Дробная кристаллизация (геология)
Фракционная кристаллизация , или фракционирование кристаллов , является одним из наиболее важных геохимических и физических процессов, работающих в коре и мантии каменистого планетарного тела, таких как Земля. Это важно в формировании магматических пород , потому что это один из основных процессов магматической дифференциации . [ 1 ] Фракционная кристаллизация также важна в образовании осадочных эвапоритных пород или просто фракционной кристаллизация - это удаление ранних образованных кристаллов из оригинальной гомогенной магмы, так что кристаллы предотвращаются от дальнейшей реакции с остаточным расплавом.
Магматические камни
[ редактировать ]Фракционная кристаллизация - это удаление и сегрегация из расплава минеральных осадков; За исключением особых случаев, удаление кристаллов изменяет состав магмы. [ 2 ] По сути, фракционная кристаллизация представляет собой удаление ранних образованных кристаллов из первоначально гомогенной магмы (например, путем рассеяния гравитации), так что эти кристаллы предотвращаются от дальнейшей реакции с остаточным расплавом. [ 3 ] Состав оставшегося расплава относительно истощается в некоторых компонентах и обогащается в других, что приводит к осаждению последовательности различных минералов. [ 4 ]
Фракционная кристаллизация в силикатных расплавах ( MAGMA ) является сложной по сравнению с кристаллизацией в химических системах при постоянном давлении и составе, поскольку изменения в давлении и составе могут оказывать существенное влияние на эволюцию магмы. Добавление и потеря воды, углекислого газа и кислорода входят в число композиционных изменений, которые необходимо учитывать. [ 5 ] Например, парциальное давление ( явность ) воды в силикатных расплавах может иметь первостепенное значение, как и в кристаллизации ближней твердых магм гранитного состава. [ 6 ] [ 7 ] Кристаллизационная последовательность оксидных минералов, таких как магнетит и ульвоспинель, чувствительна к кислородному летную расплавленности, [ 8 ] и разделение оксидных фаз может быть важным контролем концентрации кремнезема в развивающейся магме и может быть важным в Andesite . Genesis [ 9 ] [ 10 ]
Эксперименты дали много примеров сложностей, которые контролируют, что минерал кристаллизуется сначала, поскольку расплав охлаждается мимо литлуса .
Один пример касается кристаллизации расплавов, которые образуют мафические и ультрамафические породы. Концентрации MGO и SIO 2 в таяниях являются одними из переменных, которые определяют, осаждается ли оливин или -энстатит пироксен . [ 11 ] Но содержание воды и давление также важны. В некоторых композициях при высоком давлении без кристаллизации воды энстатита предпочитается, но при наличии воды при высоких давлениях оливин предпочитается. [ 12 ]
Гранитные магмы дают дополнительные примеры того, как расплавы в целом сходной состав и температуры, но при различном давлении могут кристаллизовать различные минералы. Давление определяет максимальное содержание воды в магме гранитной композиции. Высокотемпературная фракционная кристаллизация относительно плотных гранитных магм может обрабатывать одно щелочно-полевой гранит, а более низкотемпературная кристаллизация относительно богатой водой магмы может производить два полезного гранита. [ 13 ]
Во время процесса фракционной кристаллизации расплавости становятся обогащенными в несовместимых элементах . [ 14 ] Следовательно, знание последовательности кристаллизации имеет решающее значение для понимания того, как развиваются композиции расплава. Текстуры скал дают информацию, как задокументировано в начале 1900 -х годов серии реакций Боуэна . [ 15 ] Примером такой текстуры , связанной с фракционированной кристаллизацией, является межгранулярная (также известная как межкумулусная) текстуры, которые развиваются везде, где минерал кристаллизуется позже окружающей матрицы, следовательно, заполняя оставшееся межбезопасное пространство. Различные оксиды хрома, железа и титана показывают такие текстуры, такие как межгрануальный хромит в кремнистой матрице. [ Цитация необходима ] Экспериментально определенные фазовые диаграммы для простых смесей дают представление об общих принципах. [ 16 ] [ 17 ] Численные расчеты со специальным программным обеспечением становятся все более способными точно моделировать естественные процессы. [ 18 ] [ 19 ]
Осадочные скалы
[ редактировать ]Фракционная кристаллизация важна для образования осадочных эвапоритовых пород. [ 20 ]
Смотрите также
[ редактировать ]- Кумарная скала - магматические породы, образованные накоплением кристаллов из магмы либо путем оседания, либо плавания.
- Беспочка потока - полосы или слои, которые иногда можно увидеть в скале, которая образовалась из магмы
- Фракционная кристаллизация (химия) - метод переработки веществ на основе различий в их растворимости
- Магматическая дифференциация - геологический процесс в формировании некоторых магматических пород
- Многослойное вторжение -большое волнение, похожее на тела магматических скал
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Петрология изучение магматических ... скал , Лорен А. Рэймонд, 1995, МакГроу-Хилл, с. 91
- ^ Уилсон Б.М. (1989). Магматический петрогенез глобальный тектонический подход . Спрингер. п. 82. ISBN 9780412533105 .
- ^ Emeleus, Ch; Тролль, VR (август 2014). «Ромовый магматический центр, Шотландия» . Минералогический журнал . 78 (4): 805–839. Bibcode : 2014minm ... 78..805e . doi : 10.1180/minmag.2014.078.4.04 . ISSN 0026-461X .
- ^ Петрология изучение магматических ... скал , Лорен А. Рэймонд, 1995, МакГроу-Хилл, с. 65
- ^ Ланге, RL; Кармайкл, Ян С.Е. (1990). «Термодинамические свойства силикатных жидкостей с акцентом на плотность, термическое расширение и сжимаемость» . Отзывы о минералогии и геохимии . 24 (1): 25–64 . Получено 8 ноября 2020 года .
- ^ Хуан, WL; Wyllie, PJ (март 1973 г.). «Плавление отношений мусковита-гранита до 35 кбар в качестве модели для слияния метаморфизированных субдурованных океанических отложений». Вклад в минералогию и петрологию . 42 (1): 1–14. Bibcode : 1973comp ... 42 .... 1H . doi : 10.1007/bf00521643 . S2CID 129917491 .
- ^ Philpotts, Энтони Р.; Ague, Jay J. (2009). Принципы магматической и метаморфической петрологии (2 -е изд.). Кембридж, Великобритания: издательство Кембриджского университета. С. 604–612. ISBN 9780521880060 .
- ^ Макбирни, Александр Р. (1984). Магматическая петрология . Сан -Франциско, Калифорния: Фриман, Купер. С. 124–127. ISBN 0877353239 .
- ^ Juster, Thomas C.; Гроув, Тимоти Л.; Percit, Michael R. (1989). «Экспериментальные ограничения на генерацию базальтов FETI, андезитов и риодацитов в Центре распространения Галапагоса, 85 ° W и 95 ° W». Журнал геофизических исследований . 94 (B7): 9251. Bibcode : 1989jgr .... 94.9251J . doi : 10.1029/jb094ib07p09251 .
- ^ Philpotts & Ague 2009 , с. 609–611.
- ^ Philpotts & Ague 2009 , с. 201–205.
- ^ Куширо, Икуо (1969). «Система Forsterite-диопсайда с силика с водой и без него при высоких давлениях» (PDF) . Американский журнал науки . 267.A: 269–294 . Получено 8 ноября 2020 года .
- ^ McBirney 1984 , с. 347–348.
- ^ Кляйн, Э.М. (2005). «Геохимия магматической океанической коры». В Руднике, Р. (ред.). Корка - Трактат по геохимии Том 3 . Амстердам: Elsevier. п. 442. ISBN 0-08-044847-x .
- ^ Боуэн, Н.Л. (1956). Эволюция магматических скал . Канада: Дувр. С. 60–62.
- ^ McBirney 1984 , с. 68–102.
- ^ Philpotts & Ague 2009 , с. 194–240.
- ^ Philpotts & Ague 2009 , с. 239–240.
- ^ Ghiorso, Mark S.; Хиршманн, Марк М.; Рейнерс, Питер В.; Кресс, Виктор С. (май 2002). «PMELTS: пересмотр расплавов для улучшения расчета фазовых отношений и основных разделов элементов, связанных с частичным плавлением мантии на 3 GPA: PMELTS, пересмотр расплавов» . Геохимия, геофизика, геосистемы . 3 (5): 1–35. doi : 10.1029/2001GC000217 .
- ^ Raab, M.; Спиро, Б. (апрель 1991 г.). «Изотопные вариации серы при испарения морской воды с дробной кристаллизацией». Химическая геология: изотопная геонаучная секция . 86 (4): 323–333. Bibcode : 1991cgigs..86..323r . doi : 10.1016/0168-9622 (91) 90014-N .