Определение

Определение температуры кристаллизации.

ликвидусные термометры, термометры обменного равновесия. Модели Оливин-Расплав (Ford, 1983), Клинопироксен-Расплав (Loucks, 1996), Плагиоклаз-Расплав (Арискин, 2000), Ортопироксен-Расплав (Арискин, 1986). Оценка температуры по твердофазным включениям. Температура захвата и температура фризинга. Влияние давления, содержания воды, фугитивности кислорода на температуру кристаллизации. Оценка точности определения температуры.

"ликвидусные термометры" это модели описывающие поверхность насыщения расплава конкретным минералом в РТХ пространстве. Общий принцип таких термометров заключается в определении системы уравнений описывающих, зависимость констант реакций образования миналов твердого раствора минерала от состава расплава и Т-Р параметров системы. Дополнительным уравнением является уравнение стехиометрии минерала. Если известен составы расплава и кристаллизовавшегося из этого расплава минерала, температура равновесия рассчитывается итерационным решением системы уравнений.

 [Данюшевский, 1991] предложил оценивать влияние H2O на понижение ликвидусных температур минералов как 

Tкрⁱ =Tрасчⁱ <TEX>\gamma</TEX>XH2O. Усредненная поправка <TEX>\gamma</TEX>, оцененная по экспериментальным данным в базальтовой и бонинитовой системах составляет

 Увеличение давления приводит к увеличению ликвидусных температур.  Для клинопироксена этот эффект максимальный (примерно 10 град/кбар), поэтому с увеличением давления его поле кристаллизации расширяется.

Термометры обменного равновесия

В высокотемпературных магматических системах (>1000 C) не так много минеральных пар, которые имеют устойчивую совместную кристаллизацию и могут быть использованы как термометры. К ним относятся оливин-шпинель, оливин-клинопироксен, клинопироксен-ортопироксен.

Оливин-Шпинель.

Наиболее популярно в настоящее время уравнение, полученное Болхаусом, путем модификации термометра О'Нейла и Вуда [Balhaus, 1991]

T(K)=[6530 280*P(Gpa) (7000 108*P)*(1-2*X_Fe^OL)-1960*(1-2*X_Fe^SP) 16150*X_Cr^SP 25150*(X_Fe3 ^SP X_Ti^SP)]/(R*lnK_D^Mg-Fe2 _OL-SP 4.705), где X_Fe = Fe² /(Fe² Mg), X_Cr^SP=Cr/(Al Cr Fe³ ), X_Fe3 ^SP=Fe³ /(Al Cr Fe³ ), X_Ti^SP- количество катионов Ti на 4 атома кислорода в формуле шпинели.

Шпинель повсеместно встречается в оливине в виде твердофазных включений и является наряду с оливином ликвидусной фазой в базальтовых системах. Однако, данная модель очень чувствительна к неточностям в определении состава. Например, 5% ошибка в определении MgO (нормальная ошибка для микрозонда), приводит к изменению расчетной температуры более, чем на 50 С. Это означает, что точность термометра не превышает 50 С. С другой стороны оливин и шпинель легко переуравновешиваются по железу и магнию уже после захвата оливином шпинели и могут отражать более низкую температуру.

Оливин-Клинопироксен

Существует экспериментально откалиброванная (в интервале Т° 1175 – 1080 °С при Р =1 бар для базальтовых и андезитовых составов)  модель [Loucks, 1996], которая  применяется для совместно кристаллизующихся оливина и авгита. Модель основана на  уравнениях зависимости K_DFe2/Mg (Ol-Aug) от температуры и состава минералов. Точность метода составляет ± 6 °С [Loucks, 1996]. Этот геотермометр может давать удовлетворительные оценки для Т° при содержании воды  в расплавах до 2%.

Клинопироксен-Ортопироксен

Термометр [Lindsley, 1983] дает погрешность около 25 С. Для расплавов, равновесных с клинопироксеном, но недосыщенных ортопироксеном (т.е. только по клинопироксену), этот термометр дает нижнюю оценку температуры.