Все о геологии :: на главную страницу! Геовикипедия 
wiki.web.ru 
Поиск  
  Rambler's Top100 Service
 Главная страница  Конференции: Календарь / Материалы  Каталог ссылок    Словарь       Форумы        В помощь студенту     Последние поступления
   Геология >> Вулканология | Книги
 Обсудить в форуме  Добавить новое сообщение

Моделирование фазовых равновесий при кристаллизации базальтовых магм

Условные обозначения
Авторы: А.А.Арискин, Г.С.Бармина
Лаборатория термодинамики и математического моделирования природных процессов ГЕОХИ РАН
(Моделирование фазовых равновесий при кристаллизации базальтовых магм.-М.:Наука,МАИК "Наука/Интерпериодика",2000.-363с.)

Назад | Оглавление| Далее

1.6. Выводы

В этой главе мы проследили развитие представлений о фракционировании базальтовых магм, методов построения аналитических и численных моделей фракционной кристаллизации, а также рассмотрели важнейшие вопросы динамики фракционирования магматических систем. Затронутые здесь чисто петрологические проблемы (в частности, соотношения основных и кислых дифференциатов) не исчерпывают круг вопросов, связанных с формированием магматических серий, а служат скорее иллюстрацией задач, при решении которых на первый план выходит концепция кристаллизационного фракционирования. Данные геологических наблюдений и петролого-геохимических исследований, анализ теоретических представлений и результатов экспериментальных работ, личный опыт авторов по ЭВМ-моделированию и генетической интерпретации разнообразных ассоциаций изверженных пород свидетельствуют в пользу боуэновской гипотезы, что именно кристаллизационные процессы являются главным, определяющим фактором магматической эволюции.

До сих пор не предложено альтернативного физико-химического механизма, при помощи которого можно было бы так же последовательно согласовать (1) направленность петрохимических трендов магматических серий, (2) порядок смены минеральных парагенезисов, (3) изменение составов минералов, (4) характер эволюции содержаний микроэлементов и (5) данные по составам расплавных включений в минералах. Эти выводы не противоречат проявлениям других механизмов дифференциации (смешение, ассимиляция, ликвация): напротив, сопряженность этих процессов рассматривается большинством петрологов как необходимое условие эволюции вулканических систем или дифференциации магмы в камере. При этом важно, что процессы кристаллизационного фракционирования остаются ведущим фактором, генерирующим химическое разнообразие составов пород и минералов.

Эта позиция во многом определила направленность исследования, где главный акцент сделан на разработке и практическом использовании ЭВМ-моделей фазовых равновесий для анализа процессов кристаллизации магматических расплавов. Наличие корректной реалистичной модели фазовой диаграммы для магм широкого диапазона составов является при этом важнейшим элементом любых физико-химических схем дифференциации магмы. Применительно к процессам природного фракционирования это условие приобретает решающую роль, если учесть их многофакторность, возможность протекания неидеальных и промежуточных процессов, разнообразие термодинамических параметров кристаллизации.

Анализ конвекционных явлений, сопровождающих дифференциацию магм по кристаллизационным механизмам, приводит к важному выводу, что процессы фракционирования реализуются в условиях преобладания общей конвекции над фазовой. Это подразумевает, что объектом нашего изучения будут магматические системы, для которых характерно интенсивное перемешивание, гомогенизация расплава и отсутствие значительных градиентов температуры и состава в камере на каждой стадии процесса. Физическая природа этой конвекции иногда представляется ясной (см. раздел по моделированию внутрикамерной дифференциации - Глава 6), в других случаях должна являться предметом дальнейших исследований (см. модель полибарического фракционирования в вулканических системах - Глава 5).

Назад | Оглавление| Далее

1. 7. Список литературы

Арискин А.А. (1985) Динамика разделения химических элементов при кристаллизации основных и ультраосновных магм. Дисс. ... канд. геол.-мин. наук. М.: ГЕОХИ АН СССР. 205 с.

Арискин А.А., Френкель М.Я. (1982) Моделирование фракционной кристаллизации основных силикатных расплавов на ЭВМ. Геохимия. N 3. с. 338-339.

Арискин А.А., Бармина Г.С., Озеров А.Ю., Нильсен Р.Л. (1995) Генезис высокоглиноземистых базальтов Ключевского вулкана. Петрология. Т. 3. N 5. с. 42-67.

Бабанский А.Д., Рябчиков И.Д., Богатиков О.А. (1983) Эволюция щелочно-земельных магм. М.: Наука. 96 с.

Бармина Г.С., Френкель М.Я., Ярошевский А.А., Арискин А.А. (1982) Кристаллизационное перераспределение элементов-примесей в пластовых интрузивах. В кн.: Динамические модели физической геохимии. Новосибирск: Наука. с. 45-55.

Бармина Г.С., Арискин А.А., Френкель М.Я. (1989) Петрохимические типы и условия кристаллизации плагиодолеритов Кроноцкого полуострова (Восточная Камчатка). Геохимия. N 2. с. 192-206.

Барсуков В.Л., Дмитриев Л.В., Гаранин А.В. (1979) Основные черты геохимии лунных пород. В кн.: Грунт из материкового района Луны. М.: Наука. с. 18-30.

Богатиков О.А., Цветков А.А. (1988) Магматическая эволюция островных дуг. М.: Наука. 249 с.

Боуэн Н.Л. (1934) Эволюция изверженных пород. ОНТИ НКТП СССР. 324 с.

Браун Дж.М. (1983) Проблема разнообразия изверженных горных пород. В кн.: Эволюция изверженных пород. М.: Мир. с. 13-23.

Виноградов А.П., Ярошевский А.А. (1965) О физических условиях зонного плавления в оболочках Земли. Геохимия. N 7. с. 779-790.

Вуд Б., Фрейзер Д. (1981) Основы термодинамики для геологов. М.: Мир. 182 с.

Гельперин Н.И., Носов Г.А. (1975) Основы техники кристаллизации расплавов. М.: Химия. 351 с.

Геологический словарь (том первый). (1978) Под ред. К.Н.Паффенгольца. М.: Недра. 486 с.

Гиорсоу М.С. (1992) Моделирование магматических систем: термодинамические соотношения. В кн.: Термодинамическое моделирование в геологии. Минералы, флюиды и расплавы. М.: Мир. с. 464-484.

Кадик А.А., Максимов А.П., Иванов Б.В. (1986) Физико-химические условия кристаллизации и генезис андезитов. М.: Наука. 158 с.

Кадик А.А., Луканин О.А., Лапин И.В. (1990) Физико-химические условия эволюции базальтовых магм в приповерхностных очагах. М.: Наука. 346 с.

Кадик А.А., Френкель М.Я. (1982) Декомпрессия пород коры и верхней мантии как механизм образования магм. М.: Наука. 120 с.

Коптев-Дворников Е.В., Ярошевский А.А., Френкель М.Я. (1979) Кристаллизационная дифференциация интрузивного магматического расплава: Оценка реальности седиментационной модели. Геохимия. N 4. с. 488-508.

Кравченко С.М. (1977) Фракционирование малых элементов при дифференциации базитовых магм. М.: Наука. 218 с.

Кременецкий А.А., Овчинников Л.Н. (1986) Геохимия глубинных пород. М.: Наука. 262 с.

Кузнецов Ю.А. (1990) Проблемы происхождения и формационного анализа магматических образований. Избранные труды (III том). Новосибирск: Наука. 292 с.

Левинсон-Лессинг Ф.Ю. (1934) Проблема генезиса магматических пород и пути к ее разрешению. Л.: Изд. АН СССР. 58 с.

Луканин О.А. (1985) О причинах бимодального распределения пород вулканических серий. Геохимия. N 3. с. 348-359.

Магматические горные породы: Эволюция магматизма в истории Земли (1987). Под ред. В.И.Коваленко. М.: Наука. 438 с.

Маракушев А.А. (1988) Петрогенезис. М.: Недра. 293 с.

Масайтис В.Л. (1958) Петрология Аламджахской трапповой интрузии. Л.: Тр. ВСЕГЕИ. Т. 22. 136 с.

Мюллер Р., Саксена С. (1980) Химическая петрология. М.: Мир. 517 с.

Нестеренко Г.,В., Альмухамедов А.И. (1973) Геохимия дифференцированных траппов. М.: Наука. 199 с.

Озеров А.Ю., Арискин А.А., Кайл Ф., Богоявленская Г.Е., Карпенко С.Ф. (1997) Петролого-геохимическая модель генетического родства базальтового и андезитового магматизма вулканов Ключевской и Безымянный (Камчатка). Петрология. Т. 5. N 6. с. 228-239.

Осборн Е.Ф. (1983) Реакционный принцип. В кн.: Эволюция изверженных пород. М.: Мир. с. 136-171.

Папанастасиу Д.А., Вассербург Г.Дж. (1979) Rb-Sr возраст образцов, доставленных Луной-20 и Аполлоном-16. В кн.: Грунт из материкового района Луны. М.: Наука. с. 488-500.

Перчук Л.Л., Рябчиков И.Д. (1976) Фазовое соответствие в минеральных системах. М : Наука. 287 с.

Поляков А.И., Муравьева Н.С. (1981) Дифференцированные риолит-базальтовые серии Исландии и происхождение кислых эффузивов: модель фракционной кристаллизациии. Геохимия. N 9. с. 1362-1379.

Пресналл Д.К. (1983) Фракционная кристаллизация и частичное плавление. В кн.: Эволюция изверженных пород. М.: Мир. с. 67-83.

Рябчиков И.Д. (1965) Термодинамический анализ поведения малых элементов при кристаллизации силикатных расплавов. М.: Наука. 119 с.

Рябчиков И.Д., Вэнке Х. (1996) Магмообразование в мантии Марса. Геохимия. N 8. с. 691-698.

Рябчиков И.Д. (1997) Состав верхней мантии Земли. Геохимия. N 5. с. 467-478.

Сафронов В.С., Витязев А.В., Маева С.В. (1978) Проблемы начального состояния и ранней эволюции Земли. Геохимия. N 12. с. 1763-1769.

Соболев В.С. (1936) Петрология траппов Сибирской платформы. Л.: Изд-во Главсевморпути. 224 с.

Соболев А.В. (1996) Включения расплавов в минералах как источник принципиальной петрологической информации. Петрология. Т. 4. N 3. с. 228-239.

Сурков Ю.А. (1985) Космохимические исследования планет и спутников. М.: Наука. 309 с.

ТеркотД., Шуберт Дж. (1985) Геодинамика. М.: Мир. 730 с.

Трубицын В.П., Харыбин Е.В. (1991) Термоседиментационная конвективная неустойчивость двухкомпонентной вязкой жидкости. Изв. АН СССР. Сер. Физика Земли. N 2. с. 3-17.

Трубицын В.П., Харыбин Е.В. (1997) Конвекция в магматических камерах, вызванная инверсией распределения по глубине осаждающихся кристаллов. Физика Земли. N 5. с. 47-52.

Тэйлор С.Р., Мак-Леннан С.М. (1988) Континентальная кора (ее состав и эволюция). М.: Мир. 379 с.

Уэйджер Л., Браун Г. (1970) Расслоенные изверженные породы. М.: Мир. 552 с.

Флоренский К.П., Базилевский А.Т., Бурба Г.А. и др. (1981) Очерки сравнительной планетологии. М.: Наука. 326 с.

Френкель М.Я. (1982) Геохимическая структура пластового интрузива. В кн.: Динамические модели физической геохимии. Новосибирск: Наука. с. 19-30.

Френкель М.Я (1995) Тепловая и химическая динамика дифференциации базитовых магм. М.: Наука. 239 с.

Френкель М.Я., Арискин А.А. (1984) Алгоритм решения на ЭВМ задачи равновесия для кристаллизующегося базальтового расплава. Геохимия. N 5. с. 679-690.

Френкель М.Я., Ярошевский А.А., Арискин А.А., Бармина Г.С., Коптев-Дворников Е.В., Киреев Б.С. (1988) Динамика внутрикамерной дифференциации базитовых магм. М.: Наука. 216 с.

Фролова Т.И., Бурикова И.А., Гущин А.В., Фролов В.Т., Сывороткин В.Л. (1985) Происхождение вулканических серий островных дуг. М.: Недра. 275 с.

Шарапов В.Н., Черепанов А.Н. (1986) Динамика дифференциации магм. Новосибирск: Наука. 188 с.

Шарапов В.Н., Черепанов А.Н., Попов В.Н., Лобов А.Г. (1997) Динамика охлаждения базитового расплава при заполнении воронковидной интрузивной камеры. Петрология. Т. 5. N 1. с. 10-22.

Шарков Е.В. (1980) Петрология расслоенных интрузий. Л.: Наука. 183 с.

Шейнманн Ю.М. (1968) Очерки глубинной геологии. М.: Недра. 232 с.

Ярошевский А.А. (1986) О происхождении гранитного вещества континентальной коры. Докл. АН СССР. Т. 291. N 2. с. 444-447.

Baily E.B., Clough C.D., Wright W.B., Richey J.E., Wilson G.V., Thomas H.H. (1924) Tertiary and post-tertiary geology of Mull, Loch Aline, and Oban. Mem. Geol. Surv. Scot. 445 p.

Bartlett R.W. (1969) Magma convection, temperature distribution, and differentiation. Amer. J. Sci. V. 267. p. 1067-1082.

Bergantz G. W. (1990) Melt fraction diagrams: The link between chemical and transport models. Rev. Mineral. V. 24. p. 239-257.

Bowen N.L., Schairer J.F. (1935) The system MgO-FeO-SiO2. Amer. J. Sci. V. 29. p. 151-217.

Bradley R.S. (1962) Thermodynamic calculations on phase equilibria involving fused salts, Part II, Solid solutions and applications to the olivines. Amer. J. Sci. V. 260. p. 550-554.

Campbell I.H. (1996) Fluid dynamic processes in basaltic magma chambers. In: Layered Intrusions (Ed. Cawthorn R.G.). Amsterdam: Elsevier. p. 45-76.

Corwin C., Fodor R.V., Roisenberg A. (1986) Silicate-phase compositions in the Serra Geral (Parana) continental flood-basalt province, southern Brazil. Neues Jahrbuch Mineral. Abh. V. 154. N 1. p. 57-73.

DePaolo D.J. (1981) Trace element and isotopic effects of combined wallrock assimilation and fractional crystallization. Earth Planet. Sci. Lett. V. 53. p. 189-202.

Dodd R.T. (1981) Meteorites: a petrologic-chemical synthesis. Cambridge: Cambridge University Press. 368 p.

Drake M.J. (1976a) Evolution of major mineral element abundances during fractional crystallization of a model lunar composition. Geochim. Cosmochim. Acta. V. 40. p. 401-411.

Drake M.J. (1976b) Plagioclase-melt equilibria. Geochim. Cosmochim. Acta. V. 40. p. 457-465.

Duke M.B., Silver L.T. (1967) Petrology of eucrites, howardites and mesosiderites. Geochim. Cosmochim. Acta. V. 31. p. 1637-1665.

Fenner C. (1926) The Katmai magmatic province. J. Geology. V. 34. p. 673-772.

Fenner C. (1929) The crystallization of basalts. Amer. J. Sci. V. 18. p. 225-253.

French W.J., Cameron E.P. (1981) Calculation of the temperature of crystallization of silicates from basaltic melts. Mineral. Mag. V. 44. p. 19-26.

Gast P.W. (1968) Trace element fractionation and the origin of tholeiitic and alkaline magma types. Geochim. Cosmochim. Acta. V. 32. N 10. p. 1057-1086.

Gaffey M.J., Burbine T.H., Binzel R.P. (1993) Asteroid spectroscopy: progress and perspectives. Meteoritics. V. 28. p. 161-187.

Greenland L.P. (1970) An equation for trace element distribution during magmatic crystallization. Amer. Mineral. V. 55. p. 455-465.

Grove T.L., Gerlach D.C., Sando T.W. (1982) Origin of calc-alkaline series lavas at Medicine Lake volcano by fractionation, assimilation and mixing. Contrib. Mineral. Petrol. V. 80. N 2. p. 160-182.

Hewins R.H., Newsom H.E. (1988) Igneous activity in the early solar system. In: Meteorites and the early Solar System. Tuscon: The University of Arizona Press. p. 73-101.

Jaupart C., Tait S. (1995) Dynamics of differentiation in magma reservoirs. J. Geophys. Res. V. 100. p. 17615-17636.

Kelemen P.B. (1990) Reaction between ultramafic rock and fractionating basalt magma. I. Phase relations, the origin of calc-alkaline magma series, and the formation of discordant dunite. J. Petrol. V. 31. p. 51-98.

Kennedy W.Q (1933) Trends of differentiation in basaltic magmas. Amer. J. Sci. V. 25. p. 239-256.

Langmuir C.H. (1989) Geochemical consequence of in situ crystallization. Nature. V. 340. p. 199-205.

Layered Intrusions (1996) Developments in Petrology (Ed. Cawthorn R.G.). V. 15. Amsterdam: Elsevier. 531 p.

Longhi J. (1977) Magma oceanography 2: chemical evolution and crustal formation. In: Proc. Lunar. Planet. Sci. Conf. 8th: Pergamon Press. p. 601-621.

Maaloe S. (1976) Quantitative aspects of fractional crystallization of major elements. J. Geol. V. 84. p. 81-96.

Mangan M.T., Marsh B.D. (1992) Solidification front fractionation in phenocryst-free sheet-like magma bodies. J. Geology. V. 100. p. 605-620.

Marsh B. D. (1989a) Magma chambers. Ann Rev. Earth Planet. Sci. V. 17. p. 439-474.

Marsh B. D. (1989b) On convective style and vigor in sheet-like magma chambers. J. Petrol. V. 30. Part 3. p. 479-530.

McBirney A.R., Nakamura Y. (1974) Immiscibility in late stage magmas of the Scaergaard intrusion. Carnegie Inst. Washington Yearb 73. p. 348-352.

McBirney A.R., Baker H.R., NilsonR.H. (1985) Liquid fractionation. Part I Basic principles and experimental simulation. J. Volcanol. Geotherm. Res. V. 26. p. 1-24.

McBirney A.R., Naslund H.R. (1990) The differentiation of the Scaergaard intrusion. A discussion of Hunter and Sparks (Contrib Mineral Petrol 95: 451-461). Contrib. Mineral. Petrol. V. 104. N 2. p. 235-247.

McIntire W.L. (1963) Trace element partition coefficient: a review of theory and applications to geology. Geochim. Cosmochim. Acta. V. 27. p. 1209-1264.

Nathan H.D., Vankirk C.K. (1978) A model of magmatic crystallization. J. Petrol. V. 19. Part 1. p. 66-94.

Nielsen R.L. (1990) Simulation of igneous differentiation processes. In: Modern methods of igneous petrology: Understanding magmatic processes (Eds Nicholls J., Russell J.K. ). Reviews in Mineralogy. V. 24. p. 63-105.

Nielsen R.L., Drake M.J. (1979) Pyroxene-melt equilibria. Geochim. Cosmochim. Acta. V. 43. p. 1259-1272.

Nielsen R.L., Dungan M.A. (1983) Low-pressure mineral-melt equilibria in natural anhydrous mafic systems. Contrib. Mineral. Petrol. V. 84. p. 310-326.

Nielsen R.L., DeLong S.E. (1992) A numerical approach to modeling boundary layer fractionation: application to differentiation in natural open magma systems. Contrib. Mineral. Petrol. V. 110. p. 355-369.

O'Hara M.J. (1965) Primary magmas and the origin of basalts. Scot. J. Geol. V. 1. p. 19-40.

O'Hara M.J., Mathews R.E. (1981) Geochemical evolution in an advancing, periodically replenished, periodically tapped, continuously fractionating magma chamber. J. Geol. Soc. London. V. 138, p. 237-277.

Petitpierre E., Boivin P. (1983) CRYSTALLIZATION: a computer program for modeling the crystallization of a magmatic liquid. Computers and Geosciences. V. 9. p. 455-461.

Rieder R., Economou T., Wanke H., Turkevich A. et al. (1997) The chemical composition of Martian soil and rocks returned by the mobile alpha proton X-ray spectrometer: preliminary results from the X-ray mode. Science. V. 278. N 5344. p. 1771-1774.

Roeder P.L., Emslie E. (1970) Olivine-liquid equilibrium. Contrib. Mineral. Petrol. V. 29. p. 275-289.

Roeder P.L. (1974) Activity of iron and olivine solubility in basaltic liquids. Earth Planet. Sci. Lett. V. 23. p. 397-410.

Simakin A., Trubitsyn V., Schmeling H. (1994) Structure of the boundary layer of a solidifying intrusion with crystal sedimentation. Earth Planet. Sci. Lett. V. 126. p. 333-349.

Sinton J., Langmuir C., Bender J., Detric R. (1992) What is a magma chamber? Ridge Events. V. 3. N 1. p. 46-48.

Spera F., Oldenburg C.M., Yuen D.A. (1989) Magma zonation: effects of chemical buoyancy and diffusion. Geophys. Res. Lett. V. 16. p. 1387-1390.

Wager L.R., Deer W.A. (1939) Geological investigations in East Greenland, part III. The petrology of the Skaergaard intrusion, Kangerdlugssuaq, East Greenland. Meddelelser om Gronland. V. 105. N 4. p. 1-352.

West W.D. (1985) The Deccan trap and other flood eruptions - a comparative study. Proc. Indian. Natn. Sci. Acad. V. 51A. N 3. p. 465-494.

Worster M. G., Huppert H. E., Sparks R. S .J. (1990) Convection and crystallization in magma cooled from above. Earth Planet. Sci. Lett. V. 101. p. 78-89.

Wright T.L., Doherty P.C. (1970) A linear programming and least squares computer method for solving petrological mixing problems. Geol. Soc. Amer. Bull. V. 81. p. 1995-2008.

Назад | Оглавление| Далее


 См. также
Дипломные работыОценка условий кристаллизации ареального вулканизма г. Терпук Срединного хребта, Камчатки.: Content
Дипломные работыОценка условий кристаллизации ареального вулканизма г. Терпук Срединного хребта, Камчатки.: Introduce

Проект осуществляется при поддержке:
Геологического факультета МГУ,
РФФИ
   
TopList Rambler's Top100