Список нормативных миналов системы пересчета CIPWD




 

№ п.п. Минал Символ Формула Молек.вес
         
"Акцессорные" миналы
  Апатит ap 3CaOґP2O5ґ0.33CaF2 336.31
  Натр-апатит Na-ap 3Na2OґP2O5ґ0.33Na2F2 355.734
  Галит hl NaCl 58.44
  Тенардит th Na2SO4 142.05
  Пирит pr FeS2  
  Циркон z ZrO2ґSiO2 183.28
  Бадделеит bd ZrO2 123.22
  Хромит cm FeOґCr2O3 223.86
  Флюорит fr CaF2 78.1
  Виллиомит vl NaF 41.988
  Кальцит cc CaOґCO2 100.091
  Натр-карбонат nc Na2OґCO2 106.005
  Кали-карбонат kc K2OґCO2 138.211
  Магнезит mc MgOґCO2 84.331
  Сидерит fc FeOґCO2 116.001
  Ильменит ilm FeOґTiO2 151.74
  Рутил ru TiO2 79.90
  Магнетит mt FeOґFe2O3 231.55
  Гематит hm Fe2O3 159.68
  Титанит tn CaOґTiO2ґSiO2 196.04
  Перовскит pf CaOґTiO2 135.98
Салические миналы
  Кварц q SiO2 60.09
  Корунд c Al2O3 101.94
  Альсилит als Al2SiO5 162.03
  Ортоклаз or K2OґAl2O3ґ6SiO2 556.70
  Альбит ab Na2OґAl2Oґ6SiO2 524.48
  Анортит an CaOґAl2O3ґ2SiO2 278.14
  Лейцит lc K2OґAl2O3ґ4SiO2 436.38
  Нефелин ne Na2OґAl2O3ґ2SiO2 284.05
  Калиофиллит kp K2OґAl2O3ґ2SiO2 316.26
Фемические миналы
  Акмит ac Na2OґFe2O3ґ4SiO2 461.92
  Натр-силикат ns Na2OґSiO2 122.05
  Кали-силикат ks K2OґSiO2 154.26
  Диопсид di CaOґMgOґ2SiO2 216.52
  Геденбергит hd CaOґFeO2SiO2 248.04
  Волластонит wo CaOґSiO2 116.17
  Энстатит en MgOґSiO2 100.38
  Ферросилит fs FeOґSiO2 131.90
  Форстерит fo 2MgOґSiO2 140.73
  Фаялит fa 2FeOґSiO2 203.74
  Геленит gh 2CaOґAl2O3ґSiO2 274.17
  Акерманит ak 2CaOґMgOґ2SiO2 272.52
  Ферроакерманит Feak 2CaOґFeOґ2SiO2 304.04
  Кальций-силикат cs 2CaOґSiO2 172.22
  Монтичеллит mo CaOґMgOґSiO2 156.46
  Кирштейнит kir CaOґFeOґSiO2 188.08
  Периклаз per MgO 40.32
  Вюстит wu FeO 71.94
  Дисиликат натрия dsn Na2O 2SiO2 182.14
  Дисиликат калия dsk K2O 2SiO2 214.35

Приведенное в таблице 3.1 количество нормативных миналов вполне достаточно, чтобы выразить ими все ненормативные (модальные) миналы (см. ниже) и совместно с последними - составы всех главных породообразующих минералов.

Далее, следует обратить внимание читателей на то, что в природе существуют две большие совокупности алюмосиликатных горных пород, различающихся по присутствию-отсутствию несовместимых ассоциаций: оливин + ортопироксен и волластонит + ларнит, выделение которых впервые было предложено в работе автора (Дубровский, 1993). Данное обстоятельство свидетельствует о том, что оксидная система должна делиться на две большие совокупности минальных систем, различающиеся определенным соотношением неполевошпатового кальция и суммы магния и двухвалентного железа, в которых и образуются соответствующие горные породы. Качественно такие минальные системы легко различаются по присутствию-отсутствию в норме волластонита или ларнита (Са-силиката), а количественно - по соотношению Ca′/(Mg+Fe12+), где Са' - кальций, оставшийся после образования нормативных титанита, апатита, флюорита и анортита, Fe12+ - железо, оставшееся после образования нормативных магнетита, хромита, ильменита и пирита. Если указанное соотношение будет < 1, то минальная система (и соответственно порода) характеризуется железо-магниевым уклоном, а если > 1, то кальциевым. Смысл деления минальных систем и пород на такие уклоны остается только до железистое™ системы, равной 90%, после чего волластонит и оливин могут сосуществовать равновесно. Здесь же стоит остановиться на ассоциации лейцит + энстатит, поскольку признание или непризнание ее существования в условиях верхней части земной коры имеет принципиальное значение для петрологических построений и возможного изменения алгоритма пересчета по системе CIPW.

Мы посчитали -∆G реакции:

KAlSi3O3 + Mg2SiO4 = KA1Si2O6 + 2MgSiO3 для микроклина и санидина при Т =298 и 1400К (данные для расчета взяты из справочника Robie et al., 1978), и во всех случаях реакция сдвигается в сторону ассоциации лейцит + энстатит. По данным (Wendland, Eggler, 1980), указанная реакция также сдвигается вправо. Со ссылкой на Шерера, который экспериментально изучал систему Fo-Lc-SiO2 при Р = 1 атм, они приводят такие реакции на линиях, при Р = 1 атм: (L)Sa+Fo=Lc+En; (Fo)Sa+En=Lc+L; (Sa)En+Lc=L+Fo; (Lc)Sa+En=L+Fo; (En)Sa+Fo=L+Lc, которые выходят из нонвариантной точки: Sa+Fo+Lc+En+L (Рсух=6 кбар; Т ~ 1200°С). Аналогичную нонвариантную точку показывает и Лат (Luth, 1967), но при РН20 =300 бар;Т=1000°С.

Экспериментально эти точки и моновариантные равновесия (линии) не подтверждены, а аппроксимированы теоретически с учетом интерпретации экспериментальных данных (Schairer, 1954), которые можно представить и в другом варианте, что позволяет сделать расположение экспериментальных точек Шерера на концентрационном треугольнике системы Fo-Lc-SiO2. Незначительное перемещение пограничных линий между Fo-En и Lc-Sa принципиально изменит равновесные минеральные ассоциации с исчезновением нонвариантной точки. Кроме того, признание существования ассоциации Lc+En в указанных условиях противоречит как порядку десиликации в системе пересчетов CIPW, так и природным наблюдениям: в литературе отсутствуют примеры горных пород с данной ассоциацией (Щелочные породы, 1976; Магматические горные породы..., 1985; Edgar, 1987 и др.). Поэтому дальнейшее изложение материала будет производиться с учетом невозможности образования равновесной ассоциации Lct+En при кристаллизации соответствующих расплавов в условиях верхней зоны континентальной коры.

Для усовершенствования алгоритма CIPW необходимо учесть высказанные замечания, а также эксперименты и термодинамические расчеты, которые непосредственно касаются устойчивости тех или иных силикатов и алюмосиликатов в зависимости от температуры и активности SiO2 (рис.3.2). Но при использовании этого графика возникают определенные сложности с положением того или иного минала в ряду по степени насыщения SiO2, поскольку линии десиликации некоторых миналов на графике log a SiO2- Т°С (рис.3.2.) пересекаются. Так, например, линия десиликации sp→ pf+ SiO2 пересекает две линии: ab → пе+ SiO2 и or → lc+ SiO2. Особенно принципиально важно пересечение линий lc→kp+ SiO2и di →fo+ak+ SiO2, из которого следует, что при температуре выше 900°С di десилицируется раньше 1с, а ниже - наоборот. И поэтому в первом случае мы будем иметь ассоциацию lc+ак, и di не будет встречаться с кр; во втором случае, наоборот, не будет ассоциировать с ак, a di с кр - будет. Но примечательно то, что в породах "камафугитовой группы" (Щелочные породы, 1976; Woolley et al., 1996) встречаются ассоциации Cpx+Lct, Cpx+Kls, Lct+Mel, Kls+Mel, т.е. в природе реализуются оба варианта десиликации. Как отмечает Йодер (Yoder, 1986), это связано с обменными реакциями типа: 4Cpx+3Kls=2Mel+01+3Lct при изменении термодинамических условий, что и приводит к гетероморфизму пород. Но в своих построениях Йодер принимает первый вариант десиликации (см. ниже). Аналогичный вариант используется и в данной работе. Если же в модальном составе породы устанавливается присутствие ассоциации Cpx+Kls(±01±Mel±Lct), то часть минальной ассоциации mel+ol+lc можно пересчитать на срх+кр, что и улучшит корреляцию минального состава с минеральным.

Итак, после всех замечаний, предложенных изменений и дополнений порядок десиликации миналов в новой системе пересчетов будет выглядеть следующим образом:

1) в Fe-Mg-подсистемах -q→ (en →fo,fs →fa) → (ab →ne) → (or →lc) → (an → gh+c) → (di → ak+fo, hd → Feak+fa) → (ac -> dsn+hm) → (dsn → ns) → (Ic →kp) → (dsk —» ks) —» (ak+fo —>mo; Feak+fa —>hr) —> (fa —>per;fa —>wu);

2) в Са-подсистемах - q → (ab →ne) → (tn → pf) → (or → Ic) → (an → gh+c) → (di+wo →ak, hd+wo →Feak) → (ac → dsn+hm) → (dsn->ns) → (Ic —> kp) → (dsk → ks) → (wo →cs) → (ak →cs+mo; Feak →cs+kir) → (mo →-cs+per, kir →cs+wu).

Пары миналов, один из которых отдает SiO2 с образованием другого, по сути, являются буферными парами относительно активности SiO2 (Гиорсо, Кармайкл, 1992). При постоянной температуре процесс десиликации удерживает активность SiO2 на определенном уровне до исчезновения исходного минала. Затем активность SiO2 падает и одна минальная система сменяется другой, где в действие вступает следующая буферная пара, и так далее. Выделяются также минальные системы Fe-Mg-уклона, различающиеся по соотношению FeO, Fe2О3 и ТiO2, а в системах с Са-уклоном, кроме того, - по соотношению избыточного СаО с ТiO2.

Таким образом, все то, что говорилось выше о миналах, следует рассматривать как подготовку к решению главной задачи, которая была поставлена в разделе 3.1 - это разделение оксидной системы на минальные подсистемы для дальнейшего их использования в классификационных целях и теоретическом моделировании процессов образования магматических горных пород. Предлагается следующий вариант деления оксидной системы SiO2-TiO2-Al2O3-Fe2O3-FeO-MgO-CaO-Na2O-K2O на нормативно-минальные подсистемы в зависимости от Ca′/(Mg+Fe12+)- отношения, степени насыщенности SiO2 и Al2O3, а также соотношений FeO, Fe2O3, TiO2 и избыточного СаО, который представлен в таблицах 3.2 и 3.3. Минальные системы, показанные в таблицах, выведены теоретически с использованием нового алгоритма пересчета химических анализов пород на нормативные миналы, суть которого изложена в следующем разделе. Причем для минальных систем Са-уклона показан общий случай, когда со снижением активности SiO2 минальные ассоциации с (ak+Feak) остаются в своем уклоне. Частные случаи появления ассоциации (ak+Feak)+ ol приведены в таблицах 4.12-4.17 (прил.Ш).

СП о
-з.о -

Рис.3.2. Зависимость log aSi02 om температуры для различных буферов активности кремнезема (Carmichael et ah, 1970); римскими цифрами показаны ступени пересчета по CIPW. Во вставке приведены поля соответствующих магм и их дифференциатов


Таблица 3.2

Нормативно-минальные системы Fe-Mg-уклона (отряда) с учетом 9 главных оксидов:

SiO2, ТiO2, А12О3, Fe203, FeO, MgO, CaO, Na20, K20, при f<80

 

  Ряды  
Группы А - низкой щелочности (K+Na+2Ca<Al) В-нормальной щелочности (K+Na<Al<K+Na+ 2Ca) Д' - щелочной (K+Na>Al) Д" - щелочной (K>A1)  
           
I-q- норма­тивная 1. q-or-ab-an-als-en-fs-mt-ilm 2. q-or-ab-an-als-en-mt-hm-ru 3. q-or-ab-an-als-en-mt-ilm-ru 1. q-or-ab-an-en-fs-di-hd-mt-ilm 2. q-or-ab-an-en-di-mt-hm-ru 3. q-or-ab-an-en-di-mt-ilm-ru 1. q-or-ab-en-fs-ac-di-hd-mt-ilm 2. q-or-ab-en-ac-di-mt-hm-ru 3. q-or-ab-en-ac-di-mt-ilm-ru 4. q-or-ab-en-fs-ac-di-hd-dsn-ilm 5. q-or-ab-ac-en-di-dsn-ilm-ru 1. q-or-dsk-en-fs-ac-di-hd-mt-ilm 2. q-or-dsk-en-ac-di-mt-hm-ru 3. q-or-dsk-en-ac-di-mt-ilm-ru 4. q-or-dsk-en-fs-ac-di-hd-dsn-ilm 5. q-or-dsk-en-ac-di-dsn-ilm-ru  
II- ol - норма­тивная 1.or-ab-an-als-en-fs-fo-fa-mt-ilm 2. or-ab-an-als-en-fo-mt-ilm-ru 3. or-ab-an-als-en-fo-mt-hm-ru 1. or-ab-an-di-hd-en-fs-fo-fa-mt-ilm 2. or-ab-an-di-en-fo-mt-hm-ru 3. or-ab-an-di-en-fo-mt-ilm-ru 1. or-ab-ac-di-hd-en-fb-fa-mt-ilm 2. or-ab-ac-di-en-fo-mt-hm-ru 3. or-ab-ac-di-en-fo-mt-ilm-ru 4. or-ab-ac-di-hd-en-fs-fo-fa-dsn-ilm 5. or-ab-ac-di-en-fo-dsn-ilm-ru 1. or-dsk-ac-di-hd-en-fs-fo-fa-mtilm 2. or-dsk-ac-di-en-fo-mt-hm-ru 3.or-dsk-ac-di-en-fo-mt-ilm-ru 4. or-dsk-ac-di-hd-en-fs-fo-fa-dsn-ilm 5. or-dsk-ac-di-en-fo-dsn-ilm-ru  
Ш- - нормативная 1. or-ab-ne-an-c-fo-fa-mt-ilm 2. or-ab-an-c-ne-fo-mt-hm-ru 3. or-ab-an-c-ne-fo-ilm-mt-ru 1. or-ab-an-di-hd-ne-fo-fa-mt-ilm 2.or-ab-an-di-ne-fo-mt-hm-ru 3.or-ab-an-di-ne-fo-mt-ilm-ru 1. or-ab-ac-di-hd-ne-fo-fa-mt-ilm 2. or-ab-ac-di-ne-fo-mt-hm-ru 3. or-ab-ac-di-ne-fo-mt-ilm-ru 4. or-ab-ac-di-hd-ne-fo-fa-dsn-ilm 5. or-ab-ac-dsn-di-ne-fo-ilm-ru    
IV- l c- норма- тивная 1. or-lc-ne-an-c-fo-fa-mt-ilm 2. or-lc-ne-an-c-fo-mt-hm-ru 3. or-lc-ne-an-c-fo-mt-ilm-ru l.or-lc-ne-an-di-hd-fo-fa-mt-ilm 2. or-lc-ne-an-di-fo-mt-hm-ru 3. or-lc-ne-an-di-fo-mt-ilm-ru 1.or-lc-ne-ac-di-hd-fo-fa-mt-ilm 2. or-lc-ne-ac-di-fo-mt-hm-ru 3. or-lc-ne-ac-di-fo-mt-ilm-ru 4. or-lc-ne-ac-dsn-di-hd-fo-fa-ilm 5. or-lc-ne-ac-dsn-di-fo-ilm-ru 1. or-lc-dsk-ac-di-hd-fo-fa-mt-ilm 2. or-lc-dsk-ac-di-fo-mt-hm-ru 3. or-lc-dsk-ac-di-fo-mt-ilm-ru 4. or-lc-dsk-ac-dsn-di-hd-fo-fa-ilm 5. or-lc-dsk-ac-dsn-di-fo-ilm-ru
V-gh- норма- тивная 1. lc-ne-an-gh-c-fo-fa-mt-ilm 2. lc-ne-an-gh-c-fo-mt-hm-ru 3. lc-ne-an-gh-c-fo-mt-ilm-ru 1. Ic-ne-an-gh-di-hd-fo-fa-mt-ilm 2. lc-ne-an-gh-di-fo-mt-hm-ru 3. lc-ne-an-gh-di-fo-mt-ilm-ru    
             

Окончание таблицы 3.2

         
Vl-ak- норма- тивная   l.lc-ne-gh-di-hd-ak-Feak-fo-fa-mt-ilm 2. lc-ne-gh-di-ak-fo-mt-hm-ru 3. lc-ne-gh-di-ak-fo-mt-ilm-ru 1.lc-ne-ac-di-hd-ak-Feak-fo-fa-tnt-ilm 2.lc-ne-ac-di-ak-fo-mt-hm-ru 3.lc-ne-ac-di-ak-fo-mt-ilm-ru 4.lc-ne-ac-di-hd-ak-Feak-fo-fa-ilm- dsn 5.lc-ne-ac-di-ak-fo-ilm-ru-dsn 1.lc-dsk-ac-di-hd-ak-Feak-fo-fa-mt-ilm 2. lc-dsk-ac-di-ak-fo-mt-hm-ru 3.lc-dsk-ac-di-ak-fo-mt-ilm-ru 4.lc-dsk-ac-di-hd-fo-fa-ak-Feak-dsn-ilm 5. lc-dsk-ac-dsn-di-ak-fo-ilm-ru
VII-kp-нормативная 1.lc-kp-ne-c-gh-fo-fa-mt-ilm 2.lc-kp-ne-c-gh-fo-mt-hm-ru 3. lc-kp-ne-gh-c-fo-mt-ilm-ru 1.lc-kp-ne-gh-ak-Feak-fo-fa-mt-ilm 2.lc-kp-ne-gh-ak-fo-mt-hm-ru 3. lc-kp-ne-gh-ak-fo-mt-ilm-ru l.lc-kp-ne-m-ak-Feakfb-fa-mt-ilm 2.lc-kp-ne-ns-ak-fo-mt-hm-ru 3.lc-kp-ne-ns-ak-fo-mt-ilm-ru 4.lc-kp-ne-ns-ak-Feak-fo-fa-ilm-hm 1.lc-kp-ask-ns-ak-Feak-fo-fa-mt-ilm 2.lc-kp-dsk-ns-ak-fo-mt-hm-ru 3.lc-kp-dsk-ns-ak-fo-mt-ilm-ru 4.lc-kp-dsk-ns-ak-Feak-fo-fa-ilm-hn
VIII- m o- норма- тивная   1.kp-ne-gh-ak-Feak-fo-fa-mo-kir-mt-lm 2.kp-ne-gh-ak-fo-mo-mt-hm-ru 3.kp-ne-gh-ak-fo-mo-mt-ilm-ru 1.kp-ne-ns-ak-Feak-fo-fa-mo-kir-mt-ilm 2.kp-ne-m-ak-fo-mo-mt-hn-ru 3kp-ne-ns-ak-fo-mo-mt-ilm-ru 4.kp-ne-ns-ak-Feak-fo-fa-mo-kir-ilm 1.kp-ks-ns-ak-Feak-fo-fa-mo-kir-mt-ilm 2. kp-ks-m-ak-fo-mo-mt-hm-ru 3.kp-ks-ns-ak-fo-mo-mt-ilm-ru 4.kp-ks-ns-ak-Feak-fo-fa-mo-kir-ilm
IX-per-wu- норма-тивная 1.kp-ne-c-gh-fo-fa-per-wu-mt -ilm 2. kp-ne-c-gh-fo-per-mt-hm-ru 3. kp-ne-c-gh-fo-per-mt-ilm-ru 1.kp-ne-gh-fo-fa-mo-kir-mt-ilm-per-wu 2.kp-ne-gh-fo-mo-mt-hm-ru-per 3.kp-ne-gh-fo-mo-mt-ilm-ru- per 1.kp-ne-ns-fo-fa-mo-kir-mt-ilm-per-wu 2. kp-ne-ns-fo-mo-mt-hm-ru -per 3.kp-ne-ns-fo-mo-mt-ilm-ru-per 4.kp-ne-ns-fo-fa-mo-kir-ilm-per-wu 1.kp-ks-ns-fo-fa-mo-kir-mt-ilm-per-wu 2.kp-ks-ns-fo-mo-mt-hm-ru-per 3.kp-ks-ns-fo-mo-mt-ilm-ru-per 4.kp-ks-ns-fo-fa-mo-kir-ilm-per-wu

Таблица 3.3

Нормативно-минальные системы Са-уклона (отряда), с учетом 9 главных оксидов:

SiO2, Ti02, А1203, Fe203, FeO, MgO, CaO, Na20, K20 (при f<90)

Группы Ряды
    В-нормальной щелочности (K+Na<AKK+Na+2Ca) JX - щелочной (Na+K>Al) Д" - щелочной (K>A1)
       
I-q- норма­тивная 1.q-or-ab-an-di-hd-wo-mt-tn 2.q-or-ab-an-di-wo-mt- hm-tn 1.q-or-ab-ac-di-hd-wo-mt-tn 2.q-or-ab-ac-di-wo-mt-hm-tn 3.q-or-ab-dsn-ac-di-hd-wo-tn 1.q-or-dsk-ac-di-hd-wo-mt-tn 2.q-or-dsk-ac-di-wo-mt-hm-tn 3.q-or-dsk-dsn-ac- di-hd-wo-tn
II-ne- норма- тивная 1.or-ab-ne-an-di-hd-wo-mt-tn 2.or-ab-ne-an-di-wo-mt-hm-tn 1.or-ab-ne-ac-di-hd-wo-mt-tn 2.or-ab-ne-ac-di-wo-mt-hm-tn 3.or-ab-ne-ns-ac-di-hd-wo-tn  
III- lc- норма -тивная 1.or-lc-ne-an-di-hd-wo-mt-pf 2.or-lc-ne-an-di-wo-mt- hm-pf 1.or-lc-ne-ac-di-hd-wo-mt-pf 2.or-lc-ne-ac-di-wo-mt-hm-pf 3.or-lc-ne-ns-ac-di-hd-wo-pf 1.or-lc-dsk-ac-di-hd-wo-mt-pf 2.or-lc-dsk-ac-di- wo-mt-hm-pf 3. or-lc-dsk-ns-ac-di-hd-wo-pf
IV-gh- норма- тивная 1.lc-ne-an-gh-di-hd-wo-mt-pf 2.lc-ne-an-gh-di-wo-mt hm-pf    
V-ak- норма- тивная 1.lc-ne-gh-di-hd-ak-Feak-wo-mt-pf 2.lc-ne-gh-di-ak-wo-mt-hm-pf 1.lc-ne-ac-di-hd-ak-Feak-wo-mt-pf 2.lc-ne-ac-di-ak-wo-mt-hm-pf 3.lc-ne-ns-ac-di-hd-ak- Feak-wo-pf 1.lc-dsk-ac-di-hd- ak-Feak-wo-mt-pf 2 lc-dsk-ac-di-ak- wo-mt-hm-pf 3.Ic-dsk-ns-ac-di- hd-ak-Feak-wo-pf
VI-kp- норма- тивная 1.lc-kp-ne-gh-ak-Feak-wo mt-pf 2.lc-kp-ne-gh-ak-wo-mt- hm-pf 1.k-kp-ne-ns-ak-Feak-wo-mt-pf 2.lc-kp-ne-ns-ak-wo-mt- hm-pf 1.lc-kp-dsk-ns-ak- Feak-wo-mt-pf 2. lc-kp-dsk-ns-ak- wo-mt-hm-pf
VII-cs- норма-тивная 1.kp-ne-gh-ak-Feak-wo- cs-mt-pf 2.kp-ne-gh-ak-wo-cs-mt- hm-pf 1.kp-ne-ns-ak-Feak-wo- cs-mt-pf 2.kp-ne-ns-ak-wo-cs-mt-hm-pf 3. kp-ne-ns-mt-ak-Feak-wo-cs-pf 1.kp-ks-ns-ak-Feak- wo-cs-mt-pf 2.kp-ks-ns-ak-wo- cs-mt-hm-pf 3.kp-ks-ns-mt-ak- Feak-wo-cs-pf
VIII -mo- норма- тивная 1.kp-ne-gh-ak-Feak-cs- mo-kir-mt-pf 2.kp-ne-gh-ak-cs-mo-mt- hm-pf 1.kp-ne-ns-ak-Feak-cs- mo-kir-mt-pf 2.kp-ne-ns-ak-cs-mo-mt-hm-pf 1.kp-ks-ns-ak-Feak- cs-mo-kir-mt-pf 2.kp-ks-ns-ak-cs-mo- mt-hm-pf
IХ-(реr+ +wu)-норма-тивная 1.kp-ne-gh-cs-mo-kir-per- wu-mt-pf 2.kp-ne-gh-cs-mo-per-mt- hm-pf 1.kp-ne-ns-cs-mo-kir-per-wu-mt-pf 2.kp-ne-ns-cs-mo-per-mt-hm-pf 1.kp-ks-ns-cs-mo-kir-per-wu-mt-pf 2.kp-ks-ns-cs-mo-per-mt-hm-pf
         

 

В соответствии с уклонами, минальные подсистемы разделены на две большие совокупности, помещенные в разные таблицы. В каждой такой уклонной совокупности по степени насыщенности SiO2 выделены группы, которые названы по типоморфным миналам, а по степени насыщенности Аl2О3 - ряды минальных систем: ряд А - пересыщенный глиноземом, или низкой щелочности, ряд В - нормальной щелочности, ряд Д' - щелочной ряд с натровым уклоном, ряд Д" - щелочной ряд с калиевым уклоном. Качественный состав групп в уклонных совокупностях разный. Количество рядов также разное, поскольку в совокупности минальных подсистем с Са-уклоном не может быть ряда А (пересыщенного Аl2О3), потому что они имеют избыточный кальций не только относительно Аl2О3, но и суммы (MgO+FeO'). По этой же причине подсистемы Са-уклона содержат кальциевые титанаты - tn и pf, в то время как в подсистемах Fe-Mg-уклона присутствуют ilm и ru. Граничные подсистемы могут иметь ассоциации ilm+tn. Появление tn в породах Fe-Mg-уклона, вероятно, связано с образованием биотитов и амфиболов, когда не хватает Орх и его заменяет Срх, в результате чего освобождается wo, который реагирует с ilm, давая tn:

 

FeOTi02 (ilm) + CaMgSi206 (di) + 2MgSi03 (en) + KAlSi308 (or) + H20 =

KMg3[Si3A1010](OH)2 (phl) + CaTiSi05 (tn) + FeSi03 (fs) + 2Si02.

По своей сути, таблицы 3.2 и 3.3 являются классификацией нормативно-минальных подсистем на уровне групп, рядов и семейств (см. ниже). Для простоты "акцессорные" миналы не включены в состав подсистем (за исключением железо-оксидных и титановых), поскольку их классификационная роль незначительна и может проявляться лишь на уровне разновидностей. Данный вариант деления оксидной системы на минальные подсистемы отличается от того, который приведен в работе (Дубровский, 1993), большей детальностью, отсутствием Ca- ts -нормативной группы и изменением положения ln (cs)-нормативной группы.

Как видно из таблиц, число миналов в минальных подсистемах равно числу исходных окислов либо - больше, в случае образования взаимных систем. Например, из семи окислов - Si02, Аl2О3, FeO, MgO, CaO, Na20, K20 - можно образовать 8 следующих миналов: ab, an, or, di, hd, en, fs, q, либо 9 таких: ab, an, or, di, hd, en, fs, fo, fa. Тем не менее, и в том и в другом случае, число независимых компонентов остается равным 7, поскольку система миналов di-hd-en-fs является взаимной трехкомпонентной, а система di-hd-en-fs-fo-fa - взаимной четырехкомпонентной (Аносов и др., 1976; Дубровский, 1993).

Приведенные в таблицах 3.2 и 3.3 минальные подсистемы различаются по типоморфным буферным "парам", "тройкам" и отдельным миналам, которые отражают степень насыщенности катионов кремнеземом и глиноземом. С целью сокращения написания железо-магниевые миналы можно условно объединять в один, обозначая их минеральным сокращением, только прописными буквами: en+fs = орх; di+hd = cpx;fo+fa = ol; ak+Feak = mel; mer+Fe-mer = mer; mo+kir - mo.

Уровень активности Si02 отражается такими типоморфными буферными "парами" и "тройками": 1) в минальных подсистемах с Fe-Mg-уклоном: opx-ol; ab-ne; dsn-ns; tn-pf; or-lc; an-(gh+c); cpx-(mel+ol); lc-kp; dsk-ks; (mel+ol)-mo; ol-(per+wu); 2) в минальных подсистемах Са-уклона: ab-ne; dsn-ns; tn-pf; or-lc; an-(gh+c); (cpx+wo)-mel; lc-kp; dsk-ks; wo-cs; mel-(cs+mo); mo-cs+(per +wu).

Показателем степени насыщенности алюминия являются типоморфные миналы: с, срх, ас, dsn, dsk, ns и ks, которые характеризуют ряды минальных подсистем по щелочности. Буферными парами активности глинозема являются: с-ап; ап-срх; ab-ac; an-gh; ne-ac.

Минальные подсистемы каждой "клетки" таблиц отличаются от соседних присутствием или отсутствием одного типоморфного минала, т.е. переход от одних минальных подсистем к другим, как по горизонтали, так и по вертикали происходит скачкообразно, с существованием граничных подсистем, где отсутствуют буферные пары. Например, на границе между кварцнормативной подсистемой и оливиннормативной ряда В существует граничная подсистема, где нет ни q, ни оl, а присутствует минал, который является продуктом десиликации "верхней" подсистемы и исходным - для десиликации "нижней". Таким миналом в приведенном примере является opx (en+fs). Точно так же между подсистемами пересыщенной глиноземом (ряд А) и нормальной щелочности (ряд В) существует граничная система (ряд Б) в которой нет ни с, ни cpx (di+hd) и т.д. Минальные подсистемы одной "клетки" отличаются друг от друга соотношением двух- и трехвалентного железа, двухвалентного железа с титаном и титана с избыточным кальцием.

Номенклатура группам дается по миналу буферной пары, менее насыщенному Si02, который появляется в системе впервые с уменьшением активности Si02, начиная с пересыщенной кремнеземом. Например, II группа Fe-Mg-уклона названа оl -(оливин)-нормативной, поскольку с уменьшением активности Si02 происходит десиликация орх (en+fs) и появление в системе ol (fo+fa); III группа Fe-Mg-уклона названа ne -(нефелин)-нормативная, так как с уменьшением активности Si02 происходит десиликация ab и появление в системе пе и т.д.

Далее рассмотрим, что представляют собой нормативные миналы в сопоставлении с такими фундаментальными понятиями физической химии, как компонент и фаза. В работе использованы следующие определения последних терминов: "Фазой называется совокупность всех гомогенных частей системы, одинаковых во всех точках по составу и по всем химическим и физическим свойствам (не зависящим от количества) и отграниченных от других частей некоторой видимой поверхностью (поверхностью раздела)" (Герасимов и др., 1969, с.329-330). "Составляющие вещества, концентрации которых определяют состав фаз данной равновесной системы, называются независимыми составляющими веществами или компонентами системы. В качестве компонентов могут быть выбраны любые составляющие вещества" (там же, с.331). По определению, компонентами в алюмосиликатной природной системе могут быть как сами оксиды, число которых является числом независимых компонентов, используемым при расчете вариантности системы по правилу фаз, так и химические соединения этих оксидов, которые образуются при определенных термодинамических условиях. С изменением последних одни компоненты могут исчезнуть и появиться новые, а поскольку число независимых компонентов, которые определяют компонентность системы, должно оставаться постоянным, то с появлением новых компонентов будут появляться и новые подсистемы.

Такое представление о компонентах не является общепризнанным. Вот что по этому поводу пишет Д.С.Коржинский (1957): "В данной книге мы имеем в виду только независимые компоненты, причем иногда для краткости будем их называть просто компонентами. В силу независимости компонентов исключается возможность реакций, при которых одни компоненты образуются за счет других, вследствие чего в закрытых системах количество каждого компонента постоянно. В работах Гиббса (1950, с. 104-105) под компонентами понимаются именно такие независимые компоненты. Однако следует иметь в виду, что при изучении химических реакций некоторые авторы называют компонентом каждое из химических соединений определенного состава, участвующее в реакции так, что реакция заключается в превращении одних компонентов в другие. При таком обозначении содержание компонентов в закрытой системе, разумеется, не является постоянным" (с. 16). Одним из таких авторов является М.Х.Карапетьянц (1975). Он подчеркивает: "Так как характер взаимодействия в системе может изменяться, то в одной и той же первоначально взятой системе в зависимости от условий может оказаться различное число компонентов" (с. 120). При этом первоначадьная система разделится на подсистемы. Но обязательное требование к компоненту остается - это постоянство его состава.

Фазы же представляют собой не химические соединения, а различные твердые растворы компонентов. Таким образом, миналы системы пересчетов CIPW можно с полным основанием считать компонентами рассматриваемой системы, поскольку они являются химическими соединениями оксидов, имеют постоянный состав и ими можно выразить составы модальных миналов (см. ниже) и безводных породообразующих минералов, которые и являются твердыми растворами минальных компонентов. Кроме того, нормативные миналы, как правило, в условиях земной коры не разлагаются на составляющие их оксиды.

Почему-то противников метода пересчета CIPW не смущает сопоставление химического состава породы, выраженного в оксидах, с ее минеральным составом, хотя при этом очень трудно увидеть их соответствие. А при сопоставлении химического состава породы, выраженного в миналах, с ее минеральным составом часто не усматривают их соответствия, тогда как оно выражено лучше и нагляднее. И в том и в другом случаях сопоставляются разные вещи (категории): компоненты системы - с ее фазами. Поэтому следует четко уяснить, что представление вещественного состава горных пород как в виде оксидов, так и в минальном выражении равнозначно, поскольку второе выводится (рассчитывается) из первого по определенным правилам. Эти правила основаны на глубоких знаниях закономерностей образования минеральных парагенезисов горных пород, вначале установленных эмпирически, а в настоящее время стоящих на твердой базе эксперимента и термодинамических расчетов (Хьюджес, 1988; Гиорсо, Кармайкл, 1992; Carmichael et.al., 1970 и др.).

К компонентам, кроме нормативных миналов, должны относиться также и другие конечные члены твердых растворов (миналы) определенных породообразующих алюмосиликатных минералов. Эти миналы, в свою очередь, являются химическими соединениями нормативных миналов. Их предлагается называть ненормативными, или модальными миналами, которые, в отличие от нормативных, при определенных условиях разлагаются на нормативные миналы, либо - на другие модальные. Такими миналами алюмосиликатных систем являются следующие:

1. Са-чермакитовый минал:

CaAl2Si208+Ca2Al2Si07+Al203=3CaAl2Si06 (Ca- ts)

2. Кордиеритовые миналы:

2MgSi03+2Al2Si05+Si02=Mg2Al3[Si5A1018] - кордиерит (crd); 2FeSi03+2Al2Si05+Si02=Fe2Al3[Si5A1018] - Fe-кордиерит (Fe-crd);

3. Гранатовые миналы:
3MgSi03+Al203=Mg3Al2Si3O12 - пироп (ргр);
3FeSi03+Al203=Fe3Al2Si3012 - альмандин (aim);
CaAl2Si06+2CaSi03=Ca3Al2Si3O12 - гроссуляр (grs);
3CaSi03+Fe203=Ca3Fe23+Si3O12 - андрадит (adr);

Кроме того, минал гроссуляр может образоваться и в результате такой peaции:3CaSi03+Ca2Al2Si07+CaAl2Si208=2Ca3Al2Si3012;

4. Мелилитовые миналы:

NaAlSi04+CaSi03=NaCaAlSi207 - Na-мелилит (Na-mel); Са28Ю4+Fе20з=Са22Si07- ферригеленит (Fe-gh);

5. Шпинелевые миналы:
MgO+Al203=MgAl2O4 - шпинель (spt);
FeO+Al203=FeAl204 - герценит (hc);
2FeO+Ti02=Fe2Ti04 - ульвошпинель (usp);
MgO+Fe203=MgFe3+04 - магнезиоферрит (mf);

6. Мервинитовые миналы:

Ca2Si04+CaMgSi04=Ca3MgSi208 - мервинит (тer); Ca2Si04+CaFeSi04=Ca3FeSi208 - ферромервинит (Femer);

7. Ранкинитовый минал:

Ca2Si04+CaSi03=Ca3Si207 - ранкинит (ran);

8. Слюдяные миналы:

KAlSi3O8+Al2O3+H2O=KAl2[Si3AlO10](OH)2 - мусковит (ms); NaAlSi3O8+Al2O3+H2O=NaAl2[Si3AlO10](OH)2 - парагонит (pg); CaAl2Si2O8+Al2O3+H2O=CaAl2[Si2Al2O10](OH)2 - Маргарит (mrg); KAlSi04+KAlSi206+3Mg2Si04+2H20=2KMg3[Si3A1010](OH)2 - флогопит (phi); KAlSi04+KAlSi206+Fe2Si04+2H20=2KFe3[Si3A1010](OH)2 - аннит (arm); 3KAlSiO4+KAlSi2O6+2Al2O3+5Mg2SiO4+4H2O=2K2Mg5Al[Si5Al3O20](OH)4-истонит (est);

3KAlSiO4+KAlSi2O6+2Al2O3+5Fe2SiO4+4H2O=2K2Fe5Al[Si5Al3O20](OH)4-сидерофиллит (sdp);

 

9. Амфиболовые миналы (для краткости будут приведены магниевые миналы, железистые - получаются заменой Mg на Fe2+) (Дубровский, 1981).
7MgSi03+Si02+H20=Mg2Mg5[Si8 022](OH)2 - куммингтонит (сит);
5MgSi03+Al2Si05+Al203+H20=Mg2Mg3Al[Si6Al2022](OH)2- жедрит (ged);
3MgSi03+2CaMgSi206+H20=Ca2Mg5[Si8022](OH)2 - тремолит (tr);
3Mg2Si04+CaMgSi04+3CaMgSi206+2CaAl2Si06+2H20= 2Ca3Mg5[Si6Al2022](OH)2- джосмитит (dgm);
3MgSi03+CaMgSi206+CaAl2Si208+H20=Ca2Mg4Al[Si7A1022](OH)2 - рог.обманка (hbl);

MgSi03+Mg2Si04+2CaAl2Si208+H20=Ca2Mg3Al2[Si6Al2022](OH)2 - чермакит (ts);

6Mg2Si04+8CaMgSi206+3NaAlSi04+NaAlSi308+4H20= 4NaCa2Mg5[Si7A1022](OH)2- эденит (ed);

3MgSi03+CaMgSi206+NaAlSi308+H20=NaCaMg4Al[Si8022](OH)2-Al -винчит (Al-win);

4Mg2Si04+2Ca2MgSi207+4NaAlSi04+2H20= 2Na2Ca2Mg5[Si6Al2022](OH)2- минал Халимонда (hat); 6Mg2Si04+4CaMgSi206+5NaAlSi04+3NaAlSi308+4H20= 4Na2CaMg4Al[Si7A1022](OH)2- Al-катофорит (Al-ktp);

Mg2Si04+MgSi03+2NaAlSi308+H20=Na2Mg3Al2[Si8022](OH)2 -глаукофан (gin);

6Mg2Si04+4CaAl2Si208+NaAlSi308+7NaAlSi04+H20= 4Na2CaMg3AI2[Si6AI2022](OH)2 - тарамит (tar);

Mg2Si04+MgSi03+CaAl2Si208+NaAlSi308+H20= NaCaMg3Al2[Si7A1022](OH)2 - барруазит (bar);

5Mg2Si04+4CaMgSi206+Ca2MgSi207+3NaFe3+Si206+3H20= 3NaCa2Mg5[Si7Fe3+022](OH)2- ферриэденит (Fe'-ed); 3MgSi03+CaMgSi206+NaFe3+Si206+Si02+H20= NaCaMg4Fe3+[Si8022](OH)2 - винчит (win); 4MgSi03+CaMgSi206+Na2Si205+H20= Na2CaMg5[Si8022](OH)2 - рихтерит (rich);

5Mg2Si04+CaMgSi206+Ca2MgSi207+6NaFe3+Si206+3H20= 3Na2CaMg4Fe3+[Si7Fe3+022](OH)2 - ферририхтерит (Fe'-rich);

6Mg2Si04+4NaFe3+Si206+5NaAlSi04+3NaAlSi308+4H20= 4Na3Mg3Fe3+Al[Si7A1022](OH)2- Al-арфведсонит (Al-arJ);

6Mg2Si04+8NaFe3+Si206+5NaAlSi04+NaAlSi308+4H20= 4Na3Mg3Fe23+[Si7A1022](OH)2- арфведсонит (arf);

4MgSi03+NaFe3+Si206+Na2Si205+H20= Na3Mg4Fe3+[Si8022](OH)2-Cyндиyca-apфвeдcoнит {C-arf);

2MgSi03+Mg2Si04+ NaAl Si3 08+Na2Si205+H20= Na3Mg4Al[Si8022](OH)2 - экерманит (eck);

3MgSi03+NaAlSi308+NaFe3+Si206+H20= Na2Mg3Fe3+Al[Si8022](OH)2 - кроссит (crs);

3MgSi03+2NaFe3+Si206+Si02+H20= Na2Mg3Fe23+[Si8022](OH)2 - Mg-рибекит (Mg-rbk);

3Mg2Si04+2CaMgSi206+CaAl2Si06+CaAl2Si208+2NaAlSi04+2H20= 2NaCa2Mg4Al [Si6Al2022](OH)2 - паргасит (prg);

6Mg, S i04+4CaMgS i206+4NaFe3+Si206+3NaAl S i04+NaAl Si308+4H20= 4Na2CaMg4Fe3+[Si7A1022](OH)2 - катофорит (ktp).

Используя железистые нормативные миналы вместо магниевых, мы получим еще 25 амфиболовых миналов. А в ряду Д", сильно недосыщенном Аl2Оз, образуются калиевые щелочные амфиболовые минералы, которые можно получить из натровых щелочных амфиболовых миналов, заменяя натрий на калий. Как видно из реакций, большинство модальных миналов являются продуктом химического взаимодействия нормативных миналов из систем с Fe-Mg-уклоном. В нормативно-минальных системах с Са-уклоном образуются два гранатовых минала - гроссуляр и андрадит, мелилитовые миналы, мервинитовые миналы, ранкинитовый минал и два шпинелевых -ульвошпинель и магнезиоферрит. Описанная ассоциация паргасит + флогопит + волластонит, наблюдаемая в мелилитовых оливинитах массива Африканца, а также в турьяитах и близких к ним по составу породах Салминского и Ковдорского массивов, по мнению авторов (Кухаренко и др., 1965), связана с постериорными изменениями, т.е. это неравновесная субсолидусная ассоциация. При высокой железистости системы (f=90-100) возможны равновесные ассоциации Wo+Ol+Bt+Am (или К-Аm). Из реакции образования гранатовых миналов должен следовать вывод, что пироповый и альмандиновый миналы образуются только в минальных системах с Fe-Mg-уклоном, а гроссуляр и андрадит - в минальных системах с Са-уклоном. В действительности же гранаты из пород с Fe-Mg-уклоном (Дир и др., 1965а) и гранаты из пород с Са-уклоном (Кухаренко и др., 1965) представляют собой твердые растворы всех четырех миналов, но, естественно, с разными количественными соотношениями: в первом случае они сдвинуты в сторону пироп-альмандина, а во втором - гроссуляр-андрадита. Поэтому можно допустить возможность существования и следующих гранатовых миналов, которые образуются при определенных условиях (Kushiro, Yoder, 1964):

 

CaAl2Si208+Mg2Si04=CaMg2AlSi3012 - гроссуляр-пироп; CaAl2Si208+Fe2Si04=CaFe2AlSi3012 - гроссуляр-альмандин; CaAl2Si06+CaMgSi206=Ca2MgAl2Si3O12 - пироп-гроссуляр; CaAl2Si06+CaFeSi206=Ca2FeAlSi3012 - альмандин-гроссуляр.

А андрадит можно получить реакцией между диопсидом и геденбергитом с гематитом:

3CaMgSi206+Fe



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2017-06-30 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: