ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ТЕРМОБАРОМЕТРИЯ

Что такое минералогический барометр, можно показать на простом примере. В глиноземистых, т.е. богатых Al₂O₃ метаморфических породах нередко встречается следующая минеральная ассоциация: Crd + Grt + Sil + Qtz. При изменении Т и Р эти минералы начинают реагировать между собой:

  3Crd  =  2Grt + 4Sil + 5Qtz. (4)

Объемный эффект этой реакции очень большой, отрицательный. Это значит, что плотность ассоциации 2Grt + 4Sil + 5Qtz существенно меньше, чем плотность трех молекул кордиерита. Следовательно, увеличение давления приведет к смещению реакции (4) вправо, и в первую очередь, за счет Fe-кордиерита. При этом возрастет магнезиальность обоих Fe-Mg минералов, Crd и Grt (рис.3). В контакте с вновь образованным гранатом вместо кордиерита возникают сростки Sil с Qtz (на рис.3 они изображены схематически). Если скорость погружения породы в глубокие горизонты земной коры (рост давления) выше скорости диффузии Fe и Mg в минералах, то в Crd и Grt сохранится диффузионная зональность. Схематически она показана в виде яркости окраски в нижней части рис.3: густота окраски обратно пропорциональна магнезиальности минералов (X_Mg). Кордиерит-гранат-кварц-силлиманитовый термобарометр, основанный на реакциях (4) и (1), имеет очень простое аналитическое выражение:

P (атм) = T (12.768 - 4.312lnK_Mg) - 2064,

где K_Mg - коэффициент разделения магния, равный XMg^Crd/XMg^Grt. Графический его аналог отображается в виде изотермической проекции на плоскость P-Xi. Одно из таких сечений (500 ⁰С) показано в верхней части рис.3.

В настоящее время имеется значительное число экспериментально откалиброванных минералогических барометров. Более того, для любых типов компьютеров существуют термодинамически взаимосогласованные базы данных. Они позволяют достаточно точно оценить температуру и давление, а также летучести и термодинамические активности компонентов в надкритическом флюиде (преимущественно - это раствор водно-углекислого состава), принимающем самое активное участие в образовании и эволюции метаморфических и магматических пород. Развитая повсеместно химическая зональность сосуществующих минералов дает возможность воссоздать историю изменения термодинамических параметров в ходе эволюции каждого данного образца кристаллической породы. А по нескольким образцам разного химического состава можно судить об эволюции крупных масс кристаллических пород и, тем самым, перейти к решению геодинамических задач. Рассмотрению этой проблемы будет посвящена следущая статья.

Cледующая страница| Назад