Ви є тут

Формирование ростовой зональности в метаморфических гранатах : Роль Р-Т условий и флюидного режима

Автор: 
Азимов Павел Яковлевич
Тип роботи: 
Кандидатская
Рік: 
2000
Артикул:
1000269686
179 грн
Додати в кошик

Вміст

-2-
СОДЕРЖЛНИЕ
Введение. 6
Глава 1. Внутриминеральная зональность и возможные механизмы ее 11
формирования (обзор литературы).
1.1. Кристаллизация минералов - понятия и термины.
1.1.1. Рост кристаллов.
1.1.2. Массоперенос при кристаллизации. 13
1.1.3. Роль флюидов в метаморфических реакциях. 14
1.1.4. Процессы метаморфической кристаллизации. 15
1.2. Зональность в кристаллах минералов. -
1.3. Обычные виды зональности в метаморфических гранатах. 18
1.4. Первичная н вторичная зональность. 21
1.5. Модели формирования зональное™ в фанате. 22
1.5.1. Первичная (ростовая) зональность.
- Рэлеевское фракционирование компонентов
- "Равновесная кристаллизация" при •й'Млгении температуры и 25
давления
- Привнос компонентов в систему 27
- “Неравновесная кристаллизация" и диффузионное -
фракционирование компонентов
- Обрастание зерен 29
- Диффузия из “точечного источника" 30
- 1 Однородность зональности в пределах одного зерна 31
1.5.2. Вторичная зональность. -
- Обменная диффузионная зональность
- Реакционная зональность 33
- Взаимодействие граната с флюидом 34
1.5.3. Природа разных видов зонатьносш. 35
- 11рямая зональность
- Обратная зональность 38
- Сложная зональность 41
-3-
1.5.4. Гомогенизация и образование незональных кристаллов.
1.6. “Материнские фазы" при кристаллизации |раната.
Рисунки к гл.1.
Глава 2. Термодинамический анализ ростовой зональности.
2.1. Обзор механизмов формирования ростовой зональности.
2.1.1. Причины, вызывающие образование ростовой зональности.
- Привнос компонентов кристалла в систему Фракционирование компонентов в закрытой системе
- Диффузионное фракционирование компонентов
- Равновесное изменение коэффициента распределения
- Изменение эффективного коэффициента распределения при неравновесной кристаллизации
2.1.2. Коррслнрусмость зональности в кристаллах.
- Кристаллизация в открытой системе
- Фракционная кристаллизация
- Диффузионное фракционирование
- Температурная зональность
- Неравновесная кристаллизация
2.1.3. Анализ трендов зональности в кристаллах.
2.2. Равновесия в системе “твёрдый раствор - водный раствор".
- Равновесия с простыми электролитами вила (А|,Аг,Аз...)7.
- Равновесия с электролитами вида (Л|,Л2,Аз..-)лВ;г*
- Равновесия между малораетворимыми смешанными кристаллами и водным раствором хорошо растворимой соли
- Проверка модели и анализ фазовых диаграмм водно-солсвых систем
2.3. Влияние неидеальностн твердого раствора на формирование ростовой зональности.
2.3.1. Поведение неидеатьных твёрдых растворов.
2.3.2. Влияние степени неидеальностн твёрдого раствора на фракционирование компонентов.
2.3.3. Влияние неидеальностн твёрдого раствора на образование температурной зональности.
41
45
48
53
54
55
56

59
60
61
62
64
67
68
70
72
73
75
22
1.5. Модели формирования зональности в гранате
1.5.1. Первичная (росюван) зональность
Основными ростовыми механизмами, привлекаемыми для объяснения причин формирования зональности в метаморфических гранатах, являются рэлеевское фракционирование компонентов, прогрессивное и реірссснвнос изменение коэффициента распределения, привнос компонентов в систему при метасоматозе, “неравновесная кристаллизация”. диффузионное фракционирование и обрастание гранатовых зерен новой іенерацней фаната.
Х.С.Холлистер [Hollister, 1966) и вслед за ним М.II Атертон [Atherton, 1968) предложили гипотезу, согласно которой обогащение марганцем центра кристалла и обеднение каймы вызвано фракционированием компонентов при росте кристалла. В ходе кристаллизации фанат постепенно расходует компоненты, “выбирая” нх из системы. По сравнению со средой растущий гранат обогащается одними компонентами н обедняется другими, а степень этого обогащения или обеднения определяется величиной коэффициента распределения компонентов. Коэффициент распределения марганца, определенный как отношение концентраций в гранате и вмещающей породе, много больше единицы (но оценкам А.Мняширо и Ф.Шидо [Miyashiro and Shido. 1973). Л'м„ между гранатом и биотитом -10-100 и между гранатом и хлоритом -4-30). н содержание марганца в поверхностном слое зерна фаната выше, чем в породе в целом В процессе кристаллизации порода обедняется марганцем, и его концентрация в следующем слое будет ниже, чем в предыдущем (но по-прежнему выше, чем в породе), снижаясь от слоя к слою. Этот механизм формирования зональности может “работать” как в изотермических условиях, так и при изменении условий кристаллизации. Очевидно, что обязательным условием фракционирования является термодинамическая закрытость системы.
-23-
Для описания концентрационного профиля марганца в гранате Холлистер [Hollister, 1966] использовал модель дистилляции Рэлея. Согласно этой модели, концентрация марганца на растущей поверхности граната определяется уравнением
где А/0 - весовая доля элемента на грани граната, Мо - весовая доля элемента '‘в резервуаре” (в объеме породы), А - “фактор фракционирования” (коэффициент распределения). И'с, и Н'о - вес граната и “резервуара" соответственно. Модель включает следующие предположения:
- диффузия в кристалле отсутствует, а в среде совершается практически мгновенно;
- достигается равновесное распределение компонентов между г ранью растущего кристалла и средой;
- процесс изотермический, "фактор фракционирования" А постоянен.
Из уравнения (1.1) видно, что контрастность зональности зависит от объема граната по отношению к обьёму "резервуара" Ии 01 А. уменьшаясь при А-* I.
Атертон при обсуждении фракционирования использовал сходную модель ГІфанна, описывающую распределение компонентов в процессе зонной плавки:
В этом уравнении С и С© • концентрация рассматриваемого компонента соответственно в кристалле и в системе в целом, А - "коэффициент сегрегации”, £ - степень кристаллизации системы (здесь и дальше обозначения в уравнениях могут отличаться ог используемых в цитируемых работах). Фактически, уравнение (1.2) - то же самое уравнение, что и (1.1): “коэффициент сегрегации” здесь имеет тот же смысл что и "фактор фракционирования” Холлистера, а степень кристаллизации я соответствует отношению В°/И". В отличие от Холлистера, Атертон рассматривает А как функцию температуры, используя при расчётах дискретные значения А.
Рассчитанный но этим уравнениям концентрационный профиль марганца имеет колоколообразную форму и соответствует прямому типу зональности. Концентрация марганца уменьшается от центра к краю кристалла. А тертой (АгЬепоп, 1968], анализируя гранаты из зонального комплекса Шотландского нагорья, отметил выполаживанис зональности по мере нарастания степени метаморфизма и связал такое выполаживание
(1.1)
с.лсЦі-*)4-’.
(1.2)