Петрология / Эвтектические и котектические соотношения в системе Si02

Эвтектические и котектические соотношения в системе Si0₂ (кварц)- KAlSijOff (ортоклаз)—NaAlSi₃0₈ (альбит)— Н₂0 (вода)

Изобарическое сечение данной системы также представляет собой трехгранную призму, сторонами которой служат изобариче­ские сечения двойных систем: кварц-альбит, кварц-ортоклаз и аль­бит-ортоклаз (рис. 4.10, а). Две первые двойные системы — эвтек­тические, а третья система с непрерывным твердым раствором. В отличие от системы альбит-анортит система альбит-ортоклаз имеет температурный минимум на линии ликвидуса, т.е. мини­мальной температурой кристаллизации и плавления обладает некрайний, а некоторый промежуточный состав в ряду твердых рас­творов. Вторая особенность этой системы заключается в том, что при температуре ниже солидуса появляется область ограниченной смесимости твердых растворов, которая расширяется с понижени­ем температуры. Эта область, выделенная на рисунке 4.10, а редкой горизонтальной штриховкой, ограничена линией сольвуса, имеющей верхнюю критическую точку. Выше критической температуры K-Na полевые шпаты обладают полной смесимостью альбитового и ор- токлазового компонентов, а ниже этой температуры гомогенные по­левые шпаты распадаются на две фазы: твердый раствор, обога­щенный альбитом (Ab_ss) и твердый раствор, обогащенный ортоклазом (Ог^,). Составы этих фаз лежат на линии сольвуса. Чем ниже температура, тем больше разница в их составе.

Набор твердых фаз в кварц-полевошпатовой системе зависит от соотношений между температурами ликвидуса и сольвуса. Если поверхность ликвидуса находится выше критической точки сольву­са, то из расплава кристаллизуется кварц и один полевой шпат пе­ременного состава, т.е. соотношения являются котектическими, а если поверхности ликвидуса и сольвуса пересекаются, то из рас­плава выделяются кварц и два полевых шпата в эвтектических со­отношениях (см. рис. 4.10, а).

В первом случае моновариантному равновесию «кристал­лы—расплав» соответствует котекгическая линия кварц + твердый раствор K-Na полевого шпата = расплав (рис. 4.10, б). Каждому со­ставу полевого шпата отвечает определенная равновесная темпера­тура, и имеется один состав полевого шпата, температура равнове­сия которого с расплавом в присутствии кварца минимальна (точка М на рис. 4.10, а и б)

Во втором случае в системе появляется эвтектическая точка, которая соответствует инвариантному равновесию кварц + два по­левых шпата =рааыав. Температура этого равновесия фиксирова­на (рис. 4.10, в).

Если система кварц орзхжлаз-альбит не содержит воды, то тем­пература ликвидуса оказывается выше критической точки сольву­са (Т> 650 °С), и для равновесия «кристаллы-расплав» характерны котектические соотношения. Растворение воды в расплаве понижа­ет температуру ликвидуса, и поэтому в условиях высокого давления, когда растворимость воды становится достаточно большой, тем­пература ликвидуса может оказаться ниже критической точки соль­вуса. Температурный минимум на котектической кривой превращается в инвариантную эвтектическую точку, соответствующую рав­новесию Q + Or_ss +Ab_ss = расплав.

При относительно высокой температуре последовательность кристаллизации по мере охлаждения расплава такова: (Q или K-Na Fsp) -»(Q + K-Na Fsp). где K-Na Fsp — твердый раствор K-Na по­левого шпата. Достигнув котектики, состав расплава смещается вдоль котектической линии в сторону температурного минимума. При этом из расплава выделяются кварц и K-Na полевой шпат, от­носительные количества которых меняются так же, как и состав полевого шпата.

Если в системе существует эвтектическая точка, то минералы кристаллизуются в последовательности А-^ А + А + В + С, где А, В, С — твердые фазы, представленные кварцем и двумя полевы­ми шпатами.

Система Q-Or-Ab и более сложная система Q-Or-Ab-An мо­делируют фазовые соотношения, возникающие при кристаллиза­ции кислых магм и плавлении кварц-полевошпатовых пород.