Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Особенности поведения хлора в модельных и природных магматических системах основного состава

ВАК РФ 04.00.08, Петрография, вулканология

Автореферат диссертации по теме "Особенности поведения хлора в модельных и природных магматических системах основного состава"

АКАДЕМИЯ НАУК СССР

ИНСТИТУТ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ МИНЕРАЛОГИИ

На правах рукописи КОСЯКОВ Александр Валерьевич

УДК 549.07

ОСОБЕННОСТИ ПОВЕДЕНИЯ ХЛОРА В МОДЕЛЬНЫХ И ПРИРОДНЫХ МАГМАТИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ ОСНОВНОГО СОСТАВА

Специальность 04.00.08 — петрография и вулканология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Москва 1990

Работа .выполнена в Институте экспериментальной минералогии АН СССР.

Научные руководители:

академик Жариков В. А., кандидат геолсго-минералогических наук Ишбулатов Р. А.

Официальные оппоненты.

доктор геолого-минералогическнх паук Фельдман В. И., кандидат геслого-мннералогических наук Гирннс А. В.

Ведущая организация:

Институт литосферы Академии Наук СССР

/ -Г/ ¡¿'^

Защита состоится « » ¿Р^У^уА/ 1990 г. в ,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 им. М. В. Ломоносова,

Адрес: 119899, Москва, Ленинские горы, МГУ, Геологический факультет, аудитория

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

Автореферат разослан „ " 1990 г.

Ученый секретарь специализированного совета кандидат геолого-минералогическнх наук А. М. Батанова

© Институт экспериментальной минералог»« АН СССР

ВВЬДЕНИЕ

Актуальность тени определяется ролью хлора кг» важного • транспортирующего аген*а петрогенннх к рудных элементов в. иагиа-ччссхих и посткагмзтических процессах. Изучение поведения 4 2. .ора в базальтовых системах представляет интерес в связи с тек, что имь.шо кагош основного состава являится первоисточником хлорг в верхних оболочках Земли.

Цель работы - экспериментальное изучение поведения хлора в основных рэс^панх при высоких Р и Т параметрах. Задачи работы.

1. Создание комплекса методик по пс ¿пленив прециэяонности измерения РиТз аппарат&л высокого гвердофазовсо давления. ;

2. Определение _ эстворк.;ос~ч хлоридов в сух^л н ее лсод«рх:ат«гс ра - тлавах о<"човного состава при высоких д;. злеккях ,я, ' температурах. ' .

3. Изучен? ;> ре:преденечня петрогенных эленентов между ■■ равновесными базальтовыми и хлоридныш расплавами.

4. Определение источника хлора в ман- 1йннх магмах, формированиях Лопрои.д Западная; Австралии

■ Фактически натерта л и методы исследования. При ноделирова-нкч хлорводосодержащих аяшосиликатннх систем нсг.'олъзоеалнсь природпне образы« оливнновых, толеитовых, щелочных базая: гов, синтетические а^обит и г.здеят, хлориды пе~рогенных эленентов, В ранках ..зучения этих систем на аппаратах цилиндр - поршень и г-ковальня с гикей проведено около 100 э<"сперинент*в. в различных Р-Т условиях. Продукты опмтов изучались оптически я с тон.щьо электронного микрозонда. Получено более 300 анализов стекол из экспериментов. Проведено бояее 500 Методических опытов, изучены "али'ЧоЕочнне равновесия АЬ<=>М+<3 и ф<=0Сз. Для анах ;за поведения хлора в лакпроитах западной Австралии по • литературнаи д?."ннм создан коипьтернв* банк., включающий петрографическое описание и химический состав по главный н рассеянный элементам для 495 образцов этих пород, разработан па-ет програш для их обработки. ' _ 9

пзу^'зя новизна. Впервые экспериментально доказана возможность высокий растворншсти хлора в су.^я£ и водосодеряачих расплавах среднего и основного состава при высоких давлениях. Изучено распределение петрогенных элементов при высоких Р и Т между сосуществуг^ми базальтовый :1 хлоридны*» расплава!®-. Впервые в наиболее полном объела разработан когатлекс нетодйк дли определения «рецизионно ти измерения . Р • и Т на аппаратуре . пнсокого 1-вердофазового давления.

Практическая ценность. Результата проведенного исследования приближает к пониианио процессов, охватнващкх геохинив хлора. в

магматических системах основного состава. Даяние по высокой растворимости хлора в основы* силикатных расплазах дают принцилиэ-ъно но"уо основу для практ-ч;:кого моделирования магматических процессов переноса рудных и главных петрогенных элементов.

Осноены-з защищаема положения. .1. Конценрацин хлора в сухих расплавах основного состава в диапазоне паране ров 5-30 кбар, 1300- 500°С могут достигай значений 3-6 мае. У,. Ьзкенение содержаний хлора зависит от валового состав? расплава и увеличивается в ряду: щелочной базальт ч*3-4 мае. V. С1) - базальт нормальной прочности (»4-5.5 нас. '/. С1) - железистый базальт (до »9 мае. С1).

2. Степень зависимости растворимости ¿лорк^ов в силикатных расплавах от содержания води в них существенно уменьшается при увеличении давления б диапазоне 1 бар - 15 кбар. Наиболее вероятной п^пчгюй резкого роста растворимости хлоринов в водосодержащих гилккагны;. расплавах прн высокой давлении является .увеличение с давлением , эли воды, растворенной в расплаве в молекулярном виде.

3. Фяогипнт мантийных перидотитов является доминируют^ фазой как источник хлора в областях формирован; I магм яанпроитового состава. .Рч это указывает совпадение химических характеристик выявлении?: трендов поведения хлора в яанпроитах и составов флогопитов из яодулей мантийных перидотите^,

4. При высоких давлениях коэффициент разделения калия, натрия и . кальция кеазду сосуществующий хлориглот и основ; :т

скликатники расплавами равна «9, «6 н «4 соответственно. 'Такой Характер распре дел ния компонентов будет способствовав . в хода эвоящии магм основного состг^а п'Вйлатш ^ низ щелочности к К/На отношения.

-. ■ Апробация работа. Результата работы догладывались на Всесоюзном симпозиуме "Современная техника и нетодк экспериментальной минералогии" (Черноголовка, 1М, 1963), на > Сенинаре "Геохимия шгматических пород" (Москва, ГЕОХИ, 1984), нэ Втогюк совещании "Магма и магматические флгнди" (Черноголовка. • ЙЗМ, .19855,, на Международной симпозиуме "Экспериментальная минералогия и петрология при высоки! давлениях в температурах" (Дели 1987). По теме работч в 1981 го-у прочитаны четыре лекции на геологически <,' культетах рлда университетов и политехнических институтов Индии.

Публикации. По теие диссертации опубликовано 5 работ.

Об >ем оабот Представленная работа состоит из вве^ния, етырех глав я заключения общим объемом 147 стр-ниц . машинописного текста, 1. рисунков, 7 табйпц. Список литературы рклш..эт 96 наименований.

Р?"Ьтз выполнена в лаборатория мзнтки ИЭМ АН ОХР в рамках теин НУ. 1. (3.1.8.1) "Фчиждко-иагматическое взаимодействие, реолс.'ия ман"!йних р :плаьов и нинералыше равновесия в связи с с^разованнеи алмазоносных пород" * под руководством академика В. А. 1аряков£ к кандидата геолого-Н"чералогических паук Г. А. Иабучатоэа.

На разных этапах рабстц автор пользовался советами и поиоезш сотрудников ИЭ1* АН СССР: Л. Я. Арановича, Л. Л. Перчука, К. И. Еиуловнча, л, В. Гирнисг В. И. Черняка, С. А. Ищенке Л.Т.Чудч-ноеск».х, В. А. Л..гвнна. Больиув техническую пок^иь в экспе-. рнментальной работг оказали А.И.Г. згнн, Н.А.Зайцев, Е. 8. Савин,. А А. Симайнл. ' •

Автор выражает глубокую признательность всем перечисленным товр^ищам

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАбОТЫ ГЛАВА 1, ЛйТйРАТУРННЙ ОБЗОР.

Средние величины к-нцентрацйи хлора з изверженных породах основного состава находятся ..л уровне ненее 100 ррт. ¡лксинаяыше йзь--отше значения достигают 0.37 к с. У. 1Вуе .*з еь } а!.- 196? 1. В ходе эволюция расплаьов при низком давления хлор концентрируется во флюидной .фЕ~е и практически полкостыз удаляется ::з маганатических систем при их дегазации. Это подтверхдаот эксперименты 1КШпс,* ВитЬая, 1972; Рябчиков, 197Ь; ¡. др1. Ряд фактов дает основания 'предполагать, что ' первичные содер^кия хлора в иагаматнческих расплавах могут достигат достаточно вгсоких значений, существенно превышая фиксируемые я изверженных порода. В ях числе наблюден?: л по' расп-чвнын включениям в кристаллических вкрапленниках базальтов." По сревне лнэ со с~еклом основной массы содержания хло^а з этих включениях в 5-20 раз "¡ше [ДлЯбгбоп, 1974),

Экспериментально псведение х-->ра наиболее детально изучено в диапазоне составов и параметров, соответствующих кислым магматическим ей темам. Фундаментальные исследования в, этом направлении выполнены И. Д. Рябчиковым 119751. Для Оценки раствориНстг хлора при шсокнх давления осооое энг'ёниё икепт даяние 1ППпс, Виг Ьа", 19721. Они свидельствуят, что с ростом давления от 0,001 до 7 кбзр коэффициент разделения хлора флвкд/р?".плав возрастает, а прз: давлении 7 кбар наблюдается его

- А -

инверсия.

Гипотезы механизмов растворения хло^идоб в сиг 'катних расплавах на примере простых систем наиболее подробна рассмотрены в работая Анфилогова и его коллег [Анфилогов и др , 1934; Брагина, Анфидогор 1977; Робылев и др., 1965 3. Для расплавов обогащенных щелочами ими предложено образование в расплавах автокоьшлчксов типа На^МаС! 1 или К3!КаС141. В

расплавах с двухвалеитмки катионами авторы рассматриваемых работ предполагает что растворение хлора происходит в виде катионных комплексов типа СаС1+.

Очень ограничены экспериментальные. данные дл: сложных полнкомпонеигных расплавов основного согтава и особенно при высоки? Р и Т. Практически единственными «аляг^ся результаты по системе базальт-хлорид водорода при атмосферной давлении. Измеренная концентрация хлора.в расплаве в этом случае равна -1.5 нас. И Пиазэкь КаЪзига, 1967 К

ГЛАВА 2. ТЕЖ1КА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА.

Эксперименты проводились на аппаратах высокого твердофаэового давления ЦП-40 (цилиндр - гаршень) и НЛ-23М (наковальня с луккой'. созданных в Институте экспериментальной минералогии АН СССР.

Аппарат Ш. Диапазон работы аппарата 5-2Р кбар,- 3^_М,00°С. Использовались ячейки диаметром 1/2 дайка из Са?2, обладющие

высокий температуркни пределом их эксплуатации (1500-1600°С) и при Т>600° С. низким коэффициентом внутреннего трения. Вьод термопары -в ячейку радиальный, что исключает возможность "Быстрализании" или разрыва термопары при низких . гэвлекух и высоких температурах. Давление в ячейке определялось при комнатнол телиературе стандартным расчет.щй способом, а при внеоких 'окпературах согласно методам, изложенным ниже для аппарата .и»-23м.

' -4Т Щ-23ы. Использовалась новая модификация аппарата, для которой нами создана-новая ячэйка (рис. 1А).' примере этого, аппарата* разрйботанк'-чппекс кадибровочних методик, позволяющие в диапазоне 20-45 кбар ■ и .600-1600°С задавать параметры ¿кеяерамзнта С точностыэ не хухе. ±0.5 кбар, ±3 С (относитель ая погрешность). В основу разработок пологев'* результат« исследований ?. А. Иибулатовз С19771. йегодичег :ий калибровочный комплекс включает определение Р» Т и их град-'знтоэ в ячейке я может 'бит!?' использован. дяе , любого типа аппаратов с нагйдростатической Проиёжуточлой средой, передашь® давление на'

ПНР€№ ИЛЯУ1Т

Т1 ДАТЧИКИ ПЛВПЕНгтЯ ^

ш

СеЮ,

ПОСТОЯ! {Ь!ЬН1 БЛУЖЛЛЮЩМЕ

?

ЕЯ П-»А<5>*ТГ

«и""«

.1 .

ь

10 (Ш

н

1-900

иоо

и

о , »

Г- 1200

1108'

1200-

1150

1000

о^Ш

игх.=>раз.

О ль # ЙЬ »

ф АЬ*Лг1*Й=>ЛЛСй А ЖНО=>йЬ А <1«1»Св=>.М*С:5

□ ч=>ч

с св=?а

4 Сз=>Ся « аоеаллпупы

о.

■>7 2-3 29 50 Я 52 55 55

Р , к в а р

Рнс. 1 А ячейка аппарата НЛ-23м,

В - лриьдип и результата применения методики блуждающего датчика для и:учения.распределения давяе-'ия в ячейке при комнатной температуре. С - результаты I. зучения калибровочных равновесий 0<=>Сэ и АЬ<=Ш+(? н:< аш. арате НЛ-23м.

образец. '

Давление при комнатной темг ратуре : зкерялось с помощью точечка?, датчиков из Bi и Т1. Учитывалось нелнне'чость зависимости девд'аниь в ячей?;е от усилия, разЕивземсо прессом. Градиента давления в ячейке при комнатной температуре изучались методом блуждающего даг'ика СИшбучатов, 197,1. Выявлена возк .жнс-сть влияния на распределе* 'te давления путем изменения конфигурации и размерив графитовых элемента ячейки {рис. IB).

Давление при высокой температуре устанавливалось негодом двухстадийного сжатия СНабуяатов, 19771. Для исследования распределения давлены в ячейке нон тировал г две ампулы, <^на с кварцем другая с коуситон. При наличии градиента давления в пределах образцов часть и.шулы долям: находится при параметрах стабильности кварца, а часть при более внссиом давлении. Серией опытов п4и постоянной .температуре определялся Днапаэо'т давлени.. в п^еделаг которого одновременно в обеих ампулах присутствовала двухфазовая ассоциация. Его величина характер звала градиент давления в образца пгя данной температуре. Варьируя разк^рог и формой ашгул. был'' onj. делены размер ч конфигурация рабочего обьгиа ячейки с разницей давлений в его пределах менее 0,5 кбаэ.

' Температура в опытах фиксировалась термопарой Pt.q.Rhg-P ;0Rh30' Относительная погрешнос.j измерений при

регулировке.температуры в -автоматически ре «ке ±2-2,5, в полуавтоматическом f0,5°. Абсолютная погрешность нзнерени., температуры i±10JC) выведена с учетом экспериментальной оценки 'влиадкя повышения проводимости керамических изоляторов т.рнопары при высоких тенпературах< изменения ТЗДС из-за кояташнацни горячего . спая термопары материалом ячейки, распределения теплового поля в работпн объеме ячейки. Влияки*- давления на ТЭД" териопари оценивалось теоретически.' Значение температурных градиентов в'предела г: исследу :тго образца 'изучалось методом '"материала свидетеля" Шшбулатов, 1977]

Калибровочные равновесия. Исследованы равновесия Ab<=>Jd+Q и Q<=>Ci' (рис. 1С). По результатам эксперик нтов расчитаны следують уравнения линий равновесий;

Ab <=;> -Jd + Q P кбар=-1. 33 + 0,0296 f°C [при 610-1160°C];

Q <=> Cs P кба[ -18,95 + 0,0111 T°C [при .! 100-1400° С ].

При расчете линии" равновесия Ab<=>Jd+Q' учитывались результаты [Kays, :.!&11,19731,*' полученные при 600° С. Экспериментально определены паранетры точки пересечения линий равновесий Ab<=>Jd+Q и Q<=)Cs > Э1,1±0,5 кбар, 1096+10°С.'

Ампулы для исходных зеиеств изготавливались из платины • толщиной 0,1-0,2 ни.. Для предотвращения потерь ¿.елеза из образца ' в опытах■с сухгш железосодержащими составами амп; ты футерова лнсь вольфрамовой фодьгой. толщиной 0,03-0,05мм [Литвин, 19" 11.

ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ХЛОРСОДЕРЖАЩИХ ПРИРОДНЫХ 11 СИНТЕТИЧЕСКИХ СИЛИКАТНПХ СИСТЕИ

В диапазоне 5-30 коар экспериментально изучены равновесия ' л"кви^/ющиг. расплавов в системах "природные образцы базальтов -хлорид "'агпия" и "природный'образец базальта - хлориды главных летрогеннах элементов". три давлениях 10-?.г кбар проведены эксперименты в модальной синтетической системе "диопсид-К20-НС]".

Сис.ена "природные образы базальтов - хлорид кггния". В качестве исхогшх были выбраны. шесть пркрорнн- образцов изверженных п. род, ..о нормативному составу минералов соотв!""ствулщие опквиновнн, толеитовни и щело"йнк (нефелин, нормативным) базальтам. Пророднлись эксперименты с. исяользова I ж смесей образцов базальтов « хлорида "згяия.' Преследовалась "ель определения максимальных концентраций хлора в силикатных расплавам равновесных с .лоридншш при минимальном изменении .:атионного состава г'лккг-тного расплава относительно, «сходного прирс 1юго образна. Результаты опытов при 30 кбар погазали, что в широком диапазоне, перекрнваемоь составами исходных образцов, равновесные концентрации хлора в оснс.-лшх силикатных расплавах ¡:>гут достигать' зысоких значений и нахчдят^л на уровне 3-4 нас. X.

Опыты провогчяись -путем постепенного повипегчя концен-раций хлорида магния в исходной смеси до появления ликвации расплавов. ?ри.4>ием наличия ликвации в экспериментах в'этой системе также как и в следуш"=й описанной ниже, служило изменение отношений Ка20/Я302, СаО/ЭЮд 3 силикатных стеклах после опытов

по сравнению с исходным образцом базальта. Достижение равновесия в опытах проверялось . сопоставлелием результ&тов 'экспериментов различно*: проделаете льнос-и и отличающихся не то дани подготовки исходных натс-малов. Достоверность диагностик составов стекол,» после опытов контролировалось сравнением никрозондовнх анализов при различиях способах подготовки препаратов * анализу: а) сухая ■плифовка; б) промывка поверхности горячей водой; в) растирание образца, удаление хлорьдов растворением 8 воде, повторное сплавление стекла при параметрах основного эксперимента.

Систе: :з "при, одный образец бз-альта - хлориды ■ главных петрогвнннх элементов". В предыдущей системе сравнитллись результат; экс :ерииентов, в которчх составь' исходных силикатных образцов различали©! пл всен катионам, и поэтому оказалось практически невозмо-танм установить четкую кенпозпцконнув закономерность изменения .равновесных концентраций хлора в

- s -

силикатных расплавах. В этой системе состав силикатного расплава в разных опытах изменялся только в отношении какого-либо одного „-эяеыакта. Ь го достигалось добавлением разных хлоридов к одному и тому же обраг.цу базальта. Исходные смеси прт/заливались «аким образом, чтобы в условиях равновесия масса хлориднол фазы не превцщалг 3-5 кас. '/. При достижении равновесия силикатный расп.т->в обогащался катионом ксгопной хл- ридной фазы. Состав исходного образца базальта: Siv2-51, Ti02-1.0, A12°3~13,

FeO-9.7, HhO-O.2, Mg0-9.5f -aO-Ii.5, Na2û-2.4, K20-0.9 вес.И.

Состав равновесного долевого расплава независимо от состава исходного хлорида был представлен смесью хлоридов К, На, :а и . Fe. Эксперименты проведен- с хлоридамч На, К, А1, Са, М'ь. Fe.

Результаты опытов показали, что .ув^пичение давления и темпера туш способствует росту концентраций хлор р. силикатных . расплавах, равновесных-с хлоридами. Величины этих эффектов равь« 0.01-0. Об мас.Я/кбар и «0.001 нас. Я/град соответственно. .Ихзменение химического состава силикатного расплава влияет следующим образом - росту содержаний хлора способствуют: снижение концентрации Si02; рост отн. ления [Ca+Hg î/lHa+KJ и

Ка/К; увеличение содержания железа (рис.2).

Прямо.i полуколичественный анализ хлорид..ой фаз:ч показал, что главными участниками обменной реакции между ~осуществившими силикатными и я лори днями расплавами является К, На, Са. Для ни? методом расчета оалакса масс компонентов в исходной смеси .и в силикатном стекле в продуктах опытов были опгедетены ко&фФициеитк разделения (хлооидна¿/силикатный расплавы I. Они равны: КСа= 3.774+0.5В1, ККд= 5.752+0.816, Кк = 9.356+0.761.

Концентрации элементов в расплавах при расчетах выражались г -ноль/кг. Четкой зависимости коэффициеитов от Р и Т в диапазоне 5-30 *кбар й 1300-1500°С не бнаружено.

Сист. за_ôi-H-jO-HCl ■ Появление акчЛочных кристаллов в

охлаждаемы ( хлор- )водосодержащем силикатном ра плаве основного состава исключает возможность получения зкепериме чтальной • информации о перераспределении компонентов между сосуществующими расплавом и флюидом г лишает смысла прямы» определения содержаний хлора в продуктах эксперимента, тэк как-они изменены при-закалке.'..Содержание хлора *в силикатных расплавах таких сгстем определяется по положнив ликвидуса. Простая по составу ' систека s данной случае, позволила однозначно определясь силикатный ликвидус и упростила термодинамическую обработку. результатов. Конкретно диопейдовый расплав был ыбран в качестве кодеглюгр так, как клинопироксен является одн1"!. из г лапы,

. С1»

вес. а

.ЕЗ

о;

/о » 8 7 6

Щз/

3Ф

1 » I I I , I . >, ,

0 2 4 6 0 10

я

С1 > ВЕС. 55

Расплавы п-йтакьта жадеита А—апьёита

ГО

.23

2

. са,

ВЕС.2

У : РеО а . исхогц.ОЛЛ * ©ппапьте

т

»

а

5.0

4.5 СО

5.9 2.5

43

рЛ ■

3 ч.

а

д.

50 60 70

£1, ВЕС. %

\

\ О

9 5 ¡9 15 2» 0 0.5 1.9 1.5 2

Рис. 2 Зависимость г. нцентраций хлора в силикатных р'•плавах о"' их состава, г'ряг -дены результат« -"питов по изучения равновесий :иг.йкатнлп; и иорид^х •*асип?воБ при 3-30 -бар , , и '....00-1500°С, Барическая и теигерэтурнлЯ еЯЕиапюсти По сравке-ио с гокпозиционной имепт подчиненный характер и аа рисунках: к^ отраньнн.

8

<3

нормативных элементов базальтовых расплавов. В селении Б1-Н20

совместно с П. Л.Перчукон « И.Хушнро экспериментально были научены изобарические сечения 10, 15, 20 и 25 кбар. Б системе 01-"20-НС1 впервые логтчены экспериментальные даг'ые по

положению Г'квидуса при давл? нш 15 кбар в сечениях 01-2М НС1 и п1-1ч.Я НС1 (рнс.З). Б последнем случае концентрация хлора три »5 кбар я 1400°С составила г.2 мас.Х. Флшдонасвденный ликвидус диопсида при добавлении ЯС1 не и-учалсч тал каг

невозможность уче_ть лзнененич составов фаз в равновесии расплав -*рчстэяяы-фтоид делает неоднозначной интерпретацию результатов. Расчет коэффициента активности диопсида в расплаве по уравнению шредера та основе кгних экспериментальных и термохи: лческих данных ШэетДсЬег ^ а!., 19623 показал снижение ег- величины

(Ь отношш ! НС1'Г?СЫ120]

ноо

1*5' кбар

I -

^_I__I ' I->

О.С 0.7 9.6 0,- 0.4 0.5

Рис-3 ¡укотерккентс® <в системе К-Н^О-НС! при 15 кбар.

- и -

ГЛАГ\ 4. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ.

Анализ результатов опытов в системе базальт - хлорида позволяет высказать предположения о механизме растворения хлоридов в сухих силикатных расплавах. Концентрации хлора в силикатниг расплавах равт весннх с хло;лдннки возраста», в ряду -относительней обогаи,..нности пслккомпонентных алсмоеиликатлых расплавов одно- (Na, К), двух- <Са, Нд) и тр<-'.калентншш (Fe'í+) катиоимн модификаторами. В щелочных расплавах они растут от, калиевых к обогащении?., натрием расплав;,.«, что соответствует плохеиияни стерической модели, когда нзблвдзетс.. обратная зависимость рас-^орамости хлора от размера катиона, а структургче единицы расплава, вклотающие ;лор, соответ • гвуы по стехиометрии хлоридам этого катиона. В рамках эт^й недели расплавы, обогащенные двухвалентными катионами, . должны характеризоваться более низкой растворимостью хлора. Обратный' эффект, отмеченный в наших экспериментах иояет озн чать, чтг двухвалентные катионы образует иные связи. Возможно, что ими • мо ут быть катноннУл комплексы типа СаС1+, FeCl связанные в свои очередь алскокрег'екис "ородными полиак>.онамн. Такая интерпретация хорошо согласуется с модельными представлениями развиваемыми В. Н. Анфилогозым и его коллегами. В тоже bj. ¿т нмевтоя некоторые расхождения Б [Аналогов и др., 1934] кг основе данных по простым системам типа И©С1-He20-S10^ С Не - К»

На, Li). согласно которым растворимость хлора при пер-ходе от калиевых к лнтиевчи системам снижается, авторы отвергают гипотезу о зависимости растворимости хлоридов от сферических параметров катионов • предполагает образование в силикатном расплаве автокомплексов типа Me^'MeCl^l. Снижение концентраций

хлора при увеличен»:; содержания Si очевидно объясняется рос гон-степени полимеризации енлякатннх расплавов. Возраставщэя при этой разница-s размер; : хлоридных комплексов или агрегатов с одной сторсчч я алюнокремкекислородных полианнонп с рругой способствует проявлении несмесииостн.

Внсказэмчае предположения о механизме растворимости хлоридов 0яг.'л рассмотрена для сухих силикатных расплаьлз, но, существуют основания полагать, что ини могут быть распространены и на ¿одосодержащие расплавы с хлором. Такой вывод можно с^-'шть на основе анализа эффекта влияния водр на растворимость хлоридов в силикатных расплавах в зависимое, л от давления. . Из • многочисленных литератур"-« данных известно, что добавление воД1 при низких давле"иях. (диапазон перил гi.-ioóap > на п -рядок унижает р-' ;твсримос.ь . хлоридов в силккатны; р.. ^плавсл. Ьайй

Ii. -

эксперименты локазали, что при высоких давлениях этот эффект вирахен значительно меньше - концентрации хлорид"в в сухих базальтовых расплавах (3-5 нас.'А С1) и в водосодержащем диопсидовон при 15 кбар (2.2 нас. % С1) вполне Сопоставимы. Такое сбл/~ение свойств сухи? и ^одосодержащих силикатных расплавов в отношении растворимости в них хлоридов яри высоких давлениях хорош" согласуется с современными представлениями о структурнгч положении воды в си-икатны: расплавах. Зксперикентаяьно доказано tS^olper, 13Ö2J, что в силикатном -расплаве с увеличением давления возрастав1- цр'яя вод-., растворенной i нек в молекуляркоГ форме. Логично предположить, ч;о при этом эффекты, связанные с химмеским взаимодествяен воды в расплаве будут уменьшаться, в том числе и эффекты влияния эогй на растворимость хлориде:, в силикатных расплаве т и формы Нахохр'ния :. юра в нгч.

Снижение с давлением Диссоциации воды в силикатной .расп.-аве име*т еще одно очень :BasuiCj с-едс,еие. Должно уненьшаться влияние воды на обменные реакций между сияькатнанк рьопчаваик и хлоридами, а это дает основание исподь: ->вать полеченные нами да}. ;ые по распределение петрогеннных элементов в сухой системе в прнлотении к реальная природным магматическим -системам при высоких давлениях. Согласно полученный коэффициентам ¿.аздел^ния петрогенных эл-'М--н.эв х/грсодержащкй флюид в равноьесии с баэ-,льтов"ии 'раошшами при "высоком давании будет обогащаться щелоча ми и в Пйрвузо ЗДерёдь кзлиен. Так ".я специфика флшдз hl последних эте -ДЙЙёренциацйи магнетических систем в усчовиях накопления !флшда будет способствовать повышении общей щелочности и К/Ни отношения в наиболее дифференггрованнах порциях расплава.

'Вопросы Поведения хлора в магматических "истек-1* прямо сёпанй с проблемами его источников и концентраторов в мантии. Наиболее интересную информацию в ьтон плане предоставляют дан. ае по содержаниям хлора в породах явно мантийного генезиса. Один из таких примеров алмазоносные яампро.ты Западне5 Австралии. По литературным "источникам нами был создан конпквтерный банк панны.. по э'тйн породам ' петрографическое описание и хим. анализы 500 образце-' ) 'и проведена его стат. лическая обработка. Ее -результаты Но^вонявт утверждать, что источником хлор в мантия в " власти зарождения ламлро'-тоа:-'* расплавов ног бить флогопит матийн'их перйдотитов с содержанием хлора 500 при. Основанием для этого йввб'ла послужил следящий факт. По содержа»ию ¿лорь в . ль/проитах обнаружен тренд , в пределах которого для образцов с ,'э'лее тксоким содjpxaHKf< хлора характерно значение отношения 'KgO/tHgO+F+Cll равное «0.5 и соответствующее стехи'летрии

флогопита (рис.4). По содержания хлора (200-500 ррш) об^ззцг 'этот.) ц нда пе; эхрывают область составе п- первично

u

CJ-

CM

'J iiLc-lamp

çtawvss:;?

«Mg

So 0.5

a см

0.0

gjOl^ñg

янйпазой шегаа»'чн хлооа в певвнчмо

КЗ П^РКШИГОШ О-■нояапеи в хиябррлнтах >

: Ф Л ОГ ">ПИ Т:

■ oméxuoAiefn^uffíi}

0 200

400 Cl

Б00

800 юс*о

,4 Изиеньлие отно; эния K?0/íH?0*2Ci+2F. яаипроитах Западной Австралии.

к содержания Cl е

ГС!

газвш-эт, даэ

'» 1 1 I • 20 кЬаг

- isrof-

Í20Ü

'• С!

V* "*-. Гой. Го tK54Le «t /*Pí» iïo ¡A.

P!uFa»!Cs«Uc

~f

И1Ы ЮИ Ï1

Wjj^&fATTS

¿■V-i'Vf- . . í

0 0.1

0.2 0.3 0.4 0.5. ÍU

-J.?

ití^sáku

0.7 0.8 0.9 H2O/KO0.5 solar patío

.5 Сопоставление чз-готного .распре'-еленае образцов ЛЗ/ -по,-молег./ляр'тому- пкоо«кн:о K0Q 5/'û?p с s спс;и!?ент льншш

дзнкыии .Wspdlandt, 13ô0 Î по спстенэ Küg^lSi^O, j-^O.

- .

текстурировангых слсд из перидотитов«« нодулэй в кимберлитах et а1.» 13811. Это указывает на тс, что в качестве источника летучих в магмах формировавших этот лампроитовый коигчеке доминировал флогопит мантийных пери"оти!иВ. Стабильность флогепита в совокупности с процессами ниякобарной кристаллизационной дифференциации о; уделяют основн- э <^ол1зционьые трендг летучг:: компонентов и главных петро! енных э; эментов в язмпроитоБых расплавах, что падтвер-цается сопоставлением экпер-ментаг яшх и цжрод ;нх (рис.5).

Последнее показывает, что наименее диффоренцирорачними в отведении летучих компонентов являлись расплавы с содержанием Й20 т мае.X (С1 500 ррш), обр»"¡оравшие промежуточные по составу

порода относительно лейцитових и оывиноьых лакпроитп. Именно эти расплавы, очевидно могут характеризоваться как наиболее бяк^кие к первичным /икпроитовди наймам.

ЭАКПВЧЕНИЕ

В числе главных результатов работы можно назвать следующие.

!. Впервые экспериментально доказана возможность значительной (2-5 мае. У, С1) расворимости хлоридов в си.,лк"тных расплавах при вьсокок давлении, что представляет собой принципиально нойув основу для. моделирования магматических систем с участиен хлоре-держащего флюида.

2. В сухих расплавах основного состава в диапазоне параметров 5-30 кб&к, 1300-1500°С изменение содержаний хлора главным образом зависит от валового состава расплава я увеличивается в г яду точной базальт («3-4 кас. У. С1) - базальт нормальной щелочности ,(»4-5.5 мае У, С1) - железистый базальт (до «9 кас. X С1).

3. В водосод'.рзэщих силикатных распла; зх по полученным эксперименталоныи данным п^л 5 к^ар растворимость хлоридов в 5-Иг раз г^евншает величине известные из экспериментов при

кбар. Предложено объя-коние такой барический зависимости растворимости.хяоридгв ь водссодеряащих силикатных расплавах, снованное на уве: ячении отношения молг.'уляр'ой и ' диссоцкироьанной форм растворения воды з силикатном расплаве при возрастании давления.

4. При мсоких давл^.шях кочфф»;иентн разд&.се ия калия, натрия . кальция мегду сосуществующими хаоридными и осноинн:: I -лликагшми раепд вами рер"ы «9, «6 и ■'4 соответственно. На иг основе .-редсказат'ч возможные пути эво щии . основных

силикат:.' расптзвов с повыиеииеи общей щелочности н К/Ка в

НИХ.

5. Создан компьютерный бан~ географичекой, петрографической и химической информации по пампроит?ч Западной Австралии. Фяогогчт определен как манти. дий источник хлора в-лампро'ттах.

6. Pt зработанн наиболее полный из известных комплекс методик по калибровке твердофг овцх аппаратов и ччейка нсв^й конструкции для аппарата НЛ-23м, позволяющие проводить экспер..ненталышв исследования i минералогии и петрологии с высоким урс-БНем точности измерения дзвлення и темпер»./упн.

СЛИСОК РАБОТ- ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ.

1. Жариков В. А., Ишбулатов Р. А., Косяков A.B. Экспериментальное исследование системы базальт - НдС1п при т=1бОО°С и Р=ЗС

кбар. - X Семинар Геохимия магматических пород. Тезиси докл. К., 1834.

2. Жариков В. А., Ишбулатов Р. А., Косяков А. В. Растьорнгость хлора в расплавах основно-о состава. Второе совещание Harri и магматические флюиды. - тезисы докл. - Черноголовка, 1385.

3. Косяков A.B. Реакция альбит =задеит + кварц. Эксперимент на аппарате НЛ-23М. Всесоюзный симпозиум Современная техника' я метод« экспериментальной минералогии, - тезисы докл. Черноголовка, 1983.

'4. Лчтвин U.A., Ишс/латое P.A., Чудиновских Л.Т., Косяков A.B., Ище..ко С. А. Экспериментальные исследования при высоких давлениях в с^язи - проблемой мантгчюго магматизме.. Экспердант в решении актуальных задач геологии. И.: Наука, 1986.

5. Перчук Л., Куширо И., Косяков A.B. Экспериментальной опредевегиб поверхности ликвидуса в системе диопсид •- Н„0. -

ГеОХНМИ: ., 1938, NX 7, 942-95Б.

' !f

r-IIIÎ9 05.07.1990г. Зэк. 759 Об*ёц 1п.л. ^др. ЮОэкз. Типографии ОШ АН СССР