
[Fe2+/Mg]m = 0,75 [(Fe2+- Ti) / Mg]sp+
0,04 R - 0,98; -0,034; - 0,044. (1)
[Fe2+/Mg]m
= 0,65 [(Fe2+- Ti) / Mg]sp+ 0,1 R - 0,98; -0,05; -
0,065. (2)
Различия
в коэффициентах уравнений (1) и (2) связаны с влиянием железистости расплава и "неравновесности"
на вхождение Fe2+ и Ti в шпинель при ее кристаллизации [55]. В
интервале значений 1 атм. - 1,5 ГПа влияние давления незаметно [55]. Для
распределения [(Fe2+- Ti) / Mg]sp / [Fe2+/Mg]m
~ T o C в интервале 1100-1500o C
R= 0,2 , что свидетельствует о практическом отсутствии зависимости этого
отношения от температуры [55].
Расплав-оливин.
По результатам обработки имеющейся в нашем распоряжении выборки (82 точки, P=1
атм), можно утверждать следующее: [Fe2+/Mg]ol / [Fe2/Mg]m
отношение (КD) лежит в интервале значений: 0,26-0,5; среднее: 0,35; -0,045; -0,056.
Зависимость этого КD от температуры практически отсутствует
(R-0,38). Вместе с тем существуют достаточно сильные корреляционные связи этого
отношения с рядом элементов в расплаве: Si-КD (0,8); Na-КD
(0,7); K- КD (0,6).
Относительно
истинного значения КD и его зависимости от состава расплава, Т, Р
пока единого мнения нет. В работах [78,89,96] приводятся значения КD:
0,3-0,33 + 0,03. Значения КD слабо зависят от температуры и
давления. По данным [81,95], значения КD лежат в интервале
0,25-0,38, и зависят от концентрации SiO2 в расплаве и давления.
Зависимость КD от давления (до значений Р ~ З ГПа) можно практически
не учитывать [95]. По данным [101] в интервале давлений 105 ПА до
1,5 ГПа значение КD увеличивается на 0,03 относительно 0,3 (при 105
ПА), т.е. находится в пределах ошибки.
На
основании приведенных выше данных можно утверждать, что в системе основной
(ультраосновной) расплав - шпинель - оливин распределение Fe2+/Mg
между этими фазами практически не зависит от температуры и давления до 1,5 ГПа.
Зная закон распределения Fe2+/Mg отношения для OL-SP (SP-OL) ассоциации,
находящейся в равновесии с расплавом, можно различать эту ассоциацию
магматического генезиса от метаморфического.
Более
точные значения коэффициентов в уравнениях, связывающих Fe2+/Mg в
OL-SP (SP-OL) парах, кристаллизовавшихся из магматического расплава, можно
получить, объединив приведенные выше результаты. Для оливина использованы два
значения КD: 0,3 и 0,33, т.к. нормирование по SiO2 пока
не проведено. Для шпинелей используются уравнения (1) и (2),
"неравновесное" уравнение (2) целесообразно использовать для случая
предполагаемых высокожелезистых расплавов с Fe2+/Mg > 1,4. В
итоге, для каждого из случаев и OL-SP (расчет состава оливина по шпинели) и
SP-OL (расчет состава шпинели по оливину) получено по 4 представленных ниже
уравнения:
OL-SP
[Fe2+/Mg]ol = 0,25.[(Fe2-Ti)/Mg]sp+
0,01
[Fe2+/Mg]ol = 0,23.[(Fe2-Ti)/Mg]sp+
0,01
|
KD-0,3 "равновесные" (3)
КD -0,33 (4)
|
[Fe2+/Mg]ol = 0,22.[(Fe2-Ti)/Mg]sp+
0,03
[Fe2+/Mg]ol = 0,2.[(Fe2-Ti)/Mg]sp+
0,03
|
КD -0,3 "неравновесные" (5)
КD -0,33 (6)
|
< 0,036; <
0,048
|
|
SP-OL
[(Fe2-Ti)/Mg]sp = 4 .
[Fe2+/Mg]ol -0,05
KD-0,3 "равновесные" (7)
|
[(Fe2-Ti)/Mg]sp = 4,4 .
[Fe2+/Mg]ol -0,05
КD -0,33 (8)
|
[(Fe2-Ti)/Mg]sp = 4,6 .
[Fe2+/Mg]ol -0,15
[(Fe2-Ti)/Mg]sp = 5,1.
[Fe2+/Mg]ol -0,15
|
КD -0,3 "неравновесные" (9)
КD -0,33 (10)
|
< 0,147; <
0,199
|
|
Обсуждение
результатов.
Полученные
в виде 8 уравнений цифровые зависимости позволяют рассчитывать Fe2+/Mg
отношение в оливине по "равновесной" с составом данного кристалла
шпинели, или, наоборот, по известному составу оливина - (Fe2-Ti)/Mg
в шпинели. Расчеты по уравнениям для случаев КD =0,3 и КD
=0,33 в каждой из 4 пар дают различия меньше стандартного отклонения. Уравнения
(5,6,9,10) - условно "неравновесные" целесообразно использовать для
случая образования OL-SP пар из высокожелезистых расплавов с Fe2+/Mg>1,4,
а также для кристаллов основной массы эффузивов, эволюционировавших по
феннеровскому пути. Ко всем уравнениям приводятся численные значения абсолютной
ошибки () и стандартного отклонения (), что
позволяет с определенной долей вероятности ( - 70%,
2 - 95% [70]) судить о расплавном, или ином
генезисе составов OL-SP пар в породе.
Влияние
давления до 1,5 ГПа, температуры (1100-1500oC) на распределение Fe2+/Mg
отношения в системах расплав - шпинель и расплав - оливин не сказываются на
численных значениях коэффициентов в уравнениях [55]. Соответственно и в
уравнениях, связывающих оливин - шпинелевые пары, "равновесные" с
основным-ультраосновным расплавом. T и P, в указанных интервалах, не влияют на
распределение Fe2+/Mg отношения.
Все
приведенные выше уравнения могут быть использованы для кристаллов шпинели,
содержащих менее 6% вес. TiO2 и менее 50% вес. Al2O3
[55]. В высокоглиноземистые шпинели (Al2O3 более 50%
вес.) магний из расплава входит более охотно по сравнению с высокохромистыми
разностями. Это сказывается на числовых значениях уравнений распределения Fe2+/Mg.
Для случая расплав - высокоглиноземистая шпинель к настоящему времени удалось
получить только оценочные значения коэффициентов [55].
Разбалансировка
Fe2+/Mg отношения в системе OL-SP (SP-OL) относительно равновесного
с расплавом (т.е. не отвечающая одному или нескольким уравнениям) происходит на
всех этапах становления магматической породы: охлаждение, нагрев, метаморфизм.
Причем это рассогласование может быть зафиксировано численно путем учета
величины, и отчетливо проявляется из-за различного характера поведения Fe2+
и Mg в оливине и шпинели при нагреве, остывании. Это было выявлено
экспериментально [84] и подтверждено на природных объектах [87]. В работе [55]
рассмотрены различные варианты этого явления и показано, что оно, вероятно,
фиксируется и при метаморфических процессах.
Выявленные
цифровые зависимости получены по экспериментальным данным, для которых понятия
одновременность образования и равновесность составов OL-SP пар в расплаве
однозначно связаны в подавляющем большинстве случаев, существование же отклонений
может служить признаком некондиционности экспериментальных результатов [55].
Иначе на природных объектах. В горной породе одновременность или
разновременность образования кристаллов шпинели и оливина может быть
установлена по их структурным взаимоотношениям. Если же характер срастания
установить не удается, то вопрос остается открытым. Равновесность же или
неравновесность, с учетом зональности, мозаичности и т.д. в составах кристаллов
может быть уверенно зафиксирована с помощью полученных уравнений. Эта оценка,
соотнесенная со структурными особенностями породы, может быть очень полезной, и
дать генетическую информацию.
Приложение полученных результатов.
Для
демонстрации возможностей применения полученных цифровых зависимостей,
связывающих Fe2+/Mg в OL-SP (SP-OL) парах, равновесных с
ультраосновным - основным расплавом, были использованы данные по составам OL-SP
природных ассоциаций и содержащих их пород [56]. Были рассмотрены достаточно
известные по литературным источникам геологические объекты из двух фациальных
групп, включающих эффузивные образования (лавовые потоки различного возраста,
состава, из различных геолого-структурных обстановок) и интрузивные тела
(гипербазиты современной океанической коры и офиолитовых комплексов,
расслоенные интрузивные комплексы и т.д.). Для эффузивов, имеющих кайнотипный
облик, равновесность вкрапленников оливина с включенными в них кристаллами
шпинели явление характерное, тогда как в палеотипных разностях, например, в
докембрийских коматиитах, составы разбалансированы. Неравновесность OL - SP
ассоциации c расплавом может возникать и при гибридизме, примером, по-видимому,
могут служить переуравновешенные шпинели в предположительно плейстоценовых
пикритобазальтах Авачинского вулкана [53]. Для интрузивных пород базит-гипербазитового
ряда составы подобных OL-SP пар, как правило, перенормированы относительно
равновесных с расплавом. Использование различных минеральных равновесий,
отградуированных как геотермометры в солидусной области, для интрузивных пород
этого ряда дает большой разброс численных значений в разных минеральных парах,
и, вероятно, фиксирует температуры окончания обменных реакций [4,72]. Это
свидетельствует о метаморфических преобразованиях большей части минералов,
слагающих интрузивные тела, хотя в некоторых случаях, благодаря мозаичному
равновесию, могут сохраняться OL-SP пары, не лишенные первичных признаков
кумулятивного или реститового происхождения [56]. Fe2/Mg отношения в
Ol - Sp парах, включенных в платиноиды из ряда ультраосновных массивов,
свидетельствуют о возможности формирования вмещающих платиноидов как в
ликвидусной, так и в солидусной температурных областях становления пород
[56,57]. Распределение Fe2/Mg отношения (или содержания магния) и
хрома в шпинелях из платиносодержащих ультраосновных массивов может помочь как
в выявлении наиболее перспективных из них, так и отдельных блоков в каждом
массиве [53,54]. Это подтверждается недавними ревизионными исследованиями
платиноносных дунитов Нижне-Тагильского массива [15]. Очень интересным объектом
для приложения полученных зависимостей является оливин-шпинелевая ассоциация из
включений в кристаллах алмазов. Вероятно наиболее глубинной (3-7 ГПа),
соответствующей "законсервированным" условиям верхней мантии, можно
считать перидотитовую ассоциацию. По данным [27] в алмазах из 4-х трубок
Якутской кимберлитовой провинции эта ассоциация встречается в 4-10% кристаллов,
тогда как самостоятельные оливин и шпинель встречены соответственно в 40-60% и
26-44% кристаллов. Мы сделали попытку оценить равновесность этой ассоциации с
расплавом. Для этого использовались уравнения (3,4) в двух вариантах. В первом
случае поправка на влияние давления [96,101] учитывалась только для оливина, во
втором - вводилась поправка и для шпинели, равная поправке для оливина (т.к.
данных по шпинели нет). В качестве первичных данных были использованы составы
шпинелей и оливинов из алмазов Якутской кимберлитовой провинции. Мы нашли в
литературе ~ 100 опубликованных анализов шпинелей из алмазов этой провинции.
Обычно это хромиты, содержащие в среднем ~ 11-15 % MgO. Расчеты были выполнены
для 2-х парных анализов SP-OL. В качестве первой пары было выбрано срастание
наиболее магнезиальной шпинели (14,9% MgO) с оливином (MgO 52,2%) [68]. В
качестве второй пары были взяты наиболее магнезиальная шпинель (16,4% MgO) [66]
и высокомагнезиальный оливин (52,8% вес MgO) [68] среди опубликованных составов
шпинели и оливина из алмазов этой провинции. Оба варианта расчетов показали,
что эти пары не являются равновесными с расплавом, причем с увеличением давления
расхождение расчетного и реального Fe2+ /Mg для оливина
увеличивается. Эти расчеты до некоторой степени условны (неизвестна реальная
численная поправка для шпинели), но позволяют с определенной долей осторожности
присоединиться к точке зрения [21], что алмаз не кристаллизуется в
магматическом расплаве. В пользу этой гипотезы свидетельствуют данные о
находках в образцах алмазоносных эклогитов линзовидных поликристаллических
сростков алмазов, напоминающих друзы [57]. По мнению [72], это свидетельствует
о флюидном переносе углерода в мантии и переотложению в форме алмаза, что
укладывается в рамки представлений о немагматическом генезисе.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5
|