Кинетика минералов

Как мы видели, общая скорость превращения определяется многими факторами. Влияние всех этих факторов на кинетику отражает кривая, которая показывает нам время, необходимое для завершения данного этапа превращения при любой заданной температуре. Эта кривая называется диаграммой время - температура - переход, или ТТT-диаграммой (Time -Temperature-Transformaition). На рис 1.12 показана форма такой кривой. Хотя причины этой С-образной формы будут детальнее обсуждаться в последующей главе, есть несколько особенностей, на которые следует указать уже сейчас.
На рис. 1.12 по вертикали отложена температура, а по горизонтали-логарифм времени. Температура Tc-это термодинамически идеальная температура перехода, т.е. единственная температура, при которой дочерняя фаза будет в полном равновесии с материнской. Первая жирная кривая показывает время при соответствующей температуре, по истечении которого впервые различается продукт перехода, а вторая жирная линия-время, за которое реакция практически завершается. Тонкие линии между ними отражают промежуточные стадии перехода.

При температурах, приближающихся к равновесной Тc, скорость перехода исчезающе мала. При более низких температурах эта скорость возрастает до максимума, а затем, при дальнейшем понижении температуры, снова падает. Ниже некоторой температуры переход, по кинетическим причинам, практически затухает. Это можно назвать кинетическим порогом температуры.
Следует подчеркнуть, что если бы не существовало кинетических барьеров для превращения и кинетика, таким образом, не отставала бы от требований термодинамики, то для характеристики перехода достаточно было бы указать только температуру, что мы и имеем при переходах твердое-жидкое, где скорости диффузии велики. Тот факт, что превращения в твердом состоянии происходят в каком-то диапазоне температур, часто растягиваясь на несколько сот градусов, всецело обусловлен их замедленностью. По этой причине значение ТТТ-кривых для понимания твердофазных преобразований не может быть преувеличено.
Диаграмма фазового равновесия типа показанного на рис. 1.1 описывает лишь термодинамически идеальное поведение, но ничего не говорит нам о реальном превращении. Следовательно, при рассмотрении поведения минерала совершенно обязательно наряду с диаграммой фазового равновесия исследовать и характер ТТТ-диаграммы. Раньше этим пренебрегали, и в результате, при обилии диаграмм фазовых равновесий для минеральных систем, данные по ТТТ очень скудны. Это засилие диаграмм фазового равновесия привело к игнорированию многими минералогами того обстоятельства, что наблюдаемое поведение многих минералов не может быть охарактеризовано с позиций идеального равновесного поведения. Это - тема, к которой мы вновь и вновь будем возвращаться в последующих главах, но она настолько важна, что мы включили ее во введение, несмотря на то что она не полностью рассмотрена.
ТТТ-кривые могут определяться экспериментально путем изучения хода превращения в серии изотермических экспериментов с различной выдержкой. Затем минерал закаливается при температуре опыта, и его микроструктура исследуется под электронным микроскопом для определения характеристик превращения.