Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Во время охлаждения из расплава образуются кристаллы. Таким образом, соотношение кристалл / расплав увеличивается, образуя магму, кристаллическую массу и, наконец, кумулятивную породу.

Кристалл кашицу является магмой , которая содержит значительное количество кристаллов (до 50% от объема) , суспендированного в жидкой фазе ( в расплаве). [1] Поскольку фракция кристаллов составляет менее половины объема, не существует жесткой крупномасштабной трехмерной сети, как в твердых телах. [2] Таким образом, их реологическое поведение отражает поведение абсолютных жидкостей. Внутри монокристаллической кашицы наблюдается переход к более высокой твердой фракции по направлению к краям плутона, в то время как жидкая фракция увеличивается по направлению к самым верхним частям, образуя жидкую линзу вверху. [1]Кроме того, в зависимости от глубины размещения кристаллические засыпки, вероятно, будут содержать большую часть кристаллов на большей глубине в коре, чем на более мелкой глубине, поскольку плавление происходит в результате адиабатического разуплотнения магмы по мере ее подъема, это особенно верно для средних -океанские хребты . [3]

Сейсмические исследования предлагают убедительные доказательства существования кристаллических завалов, а не полностью жидких магматических тел. [1]

Кристаллический мусор может иметь широкий диапазон химического и минералогического состава, от основного ( мало SiO 2, богатое MgO) до кислого (SiO 2 богатое, бедное MgO).

Формирование [ править ]

Кристаллические заросли образуются на разной глубине земной коры . Они возникают в результате фракционной кристаллизации жидкости. Фракционная кристаллизация - это физический и химический процесс, при котором из определенного исходного химического раствора образуется жидкая и твердая фаза. В зависимости от исходного химического состава жидкости в расплаве будут образовываться различные минералы. [4]

Исходная жидкость может образовывать кристаллы (твердая фаза) при охлаждении и добавлении воды определенной концентрации. В зонах субдукции , более характерных для магматических дуг, возможно перенос воды в мантию Земли , поскольку более плотная океаническая плита погружается под другую - континентальную или более молодую океаническую - плиту. Вода является ключевым фактором этого геохимического процесса и оказывает значительное влияние на геотерму погружающейся плиты. Это вызывает частичное плавление корки, в результате чего образуется камера жидкой фазы, которая позже кристаллизуется и генерирует минералы. [5]

Источником воды являются минералы, которые содержат в своем химическом составе H 2 O.

Другой ключевой фактор - это концентрация кремнезема в магме, которая приводит к дифференциации магмы. По окончании кристаллизации можно кристаллизовать кварц, но только тогда, когда в расплаве содержится высокая концентрация SiO 2 , который является основным компонентом минерала. [5]

Быстрое увеличение содержания кристаллов за короткий интервал температур создает идеальные реологические условия для экстракции расплава. Плавучие, более легкие магмы, извлеченные из кристаллической кашицы, могут подниматься через кору и образовывать плутонические комплексы. [5]

Извлечение [ править ]

Кристалл кашица модель представляет собой вид плутонов как кристалл кладбища. [6] Это означает, что кристаллы отделены от силикатной жидкости, в которой они были кристаллизованы. Эта модель контрастирует с взглядом на интрузивные магматические тела как на неудавшиеся извержения. [7] При охлаждении кристаллическая каша может подвергаться различным процессам магматической дифференциации , таким как фракционирование кристаллов, смешивание, плавление. [8]

Чтобы создать скопление кристаллов, должен быть механизм, который извлекает промежуточную жидкость из уже кристаллизованных твердых частиц. При понижении температуры увеличивается твердая часть магматического очага. Это означает, что проницаемость снижается с повышением температуры. Это также останавливает конвекцию в системе, а постепенное накопление кристаллов увеличивает эффективность вытеснения расплава из нижележащих частей камеры из-за нагрузки. Эти механизмы способствуют разделению поведения кристаллов и жидкости, позволяя жидкости просачиваться вверх.

Однако этот механизм экстракции работает в оптимальном интервале фракции кристаллов. [9] Если доля кристаллов низкая, конвекция все еще действует в системе, что останавливает осаждение кристаллов и экстракцию жидкости. Однако, если доля кристаллов очень высока, система начинает вести себя как твердое тело в пределах временных шкал приложенного напряжения в системе ( время Максвелла ).

Извержение [ править ]

Поскольку магма состоит из фракций разного состава, она может претерпевать разные процессы, такие как извлечение расплава, разделение фаз, обогащение воды и газа и закачка магмы из более глубоких магматических очагов (обычно в пределах нижней коры (геология) ). Все это может прямо или косвенно вызвать события извержения . [10]

Одним из факторов, которые могут инициировать извержение магмы, является разделение фаз жидкого и кристаллического компонентов кристаллической кашицы. По мере того, как магма развивается с течением времени и содержание кристаллов в магме увеличивается, происходит разделение фаз, и жидкая фаза магмы выталкивается вверх под действием ее плавучести в результате ее более низкой плотности. Вулканы , как клапаны открытой системы, обеспечивают путь для выброса газа и извержения магмы. Количество растворенных газов может быть дополнительным фактором, контролирующим событие извержения. Чем глубже расположен магматический очаг, тем большее количество газа может быть растворено в магме (в условиях высокого давления), особенно в андезитовых и риолитовых.магмы. По мере того, как происходит разделение фаз и жидкая фракция увеличивается вместе с понижением давления, увеличивается выделение газа. Этот процесс выражается высокой долей пузырьков, которые направляют жидкую фазу к поверхности земли. Кроме того, чем выше содержание растворенной воды и других газов, тем сильнее будет извержение.

Последняя и самая тривиальная причина извержения магмы - это закачка свежей магмы из нижних частей коры в выпущенный магматический очаг, что увеличивает содержание жидкой фазы и, следовательно, давление внутри очага, которое одновременно сбрасывается. как поток лавы на поверхность земли. «Кристаллическая каша» является ведущей и наиболее многообещающей моделью [9] [11] магматических тел, которая подтверждается находками ( игнимбритами ) на поверхности, хотя есть некоторые противоречивые аспекты. [12] [13]

Рудные месторождения [ править ]

Магмы, содержащие летучие вещества , устойчивы при высоких давлениях в глубинной коре; когда эта смесь магмы и летучих веществ поднимается через кору, давление уменьшается, и летучие вещества начинают выделяться из магмы. [14] Это приводит к перенасыщению летучими веществами в магме. Кроме того, кристаллизация сухих минералов в магме и кристаллической каше будет постепенно увеличивать концентрацию флюида в расплаве, что может привести к насыщению. Эти флюиды, легче, чем магма, в которой они когда-то находились, распадаются и поднимаются до еще более мелкой коры; потенциально образующие рудные месторождения . Если эти летучие вещества достаточно сконцентрированы для образования рудных минералови если они захвачены окружающими вмещающими породами в континентальной коре в достаточно узком пространстве, они могут образовывать экономически ценные рудные месторождения. [15] Некоторые магматические очаги также более предрасположены к образованию крупных рудных залежей из-за региональных условий и сочетания факторов, благоприятных для рудообразования. [15]

Ключевым фактором насыщения магмы и образования летучих веществ является насыщение сульфидами исходной магмы. [15] Высокая растворимость и высокая концентрация серы в магме приводят к высокому насыщению сульфидами и могут быть важным фактором в формировании крупных рудных месторождений. [15] Этот насыщенный сульфид в расплаве может увеличить концентрацию металлов в флюидах магматического происхождения, например, гидротермальных флюидах . Затем они могут подняться из магматического очага и вторгнуться в континентальную кору и отложить растворенные металлы в коре.

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b c Купер, Кари М. (февраль 2017 г.). «Как выглядит резервуар магмы? Взгляд« Хрустальный глаз »». Элементы . 13 : 23–28. DOI : 10,2113 / gselements.13.1.23 .
  2. ^ Зима, Джон Д. (2014). Основы магматической и метаморфической петрологии . Эссекс: Pearson Educated Limited. стр. 213, 217. ISBN 978-1-292-02153-9.
  3. ^ Филпоттс, Энтони Р .; Агу, Джей Дж. (2009). Основы магматической и метаморфической петрологии . Кембридж: Издательство Кембриджского университета. п. 16. ISBN 978-0-521-88006-0.
  4. ^ Emeleus, CH; Тролль, VR (август 2014 г.). "Ромовый магматический центр, Шотландия" . Минералогический журнал . 78 (4): 805–839. DOI : 10,1180 / minmag.2014.078.4.04 . ISSN 0026-461X . 
  5. ^ a b c Müntener, Отмар; Ульмер, Питер; Нандедкар, Рохит Х. (01.06.2014). «Фракционная кристаллизация примитивных водно-дуговых магм: экспериментальное исследование при 0,7 ГПа» (PDF) . Вклад в минералогию и петрологию . 167 (6): 1015. DOI : 10.1007 / s00410-014-1015-5 . ISSN 1432-0967 .  
  6. ↑ Гельман, Сара; Диринг, Чад; Бахманн, Оливье; Хубер, Кристиан; Гутьеррес, Франсиско (01.10.2014). «Идентификация кладбищ кристаллов, оставшихся после крупных извержений кремния». Письма о Земле и планетах . 403 : 299–306. DOI : 10.1016 / j.epsl.2014.07.005 . ISSN 0012-821X . 
  7. ^ Глазнер, Аллен Ф .; Коулман, Дрю С .; Миллс, Райан Д. (2018), "вулканический-Плутоническое соединение", Физическая геология пологих магматических систем ., Springer International Publishing, стр 61-82, DOI : 10.1007 / 978-3-319-14084-1_11 , ISBN 9783319140834
  8. ^ Дж. Лейтхолд, Дж. К. Лиссенберг, Б. О'Дрисколл, О. Каракас; Т. Фаллун, Д. Н. Климентьева, П. Ульмер (2018); Частичное плавление нижней океанической коры на спрединговых хребтах. Границы наук о Земле: Петрология: 6 (15): 20 стр; DOI : 10,3389 / feart.2018.00015
  9. ^ a b Бахманн, Оливье; Берганц, Джордж У. (2004). «О происхождении риолитов с низким содержанием кристаллов: извлеченные из батолитических кристальных мусоров» . Журнал петрологии . 45 (8): 1565–1582. DOI : 10.1093 / петрологии / egh019 . ISSN 0022-3530 . 
  10. ^ Тролль, VR; Mattsson, T .; Аптон, Британская Колумбия; Emeleus, CH; Дональдсон, Швейцария; Meyer, R .; Weis, F .; Dahrén, B .; Хеймдал, TH (2021-02-23). «Контролируемый разломами подъем магмы, зарегистрированный в центральной серии залегания слоев рома, северо-запад Шотландии» . Журнал петрологии . 61 (10). DOI : 10.1093 / петрологии / egaa093 . ISSN 0022-3530 . 
  11. ^ Хилдрет, WS (2004), https://doi.org/10.1016/j.jvolgeores.2004.05.019
  12. ^ Глазнер, А.Ф., Коулман, Д.С., & Бартли, Дж. М. (2008), Слабая связь между высококремнистыми риолитами и гранодиоритовыми плутонами. Геология, 36 (2), 183–186. https://doi.org/10.1130/G24496A.1
  13. ^ Симакин, А.Г., Биндеман, И.Н. (2012), Переплавка в кальдере и рифтовых средах и генезис горячих, переработанных риолитов. Письма о Земле и планетологии, 337–338, 224–235. 10.1016 / j.epsl.2012.04.011
  14. ^ «Летучие вещества: перенасыщение и движения магмы» . Большая идея: магма движется урывками . 2011-12-16 . Проверено 17 декабря 2018 .
  15. ^ а б в г Уилкинсон, Джейми Дж. (2013). «Причины образования месторождений порфировых руд в магматических дугах». Природа Геонауки . 6 (11): 917–925. DOI : 10.1038 / ngeo1940 . hdl : 10141/622499 . ISSN 1752-0908 .