Моделирование фазовых равновесий при кристаллизации базальтовых магм

Рассмотренные выше примеры использования метода геохимической термометрии для интерпретации интрузивных базитов показывают, что его эффективность зависит от надежности идентификации пород и оценок остаточных магм, имеющих один и тот же состав захороненного расплава. Это определяет необходимость предварительной привязки исходных образцов к контактовым зонам или конкретным горизонтам в пределах интрузивов. Вместе с тем, в идеале можно представить ситуацию, при которой информацию по условиям образования породы можно получить на основании изучения только одного образца, не имеющего ясного геологического положения. Для этого надо мысленно разделить породу на фракции, обогащенные разными видами первичных кристаллов, оценить составы этих фракций и использовать их в качестве исходных при моделировании равновесной кристаллизации. Ясно, что такие воображаемые "кумуляты" по определению формировались из единой магмы при одной и той же температуре; пересечения модельных траекторий в подобных системах должны быть четкими и однозначными.

Трудно сказать, возможно ли реализовать этот подход практически, путем дробления одного куска породы и анализа фракций, различающихся размером зерен. Методических исследований по данному вопросу не проводилось. Существуют однако природные образования первичного магматического генезиса, которые позволяют поставить эту идею на практическую основу. Речь идет о реголите - тонком слое сильно дробленого и перемешанного материала (не более первых десятков метров), формирующем поверхность планетных тел, лишенных атмосферы и подвергнутых метеоритной бомбардировке, например на Луне. В областях развития лунных базальтов реголит включает обломки пород и минералов магматического происхождения, часть которых с большой вероятностью представляет результат разрушения одних и тех же тел (потоков, покровов, силлов) или относительно крупных фрагментов изверженных пород. Эта ситуация содержит в себе потенциал для применения метода геохимической термометрии, результаты которой при большом количестве исходных составов приобретают статистический (вероятностный) характер (Арискин, 1985).

В данном разделе будут рассмотрены результаты геохимической термометрии фрагментов базальтовых пород и стекол, представленных в реголите из Моря Кризисов на Луне. Эта работа проводилась в несколько этапов. На предварительной стадии была доказана возможность реализации методики и оценен приблизительный диапазон температур кристаллизации морских базальтов 1120-1170^оС (Yaroshevsky et al., 1982; Ярошевский и др., 1983). Для этого использовались составы 61 фрагмента пород и одна из ранних версий модели РТРК, включающая оливиновые геотермометры для лунных базальтовых систем (Longhi et al., 1978).

На втором этапе для более систематичного анализа множественных пересечений в многомерном пространстве состав - температура была разработана специальная программа ПОИСК (Арискин, 1985). Последние результаты связаны с расширением выборки составов до 85 образцов, полной перекалибровкой термодинамической базы модели фазовых равновесий и разработкой версии, предназначенной специально для ЭВМ-моделирования кристаллизации расплавов лунных базальтов (модель ЛУНАМАГ - Арискин, и др., 1989, 1990). При помощи этой программы были заново рассчитаны и интерпретированы траектории кристаллизации пород Моря Кризисов. Результаты этой работы обобщены в публикации (Арискин, и др., 1991).

Советская станция "Луна-24" совершила посадку в юго-восточной части Моря Кризисов 18 августа 1976 г. Место посадки приурочено к границе этого крупного многокольцевого бассейна, заполненного излияниями базальтовых лав (Рис. 3.20). Геологическое положение района позволяло надеяться, что вещество поверхности включает материал морского и материкового происхождения. С помощью буровой установки на станции было проведено опробование реголита на глубину около 2 м: 22 августа колонка лунного грунта была доставлена на Землю. Результаты петрографических исследований показали, что среди фрагментов реголита преобладают полнокристаллические габброиды и долериты при подчиненной роли метабазальтов, скрыто-кристаллических и стекловатых фрагментов (Тарасов и др., 1980). Вторичные образования представлены брекчиями и агглютинатами; существенную часть реголита (до 40% частиц) составляют мономинеральные зерна и поликристаллические сростки.

В результате исследований состава основных породообразующих минералов и мономинеральных частиц установлено, что большинство плагиоклазов из грунта Моря Кризисов отвечают анортитам (An_90-95), в то время как пироксены характеризуются значительными вариациями состава - от магнезиальных до субкальциевых авгитов и пижонитов (Тарасов и др., 1980; Базу и др., 1980). Данные по составам оливиновых зерен указывают на присутствие двух главных максимумов с модами ~ 80 и 65 мол.% Fo (Рис. 3.21). По мнению ряда исследователей, это свидетельствует о смешении в реголите относительно железистого морского материала и более тугоплавкого материкового компонента.

Рис. 3.21. Сравнение наблюдаемого и модельного состава оливина из реголита "Луны-24" 1 - распределение составов для мономинеральных частиц из фракции 250 мкм (Базу и др., 1980), 2 - данные геохимической термометрии, 3 - Ol в равновесии со средним составом зеленых стекол "Луны-24"

При сопоставлении составов пород "Луны-24" мы опирались на петрохимическую информацию, предоставленную А.А.Ярошевским и Л.С.Тарасовым, а также дополнительные данные, имеющиеся в литературе, см. сводку (Арискин, 1985). Окончательная выборка включает 85 составов, представляющих 55 фрагментов пород (размером порядка 1 мм) и 30 скрыто-кристаллических и стекловатых частиц, которые в дальнейшем будем называть стеклами "Луны-24".

Рис. 3.22. Вариационные диаграммы составов пород и стекол из реголита "Луны-24"

Большая часть этих составов была определена методом расфокусированного зонда (> 80%), остальные - методом нейтронно-активационного анализа. Здесь следует отметить, что в базовую выборку не вошли составы, представляющие образцы явно "неморского" или материкового происхождения с содержанием Al₂O₃ > 20 мас.% (Ярошевский и др., 1980).

В то же время была включена группа стекол, первичная магматическая природа которых не доказана. Это сделано с учетом статистического характера метода геохимической термометрии, в процессе которого чужеродные морским породам фрагменты естественным образом "отсеиваются", давая самостоятельные группы модельных жидкостей. Химический состав пород "Луны-24" оказался чрезвычайно разнообразным (Рис. 3.22).

Общей особенностью можно считать низкие содержания TiO₂ (обычно <1 мас.%) и щелочей (Na₂O<0.5%, К₂0<0.05%); в отношении MgO, СаО, FeO и Al₂O₃ отмечаются значительные вариации. Большинство стекол по абсолютным содержаниям главных компонентов перекрываются с соответствующими характеристиками пород и образуют с ними единые группы (Рис. 3.22). Результаты петрохимической типизации этих составов с использованием процедуры КЛАСТАН, разработанной на кафедре геохимии МГУ, приведены в Табл. 3.9.

Табл. 3.9. Петрохимические типы и группы базальтов Моря Кризисов на Луне

В соответствии с результатами иерархического кластерного анализа фрагменты пород и стекловатые частицы разделены на три петрохимических типа, которые можно определить как высокомагнезиальные "базальты", глиноземистые "базальты" и "ферробазальты". Выделенные типы пород включают 8 групп, составы которых приведены в Табл. 3.9 по мере увеличения железистости. Ферробазальты составляют ~ 60% выборки и характеризуются максимальными содержаниями TiO₂. Тем не менее, по сравнению с базальтами из других районов Луны именно эти породы были выделены рядом исследователей в специфический тип весьма низкотитанистых базальтов (VLT - Vaniman, Papike, 1977). Фрагменты пород и стекол представлены в ферробазальтах примерно поровну (Рис. 3.22) и, очевидно, это главный тип изверженных пород Моря Кризисов.

Высокомагнезиальные базальты представлены пикритами, оливиновыми витрофирами и частицами так называемых зеленых стекол, которые рассматриваются в качестве возможных аналогов первичных магматических расплавов, породивших ферробазальты и железистые габброиды "Луны-24" (Grove, Vaniman, 1978). Глиноземистые базальты III типа показывают широкий спектр железистости, причем среди обогащенных Аl₂O₃ частиц не редко преобладают стекловатые разности.

Даже краткое рассмотрение петрохимических особенностей базальтов "Луны-24" отражает трудности, возникающие при попытках идентификации генетически родственных ассоциаций пород и стекол. Значительный разброс данных по содержаниям главных компонентов (особенно SiO₂ и FeO) свидетельствует о сложной природе изверженного материала Моря Кризисов, включающей не только процессы фракционирования и перераспределения минералов на магматической стадии, по также механическое дробление и сортировку кристаллического вещества после затвердевания магматических расплавов. При этом нельзя отрицать возможность полного ударного плавления отдельных фрагментов или сростков минералов с формированием определенной части зеленых (магнезиальных) и бурых (железистых) стекловатых фрагментов. В этих условиях моделирование кристаллизации расплавов морских базальтов может дать основу фазовой интерпретации наблюдаемых петрохимических различий.

Проблема заключалась в том, что специфика состава морских базальтов накладывает серьезные ограничения на возможность использования при их анализе ЭВМ-моделей, разработанных применительно к земным толеитовым системам. Для большинства морских лунных пород характерны низкие содержания SiO₂ и щелочей, а также высокая железистость, которые приводят к систематическим отличиям последовательности кристаллизации и состава минералов. Они проявляются: (1) в отношении клинопироксена, который в лунных базальтах представлен в большей степени Pig, чем Aug; (2) обогащении Pl анортитом и (3) общем изменении кофигурации фазовых полей и, соответственно, пропорций кристаллизации минералов в области высокожелезистых и обедненных щелочами расплавов (Longhi, Pan, 1988). Это вызвало необходимость разработки ЭВМ-программы, ориентированной на моделирование кристаллизации в лунных базальтовых системах.

В начале 90-х годов мы разработали ЭВМ-программу ЛУНАМАГ (в англо-язычной версии - LUNAMAG), предназначенную для расчета траекторий кристаллизации расплавов лунных морских базальтов и базальтоидных ахондритов (Арискин и др., 1990). Эта программа была задумана как развитие ЭВМ-модели КОМАГМАТ и представляет собой заново переписанный код, в котором оптимизированы и приведены к универсальной форме большинство вычислительных функций, использованных при разработке ранних программ. При описании моделей равновесия минерал-расплав был расширен набор компонентов твердых фаз, которые включают дополнительно Mn₂SiO₄ и Ca₂SiO₄ в Ol, MnSiO₃ в пироксенах и FeSi₂Al₂O₈ в Pl. Но главная особенность этой программы состоит в том, что она предполагает обмен и манипулирование файлами входных термодинамических параметров, допуская предварительную настройку на заданный диапазон составов или условий.

При настройке этой модели на составы и условия кристаллизации лунных морских магм мы использовали ряд экспериментальных данных по плавлению синтетических аналогов лунных базальтов (O'Hara et al., 1974; Donaldson et al., 1975; Weill, McKay, 1975; Walker et al., 1976, 1977; Grove, Raudsepp, 1978; Grove, Vaniman, 1978; Rhodes et al., 1979; Grove, Beaty, 1980). Эти эксперименты были проведены при давлении 1 атм в условиях низкой фугитивности кислорода (буфер IW и ниже). Детали формирования выборок экспериментальных данных для термодинамической обработки представлены в работах (Арискин  и др., 1989, 1990).

Расчет коэффициентов регрессии, описывающих зависимость констант равновесия минералообразующих реакций от температуры и состава проводился на основании линейной модели:

, (3.6)

где Al/Si и Ti/(Al+Si) - атомные отношения в расплаве. Учет зависимости от содержания титана оказался важен для оливина и пироксенов, которые демонстрируют систематические отличия в составах при переходе от низко-Ti к высоко-Ti базальтам (Арискин  и др., 1989). В Табл. 3.10 приведены параметры геотермометров минерал-расплав, рассчитанных по результатам этой обработки и использованных при построении ЭВМ-модели ЛУНАМАГ.

Таблица 3.10. Параметры геотермометров минерал-расплав, использованных при разработке ЭВМ-модели ЛУНАМАГ (Арискин  и др., 1990)

Примечания. Микрокомпоненты: ¹ Mn₂SiO₄, ² Ca₂SiO₄, ³ MnSiO₃, ⁴ FeSi₂Al₂O₈ .

Графики на Рис. 3.22 характеризуют точность интегральных минеральных геотермометров по данным их тестировании на результатах экспериментов, использованных при калибровке модели ЛУНАМАГ.

Приведенные данные свидетельствуют, что температуры кристаллизации Ol в 80% случаев отличаются от экспериментальных не более чем на 10^оС, а различия рассчитанных и экспериментальных составов в 90% случаев не превышают 2 мол.% Fo. Точность расчета температур Pig и Aug также составляет порядка 10^оС, причем в 70% случаев модельные составы пироксенов отличаются от экспериментальных не более чем на 2 мол.% En, Fs и Wo. Аналогичные расчеты при помощи плагиоклазовых геотермометров указывают на некоторое понижение точности: только для 63% экспериментов модельные температуры попадают в интервал 10^оС, при этом состав плагиоклаза для 94% данных воспроизводится с точностью 2 мол.% An.

Тестовые расчеты кристаллизации расплавов лунных базальтов. Используя программу ЛУНАМАГ, мы провели ЭВМ-моделирование равновесной кристаллизации расплавов некоторых базальтов и стекол из мест посадок "Аполлона-12", "Аполлона-15" и "Луны-24" (исходные составы даны в Табл. 3.11). На Рис. 3.24 сопоставляются результаты расчетов и экспериментов на этих образцах. Здесь можно отметить вполне удовлетворительное соответствие абсолютных температур и порядков кристаллизации породообразующих минералов. Как видно из Рис. 3.24, выделение твердых фаз для большинства морских пород происходит в последовательности: Ol -> Ol+Pig -> Ol+Pig+Pl -> Ol+Pig+Pl+Aug Ilm, причем ферробазальты "Луны-24" представляют по существу анхиэвтектическую систему с небольшим избытком Pl.

Табл. 3.11. Составы расплавов лунных базальтов, использованных для

тестирования ЭВМ-модели ЛУНАМАГ

Примечания. Исходные составы представляют синтетические аналоги лунных пород и приведены к 100 мас.%. Ссылки: 1 и 6 - ( Grove, Vaniman, 1978); 2 - (Walker et al., 1976 1976); 3 - ( Rhodes et al., 1979); 4 и 5 - (Walker et al., 1977 1977).

Модельные соотношения между Ol и Pig в целом носят перитектический характер, хотя в отдельных случаях при T<1100^oC баланс фазовых пропорций указывал на котектическую кристаллизацию этих минералов. В случае 5-го состава модель воспроизвела повторное (после реакционного замещения) появление Ol на ликвидусе (Рис. 3.24), однако надежность оценок стабильности низкотемпературных ассоциаций Ol-Pig-Aug все же не велика из-за недостаточной изученности фазовых равновесий в этой области. Плагиоклаз появляется на ликвидусе модельных систем в интервале ~ 1140-1180^оС и содержит примерно 90 мол.% An. Кристаллизация субкальциевого авгита (~ En₄₀Wo₃₃) ограничена температурами ниже 1150^оС.

 

Рис. 3.24. Сравнение экспериментальных и расчетных температур выделения минералов при равновесной кристаллизации расплавов лунных базальтов Номера траекторий кристаллизации отвечают исходным составам в Табл. 3.11. Для каждого состава приведено расчетное значение максимальной степени закристал-лизованности

На Рис. 3.25 проведено сравнение экспериментальной и расчетной эволюции состава жидкой фазы при равновесной кристаллизации расплава ферробазальтовых стекол "Луны-24" и высокомагнезиального стекла "Аполлона-15". Как видно, модельные линии хорошо воспроизводят экспериментальные тренды.

Рис. 3.25. Сравнение экспериментальных и расчетных линий эволюции составов расплавов при равновесной кристаллизации зеленого стекла "Аполлона-15" и бурого стекла "Луны-24" Исходные составы отвечают номерам 1 и 6 в Табл. 3.11 и на Рис. 3.24.

Данные этого рисунка наглядно показывают эффект длительного выделения оливина в случае исходного высокомагнезиального состава, причем в поле устойчивости Ol отмечается наилучшее совпадение экспериментальных и модельных трендов. Для синтетического аналога бурых стекол "Луны-24" характерно монотонное обеднение MgO, СаО, Al₂O₃ и отсутствие значительных вариаций в содержании SiO₂. Интересно, что тренд обогащения жидкой фазы FeO продолжает модельную линию эволюции расплавов зеленых стекол (Рис. 3.25). Подобная направленность отражает многофазность кристаллизующейся ассоциации и свидетельствует о низкотемпературной природе ферробазальтов "Луны-24" (Рис. 3.24).

Приведенные данные свидетельствуют о реалистичности разработанной модели кристаллизации и возможности использования программы ЛУНАМАГ для оценки фазовых соотношений и возможных котектических связей базальтов Моря Кризисов на Луне. Результаты геохимической термометрии пород "Луны-24" и их генетическая интерпретация будут рассмотрены в следующих разделах.

Моделирование кристаллизации расплавов пород Моря Кризисов

На начальном этапе геохимической термометрии было проведено моделирование кристаллизации расплавов, отвечающих 8 основным петрохимическим группам базальтов Моря Кризисов (Табл. 3.9). Данные этих расчетов дают общее представление о специфике первичного фазового состава реальных фрагментов, сгруппированных по химическим признакам. Моделирование равновесной кристаллизации проводилось при помощи программы ЛУНАМАГ в условиях буферного равновесия железо-вюстит (IW) и давлении 1 атм. При вычислениях использовался шаг кристаллизации 2 мол.%; прекращались расчеты при достижении степени кристаллизации 80% или температуры 1100^оС.

Результаты моделирования приведены на Рис. 3.26 в виде температурных последовательностей выделения Pl, Ol, Pig и Aug. Анализ модельных соотношений показывает, что расплавы 1-й, 2-й и З-й группы сильно пересыщены оливином, состав которого на ликвидусе отвечает Fo₈₀, Fo₇₈ и Fo₇₁, соответственно. Вторым кристаллизуется пижонит или плагиоклаз, причем температуры насыщения Pl варьируют около 1180^оС и практически не зависят от содержания в исходных расплавах Ol компонента.

Рис. 3.26. Результаты ЭВМ-моделирования равновесной кристаллизации расплавов, представляющих главные петрохимические группы базальтов Моря Кризисов Исходные составы отвечают номерам составов в Табл. 3.9

Незначительно меняется и состав оливина в равновесии с ликвидусным Pl (An_90-91) при 1180^оС: Fo_67-68. Данный интервал близок второму максимуму содержаний Fo в мономинеральных зернах оливина из реголита "Луны-24" (Рис. 3.21). Этот результат можно рассматривать в качестве указания на возможное кумуляционное происхождение высокомагнезиальных фрагментов. Для расплавов большинства ферробазальтов, составляющих группы 4 и 5, характерны незначительные различия температур кристаллизации минералов с преобладанием котектических (Ol+Pl) или слабопересыщенных этими минералами составов. Плагиоклаз является первой кристаллизующейся фазой для всех глиноземистых расплавов, причем в случае 6-й и 7-й группы ликвидусные температуры лишь на 20^оС превышают начальные температуры выделения Ol. Что касается фазовых соотношений состава 8-й группы, то здесь вообще отсутствует Pig и при низких температурах мы наблюдаем габбровый (Pl+Ol+Aug) парагенезис минералов.

Котектическая типизация и термометрия пород "Луны-24"

Основу для статистической геохимической термометрии пород Моря Кризисов составляют траектории равновесной кристаллизации расплавов, рассчитанные для всех образцов исследуемой выборки. Эти вычисления проводились аналогично рассмотренным выше данным для главных петрохимических групп (Арискин  и др., 1991). В результате было получено 85 температурно-композиционных последовательностей, отражающих эволюцию состава расплава. Модельные зависимости представлены в виде отдельных таблиц (файлов) в интервале закристаллизованности 0-80 мол.% с шагом 2%.

При таком количестве исходных данных визуальную идентификацию пересечений в пространстве состав - температура провести невозможно и необходимо использование дополнительных методов сопоставления эволюционных линий. Один из подходов к решению этой задачи описан нами в работах (Арискин, 1985; Френкель и др., 1987). Суть этого метода заключается в разбиении полного массива данных на отдельные температурные сечения, представляющие совокупность составов расплава при данной температуре, и последовательном поиске среди этих составов групп, представляющих компактные кластеры.

Эту разновидность геохимической термометрии мы называем котектической типизацией, подчеркивая таким образом, что в результате находится совокупность составов и исходных образцов, представляющих единое семейство котектических линий. Интервал температур в области наиболее многочисленных и компактных сгущений составов можно рассматривать как вероятные температуры первичного равновесия.

Для реализации этой методики 85 температурно-композиционных зависимостей путем линейной интерполяции составов были пересчитаны на ряд температурных сечений, кратных 5^оС, из которых для последующей обработки была отобрана серия составов в интервале 1100-1300^оС с шагом 10^оС. Эта выборка включает 1037 составов модельных жидкостей, жестко связанных с температурой в каждом из 21 базового сечения. Максимальное количество составов (76 80) приходится на интервал 1140-1170^оC, минимальное (k=18) относится к температуре 1300^оС. Это распределение отражает соотношение фрагментов с высокими и низкими температурами ликвидуса.

Котектическая типизация модельных расплавов проводилась в два этапа, раздельно для каждого температурного сечения. На первом этапе при помощи процедуры КЛАСТАН в отвечающей заданной температуре выборке определялось положение возможных центров сгущения составов в шестимерном пространстве содержаний основных петрогенных компонентов - SiO₂, TiO₂, Al₂O₃, FeO, MgO и CaO. Затем при помощи разработанной автором программы ПОИСК каждый состав сечения относительно выделенных центров проверялся по каждому компоненту на условие

, (3.7)

где K - компоненты жидкой фазы (в нашем случае K=6), k - число составов жидкостей, - число сгущений и - интервал неопределенности содержаний для i-го компонента. Выполнение условия (3.7) гарантирует, что входящие в сгущение составы отличаются не более чем на величину доверительного интервала , который определяется погрешностями исходных аналитических данных и используемой вычислительной процедуры (Арискин  и др., 1991).

При задании доверительных интервалов, мы опирались на опыт тестирования модели ЛУНАМАГ, полагая, что погрешности расчетов перекрывают неопределенности аналитических данных. Таким образом, при поиске статистически значимых сгущений были приняты следующие значения : SiO₂ - 2 мас.% (эквивалентно 1%), TiO₂ - 0.6%, Al₂O₃ - 1%, FeO - 1.4%, MgO и СаО - 1 мас.%.

При этих значениях ограничение (3.7) является довольно жестким, т.к. максимальные отклонения обычно характерны не более чем для 1 - 2 компонентов и реализуются редко, а среднеквадратичные отклонения в пределах выделенных групп не превышают 0.3 мас.% для TiO₂, Al₂O₃, MgO и СаО, составляя 0.3-0.6 мас.% для SiO₂ и FeO (Табл. 3.12). В разделе 3.1 отмечалось, что сгущение модельных составов можно рассматривать в качестве пересечений траекторий кристаллизации только при условии , где K - число компонентов расплава, - число фаз равновесной ассоциации. Выбранные 6 компонентов удовлетворяют этому условию для 2-х, 3-х, 4-х и 5-ти фазовых ассоциаций (Рис. 3.26). При этом петрогенетическое значение имеют пересечения не менее эволюционных линий. Это означает, что при использовании 6 компонентов расплава формальные пересечения должны представлять от двух (один минерал + расплав) до пяти (4 минерала + расплав) траекторий. Для повышения надежности выделения родственных групп составов мы увеличили эти минимальные значения до 4 и 7 эволюционных линий, соответственно.

В соответствии с принятыми ограничениями среди примерно 70% образцов "Луны-24" выделяется около 30 статистически достоверных сгущений при температурах ниже 1200^оС. Большинство включают 4-5 составов, но наиболее многочисленные ( ) и компактные из них попадают в интервал 1130-1170^оС, который характеризует, вероятно, преобладающие температуры излияния базальтовых лав Моря Кризисов. Выделенные сгущения формируются в основном за счет ферробазальтов 3-й и 5-й группы; сюда входит также половина высокомагнезиальных и глиноземистые базальты группы 6 (Табл. 3.9). Расплавы пород 7-й группы не вошли ни в одно из идентифицированных сгущений и представляют, видимо, чужеродный базальтам "Луны-24" магматический материал. В Табл. 3.12 даны примеры нескольких таких пересечений при температурах 1150^оС и 1130^оС.

Табл. 3.12. Примеры исходных температур и составов расплавов, рассчитанных в результате котектической типизации изверженных пород Моря Кризисов на Луне

T, oC	1150				1130
Кластер(n)	1 (18)		2 (10)			3 (21)		4 (7)
Компонент
SiO2	47.23	0.43	45.85	0.58		46.79	0.60	46.10	0.31
TiO2	1.14	0.15	1.37	0.19		1.44	0.13	1.86	0.19
Al2O3	11.45	0.12	11.74	0.17		10.81	0.10	11.15	0.14
FeO	20.55	0.37	21.35	0.39		23.05	0.35	23.43	0.32
MnO	0.28	0.05	0.30	0.03		0.31	0.06	0.35	0.05
MgO	5.99	0.12	6.02	0.10		4.89	0.06	4.85	0.09
CaO	13.02	0.27	13.02	0.30		12.35	0.27	11.81	0.25
Na2O	0.29	0.09	0.25	0.09		0.29	0.09	0.28	0.10
K2O	0.04	-	0.06	-		0.05	-	0.12	-
P2O5	0.02	-	0.04	-		0.02	-	0.06	-
FeO/MgO	3.43	-	3.55	-		4.71	-	4.83	-

Примечания. Средние составы модельных жидкостей характеризуют наиболее компактные и многочисленные сгущения линий эволюции состава расплава для траекторий кристаллизации пород и стекол "Луны-24"; n - число составов.

Результаты геохимической термометрии позволяют конкретизировать фазовый состав ликвидусной ассоциации для каждого изученного фрагмента. Модельные распределения относительных количеств "кумулятивных" фаз и фенокристаллов показывают, что при температурах 1150^оС ликвидусная ассоциация отвечает котектикам Pl+Ol Pig Aug с некоторым преобладанием плагиоклаза (10-25 мас.%) над фемическими фазами (5-15 мас.%). При этом встречаются фрагменты, резко обогащенные одним из минералов (до 15-25%).

Интерпретация результатов

При анализе данных геохимической термометрии пород Моря Кризисов можно сформулировать несколько методических и генетических выводов:

(1) В результате работы с большим количеством исходных составов, включающих сложные смеси материкового и морского материала, идентифицируется некоторый интервал начальных температур и отвечающий ему спектр составов исходных магматических расплавов. Пример такой температурно-композиционной последовательности показан на Рис. 3.27.

Рис. 3.27. Сравнение рассчитанных ликвидусных температур пород и стекол из реголита "Луны-24" и температурно-композиционных параметров исходных ферробазальтовых расплавов при температурах 1170, 1150 и 1130оС Размер квадратов примерно соответствует неопределенности метода геохимической терметрии и котектической типизации

(2) Характер результатов позволяет говорить о котектической типизации исходных образцов, т.е. определению групп пород, составляющих единое семейство котектических линий по составу захваченного расплава.

(3) Разделение на группы котектически родственных пород зависит от принятой неопределенности оценок содержания отдельных компонентов, см. уравнение (3.7). Возможно, что использованные значения слишком "жесткие" и в действительности различия показанных в Табл. 3.12 составов незначимы.

(4) В любом случае выделенные группы магматических жидкостей можно отнести к единому типу ферробазальтовых расплавов, представляющих основной материал изверженных пород Моря Кризисов. Содержание TiO₂ в этих расплавах за счет оцененной первичной "кумулятивности" образцов в 1.5-2 раза превышает среднее по породам. Этот момент необходимо учитывать, пользуясь терминологией типа VLT магмы (Vaniman, Papike, 1977).

(5) В силу того, что самые компактные и множественные пересечения обнаружены в диапазоне 1130-1150^оС, этот интервал можно принять в качестве наиболее вероятных (преобладающих) начальных температур внедрения и излияния магматического материала.

Назад | Оглавление| Далее