Эвтектика

Выше было отмечено, что при кристаллизации нефелина, альбита и кремнезема совместно из расплава заметно снижается температура затвердевания подобной смеси, если она отвечает строгим соотношениям составляющих ее компонентов.

Рассмотрим в качестве примера диаграмму кристаллизации системы диопсид — анортит (рис. 7.4). Согласно этой диаграмме, кристаллизация каждого индивидуального компонента будет происходить при максимальных температурах: анортита при 1530°, диопсида при 1380°.

Рис. 7.4. Диаграмма состав - температура для системы диопсид - анортит (по Н. Боуэну).

Однако в случае смеси этих двух компонентов, если расплав будет первоначально отвечать по своему составу точке М, то при падении температуры до точки N (1350° С) из него могут выделиться первые кристаллы диопсида, а остаточный расплав будет перемещаться вдоль кривой к точке Е — эвтектике. При 1270° С эвтектический расплав будет содержать 41% анортита и 59% диопсида. Это приведет к одновременному образованию ассоциации кристаллов анортита и диопсида в виде сложных взаимных прорастаний, указывающих на одновременность их роста. Если первоначальный состав расплава отвечал точке Р, то картина повторится с той лишь разницей, что выпадать будут вначале кристаллы анортита, а состав расплава будет приближаться к эвтектической точке Е справа по кривой — ликвидусу — от точки Q.

Диаграмма кристаллизации анортита (1550° С) и альбита (1125° С) приведена на рис. 7.5. Благодаря тому, что оба минерала дают идеальную изоморфную смесь, эвтектика при их смешении не наблюдается. Если расплав будет отвечать исходным соотношениям двух минералов (60% анортита и 40% альбита), то в точке X начнет кристаллизоваться твердая фаза, отвечающая Y на кривой солидуса, в то время как состав остаточного

Рис. 7.5. Диаграмма состав — температура для плагиоклазов (по Н. Боуэну).

расплава начнет перемещаться по кривой ликвидуса вниз налево. Возникающие твердыет фазы будут также менять свой состав, перемещаясь влево вниз вдоль линии солидуса. Но так как возникающие минералы, обогащенные анортитом, находятся в расплаве, то они будут сохранять равновесие с ним, постепенно меняя свой состав на более альбитовый.

Рис. 7.6. Фазовая диаграмма системы диопсид — альбит — плагиоклаз (проведены изотермы; линия А - X показывает направление процесса при снижении температуры).

Если температура будет снижаться медленно, то перерождение ранее выпавшей твердой фазы будет поспевать за движением состава расплава вдоль ликвидуса. По достижении точки К состав твердой фазы должен будет отвечать точке L на солидусе. При медленном охлаждении состав твердой фазы будет отвечать этой точке.

Однако в природе часто наблюдается сравнительно быстрое падение температур, в результате чего в гранитах можно встретить вкрапленники плагиоклаза с зональным строением: центральные части их отвечают основному плагиоклазу, а краевые — кислому.

Рис. 7.6. Приближенная диаграмма системы альбит — анортит — гиперстен — диопсид (линия X — Е соответствует линии X — Е на рис. 7.6).

На рис. 7.6 изображена тройная система альбит-анортит-диопсид с нанесенными изотермами и линией X-Е — котектической кривой, разделяющей области кристаллизации плагиоклаза и диопсида. Если исходный состав расплава отвечал точке А (с заведомо высоким содержанием анортита), то с понижением температуры в нем будет выделяться плагиоклаз, по составу отвечающий точке F,а состав расплава будет изменяться по направлению к точке Вдо пересечения с котектикой.

После этого начнет выпадать и диопсид, и расплав будет изменяться вдоль линии котектики по направлению к точке X.

Рассмотренная диаграмма представляет собой одну из проекций диаграммы смеси из четырех компонентов (рис. 7.7) — альбита, анортита, диопсида и гиперстена, являющейся схематичным прообразом базальта. Вписанная в тетраэдр кривая поверхность с нижним основанием X- Е представляет собой котектическую поверхность.

Кристаллизация вещества, состоящего из этих четырех компонентов, подчиняется ранее изложенным правилам. Нужно отметить следующее: если исходный состав магмы был кислым, то кристаллизация начнется с плагиоклаза и состав расплава будет перемещаться в направлении к котектике так, как показано на рис. 7.6. Если же исходный расплав будет более обогащен Fe—Mg-силикатами, то кристаллизация начнется с пироксена и закончится также на котектической поверхности.

В заключение следует сказать, что эвтектики управляют кристаллизацией расплава.

Контрольные вопросы:

Дайте определение термина миграция.

Виды сред миграции.

Как называется отношение заряда иона к его ионному радиусу?

Есть ли четкая граница между истинными и коллоидными растворами?

Виды факторов миграции?

Что является результатом миграции?

Между какими параметрами устанавливает связь правило Вилларда Гиббса (правило фаз)?

8. ПОКАЗАТЕЛИ МИГРАЦИИ ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ