Київський національний університет імені Тараса Шевченка

Геологічний факультет

Кафедра мінералогії, геохімії, та петрографії

РЕФЕРАТ

на тему:

Система альбіт – ортоклаз – анортит – вода

(NaAlSi₃O₈ – KАlSi₃O₈ – CaAlSi₂O₈ – H₂O)

Виконала

Беспалова Л.А.

Перевірив

Остапенко Г.Т.

Київ - 2004

Система NaAlSi₃O₈ – KАlSi₃O₈ – CaAlSi₂O₈ – H₂O містить три основні польовошпатові компоненти і тому має важливе значення для розуміння генезису вивержених порід. Не дивлячись на недостатньо повну вивченість цієї системи, все ж таки є свідчення, що дозволяють робити висновки про її основні особливості. Поверхня ліквідусу для безводної псевдопотрійної системи демонструється на фіг.173. Заштриховані ділянки діаграми являються областями поширення польовошпатових твердих розчинів. Безперервні тверді розчини існують між кальцієвими і натрієвими плагіоклазами, а при високих температурах і між калієвими і натрієвими лужними польовими шпатами. Поле калієвого польового шпату ускладнюється інконгруентним плавленням ортоклазу, внаслідок якого утворюється лейцит і рідина; саме присутність лейциту (KАlSi₃O₆) обумовлює псевдопотрійний, а не потрійний характер системи при тиску в одну атмосферу.

Згідно Йодеру, Стюарту і Сміту, в поле твердих розчинів плагіоклазу спостерігається пониження температур ліквідусу з підвищеним тиском води (фіг.174). Більше того, на розрізі NaAlSi₃O₈ – KАlSi₃O₈ (фіг.175А і 175Б) показано безперервне падіння температур ліквідусу і поступова зміна інконгруентного характеру плавлення ортоклазу при високому тиску води. При тиску близько 5 кбар на ділянці перетину сольвусу існування безперервних твердих розчинів між натрієвими і калієвими польовими шпатами стає можливим і безпосередньо із розплаву кристалізуються два лужних польових шпати (M і N на фіг.175Б). В результаті цього пертитові текстури розпаду характерні для лужних польових шпатів, що кристалізуються при низьких тисках води, в цих умовах мало поширені. В системі КAlSi₃O₈ – СаАl₂Si₂O₈ тиск води викликає пониження температур ліквідусу і зникнення поля лейциту (фіг.176А, Б). При цьому трьохпольовошпатова система стає потрійною, а не псевдопотрійною.

При тиску близько 5кбар в потрійній системі (фіг.177) спостерігається значне пониження температур ліквідусу і зміщення приграничної кривої. На розрізі лужних польових шпатів поверхня ліквідусу, що займає найнижче положення, перетинає сольвус, і утворенню безперервних твердих розчинів перешкоджає наявність області, в якій змішуваність не спостерігається (фіг.175Б). На фіг.178А показана досить широке поле твердих розчинів і приблизних склад фаз, що виділяються із розплаву при тиску води близько 5кбар. Рідини, вихідний склад яких знаходиться в межах заштрихованих областей, будуть кристалізуватись з утворенням єдиної фази – польового шпату того ж самого складу. Рідини, склад яких потрапляє в двофазну область (наприклад, в точку А), кристалізуються з утворенням плагіоклазу (склад Б) і збагаченого калієм лужного польового шпату (складу С). Положення двофазних сполучних ліній (наприклад, ВС) змінюється в залежності від тиску води і від температури (фіг.178Б), тому Барт запропонував використовувати їх в якості геотермометра.

Особливості кристалізації системи, що розглядається, відображає схематична діаграма (фіг.179). Єдина пригранична крива OL являється чотирьохфазною; рідини, що лежать на ній, співіснують з парою, плагіоклазом і збагаченим кальцієм лужним польовим шпатом. Склад співіснуючих польових шпатів і рідин визначаються експериментально. Такі данні наносять на діаграму у вигляді двофазних (рідини – кристал) сполучних ліній. Трикутник типу BCD, вершини якого визначають склад співіснуючих фаз, можна використовувати для встановлення взаємовідношень при плавленні чи кристалізації. Якщо склад вихідної рідини А знаходяться на лінії ВС трикутника BCD, то кінцеві польові шпати повинні мати склад В і С., а склад останньої порції охолодженої рідини буде відповідати точці D; відносні кількості кінцевих польових шпатів В і С пропорційні довжинам АС і АВ відповідно.

Розглянемо ретельніше кристалізацію рідини складу А. Охолодження її спочатку приводить до утворення плагіоклазу, збагаченого анортитовою компонентою (точка Е). При подальшім охолодженні рідина реагує із раніше утвореними кристалами, і склад їх змінюється, зміщуючись до точки F. Сукупність двох процесів – реакції і кристалізації – змушує рідину при русі до приграничної кривої змінювати склад не по прямій лінії, а вздовж викривленого шляху. Крива зміни складу рідини перетинає приграничну криву в точці G; склад кристалів плагіоклазу до цього моменту відповідає положенню точки F. Точки F, А і G повинні лежати на прямій лінії, яка представляє собою експериментально встановлену сполучну лінію рідина – кристал, що проходить через умовно вибрану нами для прикладу точку складу вихідної рідини А. Досягнув приграничної кривої в точці G, рідина, окрім плагіоклазу, починає виділяти лужний польовий шпат (склад Н). Одночасна кристалізація двоз фаз польових шпатів, що супроводжується реакцією утворених кристалів з рідиною, викликає поступову зміну складу рідини від точки G до точки D; польові шпати змінюють свій склад відповідно від F до B і від H до C. При кристалізації в рівноважних умовах остання порція рідини буде використана в точці D, а склад кінцевих польових шпатів відповідають точкам B і C.

Система NaAlSi₃O₈ – KАlSi₃O₈ – SiО₂ – H₂O, , вивчена Татлом і Боуеном, особливо важлива для розуміння багатьох сторін генезису вивержених порід. Ця система охоплює всі головні компоненти гранітів, за виключенням збагачених на кальцій польових шпатів і другорядних залізомагнієвих мінералів. Перетин KАlSi₃O₈ – SiО₂ (фіг.180) являється частиною бінарної системи KАlSi₃O₆ – SiО₂. Ортоклаз (KАlSi₃O₈) плавиться інконгруентно з утворенням лейциту і рідини. При збільшенні тиску води температура ліквідусу понижується, і в полі лейциту зникає. Третій приграничний перетин KАlSi₃O₈ – SiО₂ (фіг.181) являється простою бінарною системою, температура ліквідусу якої знижується при збільшенні тиску води.

На фіг.182 видно, що кристалізація при збільшенні тиску води приводить до безперервного пониження температури ліквідусу. При тиску 200кг/см² на ліквідусі виділяються поля кристалобаліту, тридиміту і високотемпературної модифікації кварцу. При охолодженні розплаву, що складається із чистого кремнезему, спочатку кристалізується кристалобаліт; потім (в рівноважних умовах) відбувається його перехід в твердому стані і тридиміт, високотемпературний кварц. Додавання до системи компонентів польового шпату викликає пониження температур ліквідусу; рідина складу А, збагачена на кремнезем, починає кристалізуватись при температурі нижче області стабільності кристалобаліту, і тому із неї безпосередньо буде виділятись тридиміт. Розплав складу В, що потрапляє в поле первинної кристалізації високотемпературного кварцу, лежить нижче поля стабільності тридиміту, і при його охолодженні першим буде виділятись високотемпературний кварц. По цій самій причині із розплаву складом С повинен відразу кристалізуватись збагачений на калій польовий шпат, а не лейцит.

Підвищення тиску води до 2000кг/см² призводить до повного зникнення полів первинної кристалізації кристалобаліту і тридиміту в результаті пониження температур ліквідусу за межі їх стабільності. В цих умовах кристалобаліт і тридиміт не можуть виділятись; з усіх рідин розташованих між вершинами SiО₂ і приграничною кривою безпосередньо кристалізується високотемпературний кварц. Окрім того, при цьому тиску майже повністю зникає поле лейциту. Більшість інтрузивних, збагачених кремнекислотою магм в момент кристалізації містило значну кількість води, тому температура твердіння виявлялась нижче полів стабільності високотемпературних фаз.

Послідовність процесів, що відбуваються по цій системі при охолодженні зображено на фіг.184. Точки А і В нанесені на пограничний розріз NaAlSi₃O₈ – KАlSi₃O₈ схематичної діаграми NaAlSi₃O₈ – KАlSi₃O₈ – SiО₂ – H₂O (фіг. 184).Із рідини складу С при охолодженні будуть одночасно утворюватися польові шпати, склад яких відповідає положенню точок А і В. В четвертій точці мінімуму D, температура якої значно нижче ніж в точці С. із рідини кристалізуються польові шпати зі складом, що відповідає точкам Е і F.

Вихідні рідини, що потрапляють в межі трикутника SiО₂ – E – F, при кристалізації будуть досягати евтектичної точки D і утворювати суміш фаз E, F і SiО₂ В пропорціях, що залежать від вихідного складу. Із розплаву зі складом, що відповідає точці G, при охолодженні спочатку осаджуються збагачені на калій польові шпати складом Н. В процесі подальшого охолодження, кристалізації і реакції склад польового шпату змінюється до точки І. Склад рідини при цьому зміщується по кривій в точці J. Тут починає виділятись збагачений натрієм польовий шпат, склад якого відповідає точки К. Додаткове охолодження викликає безперервну кристалізацію двох польових шпатів(які змінюються за складом від К до Е і від І до F). Склад рідини при цьому змінюється вздовж приграничної кривої від J до D. В точці D до повного зникнення рідини відбувається одночасна кристалізація кварцу та польового шпату складом Е і F. Рідини, що не потрапляють в межі трикутника SiО₂ – Е – F, при кристалізації не досягають четвертої точки мінімуму D. Із рідини складом L при охолодженні спочатку буде утворюватись польовий шпат М, збагачений калієм. Безперервне охолодження змушують склад рідини змінюватись вздовж викривленого шляху за напрямком до точки N на приграничній кривій. При цьому склад співіснуючого з нею польового шпату змінюється від М до О. Потім рідина переміщується вздовж приграничної кривої, виділяючи при цьому кварц і польовий шпат. По мірі того як склад рідини зміщується за напрямком до точки Р, склад співіснуючого з нею польового шпату змінюється від О до Н. В точці Р зникає остання порція рідини, а продукт кристалізації буде складатися із польового шпату Н і кварцу.

Шлях плавлення в цій системі протилежний шляху кристалізації. Склади перших рідин, в залежності від відношення натрію до калію при низькому тиску води, будуть відповідати або точці мінімуму котектики, або якій-небудь точці на лінії котектики. Вони також являються функцією тиску води, який зміщує положення лінії котектики і точку мінімуму на ній. При більш високих тисках води перший розплав буде з’являтися або в потрійній евтектиці, або на приграничних кривих кварц – польові шпати.