ПЕРЕКАЛИБРОВКА УРАВНЕНИЯ ДЛЯ РАСЧЕТА СОДЕРЖАНИЯ ВОДЫ В РАВНОВЕСИИ СИЛИКАТНЫЙ РАСПЛАВ – ВОДНЫЙ ФЛЮИД

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

Опыт использования полученного ранее уравнения, позволяющего предсказывать значение предельной растворимости воды в силикатном расплаве, показал, что для ряда экспериментов, выполненных в диапазоне давлений 5–20 кбар, расчетные содержания воды нереалистично высоки по сравнению с экспериментальными значениями. Использованная в предыдущей работе выборка (содержит результаты 412 экспериментов), была существенно дополнена экспериментами из базы данных MELT. На основе вновь собранной общей выборки, состоящей из 1241 эксперимента, был пересмотрен набор переменных, отвечающих за влияние состава на растворимость воды. Вновь откалиброванное уравнение для расчета предельной растворимости воды позволяет с неопределенностью не более ± 0.01 мольной доли, или ± 0.25 мас. %, предсказывать предельную растворимость воды в силикатных расплавах в диапазонах: давления от атмосферного до 20 кбар; температур от 825 до 1550 K, а объем выборки, использованной для оптимизации, позволяет использовать уравнение для расчета растворимости воды в широком спектре силикатных расплавов: от коматиитовых базальтов до риолитов.

Об авторах

Я. Ю. Гнучев

Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова, геологический факультет

Email: gnuchevyakov@mail.ru
Ленинские горы, 1, Москва, ГСП-1, 119234 Россия

Д. А. Бычков

Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова, геологический факультет

Email: dmibychkov@gmail.com
Ленинские горы, 1, Москва, ГСП-1, 119234 Россия

Е. В. Коптев-Дворников

Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова, геологический факультет

Автор, ответственный за переписку.
Email: ekoptevmail@gmail.com
Ленинские горы, 1, Москва, ГСП-1, 119234 Россия

Список литературы

  1. Альмеев Р.Р., Арискин А.А. (1996) ЭВМ-моделирование расплавно-минеральных равновесий в водосодержащей базальтовой системе. Геохимия. (7), 624–636.
  2. Воробьев С.А. (2016) Информатика. Математическая обработка геолого-геохимических данных. Учебное пособие. Барнаул: Новый формат, 266.
  3. Гирнис А.В. (2023) Распределение редких элементов между оливином и расплавом: обобщение экспериментальных данных. Геохимия. 68 (4), 327–340.
  4. Girnis A.V. (2023) Distribution of rare elements between olivine and melt: synthesis of experimental data. Geochem. Int. 60(4), 327–340.
  5. Гнучев Я.Ю., Бычков Д.А., Коптев-Дворников Е.В. (2023) Новая версия уравнения для расчета насыщенных содержаний воды в силикатных расплавах. Геохимия. 68 (9), 926–937.
  6. Gnuchev Ya.Yu., Bychkov D.A., Koptev-Dvornikov E.V. (2023) New version of the equation for calculating water solubility in silicate melts. Geochem. Int. 60(9), 926–937.
  7. Allabar A., Petri P.L., Eul D., Nowak M. (2022) An empirical H2O solubility model for peralkaline rhyolitic melts. Contrib. Mineral. Petrol. 177 (5), 52.
  8. Allison C.M., Roggensack K., Clarke A.B. (2022) MafiCH: a general model for H2O–CO2 solubility in mafic magmas. Contrib. Mineral. Petrol. 177 (3), 40.
  9. Behrens H., Jantos N. (2001) The effect of anhydrous composition on water solubility in granitic melts. Am. Mineral. 86 (1–2), 14–20.
  10. Bonechi B., Perinelli C., Gaeta M., Tecchiato V., & Fabbrizio A. (2020) Amphibole growth from a primitive alkaline basalt at 0.8 GPa: Time-dependent compositional evolution, growth rate and competition with clinopyroxene. Lithos. 354, 105272.
  11. Carroll M. R., Blank J. G. (1997) The solubility of H2O in phonolitic melts. Am. Mineral. 82 (5–6), 549–556.
  12. Duan X. (2014) A general model for predicting the solubility behavior of H2O–CO2 fluids in silicate melts over a wide range of pressure, temperature and compositions. Geochim. Cosmochim. Acta. 125, 582–609.
  13. Iacono-Marziano G., Morizet Y., Le Trong E., Gaillard F. (2012) New experimental data and semi-empirical parameterization of H2O–CO2 solubility in mafic melts. Geochim. Cosmochim. Acta. 97, 1–23.
  14. Gaillard F., Scaillet B., Pichavant M., Bény J.M. (2001) The effect of water and fO2 on the ferric–ferrous ratio of silicic melts. Chem. Geol. 174 (1–3), 255–273.
  15. Holtz F., Behrens H., Dingwell D.B., Johannes W. (1995) H2O solubility in haplogranitic melts: compositional, pressure, and temperature dependence. Am. Mineral. 80 (1–2), 94–108.
  16. Housh T.B., Luhr J.F. (1991) Plagioclase-melt equilibria in hydrous systems. Am. Mineral. 76 (3–4), 477–492.
  17. Lesne P., Scaillet B., Pichavant M., Iacono-Marziano G., Beny J.M. (2011) The H2O solubility of alkali basaltic melts: an experimental study. Contrib. Mineral. Petrol. 162 (1), 133–151.
  18. Liu Y., Zhang Y., Behrens H. (2005) Solubility of H2O in rhyolitic melts at low pressures and a new empirical model for mixed H2O–CO2 solubility in rhyolitic melts. Journal of Volcanology and Geothermal Research, 143 (1–3), 219–235.
  19. Moore G., Righter K., Carmichael I.S.E. (1995) The effect of dissolved water on the oxidation state of iron in natural silicate liquids. Contrib. Mineral. Petrol. 120, 170–179.
  20. Moore G., Carmichael I.S.E. (1998) The hydrous phase equilibria (to 3 kbar) of an andesite and basaltic andesite from western Mexico: constraints on water content and conditions of phenocryst growth. Contrib. Mineral. Petrol. 130 (3), 304–319.
  21. Nandedkar R.H., Hürlimann N., Ulmer P., & Müntener O. (2016) Amphibole–melt trace element partitioning of fractionating calc-alkaline magmas in the lower crust: an experimental study. Contrib. Mineral. Petrol. 171, 1–25.
  22. Newman S., Lowenstern J.B. (2002) VolatileCalc: a silicate melt–H2O–CO2 solution model written in Visual Basic for excel. Comput. Geosci. 28 (5), 597–604.
  23. Papale P., Moretti R., Barbato D. (2006) The compositional dependence of the saturation surface of H2O+CO2 fluids in silicate melts. Chem. Geol. 229 (1–3), 78–95.
  24. Putak Juriček M., Keppler H. (2024) Stability of hydrous basaltic melts at low water fugacity: evidence for widespread melting at the lithosphere-asthenosphere boundary. Contrib. Mineral. Petrol. 179 (11), 97.
  25. Putirka K.D. (2008) Thermometers and barometers for volcanic systems. Reviews in mineralogy and geochemistry. 69 (1), 61–120.
  26. Shishkina T.A., Botcharnikov R.E., Holtz F., Almeev R.R., Portnyagin M.V. (2010) Solubility of H2O-and CO2-bearing fluids in tholeiitic basalts at pressures up to 500 MPa. Chem. Geol. 277 (1–2), 115–125.
  27. Shishkina T.A., Botcharnikov R.E., Holtz F., Almeev R.R., Jazwa A.M., Jakubiak A.A. (2014) Compositional and pressure effects on the solubility of H2O and CO2 in mafic melts. Chem. Geol. 388, 112–129.
  28. Schmidt B.C., Behrens H. (2008) Water solubility in phonolite melts: Influence of melt composition and temperature. Chem. Geol. 256 (3–4), 259–268.
  29. Tamic N., Behrens H., Holtz F. (2001) The solubility of H2O and CO2 in rhyolitic melts in equilibrium with a mixed CO2–H2O fluid phase. Chem. Geol. 174 (1–3), 333–347.
  30. Wei C., Xiong X., Wang J., Huang F., & Gao M. (2024) Partitioning of tin between mafic minerals, Fe-Ti oxides and silicate melts: Implications for tin enrichment in magmatic processes. Geochim. Cosmochim. Acta. 372, 81–100.
  31. Witham F., Blundy J., Kohn S.C., Lesne P., Dixon J., Chura- kov S.V., Botcharnikov R. (2012) SolEx: A model for mixed COHSCl-volatile solubilities and exsolved gas compositions in basalt. Comput. Geosci. 45, 87–97.
  32. Yamashita S. (1999) Experimental study of the effect of temperature on water solubility in natural rhyolite melt to 100 MPa. J. Petrol. 40 (10), 1497–1507.
  33. Zhang Y., Xu Z., Zhu M., Wang H. (2007) Silicate melt properties and volcanic eruptions. Rev. Geophys. 45 (4).
  34. Zhang J., Chang J., Wang R., & Audétat A. (2022) Can post-subduction porphyry Cu magmas form by partial melting of typical lower crustal amphibole-rich cumulates? Petrographic and experimental constraints from samples of the Kohistan and Gangdese arc roots. J. Petrol. 63 (11), 101.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025