Плечов Павел Юрьевич
Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора геолого-минералогических наук
|
содержание |
При исследовании природных объектов был использован комплексный подход изучения природного материала. Детали методики подробно рассмотрены в главе диссертации <Методы исследования>. Были привлечены классические геологические, геохимические, петрографические и петрологические методы описания вулканических серий, наряду с новыми методами изучения расплавных включений, незавершенных минеральных реакций, термодинамического и гидродинамического моделирования. Для интерпретации результатов привлекались данные тефрохронологии, сейсмики и сейсмологии, мониторинга вулканической активности.
Для корректной интерпретации результатов исследования расплавных включений были проделаны серии методических экспериментов, которые позволили систематизировать эффекты, искажающие составы расплавных включений. Специально проведенные эксперименты по изучению граничного слоя [Плечов, Трусов, 2000], показывают, что влияние граничного слоя на состав включений незначительно. Частичная декрепитация включений, миграция включений по зерну, диффузионный обмен компонентами с минералом-хозяином, частичная или полная диссипация летучих, захват включений на фронте резорбции и другие эффекты способны гораздо больше влиять на измеряемые величины. Автором данной работы был опубликован ряд статей [Pletchov, Kotel'nikov, 1997; Плечов, Трусов, 2000; Граменицкий и др., 2000; Портнягин и др., 2000, 2005b; Плечов и др., 1999, 2000, 2003], посвященных методическим аспектам изучения расплавных включений.
Искажения состава расплава во время захвата включения минералом-хозяином происходят вследствие неучтенного влияния следующих эффектов:
Граничный слой (кристаллизационный дворик) [Плечов, Трусов, 2000]
Гетерогенный захват [Плечов и др.,1999]
Захват включений на фронте резорбции [Плечов и др., 2000]
Дорастание скелетных и футляровидных кристаллов [Pletchov, Kotel'nikov, 1997]
После захвата включения, кроме кристаллизации минерала-хозяина на стенки включения и образования дочерних кристаллов внутри включения [Roedder, 1984], могут происходить следующие эффекты, приводящее к изменению его состава:
Частичная декрепитация. [Портнягин и др., 2000; 2005b]
Миграция включений по минералу-хозяину.
Изменение формы включений после захвата. [Clocchiatti, 1975]
Диффузионный обмен с минералом-хозяином. [Danyushevsky, 2000; Gaetany, Watson, 2002]
Диффузионный обмен с окружающим расплавом через минерал-хозяин [Qin et al., 1992; Spandler et al., 2007; Portnyagin et al., 2008]
Вторичные изменения и девитрификация.
Из приведенного списка эффектов, влиянию миграции включений и вторичным изменениям, в том числе девитрификации стекла во включениях не уделялось достаточного внимания в литературе. Однако, такие включения легко распознаются при петрографическом исследовании и не рассматриваются в данной работе как источник информации о магматических расплавах.
Данные по мощности реакционных кайм, образовавшихся в результате реакции минералов с окружающим расплавом, используются в данной работе для определения интервалов времени нахождения кристаллов в неравновесном с ними расплаве. Детальному рассмотрению результатов, основанных на изучении реакционных кайм, посвящены работы [Dirksen et al., 2006; Плечов и др., 2008] и глава <Динамические системы смешения> данной диссертации. Мощности реакционных кайм измерялись на сечениях зерен в шлифах, ориентировка которых определялась при помощи универсального теодолитного столика Федорова. Для каждого зерна были определены сферические координаты как минимум 2 выходов осей индикатрисы.
Совместно с Л.В.Данюшевским для задач данной работы был разработан новый программный комплекс Petrolog-III, работающий в среде MS Windows [Плечов, Данюшевский,2006]. Он предназначен для моделирования прямой и обратной кристаллизации в ультраосновных и основных магматических системах. В программный комплекс включены возможности моделирования поведения расплавных включений в оливине: оценка эффекта потери железа и моделирование диффузионных профилей в оливинах вокруг расплавных включений. В программе Petrolog-III реализована пошаговая схема моделирования кристаллизации. На каждом единичном шаге кристаллизации из расплава вычитается тот минерал, у которого псевдоликвидусная температура максимальна. Такой алгоритм моделирования кристаллизации позволяет использовать независимо друг от друга модели описывающие равновесие каждого минерала с расплавом. На данный момент Petrolog-III включает в себя 46 опубликованных различными авторами моделей минерал-расплав для 8 минералов. Объектно-ориентированная структура программы позволяет добавлять неограниченное количество моделей для любого числа минералов. Для возможности сравнения и совместного использования моделей в водосодержащих системах при давлениях, отличных от атмосферного, в программе Petrolog-III предусмотрена возможность введения поправок к температурам равновесия, как функции от давления и/или содержания воды в системе. Также, в программе заложена возможность использования наборов коэффициентов распределения для 38 рассеянных элементов, наряду с использованием более сложных моделей распределения для отдельных элементов. По сравнению с другими программами моделирования, Petrolog-III имеет принципиально новые возможности: 1) возможность моделирования поведения рассеянных элементов на основе сложных моделей распределения (например, Beattie,1993; Kinzler et al.,1990); 2) возможность моделирования полибарической кристаллизации с заданием серии промежуточных очагов 3) моделирование кристаллизации в водонасыщенных условиях с количественной оценкой дегазации; 4) моделирование равновесной кристаллизации с учетом прохождения перитектических реакций; 5) возможность моделирования при различной степени фракционирования для каждого минерала в отдельности. Таким образом, программа Petrolog-III оптимально подходит для моделирования островодужных вулканических систем, характеризующихся высокими содержаниями воды в магмах и обилием промежуточных очагов.
|
