Ассоциация и правило фаз в петрологии » Ремонт Строительство Интерьер

Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Ассоциация и правило фаз в петрологии

13.07.2021

Одним из первых шагов при изучении породы является составление списка минералов, из которых она состоит. Простой изверженный гранит может состоять из ортоклаза, альбита, кварца и биотита. Структура этого специфического гранита может указывать на то, что все четыре минерала образовались как продукты кристаллизации почти при одной и той же повышенной температуре. Поэтому петролог может заключить, что ортоклаз — альбит — кварц — биотит — это минеральная ассоциация (также называется минеральным парагенезисом) этого гранита. Хотя термин ассоциация (или парагенезис) часто ошибочно считают включающим все минералы, составляющие породу, его следует ограничить только теми минералами в породе, которые оказываются в равновесии (равновесная минеральная ассоциация). В вышеупомянутом граните могут содержаться пустоты в обнажениях, заполненные глинистыми минералами, бокситом, а также лимонитом. Ясно, что минералы в пустотах представляют собой сравнительно низкотемпературные продукты изменения первоначального, более высокотемпературного гранита. Высокотемпературная гранитная ассоциация состоит из ортоклаза, альбита, кварца, биотита. А отдельная, более поздняя низкотемпературная ассоциация состоит из глин, боксита, лимонита. Короче говоря, ассоциация состоит из минералов, образовавшихся при одних и тех же или очень сходных условиях давления и температуры. На практике все минералы, которые сосуществуют (физически соприкасаются) и не показывают никаких взаимных изменений или реакционных каемок, считаются составляющими ассоциацию. В явно полосчатой породе минеральные ассоциации в разных полосах часто очень отличаются друг от друга, так как полосы могут представлять существенные различия в общем химическом составе.

Проиллюстрируем понятие ассоциации на породе, подвергшейся метаморфизму. Сланец, который при более низких температурах мог состоять из. ассоциации серицит-каолин-доломит-кварц-полевой шпат, при повышении температуры метаморфизма, реагирует с образованием граната, силлиманита, биотита и полевого шпата. Гранат-силлиманит-биотит-полевой шпат, таким образом, является высокотемпературной метаморфической ассоциацией.

Часто трудно сразу оценить, находятся ли все минералы породы в равновесии друг с другом. Если в структуре не видны реакционные каемки и изменения, возможно, минералы находятся в равновесии, однако часто нужны дальнейшие детальные химические испытания для уверенного определения равновесия ассоциации.

Минеральные ассоциации в конкретной химической системе обычно представляют в графической форме. Поскольку почти все типы пород или минеральные ассоциации являются частью химической системы со многими элементами, диаграммы минеральных ассоциаций обычно представляют собой треугольник, в каждом углу которого находятся отдельные химические компоненты или комбинации компонентов системы. На рис. 11.8 показаны две диаграммы ассоциаций, у которых два окисных компонента сгруппированы вместе в правом углу. В этом случае появляется возможность более полного представления минеральных соединений. Сосуществующие минералы соединяются линиями связи (коннодами). На треугольной диаграмме число химических компонентов, а следовательно, и число сосуществующих минералов, которые можно представить, мало, и поэтому можно использовать тетраэдрические диаграммы, чтобы ввести в графическое представление четвертый химический компонент. Химия большинства пород и минеральных ассоциаций настолько сложна, что графическое изображение минеральных ассоциаций невыполнимо, и вместо него нужно пользоваться алгебраическими выражениями.

Число минералов в ассоциации, которые могут сосуществовать в равновесии, не бесконечно, в действительности оно ограничивается так называемым правилом фаз, которое гласит:

f = с — р + 2,


где f — вариация, или число степеней свободы в химической системе, с — число компонент и р — число фаз. В случае трех компонент и трех фаз в равновесии (это может быть представлено треугольником в трехкомпонентной фазовой диаграмме), f будет равно 2. Это означает, что два таких параметра, как P и Г, могут изменяться и что система с тремя фазами и тремя компонентами имеет две степени свободы.
Ассоциация и правило фаз в петрологии

В графическом изображении ассоциации мы группируем минералы одинакового происхождения по постоянным P и Т. Иначе говоря, мы пытаемся установить давление и температуру, при которых ассоциация образовалась. Это приводит к изобарическим (постоянное давление) и изотермическим (постоянная температура) диаграммам ассоциаций. На рис. 11.8 базальтовая ассоциация могла кристаллизоваться при постоянном и сравнительно низком P (например, 1—2 кбара) и температуре около 1000—1200 °С. Химически эквивалентная ассоциация эклогита образовалась при намного большем давлении, возможно, около 12—30 кбар, в диапазоне температур от 400 до 800 °С. Иначе говоря, эти две диаграммы ассоциаций представляют весьма различные условия P и T для одинаковых общих химических составов. В диаграммах ассоциаций, полученных в результате экспериментального изучения, можно хороню контролировать температуры и давления, а изобарические и изотермические фазовые диаграммы можно получить для гораздо более узких пределов P и T, чем это обычно возможно для естественных пород или минеральных систем.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: