Особенности кристаллизации андезитового расплава при умеренных давлениях водорода (экспериментальное исследование)

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Важные проблемы дифференциации магмы, образования самородных металлов и процессов рудообразования в земной коре все чаще связывают с активным участием водорода. В данной работе получены новые экспериментальные данные по кристаллизации андезитовых расплавов при высоких температурах (900–1250°C) и давлениях водорода (10−100 МПа), которые уточняют возможную роль водорода в процессах, происходящих в андезитовых расплавах в земной коре и при вулканизме в сильно восстановленных условиях (f(O2) = 10−17−10−18). В экспериментах по кристаллизации было установлено, что составы кристаллов (пироксены и плагиоклазы), образовавшихся в экспериментах по кристаллизации расплава андезита под давлением водорода, близко соответствуют составам кристаллов лавовых потоков вулкана Авача на Камчатке. Этот результат можно рассматривать как экспериментальное подтверждение участия водорода в вулканическом процессе.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Э. С. Персиков

Институт экспериментальной минералогии им. Академика Д.С. Коржинского РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: persikov@iem.ac.ru
Россия, ул. Академика Осипьяна, 4, Черноголовка, 142432

П. Г. Бухтияров

Институт экспериментальной минералогии им. Академика Д.С. Коржинского РАН

Email: pavel@iem.ac.ru
Россия, ул. Академика Осипьяна, 4, Черноголовка, 142432

О. Ю. Шапошникова

Институт экспериментальной минералогии им. Академика Д.С. Коржинского РАН

Email: zakrev@iem.ac.ru
Россия, ул. Академика Осипьяна, 4, Черноголовка, 142432

Л. Я. Аранович

Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН

Email: lyaranov@igem.ru
Россия, Старомонетный пер., 35, Москва, 119017

А. Н. Некрасов

Институт экспериментальной минералогии им. Академика Д.С. Коржинского РАН

Email: alex@iem.ac.ru
Россия, ул. Академика Осипьяна, 4, Черноголовка, 142432

Список литературы

  1. Аранович Л. Я. (2013) Флюидно-минеральные равновесия и термодинамические свойства смешения флюидных систем. Петрология. 21, 588–599. https://doi.org/10.7868/S0869590313060022
  2. Иванов Б. В. (2008) Андезиты Камчатки. М.: Наука, 470 с.
  3. Карпов Г. А., Мохов А. В. (2004) Акцессорные самородные рудные минералы эруптивных пеплов андезитовых вулканов Камчатки. Вулканология и сейсмология. 4, 41–49.
  4. Левашов В. К., Округин Б. В. (1984) Оценка физических условий образования сегрегаций самородного железа в базальтовом расплаве. Геохимия и минералогия мафитов и ультрамафитов Сибирской платформы. Якутск: ЯФ СО АН СССР, 54–62.
  5. Олейников Б. В., Округин А. В., Томшин М. Д., Левашов В. К., Варганов А. С., Копылова А. Г., Панков В. Ю. (1985) Самородное металлообразование в платформенных базитах. (Под ред. В. В. Ковальского). Якутск: ЯФ СО АН СССР, 188 с.
  6. Рябов В. В., Павлов А. Л., Лопатин Г. Г. (1985) Самородное железо в сибирских траппах. Новосибирск: Наука СО РАН, 167 с.
  7. Barin I. (1995) Thermochernical data of pure substances. Third Edition. VCH Publishers, Inc., New York, USA, 1885 p.
  8. Bird J. M., Goodrick C. A., Weathers M. S. (1981) Petrogenesis of Uiviaq iron, Disko Island, Greenland. J. Geophys. Res. B. 86(12), 11787–11806.
  9. Bukhtiyarov P. G., Persikov E. S. (2021). Study of the comparative effect of high pressures H2 and Ar (up to 400 MPa) on the viscosity of albite and andesite melts at temperatures of 1200–1400°C. Experiments in Geosciences. 27(1), 140–143.
  10. Marakushev A. A. (1995) Nature of native metals formation. Doklady RAS. 341(6), 807–812.
  11. Mysen B. O. (1991) Relation between structure, redox equlibria of iron and properties of magmatic liquids. In: Physical Chemistry of Magma (eds.: L. L. Perchuk and I. Kushiro). Chapter 2, Springer Verlag, 41–98.
  12. Persikov E. S., Zharikov V. A., Bukhtiyarov P. G., Pol’skoy S.F. (1990) The effect of volatiles on the properties of magmatic melts. Eur. J. Mineral. 2, 621–642. https://doi.org/10.1127/ejm/2/5/0621
  13. Persikov E. S. (1998) Viscosity of model and magmatic melts at the pressures and temperatures of the Earth’s crust and upper mantle. Russian Geology and Geophysics. 39(11), 1780–1792.
  14. Persikov E. S., Bukhtiyarov P. G., Aranovich L. Ya., Nekrasov A. N., Shaposhnikova O. Yu. (2019) Experimental modeling of formation of native metals (Fe, Ni, Co) in the earth’s crust by the interaction of hydrogen with basaltic melts. Geohem. Int. 57(10), 1035–1044. https://doi.org/10.1134/S0016702919100082
  15. Persikov E. S., Bukhtiyarov P. G. (2020) Viscosity of magmatic melts: Improved structural-chemical model. Chem. Geol. 556(2), 119820. https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2020.119820
  16. Persikov E. S., Bukhtiyarov P. G., Aranovich L. Ya., Shaposhnikova O. Yu., Nekrasov A. N. (2023) Experimental study of the process of interaction of hydrogen with igneous melts in conditions of the Earth’s crust. Russian Geology and Geophisics, June, 1–13. https://doi.org/10.2113/RGG20234562
  17. Tomshin M. D., Kopylova A. G., Vasilyeva A. E. (2023) Native Iron in Siberian Traps. Petrology 31(2), 223–236. https://doi.org/10.1134/S0869591123020054
  18. Woodland A. B., O'Neill, H. St.C. (1997) Thermodynamic data for Fe-bearing phases obtained using noble metal alloys as redox sensors. Geochim. Cosmochim. Acta. 61, 4359–4366. https://doi.org/10.1016/S0016-7037(97)00247-0

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Растровое изображение в отраженных рассеянных электронах (BSE) продуктов закалки образцов после опытов по кристаллизации андезитовых расплавов под давлением водорода. (а) – опыт № 2157, температура кристаллизации равна 1000°C; (б) – опыт № 2158, температура кристаллизации равна 900°C (параметры опытов: см. примечание к табл. 1, белые шарики – металлический сплав Fe, состав – см. табл. 2, темный цвет — остаточное стекло, светло-серый цвет – кристаллы: пироксены, плагиоклазы; состав – см. табл. 1).

Скачать (481KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Сравнение состава кристаллов, образовавшихся в экспериментах № 2157, 2158 с составами природных минералов из лавовых потоков вулкана Авача, Камчатка (Иванов, 2008), (а) – пироксены – экспериментальные (1 – опыт 2157: Wol = 35.44, En = 52.85, Fs = 11.71; 2 – 2158: Wol = 34.28, En = 53.5, Fs = 12.23); 3 – природные: Wol = 34.2, En = 48.77, Fs = 17.03); приведены средние значения. (б) – плагиоклазы — экспериментальные: (1 – опыт 2157: An = 74.33, Ab = 21.24, Or = 4.43; 2 – опыт 2158: An = 74.11, Ab = 22.74, Or = 3.15); 3 – природные: An = 76.46, Ab = 19.11, Or = 4.43), приведены средние значения.

Скачать (109KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Частица металлического железа из вулканического пепла андезитовых вулканов Камчатки. Проба 4437. (а) – изображение в рассеянных отраженных электронах (BSE); (б) – энерго-дисперсионный рентгеновский спектр от него (Карпов, Мохов, 2004).

Скачать (306KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024