Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Экспериментальное изучение модельных систем в связи с проблемой гранитизации

ВАК РФ 04.00.08, Петрография, вулканология

Автореферат диссертации по теме "Экспериментальное изучение модельных систем в связи с проблемой гранитизации"

РГ6 од

1 О мд[]

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. М. В. ЛОМОНОСОВА

ГЕОЛОГИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ, КАФЕДРА ПЕТРОЛОГИИ

На правах рукописи БОГОЛЕПОВ Михаил Владимирович

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИЗУЧЕНИЕ МОДЕЛЬНЫХ СИСТЕМ В СВЯЗИ С ПРОБЛЕМОЙ ГРАНИТИЗАЦИИ

Специальность 04.00.08 — петрография, вулканология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Черноголовка 19ЙЗ

Работа выполнена в Институте экспериментальной минералогии РАН (ИЭМ РАН).

Научные руководители:

академик РАН В. А. Жариков, доктор геолого-минералогических наук, профессор М. Б. Эпельбаум

Официальные оппоненты:

доктор геолого-минералогических наук Е. Н. Граменицкий

(МГУ),

доктор геолого-минералогических наук О. А. Луканин (ГЕОХИ РАН)

Ведущее предприятие:

Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН

Защита состоится » til CíJy 1 QQ Ъ г п 11 — « час.

на заседании специализированного ученого совета К. 053.05.08. по петрографии, геохимии и геохимическим методам поисков месторождений полезных ископаемых геологического факультета Московского государственного университета. Адрес: 119899, Москва, Ленинские горы, МГУ, геологический факультет, ?Z£)cujL

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке геологического факультета МГУ (зона «А», 6 зтаж).

Автореферат разослан Cjftjuíü^_ 1993г.

Ученый секретарь специализированного ученого совета

старший научный сотрудник А. М. Батанова

© Московский государственный университет-им. М. В. Ломоносова

РОЕЛг.'ИИЕ.

К клстсн^:,«у врс-мл-ш накоплен богат?фа1сгг"чаский 1териал позволяющий достаточно четко пыделить осноыгыэ ясаииэмы в формировании кислых парод Земной коры. Так сейчас ытаетси, чти грая^.тоиды образуются в результате 1Гматеческих процессов. К&с имненно, что экстрш-юнтглъиоэ !учош:в способно осыг.ч'ть ряд вопросов касаг шзя гетзкеа эаыаад с тики:: сторст, которые друггои метод "и; последовать ¡еоз можно. Более того, теоретические представления должны ль подкренлзкы экспериментально. Наиболее интересными ляжин г гксыйримеггш, ксторьн модолкруют начало процесса ¡рождения кислой магмы и ее развитие. Необходимо также ссперкхекталыю кзуч:пъ какие т.'.е факторы являются цредвляющим.. при формировавши гранитоидов тех или ккых типов каким образом мантиГшьг флюиды вывивают- гршеиткзгцшэ верхти гаев Земной коры.

Антузльно':ть проблемы определеяется необходимостью &т-нко химического исследования процессов формирования гранитоидных •еплаото, экспер хектальетго тодтверядагви теории 1Гматического замещения и объяснения акхиэвтектичности эанитов. В частности, назрела необходимость непосредственного <сггср'.1менталгьного моделирования процесса плавления в слоимых,.' шитая природные, системам. В открьпкх системах особенно.' ауальным является вопрос влияния ня состав начальных ¿платок составов флючда к плэвяиэгося субстрата, В стадяи с »исхозкдэниэм континентальной Земной коры фундЗ ип нта лыгоЯ хэблемо' являэтея процесс формирова :ия кислых расплавов из ' /бстратов основного' состава, которой в последнее Ьрвмя является значительное внимание особенно за рубежом.

!Ьль» игсп°почдии° было с1 ксггаряментамод'глпрояянид' у^цесса магматического замещения при грянйтообразор^тшй, зучг не роли флюида в этом процессе» и уязегадсвание . эзнокности гранитизации основных пород. •

Корсетными аар^чзни работы Йлли: .1 - Создаяшэ МйТОдейОГ

- 1 -

изучения составов автектик в дегогокомсоиеигциос сиитака;; i присутстЕт флюидов. 2 - Экспериментальное гзучешъэ зароденю расплава и щшетшш гроцесса кал..iHMDCKorv оамасршш ду araii; локаяизсод/'и расплава, 3 - Определение тетзратур плавлена отдельных (¿аз, бкнаряих сечений к тройных эвтекткк в мо&ольаи: гранитной системе, а также их составов п заш:скиостк г состава флшда при pf| = ткбар. 4 - Экспэрамэоталыюй изучонм зависимости состава обпазушэгося расплава как иг состал плавящегося субстрата, так и от состава флшда при р(, - окбар 5 - Определения состава расплава формкруккщпля пр декомпрессии флюида на породах' основного сосгэъз. <> Обсуждение геологического материала с псотпцп«. ролучен^« пр эксперименте выводов. '., ■

Научна») новианз .аботы состоит ц _икнапении осоС5йино<;*ге механизма плавления фяюидао-сяликата х скстзк, и опрэдеяен>; влияшш эф^ та кислотно-основпого вза:г"« д<; ¡гот?с га ранее i изученных система ' аь-Ог и qu-аь-ог. с ргссжлренич дв\ механизмов влияния фпгадаого режима га состой эвтоктак открытой"системе. в экспериментальном !■одегагрокзжта процесс магматического замещения при гранитизации, В ноделкрораш формирования гранитных расплавов по осноипди породам.

Основные» азяйзаб«нв. Гтищнпт.

1. Разработана новая экспресс-методака изучэтшя иачалмп выплавок (состава автектик и котектичэсют юте :умов1 миогокоиаонеитных флеидяо-магматичесюи скстс?як попволяев^ работать в с природами, субстратами.

2. Выявлен-г особенности плавления в открытой фпоздп -силикатной системе: За счет переноса компот :х>в фяшд одновременна плав.' ия ке кмггакгируголе между соб эвтектические кгавралы, ято нввоэмоасго в сухи;; системах. Так плавление минералов in situ ведет 'к замещения ил эвтектический .расплав. Таким образом, экспериментам смоделированы явления собственно этапа 'тагуаткчвеко замеяония.

3. Оиеиено влияние на состав расплава составг» исходного губа-грата, Гкяолочо, что состав обрдаую'хргосп расплава при тостояттчб состава «^/пгадп неэга*аггея№о вавпеит от состава тлавящегося су&трата. ЗБтектгсР'НГ.етъо выплавок о^йснтетпя тюоиталыая устойчивости фазового состава гранитгулллв.

4. Раэнообратие .»; .хяичественных соотиог'чкмК фаз в "■ранятокдах объясняется фтюидным резгамом в открытой системе. Экеперга^ешвлнга показано, что состав обрааумцягося ряслллна шэчительно изкешется в завкстюсти от состава фпжца. Ъучеко влияние двух механиэкзв изменяыщи состав расплава: 1)к тслотно-тосноьное взаимодействие (д.п ко»тои*_/п-ов нё )ходяа,их ь состов мгаерпов' , и 01обменное тааимодолствие (для цэтчкьтх кс-гаонентов, входг здах в гласные фазы гранита).

Я. Экспериментально доказана возможность гранитизации юноекых пород потоками сосусротвузд^тт» с базальтом фжжда. 5ккптруэнтноа растворение минералов вадет' к привгтосу В »сплав ею , и*го, к.о к других компошггов. йз эТоЯ сскосо ¡ыдвинута альтернаттная «.ипсгеза о возможности обр '.зозгний (раакэйших гранитов до образования Клжтине1ггальнг>й ксры.

Прчнти»гесн.>е анзчанч?. Полученные в работе значений температур плавлечгя коночных фао и. &оте«сгкк, а также их ¡остав в з системе чи -ль -Ог я приоутстпга <6гтдоя ра?чпго юстава и э различных условиях являются фугщзу-нтгальннуа ижстэнтами, онл могут прюадяться в рас-личгмх областях и, в астности, могут давать до по; »дате яьнуг> -информации для определения по составу зранитнич порпц плрамегров. обрячопчнйя 1 состава первичного флюида.

Разработанная экспресс-кетодика определения составе втзктик в присутствии '¿пюирпв значительно схжр'да^Т иличество экспериментов и пгпаоляет работать о тагокомпонентнымк системами.

Пхбошшшь Основное содержада работы тлотаио в 1й ублдасаиичх, из ник 2 находится в печати.

рай-«1Ш- материалы исследований .обсутазлтет па

я -

вое* этапах работа: на Всесоюзном совеидили 'Магма j нагмэтмчяскмэ флюид»" в Черноголовке в íagr.r. ¡ на Eteeocwtu-e соблюдших ькопорименгатеров р ШШ з <096 - ¿ü^ü годах; нг х i Всеоояаиж сожартя ао укл.йримлы'длъной минералогии j 1 Чвгшгоигчш в ' ussíT. ¡ .-л мэдународаом симпозиум '!.i-vvdiwp?í'3M i? гргнштлщм' ь г. Яоикнградо и ; к

яоосоыеной шк^')рен1дии ш геологии и ммкралъно -сь;;->ье;1М р-хг/рсам «эврогмйокаго ceeepo- aoctoi<a СССР *з г, Смсшэьаре ;

; на v-еудуна роддом симпоаиу.»» по фиайко-химичеслд гтрологки, •йосняш.внпьй Ь'0-.-лвтгм Д. С. Козюшя'гого s г. Москве l&sw, i ка меадународоом симпосиумо по гксперимектолыю ганцрзлолш, ветро/илт и геохюош в г. Эдинбурге в i?эог. ¡ ь ниадуидродши симпозиу»» "Гранты и геохимик?' в х-. К1х;ив«

oot.^fí a afilia . Рй-бота сосюит uá' зшэдошм. пяти глав швэдов, изложенных на /59 страницах машинописного текот-з сопровождаемых рисунками, та-Зляцама и списка

литературы ю i47 наимододоний. ГЬдучакнь» результат íiCKoaaiwi, на tío дымом числе эксг^ришн'га/шгмх данных (более ЯГ

ОПЫТ I£i) И ШКрС]Г>ЭНГ№Н001]вКТраЛЫЮМ. аНЗЛКЗ« Эl'„01U рККОктоЛЪЩ образца««.

Работа ципотюгы а ЮМ РЛ11 в шчонив ]йЯ4 -1ЭЯ£гг. пс ! руке лэдепзд академия-, Б.А.Жарикова ¿i прпфьссорь, roktoj г.-м. наук М.Б. ЭпельЙаума, которым антор вы^акгет глубоч; признательность, за помое«» и интерес к кселвдоиакйям. Еопш, <и»мом£. окамзл« г-энные сонеты к криг, че.ммп аатчак/ сотрудникоа лаборатории магматизма - кжлктута А. С. Чехми[х Т. II. fJa лигой, Л. Г. Симаюша, Я J0. Чквччеловд, а так М. П. Новикова и С. Е. Лунина В постановке окагюриментов ашо помог»*чи М Л.Ипанои н Е. В.Фокевв.

, М;горочо1(д.)в»-ч ■ анализы проводились -при у част И. М." Романтике, В. С. Воронова, А. И, Лекрасона.

Всем илэвги'гаим лицам, a .atóte друп'м сотрудникам ИЭМ РД Иокогдыияч ниполнвша» данной работ и аьтор ьтгрэжает искренн

4'.

благодарность.

' ОС-СаРййНИЕ РАБОТЫ.

L. Про дета в/ршм 95. оОрза-?мнии í'J>3I'JiXU'M н"r'w-В первой главе сна'.злз рас с ма три пэитоя история развития вэглядоз на гранитообраа-,>гапие. ГЬказаны осноенш кочцепцюг генезиса гсагитои; эв, иотория рчпвквшшвь ч рачг'ое время: Í) Грагаггаьи í- .n-Hj появлгг/гоя з результате криэталп'юаидонной дифференциации мантийных *кгм. 2) Граяитоиды продст?илшг собой продукт метасс:«!таческоЛ переработки глрод ЙедаРй корк. 3)Гранитные магмы возникают в результате частичного плав^ ния веадства Земно!» коры. 4(Гранитны? магмы являются продукта» ск-'швния канпйшых и к^овнх магм.

Hb только размтк® достг/го^чо качественный: , экспериментальных исследований перенесите чашу весов в пользу магматического генезиса гранитов. Зажнбе скарего*© в изучении гр;знитообразсванкя омгралм гжсдаримеити по изучению плавления и гоисталлиззции г ¡yin thüä системы, а так-то этсторимйкгвлъноэ исследовгчке мегасоматсээ : X. ЕЪшклер, X. Плз-гэн, Л.Боуэн, 0. Таптл, П. Уашти, В. A, Ljpir'OB. А. А.Кадак, Ф. Л. Лугико", Г. П. Зарайский, ИД. Рябчиков. М. Б. Эпельбэум Ч до. i.

Исходя из анализа сорре>»йнчч е*го«ко -химических данных, а тзгае по геолог«:, геохимия гракчтоидов, сейчас шдепяютс,. два <?ск0зш"х тагу_ образуй^ ' процесса (В. м-. Йзриков): 1) Гранитузаида ^ак магматическое savnmßi/p ц 2! Взаимодействий манхчйньи расплаву- с вевдетвом ЗемлэЛ ггоры. ГрзгосгоидМ являлтся прод^-ктами кристаллизации к. магм. • •

Магхатачосгов замащение происходит при участия флюидов глубинного происхождения !Д.С.Коржинс£г«й, К.'Зотов). Tarasí "траискагматическ'.к" фасады шоы;-«ют а Земной коре граниткзацич с привпосом sío2, ка2о, íc.o и др. С этем Хорошо согласуется окспер^^нтальтю .данида И. Д. Рчс'чияийа,

A.Boettcher, J.Ku Mro, Р.Schneider Ч С.Горбачева К ф. ПО опредалекию состава и концентрации растворенных so фпн««* веществ.

5 -

рассмотрены сущвстБушде в литератур-» данные по влияний различных <$ишдрв и субстратов ца состаа ^ормируъяу-хся магм. В наибольш&й степени изучэно влияние И 0, к?к глазного компонента фяюадрв y^ctbyimj&i kj б гракитолбразопанки. (О, Tuttj е, N.Bowen," W.luth. W. Johannes И ДО.). ВЛИЯНИЙ

дог.олшгальнш HOMlTOKÍrtUB флюидов (Cl, F, R, к », к и др. > ра ссудтрикиюсь в работах В. И. Коваленко, А. й- Кузкеирва, И. Д.РябЧЙКОВа, D.Manning, F.Wyllic и MP-

Главлеаиа различных юрод с изучением состава обетованного расплава, изучалось в работах a.c.Brovp,

P.fc'ílli<4 C.W.B'irnhom, А. Н. Tlionipaoii, U .Hela, Т.Н. Oreen, М.Яопе/, П.Нарр, E.ViaLsor.. K.*infcb«r, II.Newton, И Др. Б ЙТИЧ работах основное внимание уделялось частичному плавим»® различных пород.

Из обзора литературы выделяется круг' вопросов трс.буидих допал1Ш\.'льного акспе^лмекгалььото изучения: 11 Экспериментально нэ ¿осг ронзведено v на изучено замещзнке пород Зегкой коры на расплав.

2) Открыть» системы только начинают чссл'ёдоваться в плане воэнохног'4 влияния состава фшвдов на состав яи<лааляшкхся раоплачог и стэякивантся с методическимг трудностями, кото; ыэ необходимо разрабатывать.

3) Влияний аедекта ¡сислотно - основных' взаимодействия прииэкительис к гракигному магматизму эксперикегггзлбно изуч-да только из. некоторых модельных системах. С этой точки зрения Boorfap не исследова,лев систош с фазами переданного состава (ЛЪ-Ог).

41 ГЪ геологачаским данным о яре да лона важнейшая роль щелочей i форплроеэк и кяслой магмы, но до сих пор экспериментально н« исслед вано апияние содержания во флгагде Na и к, как вполне подистныд компоинтов системы, на соста- - форшругаихс* гр-'нятоидэв. . . "

о) lia определено влияние состава шйвяцвгос) мноюконпскентного субстрата на состав сачшс перзых порцю

- 6. -

рчсплава в условиях гранитизации. . *

8) Не существ^т экспег.именталъных исследований возможиост< гракитязация первичной сазитчой лоры.

Изсиедов-jrâa» этизг вопросов и посвяирна приводимая в олэдупвда главах экспериментальная работа.

ri.toton Щ1£ичеитя над, & шадшайн а. ьсш^иммха гшааачияа

а лтитегрИ. СЩХЗЙЁ. ; . ,,

йуизеттздиз. взтгтн ?:и>£всцм>ъш шиттшт. и

сйоикат^ыу. Елйхелахи. Для оптуздэпвтх составь ¡'втектмаг я построэния кривой ликвидуса облиго »^польз^Х'я закалочный мет»д, гдэ необходимо ¡юстпвигь больюоэ количество отлов ъ поелодупшлм пналияог голуч&шых фуз. ' С < появлением рентгеновских микроаг глизгтороа возникли иовт , эксперимэкгалг-ныэ возмоятсти прямого определения змдаой цлэи сосуцрствушэл с твердей. гЪ длч ОГ;р<!дйлоиия составов 9 гранитной системе вследствие &>пыюЯ вязкости требуется , длительное время опыта. -Другим <5ояее гжскопроггаЮ/йггельйый методом является метод (А.О.Чйхмир) показывающий,

что к неравновёскда экспе^тмектн- щм темпера, -уР** зиа-яртельро превышатяк Т дапг инйормедта о сосчак»! эйтектик. Метод состоит в том, чтг вводятся в т;кюредс таенный контакт два ' ' мяйэргта исследуэмой сиггемь' и птж р:гподо 1чтьгга в [iîjhîw вследствие астре "чей диффузии компонентов на контакта ' образуется плен сэ расплава, огра*ашаи о ста:, эвтектики. Матод более быстрый, но работает только. л синаршх системах.

Igocâiimcitïs ОЕбалегжшй ЧЗХЙГ". а^вдегишт элшилн а M»ftrp.t<S>HPPBeif ЕЯ£1ёШ* il агя 3{l£JOiir Whfa.flbHga ййяймш_ Возьмзм для примера упрошенную систему A i Г + п. Так■ кзг. химй'йские потенц'/алм ...мпонентоа то рсех фазах, находящихся в равновесии равны = » то плавление »гвдэрала А п системе может идти не только на гонтакте А> - B>( m и на поверхности '\_-fl. Эвтектический расплав а-в будет -сразовываться за счет прньяоса в ез флшда к поверхности А (соответственно с À го Злшда w поверхности ЕП . В Итон случйе

гргдиционкой записи реакшш офзяо влкм расллааа: А г. можэт йигь исподьзоатка Тагая: л *и ь нгд

« • в Г1 а л

стрслшЙ показана присутствующая и системе Факт

офаг-овзм« расплава в результате юг® .действич тв-эрпэго с флшдом и генит в основе разра1)отакшго метода.

Бы .то отмочено, 4)0 ;>еоультаты опытов тсотаряок.адя в №отэрмйчйс1сих условия* сильно отличаются от состава аятчьтики. Эго объясняется тем, что /отя к ос^леств.^пется перенос компоноггтов чаре:) раствор и шлл.чвлотге растлит, ;го На1 /шайтся осво-внов услоизвэ азтектикк ' - оосутеспгач&ике с Тверда фьэой. йоге показано, что г-того ш'-йго ттл^тл-П: ¿¡оставив опит з градиетга Т.

'Хаяиш. пейзаириаа ашияямцгш 'ей £ш?адц-?ая стяшава а

Сииты 111. о водились из устпкспио рысокспз газового давления в печи позьолясдей поливсти яокалиэакзуя термопару кепосредотвенно к ямпуле, «ом достт-гзлся тсмьЯ ясктроль тетера'О'Р!*. 3 условиях те..шрглур;х-го градж»:гга (Рпс.'! когдл в шпгоей части змг.улы при Г < Т доиэральйзя и в э&ртеей чарта п;.и Т 1 Т<и), по тенес т^

и юлзгаыся отделыша зерна юшоралоз системы, из ют

офззуется расплав. Примем твердые фаза являются своего р-.'яз Луфаром,- заааоцйгч химические поте а лкали ссоттетепу»/«»: "Гаслипд П "результатов Га

мас.%) рзспг.аЕэ_в»г. е системе уи-ль-ог при разных давлениях по ггрегхлотавдоа мггсдике а по дакгым классических экспериментов.

Лаярал I кйэр Н^О Ъ кбар

на аь" Н1 От сред ти<л1е на ль .13 Ог сред

алы&гг . 37,4 Зв,6 я 7 47, ,7 48,1 50

С; токлая 24 ' 24,2 25 21, ,4 Г!3 23,7 24

квгрц. гг.е- Л 5 яо.» ЗГ г«, ,3 21, Ь 2н,2 20

'-8

ьсж!ОН0*ггов на постоянном уровне.

С целью ..¿»вер:<м *л№дики с^лло предг.ршмто

I'm;ran.til оьтяу'ч ляспяч'-о.' ц CJKJ'.'iaSf. Mi'.: AkrJliU ''Шь'АГШ

поверхности попоенных с.^гсол r;t огдолыгыч аирнах альЛггд и ортокяааа ov, оьюагд'оя цоотакумо línnwu* ч хорош соответствует лпч^ра'П'рь.лм дат мм no onp?A'-Ms)Hv;¿' ооегсза рптс;ажи в системе qu-аь-ог iipir vea»!® иавл-jiír.wx rpaiw-'uio-mum трудоемким з£;:гялочккм wsw/íom ( ia.1i. 1 ). ¡"¡двптл-'лжп, аоотаиоп ¡а рзэшк wutepanají ьппя*>тап ачутренш*) пыгг.халм у» года, позволившим убедоться в правадшкюти радуяьта-пма. Увьл»г ни» i аре «ени опьгон приводит t«. увеличат".« юы; w-.Tst ишхытччьекогг:1 ратмана. Опродолека с ! > роста 'дниэ»/эшш 1сриста>1ла на расплав составляювдг П С мкм/час. ..

Продпагмча.ч ттодита по с patineta*.» с традиционной' обладает рядок иреимуцестл:

1. Если прим-рко хтз Bocivî lei-mc натура солидуса то дос гаточко 0ДИО1-О оггыта для опрсвд.'.эшп состава -ики, т. е, ма-лэд . tíoma ByncKonpü:i"i¿/,f-Te>a.ii~¿i.

2. Методика ую наклад'зает огракпчяннй н"» ьота^стрт компонентов.

3. К^тод имеет тдаот чля сачокж'рзлд. :

4. Пог^еюмый в опыте продухе (оооючкг стекла на otípas дх) ; удобен для гчалкза ча рон'.-тгоя-июм кинроаделипа юре..

ОогГюмпчст, . ШЛаШЕи,и)1 й P-XUE!ffl.4íl 1Ш11. Ж Iii 'ШГЖШШЛП миJ.. <J2 C.'I4fiy!9J5_M.Si. •

i ) ГЬющипийлыгое отливаю еноте.i с ф—овд д от jyinfx" nocir:иг и тг,м. что для першах, и отлете от етор-и при ¡илл.тпенш? dBTSKîJoai hp тр«5уется контакт зикк вяюд-ишх г r>s'6 фаз. 2) П^ксутстеиз когпене,.. >ов фтикдор ок^эыпэк-т влияние «a owraa рчечлапй. При отом не только ра .i-ормтель 'Ир! но и дополнительные .компоненты ПК;., соли и т.п.) р-тстаг.ряясь н расплаве влкяог на дамекекке днаграм« плапксотч. Зтт>

:татовдо известный взгляд са роль фкшггд. 'ÎI Do фя!биде раочворйг.', ттгюяи системы и ф/.кщц сг'ДасчютЗя

1кегтосоир!с

■4-АДСД

_ ... I _ I. •

Т < Т < I с Т ? 'а 'о 'а 1 в

¿'мо Л .Схема эксперимент«, ,цля определений составов эотактчх, А,В»С,К- фаэк исследуемой системы {шлш Л,В - минералы индикаторы плавления.И-эртектгческий рдсплас,

* @

®

«1-йг

а в з

>

" I

4

. -я

«-«к-Иг

*Ц1

Рис.Влияние состава *шшда на изменение температур плав? лонля и составов точек минимума в системах Чи-дь-Ог АЬ-Ог, СЯ«-Ог данягэ А.Д.Кузнецова). Рфд- 1кбар.

а)-эависимость содержания С1 в расплав« ог кислотности фтоида, б)—пониж9"ия температур игавлеиия в зависимости от киклоп ности флюида, •О-чмНэдние составов ' >?оч'Зк минимума в еависимости от кислотности флюида.

ч

транспортирушеЛ средой, пригносяя/эй к омываемому зерну "ее компоненты системы, и обеспечиваюарй плавление эвтектически* мжералоп 1п Эта сторона в изучении флюидно-сху/шотных

слстаи не учитывалась при рассмотрении природных маплатичксгаос систем, к пртадру для анализа частичного плавления. Л между ты иэ »того вигензет важное следствие: Ка разделенных в "роечрансТЕй кристаллах о бнояренвино и различных участгах Породи образуется эвтектический расплав.

Ш ж» но тсльло решили, что этими особенностями мсчгяо о*5ъяенить механизм магматического эакешэния, но и на этой оасе создали, как нам кажется, хорошую нопуп экспэрю*гнтал&«уга методику для гаучэш!* начальных еыплавок.

1£Ь. З>:ст-Рпмд»папь!»с<.? ъзх32Ш<1. йШШйМ. флюкпнсго

Я. исходной пооолн Ц2. сгстав перяьш вмшщгои^ При изучении изменения состава выплавок в зависимости от состава фшвда использовались растворы рапного состава. Было--дагересно определить 1) как влияют дскЗавочнш компоненты флпидов вход-дута в состав раствора, но не входящие в состав минералов. В качестве такого компонента изучался слабэ растворимьй в расплаве (С1~). И 2) как влияют компоненты фгддада входящие в "состав и раствора л главных минералов гранита - это такие вполне подвижные компонента как к» и К.

Изм£Л2!1Я& состава виплзвнн в зависимости ех кислотности Фпуилш ¿ициидне. нсШ. Сначала изучалось влияние состава флгада на тамглратуру и составы эвтектик в модельной сгстеме оч-дь-ог при РГ)=1ю5ар. Сводная тайл.2 представляет результаты определения температур плавления. Проводилось также я определение содержания хлора в язучаекд системах

На Рис.2, з сравнении с данными А.Д.Кузнецова го система ои-ог показано кзьзнэние температуры я состава ноивариаятньа т~чек в модельных системах в зависимости от содержания хлора <* расплаве. ГЬ казане, что чем вязе саговая основность расплава, тем вше содержание хлора в расплаве я шатену сильнее изменение Т плавления ¡риз.2а,(3). Ш с пЬвышенйвм содвренга

- И -

k."içvjl и раз?воре сильиро прокоходат сш-даша точки-минимума СИСТЫЮ Qu-Ap-Or, O'iû СШЮПВО С В1ГС0»Х>Й КИ',ЛЭТНОСТЬ

•;.;гл,я»ььл janana о ¿испчзои (рио.2в). Kit рис. О « А и в тас(я лрадод'.од poayjtiT'jiií музпоривятов по определима, составов т"' ТКНи» ^^ Теипара-1^«~п»йШ!викя Го) рголичных"фЧз"5 ""

, 7 . '{OK fciLi, Il СИСТОМЗ Qu-ЛЬ-Ог, при P0£f :Pf1 шар.

вашэство флювд T nn

<}.| Ч} 1170*Î0

0« -, In HOI 11701.0

ль "а0 300«

ль 1n HCl fîStf,

Çu-лъ 79S±5

GU'.Ab In HCl 73 5±5

ЛЬ-Пг и.,O 64**5

А^-Ог O.ßn HCl a?(>.*5

АЬ-Ог In 1НЧ 7? fit!'.

ЛЬ-Ог ?n l.Cl 700-5

Qu-Ab-Or 7 20*10

1}и-ЛЬ-0г In l¡C\ 700,10

»u-Ab-Or in НГП et-!)*) С

к-гш'ыгыч: ригшэчок в системах аь-ог и )ч-ль-ог в присутстви раг-.нш флиндои при Р(.| 1 и 5 колр. Все яти результат корса СС-ГЛгЮуГЯСЯ с ГЗЭДККЮМ кяслогно - основного «зааеюдейстжо, П!:"!'",1мд:1т ¿мсшнреике поля кварца и уполкчвние содорынкя р.юплаве орпнлазовой. составляющей. Сл-ду>эт отм-загто, vi япоргн» изучено, влияние ■ флгидя в систекь- с «Je зама иср-м-ннног состаРа.

ВЧЙЗШЮ. знту1вь.)рту Na и. К EP. tosgtt). На. чпн^и^ниг. < о'-.-таи 9Р..ТМШЮ В СГ-'1ТЗ.Л!г Q4.-Afn0.t2 В этой сприи oo.jtob иоушяос вп;;>'№Д|;йстн1ге р-эсгворов к «ci и KCl различной нормальноети t '<;с<ггав перпЛ гсотлавнп при Pf = йкбар. На ma. и и в табл. приьедош та гас и результаты этах экспериментов. О у чвмчомк

- 12 -

~ Г. 0.5л № ¿н Ш

35

»

¡0 ь*хси

■ю.3.Смещение точки минимума и системе ЛЪ-Ог о зависимости от кислотности флюида, при "(фЛ)" I к«яр,

11.4. Составы первых выплавок в системе Ри-АЪ-бг. В центре Г аитрихованное поле гранитов (О.Титв). Обозначения:- . - 1п Ни<Ц-, 2- ШК01; 3- 0,5пЛаС1+0,5пКС1, 4- 1пЯС155-2пКС1.

I - 3 )Р-;жбпр. И 5) ]>-1кбар. Стрелками показаны осноиыэ факторы влияквдю на состав расплавов; ■ '

#

содержания во флюиде Nací происходит увеличение содержания алъс&ггй ' в эвтектика, аналогично и 'влияние xci, повыгоше '.содержания kci во флюида приводит к увеличении содержа >шя : ортоклаза в эвтектика.

;¡ . Qsmsam. аалшаа шаяшша ш. с.рктае абваауж!«^. аа.гл хши aaüíscíinlfiñüii ' £ иоипонентами алюииа. Рассмотренным двум случал? соответствуют два механизма взаимодействия с флтдом, , аедуцкэ к изменению состава эвтекпгаеского расплава. ПерпнЯ это механизм кислотно-основного взаимодействия. Растворенные i компоненты (ci~) суадгственво изменяют коэффициента активности гомдсжвнтов расплава ,¿ за счет этого влияют на кон^игурадаю ¿диаграмм плавкости. Причем чем кислее флюид, тем оскопнее эвтектика (как бы противоположный отгов_с система).

Агорой - механизм обменных равновесий. Он характерен для вполне подвижных компонентов входэда как во флпзд, гак п в минералы гранита (ца+, к+). Второй механжм ведет,к тому, что 1 рост во флюиде ведет к росту содержания альбита г

эвтектике f- ортоклаза). В соответствии с кпэ£$кдаентгми ^распределения. кЬмюяекгав медду фазами хим. потенциал компонента во jnrajrv оказывается ответственным га потенциал его же в расплаве ' и в кокечнсм счете зл содержание компонентов. В этом случае будет прямой отклик состава системы кд fwcT хим. потенциала соо: эетствушэго компонента.

Влияние пароз воды складывается из известного понижения i*ttüiep«jput _ плавления вследствие растворю-оста ноды в рлсп/лее, из различной растворгчоетд воды в 'кьарцезсм', 'алъсЗжговом* и' 'ортохд^зовои' мккалая расплава, приЕолящей к сменена» эвтектики от кварцевого, составь д котором Нг0 ра-тиоряется меньше. На рис- 4 помкао результатов , опытов показано поле транитоидов , по данным Таттяг) и Боусча и отофзжсны основные фелторы ответствеяиыэ за в-фианди состава гранитеидов.

sssxaea. ллэамегрср сг?у.теах&, ш> ¿ggts-p, шшаьи вы.грауо». йзученш влияния состава суострата на состав первых

-14 -

Таблица 3

СЬставы первых выплавок в разных системах

N Субстрат Ш"

__ mL ссст—книжки—ESСГЯ

N»zO HgO А1аОэ Si02 КгО CaO FeO

Qu Ab An Or

Cr

Hк iúü/í

Qu Ab Or

iTiieao г Гранит á Di+авт 4 Ou-Lb-Ör в Тонатгт

нао

5 4.9

- 5.0

' - 5,q

. - 2.2

• - 5.8

0.1 0.2 0.2 О О

17.1 18.5 17.9

16.3

18.4

70.8 70.3

70.9 72. S 72.5

â.6 S.6 <5.4 в.9 2.4

1.2 0.2 0.4 1.5

о.а

0.2 16.7 41.6. 5.8 32.9 1 *>,0 44.' 35.3

,0.1 19.2 42.7 1.1 33.2 3.8 20.2 44.9 34.9

0.2 20.5 42.5 2.2 31.8 3 21.S 44.9 33.5

0.3 30.2 18.5 7.7 40.9 2.7 33.8 20.6 45.6

0.1 28 49.2 4 13.9 4.Э 30.3 54 IS.2

в Ou-ко-Ог Н40

Ц1'

lnHCl 2пНС1

. f 4.1 4.$ . - 4.1

0.1 0.1 0.1

16.3 17.0

17.4

75.2

72.3 72.0

3.8 5.в 6.1

0.3 0.3 0.3

О О 0.1

37,8 23.4 24.3

35

38.2 34.2

1.5

1.4

1.5

23.2 34.1 36.4

2.7

2.5

3.6

39.3

24.4 25.6

36.5 24.2 39.9 35.7 36 38.4

9 Qu-AbrOr. Нг0 5 5.в

10 --г- . lnNaCÍ - - 7.0 11— In. KCl ->3.0

13

0.5пКС1+ P.PnNeCl

- 4.0

0.1 о

. О

о

13.6

19.4

18.5 16.4

7в.З 83.4 71.9 72.4

4.0 5.0 8.3 в.4

0.2 0.2 0.1 0.3

0.1 О О О

27.Э 8.3 22.2 23. б

47.7 59.3

25.8 33.5

0,9 О.а 0.5 3.1

23.5 29.4 49.2 38.1

2.2 2.3 1.8

28.2 3.S 22.8 24.7

48.1 23.7

61.1 30.3

26.5 50.7

3S.3 40.0

выплавок проводилось по той же методике. На рис.5 и в табл.3 приведены составы начальных выплавок го разках субстратов при

• Рк = 5кбар. Показано, что в присутствии одного и того ле

г

фюида из равных пород получается очень бнткчв по составу выплавки.

Как кйвм опыты, проведешше в условиях избьгг'а фльида, так и эксперименты разных авторов подтверждают, что I постонвегво минерального состава гранитокдоз обусловлено тем, что кварц-полэвошатовая ассоциация отвечает эвтектике или нютектическому минимуму.

йгак, в результате опытов наложенных в этой главе выяснено, что состав продуктов начального плавления в открытых системах регламег-ггируется флюидным режимом в большэ": степени, Чем составом плавяш.ейся породы. Это хороно видно, на ряс.6, где для наглядности совмещены результаты опытов по определению начальных выплавок в зависимости от состава фл»1.да я субстрата.

■ Их. Экспериментальна иЯУЧеМие Е.РЗ.ИРУтеС .'Р. гранитизации основных поаол.

Предположение Д. С. Кориинского о том, что глу&аваЛ флыгд сгособен вызывать гранитизацию вышвлежаздх тола., привнести б1о2 и ийо сейчас подтверждено работами по опцзделению состава и концентрации растворенных во флюиде компонентов.

Все предыдущие опыты проводились в системах с присутствием фазы кварца. Но мы задалось вопросом, а может ли происходить образование гранатных расплагов непосредственно на безкварцевых породах основного . состава. ГЬпоток непосредственно экспериментально воспроизвести моделирование такого процесса в открытых системах до сих пор на существовало. Новая методика сделала возмог шм постановку такого эксперимента. Он был проведен по следуошэй схеме: на ■ дно ампулы помещалась порода основного состапа (базальт), которая при взаимодействии с Н^О обеспечивал; моделирование генерации "глубинного" флюида. Вверху подвешивались зерна

1« -

Рис.5.Сравнение составов исходник пород и образующихся из них расплавов: I - гне?% 2 - гранит, 3 - гранита . +диопсид (1:1), 4 - тоналит, 5 - базальт.

1-4 Р^о» Ь «бар. Ь - сброс Рц^ц с 5 до 4,Ъ кбар.

@

[а

• Нг0 и (;2яШ.

о 5" к5а;> /¿0 'л 1т МаС1, №,(№№01,

о

ЖI

55 60 65 70 75 65 7 0 75 ; > .

• 51(^,6«* •

Рис.6.Влияя .е исходной породы (а) и флюида (б) на состав ' выплавляющихся расплавов^ На рис.6а обозначения (см.рьс.5). На-рис.66 показана сильная завнс-шосл состтеа расапава от состава флюида в системе

- (7

ласрадора, юделирукаше первичаую кору осяовдаго состава.

В результата инконгруэнтного растворения минералов флюид оказывается о&>гашэниым ¡о? (состав флюкда в на:шк опыгах также определялся, гдэ ею *«5Х,что соответствует лит. дакнш). Такой флюид будучи перемещен может1 бьяъ кточником бш, и обеспечивать грашггизаиио беэквараевых пород в условиях грлдкепга по давлению (скияешга Рп).

Это явление момго воспроизвести сбрасывая давление в процессе опыта, 3 результате сюиения давлена происходит разгрузка флюида с образованием свободного йю,. Также условия в эксперименте создавались двухстада^кы» дексшресскокньв! методом. 11а первом этапе при 5 кбар и 730 "С ампула с основной породой, 'водой и зернами плагиоклаза выдаивалась 24 часа. На втором втапе еиэ 24 часа опьгг продолжался при той яан температуре, но при меньшем давлении. В результате ояы.ов на плаггаклзае образовалась пленка гранитного расплава (табл. 4).

Таблица 47 Хим. составы исходного базальта" и расплава образованного на идапсаторны» зернах Лабрадора (мос.%) в опытах с декомпрессией (сброс с Т, кба*>).

компоненты исходник стекло «базальт Р-=2»ь.г стекло Р=3.5кЬ*г стекло р=4.5иь.г ¿СХОДНЫЙ Лабрадор

вю, 50.86 74.61 74 .30 -3.95 55. 41

12.,40 17. 52 16.2 16.15 27.75

гчо 6.95 0.38 0.23 0.21 0.22

«КО Э. 14 0.47 0.19 пе обн. 0.03

С г.0 12 . 15 0.5» 0.66 1.2о 10.4

И«а0 2.? •Ь'Об 4.5 5.23 5. 16

'¿.с 0.95 2.35 3.44 3.19 С.26

базальт содержигг: Т1,0; рег9э-2,73; мп0-0,14; Н.,0-0,99

Есте'стаэГшо. что "при той жё суммарной продолжительности ■шшта !(Й8 -часов), но без снижения давлешгя никакое плавления Лабрадора те .происходит.

ОпиаанЕЕй ¡цродосс иметь место на рашшх стадиях

- 18 ?

развития Лунной коры, до образования осадочного чахла. Сама базальтовая оболочка, достигнув определенной мощности, в уолоьлях интенсивной дегазации Земли могла стать источником гранитного вещества.

У^ Поимеры и спсльаорадия nony^ipjiHjjx дан инх_ цля. интерпретации природ 11ЫХ процессов обр_а_аора|!ид гпанитоипов,

3 этой глав«! приведены некоторые примеры использования полученных океггеримзнталышх данных для обьленегая возможности £ормирования гранитоидов через стадию магмообразования с привлечением литературного материала.

1! При пучении океанической коры (С.А.Силантьев и др.) cOncpy/ено наличке кислых пород не являющихся эрратическими образованиями при небольшой мощности коры. Мч считаем, что одним лз возможных мехашпзиов формирования первичных гранитоидов на океанической норе может '«ть ллениэ йормирования гранитных расплавов смоделированное й экспериментах подставленных в 4 главе. S

2) Путем магматического замещэчия образовались и более крупнм? -гранишь» тела, например, на , Алданском щит» (С. К. Гавршотва и др.). Эксперимента по выплавлению кислоп? расплава из тоналитов представлены в сводной табл.3. Здесь видно увеличение содержания калия в расплаве, обеднение кальцием и ortnee увеличение кислотности выплавга!, . "то соответствует природным паблодекияк.

П) 13 общем плане изучения составов гранаптждов (o.Tuttl«-, N. Bowon i установившем rat анхиз вте ктичность, получило объяснение не только принадлежность грачитоз к эвтектике, ко и количественное разнообразие состава гранитоидов.

- 19 г

выдали.

. .Tawof .обраяои, в результат« проведенных исследований получены слодупщ» новые данные.

2, В области акопсрумь»та.

а Разработал экспресс - котод определения составов перв:а 'выплаьок в многохсомпопеьглчьк флвидко •• магкггачвскях системах.

, б) Определены зкачейия температур плавления как отдельных фаз, так и котоктичесюк миклну>эв в слстоиэ Qu - ль - Gr. В присутствии флШДОВ состава: Н20; 0,5n HCl; 1- HCl; 2n HCl. , При Р = )кбар.

в<Сйрсделе:!ы coctelu эвтекгас и ¡сотг-"гпте-jкия минимумов в системе Qu - дь - ог в присутствии флсидов состава: нго; о,бп HCl; In HCl; 2n KCl; In NoCl; In KCl; 0,5ri NaCl+ 0,5n KCl; 3ri NaCl. При Pfl= ' и Бкбар.

гЮпределень состава первьж выплавок при Р = Бкбар го

2

следуш"х минеральных субстратов: I!геойс, 2)гр&'-лтг 3)смесь дкопсид + гранит (1:1), «Итоналот, 5)cju-i.ab-or, б)9и-ль-ог.

д) Определены составы периых выплавок из баэальюаого субстрата при деком11рессии флюида.

QgnacTH теории.

а)Мзханизм замеш/экчя разяичгчх минералов одновременно по .какому-либо объему породы на расплав получил экспериментальное Подтверждение.

б) Изучение модельных систем показало, что эвтектачностьо. был лавок обусловлена относительная устойчивость разового состава гранитоидов, а разнообразие в их количественном минеральном составе обусловлено флюидным режимом..

Ei Впчмоляость гранитизации первичной коры основного состава подтвердилась з экспериментах моделируккда открыгус систему. Оишиым путем показан альтернативный путь возникновение .кислого (1ранитнон>1 расплава на основном материале, при участии потоков глубинного флюида.

- 20 -

Основные публикации автора по теме диссертации

1. Боголепов М. В., Эпельбаум М. П. Влияние состава флюида на плавление п системе кварц---альбит. В кн.: Магма н магматические <|>люиды. Изд. НИЦ ЛИ СССР, Черноголовка. 1985. С. 20- 2:5.

2. Боголепов М. 15., Эпельбаум M. Б. Влияние кислотности равновесного флюида на смещение нонвариантной точки в системе альбпг- ортоклаз. ДАН, 1987, 29О, № .'i. С. 707—710.

Л. Воголепов М. В., Эпельбаум M. Б. Метод изучения составов первых выплавок многокомпонентных флюидио-магматпчеекпх систем. В кн.: Эксперимент в минералогии. М.: Наука. 1988. С. 71—7-1.

4. Ремизов Д. П., Боголепов М. В. Влияние состава плагиоклаза на соотношение щелочей и сосуществующем гранптоидпом расплаве. В кн.: Геология н минерально-сырьевые ресурсы европейского северо-востока СССР. Том I. Изд. КНЦ УрО ЛИ СССР, Сыктывкар, 1988. С. 228—229.

5. Эпельбаум М. В., Боголепов М. В., Чехмир Л. С. Особенности плавления вещества в присутствии флюида (к проблемам магмообразопания и магматического замещения). В кн.: Кристаллическая кора в пространстве и времени — магматизм. М.: Наука. 1989. С. 249 - 257.

6. Эпельбаум М. В., Боголепов М. В. Флюпдпо-магматнческое взаимодействие как фактор гранитизации. В кн.: Физ.-хпм. анализ процессов мииералообра \о-вання. М.: Наука. 1989. С. 23—37.

7. Жариков В. Л., Эпельбаум М. В., Боголепов Л1. В. Экспериментальное исследование возможности грапитизанип под вгплепствпем глубинного флюида. ДЛИ. 1990, 311, № 2. С. 462—165.

8. Epelbnum M. В., Bogolepov M. V., Salova T. 1'., Chcyyclielov V. Y. Fluiil ina^-inatic systems to mode! ^ranitoiri ina^niatisin and related ore formai ion In book: Experiment—89. Moscow, Nauka, 1990, p. 20—23.

9. Rpelbanm M. В., Bogolepov Л\. V. То the Granilizatlon as ina^malic replacement—expérimental évidence. Geologicky zbornik--Geologica Carpalliica 11, 0, Bratislava, Dccember, 1990, p. 619-630.'

10. Эпельбаум M. Г)., Боголепов M. В. Плавление во флюпдпо-еилпкатпон системе и моделирование процесса гранитшацни. 15 кн.: Очерки фпз.-хим петрологии. Вып. 16. М.: Паука. 1991. С. 6—15.

11. Zharikov V. Л., Epelbaum M. В., Bogolepov Л\. V. On the partial inelting in the open systern and expérimental stndy of some aspects of Granitization. Experiment in geosciences. 1991. Volume Л, p. 1—7.

12.04. 1993 r.

Объем 1,25 п. л.

Типография ПХФЧ РАН

Зак. 210. Тир. 100 экз.'