Địa chất đá Igneous

Hệ thống albite-anorthite

Hầu hết các khoáng chất phổ biến được tìm thấy trong đá lửa là các pha dung dịch rắn. Chúng bao gồm olivin, pyroxene, amphibole, biotite, và fenspat plagiocla. Hành vi kết tinh được minh họa tốt nhất bằng cách sử dụng NaAlSi ₃ O ₈ (albite hoặc Ab) HPCaAl ₂ Si ₂ O ₈(Anorthite hoặc An) hệ thống plagiocla được hiển thị trong Hình 4. Hãy xem xét một chất lỏng có thành phần L (60 phần trăm An + 40 phần trăm Ab) ở nhiệt độ ban đầu 1.500 ° C. Khi làm lạnh, nó sẽ bắt đầu kết tinh plagiocla với 85 phần trăm An (điểm P trên solidus) ở nhiệt độ chất lỏng khoảng 1.470 ° C. Khi quá trình làm lạnh tiếp tục, chất lỏng sẽ di chuyển xuống chất lỏng về phía B trong khi đồng thời phản ứng liên tục với plagiocla được hình thành sớm để chuyển đổi thành plagiocase đồng nhất có tính chất dị thường và cân bằng hơn với chất lỏng. Ví dụ, khi chất lỏng đạt A, ở 1.400 ° C, khoảng 65% plagiocla với khoảng 73% An (điểm O trên solidus) đã kết tinh từ chất lỏng, hiện ở mức khoảng 36% An và 64% Ab. Cuối cùng, khi đạt được nhiệt độ khoảng 1.330 ° C (B trong hình), một lượng nhỏ chất lỏng cuối cùng của thành phần 20% An + 80% Ab được tiêu thụ trong phản ứng và một plagiocase đồng nhất là 60% An + 40 phần trăm Ab vẫn còn (điểm S). Bây giờ hãy xem xét trường hợp chất lỏng bị ngăn không phản ứng với plagiocla được hình thành sớm. Điều này có thể đạt được bằng cách loại bỏ vật lý plagiocla ngay sau khi hình thành hoặc làm lạnh chất lỏng nhanh hơn quá trình phản ứng có thể tiêu thụ plagiocla. Về mặt lý thuyết, chất lỏng có thể đạt đến thành phần Ab tinh khiết ở 1.100 ° C, nơi nó sẽ biến mất thành albite kết tinh. Toàn bộ các chế phẩm plagiocla từ An ₈₄ đến An ₀₀ sẽ được bảo quản trong quá trình làm mát.

Chuỗi phản ứng của Bowen

Hai ví dụ này minh họa hai phản ứng chính xảy ra trong quá trình kết tinh các magma thông thường, một phản ứng không liên tục (phản ứng olivin-lỏng-pyroxene) và liên tục khác (phản ứng plagiocla-lỏng). Điều này đã được công nhận đầu tiên bởi nhà hóa học người Mỹ Norman L. Bowen, người đã sắp xếp các phản ứng theo hình thức như trong Hình 5; để vinh danh ông, loạt khoáng sản đã được gọi là loạt phản ứng của Bowen. Nhánh trái của sự sắp xếp hình chữ Y bao gồm chuỗi không liên tục bắt đầu bằng olivin ở nhiệt độ cao nhất và tiến triển thông qua pyroxene, amphibole và biotite khi nhiệt độ giảm. Sê-ri này không liên tục vì phản ứng xảy ra ở nhiệt độ cố định ở áp suất không đổi trong đó khoáng vật hình thành sớm được chuyển thành tinh thể ổn định hơn. Mỗi khoáng chất trong chuỗi hiển thị một cấu trúc silicat khác nhau thể hiện sự trùng hợp tăng lên khi nhiệt độ giảm; olivin thuộc loại cấu trúc silicat đảo; pyroxene, chuỗi; amphibole, chuỗi kép; và biotit, tờ. Mặt khác, nhánh bên phải là chuỗi phản ứng liên tục trong đó plagiocla liên tục phản ứng với chất lỏng để tạo thành pha lệch hơn khi nhiệt độ giảm. Trong cả hai trường hợp, chất lỏng được tiêu thụ trong phản ứng. Khi hai chuỗi phản ứng hội tụ ở nhiệt độ thấp, các khoáng chất sẽ không phản ứng với phương pháp kết tinh eutectic lỏng còn lại. Potash fenspat, muscovit và thạch anh được kết tinh. Các pha được kết tinh đầu tiên là các khoáng chất phổ biến tạo thành bazan hoặc gabro, như bytownite hoặc labradorite với pyroxene và một lượng nhỏ olivin. Khoáng vật andesit hoặc diorit, chẳng hạn như andesine với pyroxene hoặc amphibole, kết tinh tiếp theo và được theo sau bởi orthoclase và thạch anh, là thành phần thiết yếu của rhyolite hoặc granit. Một chất lỏng bazan ở đỉnh Y có thể rơi xuống đáy của chuỗi để kết tinh thạch anh chỉ khi các phản ứng trước đó bị ngăn chặn. Như đã trình bày ở trên, các phản ứng hoàn toàn giữa các khoáng chất được hình thành sớm và chất lỏng làm cạn kiệt nguồn cung cấp chất lỏng, do đó làm giảm quá trình phát triển của chuỗi. Một phương tiện mà magma bazan có thể biến thành đá thấp hơn trong chuỗi là kết tinh phân đoạn. Trong quá trình này, các khoáng chất hình thành sớm được loại bỏ khỏi chất lỏng bằng trọng lực (các khoáng chất như olivin và pyroxene đậm đặc hơn chất lỏng mà chúng kết tinh), và do đó chất lỏng không phản ứng vẫn còn trong chuỗi.