Экспериментальное изучение граничных эффектов на границе кристалл-расплав

Экспериментальные и природные профили граничных слоев

Из гаплогранитного расплава на природные затравки кварца и щелочного полевого шпата наращивался слой минерала, содержащий расплавные включения. Методика и техника эксперимента, описана в [9]. Представительный диффузионный профиль для SiO₂ на границе расплава с щелочным полевым шпатом показан на рис. 1.

Рис.1 Распределение кремнезема на границе с растущим кристаллом щелочного полевого шпата (Fsp). 1 - диффузионный профиль, 2 - интегральный профиль и 3 - содержание кремнезема в расплавных включениях в Fsp.

Также, были проанализированы профили в стеклах из природных базальтов (Ключевской вулкан, Камчатка). Профили строились непосредственно в расплавных включениях, чтобы избежать дополнительных эффектов неравновесной кристаллизации основной массы породы. Представительный профиль для природно-закаленных расплавных включений в оливинах потока Апахончич [14] показан на рис. 4.

Рис.4 Диффузионный профиль от стенки расплавного включения до его центра

Для восстановления диффузионного профиля в частично раскристаллизованных включениях производилась следующая процедура: 1) отбирались зерна оливина с частично раскристаллизованными расплавными включениями 2) муфельная печь выводилась в режим, соответствующий температуре гомогенизации этих включений (в данном случае 1220^o С) 3) графитовый контейнер с зернами помещался в разогретую печь и выдерживался в течении 10 мин. для гомогенизации включений 4) затем температура плавно понижалась (0.5 С/мин) и 5) графитовый контейнер вместе с зернами закаливался в воду. Качество закалки подтверждается следами термоудара в зернах оливина. Пример полученного таким образом диффузионного профиля показан на рис. 5. Хорошо видно, что профиль в природно-закаленном включении и искусственно полученный при эксперименте ведут себя сходным образом.

Рис.5 Диффузионный профиль от стенки расплавного включения до его центра

На всех приведенных профилях хорошо видно, что граничный слой обедняется компонентами, входящими в состав растущего минерала и обогащается несовместимыми компонентами. Однако, изменение концентраций компонентов в граничном слое нелинейно, и, по всей видимости, подчиняется законам многокомпонентной диффузии.