ПетрологияПетрология0869-5903The Russian Academy of Sciences1158610.31857/S0869-59032206-224Research ArticleLiquid immiscibility in fluid–magmatic systems: an experimental studyKotelnikovA. R.kotelnik@iem.ac.ruSukN. I.sukni@iem.ac.ruKotelnikovaZ. A.kotelnik@igem.ac.ruYanevY.kotelnik@iem.ac.ruEnchevaS.kotelnik@iem.ac.ruAnanievV. V.kotelnik@iem.ac.ruKorzhinskii Institute of Experimental Mineralogy, Russian Academy of SciencesInstitute of Geology of Ore Deposits, Petrography, Mineralogy, and Geochemistry, Russian Academy of SciencesGeological Institute, Bulgarian Academy of SciencesEarth and Man National MuseumInstitute of Volcanology and Seismology, Far East Division, Russian Academy of Sciences020420192722062240204201902042019Copyright © 2019, Russian Academy of Sciences2019<p>Liquid immiscibility was studied in melting experiments in the system trachyrhyolitewater + salt (NaF, Na2CO3) conducted at parameters imitating those of the volcanic process. The indicator components were La, Nb, Sr, W, Mo, Cr, Fe, Rb, and Cs. The experimental runs were carried out in a high gas pressure apparatus. At 1200oC and 5 kbar, melting, homogenization, and melt saturation with fluid components occurred. A decrease in the P-T parameters to 1000C and 1 kbar led to the onset of liquid immiscibility in the form of droplets in the melt matrix. The composition of the droplets is similar to that of the melt matrix and differs from the latter only in concentrations of water, indicator components, and proportions of alkaline and alkali-earth elements. In the presence of salt (NaF), the melt exsolved into immiscible silicate and salt melts. No liquid immiscibility was detected when Na carbonate was added to the melt, but its agpaitic coefficient increased.</p>liquid immiscibilitymeltelement distributionexperimentжидкостная несмесимостьрасплавраспределение элементовэксперимент[Бабичев А.П., Бабушкина Н.А., Братковский А.М., и др. Физические величины. Справочник // Под ред. И.С. Григорьева, Е.З. Мейлихова. М.: Энергоатомиздат, 1991. 1232 с.][Белянкин Д.С. О сферолитах в техническом стекле и о некоторых шаровых образованиях в магматических горных породах. Избранные труды. Т. І. М.: Изд. АН СССР, 1956. С. 119–131.][Бетехтин А.Г. Курс минералогии. М.: Госгеолиздат, 1951. 542 с.][Бородулин Г.П., Чевычелов В.Ю., Зарайский Г.П. Экспериментальное исследование распределения тантала, ниобия, марганца и фтора между водным фторсодержащим флюидом и гранитным и щелочным расплавами // Докл. АН 2009. Т. 427. № 2. С. 233–238.][Волянюк Н.Я. Вулканические стекла Мухор-Талы и связанные с ними шаровые образования. М.: Наука, 1972. 146 с.][Генезис перлита // Отв. ред. В.С. Знаменский. М.: Наука, 1992. 188 с.][Граменицкий Е.Н., Щекина Т.И., Сергеева Н.Е. Электронно-микроскопическое исследование синтетических минералов ряда шеелит–повеллит// Докл. АН СССР. 1979а. Т. 249. № 3. С. 684–687.][Граменицкий Е.Н., Щекина Т.И., Чеховских М.М. Равновесия молибдошеелит–водно-солевой раствор // Геохимия. 1979б. № 10. С. 1566–1576.][Граменицкий Е.Н., Щекина Т.И., Чеховских М.М. Экспериментальные данные об ограниченной смесимости в изоморфном ряду шеелит–повеллит // Геохимия. 1980. № 8. С. 1158–1164.][Жариков В.А. Основы физико-химической петрологии. М.: Изд. МГУ, 1976. 420 с.][Жариков В.А. Основы физической геохимии. М.: Изд. МГУ, 2005. 654 с.][Калугин В.М. Роль ликвации при кристаллизации природных и техногенных алюмосиликатных расплавов. Автореф. дисс. … канд. геол.-мин. наук. Новосибирск: ОИГГМ СО РАН, 2002. 24 с.][Котельников А.Р., Сук Н.И., Енчева Св., и др. Жидкостная несмесимость во флюидно-магматических системах P-Q типа (экспериментальное исследование) // Докл. VIII Международного симпозиума “Минеральное разнообразие – исследование и сохранение”, 9–11 октября 2015. София, Болгария. Национальный музей «Земля и люди». Фонд «Земля и люди», София. 2016. С. 7–17.][Котельникова З.А., Котельников А.Р. Экспериментальное изучение гетерогенных флюидных равновесий в системах силикат–соль–вода // Геология рудн. месторождений. 2010. Т. 52. № 2. С. 157–171.][Мазурин О.В., Тотеш А.С. Стрельцина М.В., и др. Тепловое расширение стекла. Л.: Наука, 1969. 216 с.][Наседкин В.В. Водосодержащие вулканические стекла кислого состава, их генезис и изменения. М.: Изд-во АН СССР, 1963. 210 с.][Петрографические критерии ликвации в кислых лавах. М.: Изд-во АН СССР, 1963. 100 с.][Равич М.И. Водно-солевые системы при повышенных температурах и давлениях. М.: Наука, 1974. 151 с.][Рид С. Дж. Б. Электронно-зондовый микроанализ и растровая электронная микроскопия в геологии. М.: Техносфера, 2008. 230 с.][Салова Т.П., Симакин А.Г., Эпельбаум М.Б. Об условиях образования сферолитов в обсидиане на примере месторождения Кечелдаг (Армения) // ЗВМО. 1990. Вып. 4. С. 12–17.][Сук Н.И. Поведение рудных элементов (W, Sn, Ni, Zr) в расслаивающихся силикатно-солевых системах // Петрология. 1997. Т. 5. № 1. С. 23–32.][Сук Н.И. Жидкостная несмесимость во флюидно-магматических алюмосиликатных системах, содержащих Ti, Nb, Sr, REE и Zr (эксперимент) // Петрология. 2012. Т. 20. № 2. С. 156–165.][Сук Н.И. Жидкостная несмесимость в щелочных магматических системах. М.: КДУ, «Университетская книга», 2017. 238 с.][Чевычелов В.Ю., Бородулин Г.П., Зарайский Г.П. Растворимость колумбита (Mn,Fe)(Nb,Ta)2O6 в гранитоидных и щелочных расплавах при 650–850oC и 30–400 МПа: экспериментальные исследования // Геохимия. 2010. № 5. С. 485–495.][Angel R.J. Feldspars at high pressure // Ed. I. Parsons. Feldspars and their reactions. Dodrecht, Boston, London: Kluwer Academic Publishers, 1994. Р. 271–312.][Dingwell D.B., Harris D.M., Scarfe C.M. The solubility of H2O in melts in system SiO2-Al2O3-Na2O-K2O at 1 to 2 kbars // J. Geol. 1984. V. 92. P. 387–395.][Dingwell D.B., Holtz F., Behrens H. The solubility of H2O in peralkaline and peraluminous granitic melts // Amer. Mineral. 1997. V. 82 P. 434–437.][Encheva S., Yanev Y. Zeolitized inclusions in trachyrhyolitic spheruloids of the perlite deposit Golobradovo (Studen Kladenets Oligocene volcano, Eastern Rhodopes) // VII International Symposium “Mineral diversity: research and preservation”. 11–14 Оctober 2013. Earth and Man National Museum, Sofia. 2015. P. 177–184.][Ewart A. Chemical changes accompanying spherulitic crystallization in rhyolitic lavas, Central Volcanic Region, New Zealand // Mineral. Mag. 1971. V. 38. P. 424–434.][Holtz F., Behrens H., Dingwell D.B., Taylor R.P. Water solubility in aluminosilicate melts of haplogranite composition at 2 kbar // Chemical Geology. 1992. V. 96. P. 289–302.][Hunt J. D., Manning C. E. A thermodynamic model for the system SiO2–H2O near the upper critical end point based on quartz solubility experiments at 500–1100°C and 5–20 kbar // Geochim. Cosmochim. Acta. 2012. V. 86 P. 196–213.][Johannes W., Holtz F. Petrogenesis and experimental petrology of granitic rocks. Berlin, Heidelberg: Springer-Verlag, 1996. P. 45.][Kennedy G. C. A portion of the system silica–water // Econom. Geol. 1950. V. 45. P. 629–653.][Kennedy G.C., Wasserburg G.J., Heard H.C., Newton R.S. The upper three – phase region in the system SiO2–H2O // J. Amer. Sci. 1962. V. 260. № 7. P. 501–521.][Koster van Groos A.F., Wyllie P.J. Melting relationships in the system NaAlSi3O8–NaCl–H2O at 1 kilobar pressure with petrological applications // J. Geol. 1969. V. 77. № 5. P. 581–605.][Kotelnikov A.R., Suk N.I., Kotelnikova Z.A., et al. Investigation of liquid immiscibility in fluid-magmatic systems // Experiment in Geosciences. 2017. V 23. № 1. P. 117–120.][Morey G.W., Chen W.T. Pressure-temperature curves in some systems containing water and salt // J. Amer. Chem. Soc. 1956. V. 78. № 16. P. 4249–4252.][Roedder E. Silicate liquid immiscibility in magmas // Ed. H.S. Yoder. The Evolution of the Igneous Rocks. 50th Anniversary Perspectives. Princeton: Princeton University Press, 1979. P. 15–57.][Sowerby J. R., Keppler H. The effect of fluorine, boron and excess sodium on the critical curve in the albite–H2O system // Contrib. Mineral. Petrol. 2002. V. 143. Р. 32–37.][Tanton T.L. Evidence of liquid immiscibility in a silicate magma Agata Point, Ontario // J. Geol. 1925. V. 33. P. 629–641.][Yanev Y. Characterization of volcanic glasses from the Eastern Rhodopes, Bulgaria // 2nd International Conference on Natural Glasses. Prague, 1987. P. 129–138.][Yanev Y. Petrology of Golobradovo perlite deposit, Eastern Rhodopes // Geochem. Mineral. Petrol. Sofia. 2003. V. 40. P. 1–20.]