Изменение расплавных включений после захвата

    На расплавное включение может воздействовать изменение следующих факторов:

• состава внешнего расплава
• общего и флюидного давления в магматической камере
• температуры магматической системы

    После формирования включения, то есть замыкания порции расплава в кристалле, изменения состава системы не должны сказываться на составе включения из-за отностельно малых скоростей диффузии элементов в кристаллической решетке минерала. В минералах с пористыми (канальными) структурами диффузия будет более значимой. 
    Изменение давления в магматической системе не сказывается на давлении во включении, но возникает разница давлений (внешнего и во включении). Обычно минерал выдерживает разницу по давлениям до 5 кбар, а затем в нем возникают трещины. 
    Основным фактором, сильно изменяющим состояние расплавного включения после его формирования, является понижение температуры при дальнейшей кристаллизации в магматической системе. При понижении температуры из расплава включения на стенки начинает кристаллизоваться минерал-хозяин. Вследствие того,что часть расплава переходит в кристаллическую фазу, освобождается объем и туда собирается  содержащийся в расплаве газ (флюид) - образуется газовый пузырек. После консервации включения газовый пузырек  появляется моментально и начинает расти.

Зависимость облика расплавного включения (РВ)  от скорости закалки

Рис.11 Зависимость облика РВ  от скорости закалки

Если понижение температуры происходит очень быстро, то газовый пузырек не успевает собраться и тогда закаленное включение представляет собой стекло с трещинами усадки(контракционными трещинами). Такие включения в природе практически не встречаются, но могут быть получены при очень быстрой закалке 
во время термометрических экспериментов (рис.11А).
    Часто, во включениях успевает образоваться газовый пузырек ( за счет кристаллизации минерала-хозяина на стенки включений и уменьшения растворимости флюида при понижении температуры), но дочерние фазы внутри включения не образуются из-за отсутствия центров нуклеации. Такие включения называются стекловатыми (рис.11В).
    При постепенном, но достаточно быстром понижении температуры, в какой-то момент времени в расплаве включения появляются зародыши других минералов, которые начинают расти. Если при закалке во включении еще существует расплав, то такое включение называется частично раскристаллизованным (рис.11С).
    В том случае, когда происходит медленное остывание включения, весь расплав успевает раскристаллизоваться и получается полностью раскристаллизованное (рис.11D) включение.

Кристаллизация минералов на стенки включения является неравновесным процессом, еще очень слабо изученным. В любом случае, эволюция расплава во включениях не повторяет эволюцию кристаллизующейся магмы. Преимущественно, во включениях кристаллизуется минерал-хозяин, поскольку внутри малого объема включения затруднено образование центров нуклеации других минералов.

Пример, демонстрирующий эволюцию расплавных включений в клинопироксене щелочных базальтов вулкана Этна (Сицилия) [Frezotti et al.,1991]. После захвата включения, на стенки кристаллизуется более 30% клинопироксена, прежде чем образуются центры нуклеации других минералов. Такая массовая кристаллизация повышает содержание H2O в остаточном расплаве и начинает кристаллизоваться амфибол. При дальнейшем возрастании содержания летучих, образуются новые дочерние минералы, апатит и магнетит. При этом, центр нуклеации кристалла апатита образовался на границе с газовым пузырьком. В результате, первоначально захваченный базальтовый  расплав эволюционировал до трахитового, насыщенного летучими (например, Cl > 1% wt.).

Причины возникновения газового пузырька.

Газовый пузырек возникает тогда, когда во включении возрастает содержание свободного флюида. Это может происходить по различным причинам:  При понижении температуры системы снижается растворимость флюида в расплаве. При понижении температуры системы в РВ за счет термического сжатия уменьшается давление и растворимость флюида опять-таки снижается. При понижении температуры и давления системы минерал и РВ начинают сжиматься, при этом РВ сжимается быстрее, следовательно образуется полость. Полость может заполняться флюидом, но она может быть представлена и "вакуумом".  При росте минерала на стенки включения увеличивается парциальное содержание флюида в остаточном расплаве (этот случай справедлив, если флюид не входит в структуру минерала-хозяина).

Рис.12 Зависимость водонасыщенности  расплава от температуры. Р=1кб

Одно из главных условий применимости метода гомогенизации включений - насыщенность расплава флюидом в момент захвата РВ.
    Если в кристалле присутствуют более ранние или сингенетичные расплавным включениям флюидные включения, то можно говорить о том, что во время захвата РВ расплав уже был насыщен флюидом, так как происходила дегазация.  

Рис.13 Зависимость водонасыщенности  расплава от давления. Т=1223оС

Поскольку вода является магмофильным соединением (некогерентным кристаллизующимся фазам), она накапливается  в расплаве при любой кристаллизации (за исключением некоторых случаев - когда в очаг поступает новая порция ненасыщенной флюидом магмы или когда происходит повышение давления). Если вода в расплаве вышла на линию насыщенности, то расплав очень сложно вывести с нее (см. рис.12, 13: синяя линия - линия насыщенности; а- "запрещенная область").  Следовательно, если  в кристалле существуют более ранние флюидные включения, то более поздние расплавные включения будут флюидонасыщенными.

Изменение формы включений.

[Clocchiatti,1975] провел эксперимент, в котором за 50 дней при температуре 800 С округлые включения в кварце приняли форму обратных кристаллов.

Частичная декрепитация включений

    В водосодержащих включениях.
    Протоны диссипируют из РВ при высокой температуре или перепадах давления. Вследствие этого включение окисляется и изменяется его температура гомогенизации. Остающийся свободный кислород связывается с железом, образуя мелкие кристаллы магнетита FeFe₂O₄, которые при последующем нагревании РВ не растворяются. 

В водосодержащих включениях при их нагреве происходят реакции типа:

 2H2O(расплав) 6FeO(расплав) = 2H2 2Fe3O4
или
 H2O(расплав) 2FeO(расплав) = H2 Fe2O3(расплав)

 Первая реакция протекает с образованием твердофазного магнетита. При этом, в расплаве уменьшается количество воды и железа, что приводит к увеличению температур гомогенизации и к искажению валового состава включений.
 Вторая реакция протекает в более высокотемпературных условиях  (выше поля стабильности магнетита) и приводит к тем же последствиям.

Вторичные изменения.

Гидротермальные флюиды циркулирующие по породе, способны полностью изменить состав включений. Отмечены случаи перезаполнения включений глинистыми минералами. Хлоритизация включений в оливине вызывает экстракцию MgO из вмещающего оливина.