Графически зависимость представлена на рис. 2.

Оливин - шпинель в расплаве.

[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.

 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

SP-OL

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