Лаборатория эспериментальной и технической петрологии МГУ,
к. A-607, тел. 939-20-40

Рис. 20. Некоторые равновесия без участия летучих компонентов, важные для минералообразования в земной коре и верхней мантии.

Эти минеральные равновесия, в которых не участвуют летучие компоненты, имеют особое значение. В написании их уравнений все компоненты сбалансированы составом участвующих в реакции минералов. Тем самым демонстрируется зависимость равновесий только от температуры и давления, но не от химизма среды минералообразования. Поэтому они могли бы стать опорой для создания системы метаморфических фаций. При достаточно большом числе подобных равновесий, одни из которых в большей степени зависят от давления, а другие - от температуры, они создадут на Р-Т диаграмме систему пересекающихся моновариантных линий ("петрогенетическую сетку"), ячейки между которыми и являются пределами условий (температуры и давления) той или иной фации. К рассматриваемым равновесиям относятся (рис. 20) полиморфные переходы: алмаз графит (система С), кальцит арагонит (СаСО₃), превращение оливина в шпинелеподобную модификацию (Мg₂SiO₄), равновесия между полиморфными модификациями кремнезема (SiO₂) и силикатов глинозема (Аl₂SiO₅). Теми же особенностями обладают более сложные реакции, например

Однако, следует помнить, что эти реакции осложнены переменностью состава минералов. Подавляющее большинство из упомянутых минералов являются крайними членами рядов сложных твердых растворов. Влияние изменчивости состава минералов рассмотрено ниже. Кроме того, изучение подобных равновесий представляет значительные экспериментальные трудности из-за очень низких скоростей реакций (при этом возникает вопрос и о равновесности парагенезисов этих минералов в природных условиях). Оценки различными исследователями, например, положения тройной точки равновесий силикатов глинозема разительно отличаются, что отражено на рис.20. Для уточнения ее положения использовались различные критерии равновесия в эксперименте, методы термодинамических расчетов в комбинации с результатами изучения метаморфических пород. В настоящее время наиболее вероятное положение тройной точки 530-550⁰ С и 4.5-5 кбар.

К сожалению, твердофазовых равновесий, по крайней мере с минералами постоянного состава, слишком мало и большинство из них относится к условиям высоких давлений, характеризующих условия низов земной коры и верхней мантии (более 8 кбар). Из них наибольшую петрологическую роль играют равновесия полиморфных модификаций силикатов глинозема: андалузита, силлиманита, кианита - обычных минералов продуктов метаморфизма глинистых бедных кальцием пород. На основе различных трендов изменения температуры с глубиной, т.е. различия геотермического градиента в метаморфических поясах, и соотношения этих трендов на Р - Т диаграмме с равновесиями полиморфов Al₂SiO₅ были выделены "барические типы метаморфизма". Для типа низкого давления (андалузит-силлиманитового) при умеренных температурах не достигается давление, необходимое для образования кианита, а в высокотемпературных фациях устойчив силлиманит. Тип среднего давления иначе назван кианит-силлиманитовым. Встречаются также метаморфические ряды промежуточного кианит - андалузит - силлиманитового типа. Тренд сопряженного изменения Р и Т для них проходит вблизи тройной точки. Для типа высокого давления условия Р и Т относятся к полю устойчивости кианита вблизи кривой равновесия жадеита.