РТ-параметры и аflH2O.
С помощью геотермометров (табл. 1) и геобарометров
[2] мы рассчитали РТ-
параметры зарождения гранитов. Оказалось, что
процесс гранитизации ограничен такими
пределами: 750-6500С и 7-5 кбар (глубины порядка
20-15 км). При этом удалось доказать, что
гранитизация протекает не на прогрессивной,
идущей с возрастанием Т- и Р-стадии метаморфизма,
а на регрессивной стадии, то есть при их снижении.
Этот вывод противоречит углекислотной
модели Ньютона [3].
Может быть, высокая концентрация СО2 во
флюиде приводит к снижению аflH2Oи
вызывает гранитизацию гнейсовых толщ? Это можно
проверить расчетными методами.
Таблица 1.
Некоторые геотермометры, основанные на
Fe-Mg-обменных равновесиях [2],
и значения термодинамических величин этих
равновесий в уравнении T, K = (dH0 + PdV0)/(1,987lnKT
+ dS0 )
Геотермометр
|
dH0 , кал/атом |
dS0, э.е. |
dV0, кал/бар |
| Хлорит-гранатовый |
7895 |
5,510 |
0,018 |
| Биотит-гранатовый |
7843 |
5,699 |
0,025 |
| Кордиерит-гранатовый |
6002 |
2,557 |
0,035 |
| Клинопироксен-гранатовый |
5543 |
3,447 |
0,010 |
| Ставролит-гранатовый |
5391 |
5,561 |
0,015 |
| Амфибол-гранатовый |
6617 |
4,630 |
0,018 |
| Ортопироксен-гранатовый |
4066 |
2,143 |
0,023 |
| Хлоритоид-гранатовый |
4273 |
3,523 |
0,012 |
| Шпинель-гранатовый |
3909 |
3,216 |
0,009 |
Зная РТ-параметры, при которых
зарождаются гранитные магмы, легко рассчитать в
реакции типа (1). Записывается выражение для
константы реакции (1):
K(1)=anH2O=
-dG(1)=RT(lnaBtPhl - lnaOpxEn
- lnaKfsOr) + dG0Phl
+ dG0Qtz - dG0En - dG0Or
- dG0H2O
где, согласно уравнению
Гиббса-Гельмгольца dG0i = dH0i
- TdS0i + PdV0i. На
основе известных термодинамических данных по dH0i,
dS0i, dV0iа так-
же по активностям Phl, En и Or в соответствующих
твердых растворах рассчитывают величины aflH2Oпри
данных Р, Т и составах минералов. Оказалось, что
при одинаковых Т или Р активность
воды в чарноките выше
либо равна значению в гнейсе, из
которого этот гранит возник. Этот важный вывод не
дает, однако, ответа на вопрос, почему возникает
типичная минеральная ассоциация
чарнокита - парагенезис Opx + Kfs + Qtz.
Ведь возрастание должно приводить к смещению
реакции (1) влево, то есть способствовать
стабильности ассоциации биотита с кварцем. Но, быть может, все-таки
высокая активность углекислотного (СО2 )
компонента флюида способствует образованию
чарнокита? К сожалению, на основе минеральных
равновесий величину активности СО2 нельзя
рассчитать, поскольку в неизмененных гранитах
нет карбонатов. Напомним, что глубинные флюиды
более чем на 90% состоят из воды и углекислоты. Но
коль скоро (XflCO2 + XflH2O)
~ 1, то выявленное нами возрастание концентрации
воды во флюиде при гранитизации гнейсов и
кристаллосланцев неизменно приведет к снижению
в нем СО2, граниты не могут быть
продуктами трансформации гнейсов за счет
повышенной XflCO2, как
это следовало из углекислой модели Р.
Ньютона. Но тогда что же способствует
стабилизации в граните парагенезиса
Opx + Kfs?
Вариации составов минералов в
реакционных структурах показали, что химические
реакции на фронте зарождения гранита
контролируются не только и не столько Р и Т,
сколько активностями подвижных компонентов
флюида. Но каких компонентов? На этот главный
вопрос и предстояло дать ответ.
Следующая страница, условные обозначения
|
