Geológia horúčkovitých hornín

Systém albit-anorthit

Väčšina bežných minerálov nachádzajúcich sa v vyvrelých horninách je fáza tuhého roztoku. Patria medzi ne olivín, pyroxén, amfibol, biotit a plagioklasové živce. Kryštalizačný správanie je znázornené najlepšie pomocou NaAlSi ₃ O ₈ (albit alebo Ab) -CaAl ₂ Si ₂ O ₈(anortitový alebo An) plagioklasový systém znázornený na obrázku 4. Uvažujte o tekutine kompozície L (60% An + 40% Ab), ktorá je pri počiatočnej teplote 1 500 ° C. Po ochladení začne kryštalizovať plagioklas s 85% An (bod P na solidus) pri teplote likvidu asi 1 470 ° C. Keď chladenie pokračuje ďalej, tekutina sa bude pohybovať smerom nadol k tekutine smerom k B, zatiaľ čo súčasne reaguje nepretržite s včasne vznikajúcou plagioklasou, aby sa premenila na homogénnu plagioklasu, ktorá je viac albitická a je v rovnováhe s kvapalinou. Napríklad, keď kvapalina dosiahne A pri 1400 ° C, približne 65 percent plagioklasy s približne 73 percentami An (bod O na solidus) vykryštalizovalo z kvapaliny, ktorá je teraz okolo 36 percent An a 64 percent Ab. Nakoniec, keď sa dosiahne teplota asi 1330 ° C (B na obrázku), pri reakcii sa spotrebuje posledné malé množstvo kvapaliny 20% An + 80% Ab a homogénna plagioklasa 60% An + 40 percento Ab zostáva (bod S). Teraz zvážte prípad, v ktorom kvapalina nemôže reagovať s včasne formovanou plagioklasou. To sa dá dosiahnuť fyzikálnym odstránením plagioklasy ihneď po jej vytvorení alebo ochladením kvapaliny rýchlejšie, ako je reakčný proces schopný spotrebovať plagioklasu. Kvapalina by teoreticky mohla dosiahnuť čistú kompozíciu Ab pri 1100 ° C, kde zmizne v kryštalizujúcom albite. V chladiacom procese sa zachová celá škála kompozícií plagioklasov od An ₈₄ do An ₀₀.

Bowenova séria reakcií

Tieto dva príklady ilustrujú dve hlavné reakcie, ktoré sa vyskytujú počas kryštalizácie bežných máp, jedna diskontinuálna (reakcia olivín-kvapalina-pyroxén) a druhá kontinuálna (reakcia plagioklasa-kvapalina). Najskôr to uznal americký petrolog Norman L. Bowen, ktorý usporiadal reakcie v podobe znázornenej na obrázku 5; na jeho počesť sa odvtedy minerálna séria nazýva Bowenova reakcia. Ľavá vetva usporiadania v tvare Y pozostáva z nespojitých sérií, ktoré začínajú s olivínom pri najvyššej teplote a postupujú cez pyroxén, amfibol a biotit s klesajúcou teplotou. Táto séria je diskontinuálna, pretože reakcia sa uskutočňuje pri stálej teplote pri konštantnom tlaku, pri ktorom sa skoršie vytvorený minerál premení na stabilnejší kryštál. Každý minerál zo série vykazuje odlišnú silikátovú štruktúru, ktorá vykazuje zvýšenú polymerizáciu pri poklese teploty; olivín patrí do ostrovčekovej silikátovej štruktúry; pyroxén, reťazec; amfibol, dvojitý reťazec; a biotit, list. Na druhej strane, pravou vetvou sú série kontinuálnych reakcií, v ktorých plagioklasa nepretržite reaguje s kvapalinou za vzniku albitickejšej fázy so znižovaním teploty. V obidvoch prípadoch sa kvapalina pri reakcii spotrebuje. Keď sa dve reakčné série zbiehajú pri nízkej teplote, minerály, ktoré nereagujú so zostávajúcou kvapalinou, sa dostanú k eutektickej kryštalizácii. Kryštálové potašové živice, muškát a kremeň sú kryštalizované. Fázy, ktoré kryštalizujú ako prvé, sú bežné minerály, ktoré tvoria čadič alebo gabbro, napríklad bytownit alebo labradorit s pyroxénom a menšie množstvá olivínu. Andezitové alebo dioritové minerály, ako je napríklad andezín, buď s pyroxénom alebo amfibolom, kryštalizujú ďalej a potom nasleduje ortoklasa a kremeň, ktoré sú podstatnými zložkami ryolitu alebo žuly. Čadičová tekutina na vrchole Y môže zostúpiť na spodok série a kryštalizovať kremeň, iba ak sa zabráni predchádzajúcim reakciám. Ako je uvedené vyššie, úplné reakcie medzi skorými formovanými minerálmi a tekutinou vyčerpávajú dodávku kvapaliny, čím obmedzujú progresiu v sérii. Jedným zo spôsobov, pomocou ktorých je možné čadičovú magmu transformovať na horniny nižšie v sérii, je frakčná kryštalizácia. Pri tomto postupe sa rýchlo vzniknuté minerály odstraňujú z kvapaliny pomocou tiaže (také minerály, ako je olivín a pyroxén, sú hustejšie ako kvapalina, z ktorej vykryštalizovali), a tak nezreagovaná tekutina zostáva neskôr v sérii.