2011

Тезисы международной конференции

Рудный потенциал щелочного, кимберлитового

 и карбонатитового магматизма

Abstracts of International conference

Ore potential of alkaline, kimberlite

and carbonatite magmatism

Плавление диопсида в парах натрия: экспериментальное исследование

Борисов А.А.

Учреждение Российской академии наук Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии (ИГЕМ РАН)

aborisov@igem.ru.

В настоящей работе мы представляем первые результаты экспериментов по плавлению диопсида в парах натрия, выполненные методом “петля в тигле”. Результаты могут быть интересны для понимания возможных изменений в ксенолитах мантийных пород выносимых на поверхность щелочными базальтами при допущении вполне подвижного поведения натрия.

Метод “петля в тигле”, предложенный Борисовым с соавторами (Borisov et al., 2006), позволяет работать со щелочесодержащими системами при 1 атм общего давления даже в очень восстановительных условиях, где классический метод петли приводит к полной потере щелочей из расплава. Метод оказался эффективным для ряда экспериментальных исследований:  влияния натрия на растворимость металлов (Borisov et al., 2006), распределения натрия между оливином и расплавом (Borisov et al., 2008), распределения Na, K и Rb между смешивающимися расплавами (Борисов, 2008, 2009).

Если коротко, стекло диопсидового состава на платиновой петле диаметром около 3 мм было подвешено под крышкой в кварцевом тигле над расплавом дисиликата натрия. Тигель в свою очередь был помещен в вертикальную трубчатую печь при заданных температуре (1200-1315ºС) и летучести кислорода (около буферного равновесия IW). В ходе выдержки (1-2 ч) диопсидовое стекло практически сразу замещалась мелкокристаллическим агрегатом кристаллов диопсида (5-20 µm), которые затем реагировали с парами натрия, возникающими при испарении натрия из легкоплавкого расплава Na₂Si₂O₅.

В продуктах опытов отмечено возникновение новых фаз: волластонита (псевдоволластонита) и стекла. Волластонит содержит около 3 мас.% MgO, что эквивалентно формуле Wo₉Di₁ (мол.). Значительные изоморфные замещения кальция магнием в структуре CaSiO₃ известны (e.g., Shinno, 1974).

Включения стекла размером до 5 µm маркируют границы зерен диопсида. По составу стекло гетерогенное, среднего или кислого состава (максимальное содержание SiO₂ ≈ 70 мас.%, Na₂O ≈ 8 мас.%).

Мантийные ксенолиты, содержащие включения стекла, достаточно широко известны, при этом кремнекислотность стекол может достигать 72 мас.% (e.g., Ishimara and Arai, 2009). Происхождение подобных стекол остается дискуссионным. Наши эксперименты демонстрируют возможность получения кислых расплавов при инконгруэнтном плавлении кристаллических фаз ксенолитов при воздействии на них флюидной фазы, содержащей щелочи.

Список литературы:

Борисов А.А. Экспериментальное исследование распределения К и Na между смешивающимися жидкостями // Петрология. 2008. т. 16, №6. С. 593-605.

Борисов А.А. Зависимость коэффициентов активности щелочей от кремнекислотности и глиноземистости расплавов: экспериментальное исследование // Петрология. 2009. т. 17, №6, c. 623-635.

Borisov A., Lahaye Y. and Palme H. The effect of sodium on the solubilities of metals in silicate melts // American Mineralogist. 2006. V. 91. P. 762-771.

Borisov A., Pack A., Kropf A. and Palme H. Partitioning of Na between olivine and melt: An experimental study with application to the formation of meteoritic Na₂O-rich chondrule glass and refractory forsterite grains // Geochimica et Cosmochimica Acta. 2008. V. 72. P. 5558-5573.

Ishimaru S. and Arai S. Highly silicic glasses in peridotite xenoliths from Avacha volcano, Kamchatka arc; implications for melting and metasomatism within the sub-arc mantle // Lithos. 2009. V. 107. P. 93-106.

Shinno I. Unit cell dimensions and infra-red absorption spectra of Mg-wollastonite in the system CaSiO₃-CaMgSi₂O₆ // Mineralogical Journal. 1974. V. 7. P. 456-471.