Главная
Новости
Строительство
Ремонт
Дизайн и интерьер




22.11.2020


22.11.2020


22.11.2020


18.11.2020


17.11.2020


04.11.2020


01.11.2020


01.11.2020


31.10.2020


31.10.2020





Яндекс.Метрика
         » » Превращения минералов и термическая история

Превращения минералов и термическая история

24.10.2017

Одна из целей исследования поведения минералов - выяснить термическую историю материнской породы. Природа и масштаб микроструктуры минерала издавна использовались петрологами для качественного определения вероятной истории остывания породы. Так, присутствие тридимита в изверженной породе означает, что она, по всей вероятности, кристаллизовалась при температуре выше 870°С и остывала достаточно быстро, что предотвращало переход тридимита в кварц. Тридимит часто находят в вулканических породах типа риолита. Наоборот, наличие грубой структуры распада в минерале свидетельствует о том, что вмещающая порода остывала достаточно медленно, чтобы диффузия успела проявиться в таком масштабе.
Если же кинетика минерального перехода известна, то можно получить и количественные характеристики такой термической истории. Поскольку масштаб микроструктуры, наблюдаемый в контролируемом диффузией переходе, регулируется скоростями диффузии, свойственными данному процессу, знание скоростей диффузии открывает нам прямой доступ к геологической информации, содержащейся в микроструктуре минерала. Очень тонкая микроструктура может указывать на быстрое охлаждение при высокой скорости диффузии, но она же может быть результатом длительного процесса при высоких температурах, если диффузия протекает очень медленно. Разумеется, не все минералы или переходы пригодны для получения такой информации, и для того, чтобы превращение минерала можно было использовать таким образом, нужно, чтобы время этого превращения и длительность геологического процесса были близкими.
Во многих минералах превращения протекают настолько медленно, что даже через миллионы лет медленного остывания от высоких температур процессы не доходят до завершения. Это дает нам длительную временную шкалу, охватывающую большинство интересующих нас геологических процессов. Если бы превращения минералов происходили быстро по сравнению со скоростями остывания, то их значение как индикаторов термической истории было бы значительно меньше.
Пока протекающий процесс контролируется диффузией, данные о ее скорости можно использовать для выяснения термической истории и без анализа микроструктур. Рассмотрим экспериментальную ситуацию на рис. 1.11. В этом эксперименте, зная условия термообработки диффузионной пары и измерив профили диффузии за различное время, можно рассчитать коэффициент диффузии. Очевидно, что, получив однажды величину скорости диффузии, можно использовать формы диффузионных профилей для расчета термической истории.
Не следует, однако, думать, что количественное определение термической истории минералов скоро станет обычной процедурой; как обычно, здесь имеются свои трудности и даже ловушки. В условиях эксперимента количество переменных мало, по сравнению с тем, что может быть в природных системах. Как, например, будут влиять на скорости диффузии малые элементы и примеси? Можно ли скорости диффузии, измеренные при высоких температурах, экстраполировать на низкие температуры? И что еще серьезнее, как будет влиять на скорость превращений минерала присутствие в породах флюидной фазы? Коррелировать лабораторные измерения с тщательными полевыми наблюдениями следует с осторожностью. Сами превращения могут происходить при помощи многих различных механизмов, часто действующих одновременно и формирующих каждый микроструктуру своего масштаба, затрудняя, таким образом, их расшифровку.
Эти вопросы будут обсуждаться при описании конкретных превращений. Хотя мы, может быть, не очень близки к получению количественных данных по скоростям остывания геологических объектов, возможности этого подхода к поведению минералов огромны. По мере накопления новых данных понимание процессов, происходящих в минералах, станет необходимым для каждого, интересующегося эволюцией горных пород.