화강암 마그마의 물리적 성질과 마그마 진화의 역학적 메커니즘

다음에서는 놀테 지역의 화강암 마그마의 물리적 특성과 진화 메커니즘을 역동적인 관점에서 논의한다.

2.9.1 마그마 내 물 (1) 화강암 마그마 내 물의 용해도 Burnham(1979)은 알루미노규산염 마그마 내 물의 용해 거동을 체계적으로 연구하고 이에 상응하는 A 열역학 모델을 확립했는데, 이는 용해 메커니즘이 다음과 같다고 가정합니다. 마그마에 있는 물의 용해 메커니즘은 알바이트 용융물에서의 용해 메커니즘과 동일합니다. 조장 융해물에서 물의 용해 메커니즘은 다음 두 가지 공식으로 설명할 수 있습니다.

당시 물의 용해는 주로 식 (i)에 기초했습니다.

마그마 신장 놀테 지역의 활동과 광물화

당시 물의 용해는 다음과 같습니다:

신장 놀테 지역의 마그마 활동과 광물화

그 중 m은 용융 금속체를 나타내고, v는 수성 유체상을 나타내며, 용융물 내 물의 몰분율을 나타냅니다.

놀테 지역에서는 후기 칼레도니아 Tasbikdurgen 흑운모 화강암체와 Kuoko Yakedares 흑운모 화강암체, 중기 Variscan Kuoko Yakedaras 화강암체가 선정되었다. 반암체, 후기 Variscan Geert 흑운모 화강암체 및 Yanshanian 아티쉬 몬조화강암체에 대하여 온도(T)와 압력(p) 매개변수를 결정화시의 온도와 압력으로 취하고, 물리화학에 따라 계산하며, 각 암석덩어리의 온도와 압력은 다음과 같다. : Tasbikduergen 암석: 760℃, 76MPa; Kuokoyakdalese 암석: 720℃, 106MPa; Haierte 암석: 740℃, 88MPa;

처음 계산할 때 무수 마그마의 중량 Me는 NaAlSi3O8 분자 1몰에 해당합니다.

(a) CIPW 계산에서 표준 강옥 광물 분자를 포함하지 않는 암석의 경우:

Me=w/nA1

여기서, w는 H2O를 제외한 주요 산화물의 질량 분율의 합이고, nAt는 Al 이온의 수입니다.

(b) CIPW 계산에서 표준 커런덤 분자를 포함하는 암석의 경우 NaAlSi3O8 분자 수는 여기에서 Si4, Al4 및 Ti4를 제외한 모든 양이온 수의 합입니다. 교환 가능합니다. 현재로서는:

Me=w/∑ni

여기서 ni는 교환 가능한 특정 양이온의 수입니다.

(c) Si4 이온의 수가 >3∑ni이면

Me=w/[∑ni 0.19(nSi-3∑ni)]

이 지역의 화강암은 모두 위와 같은 특성을 갖고 있다. 계산 결과는 Table 2-15와 같다.

이후 NaAlSi3O8 분자 1몰에 해당하는 무수 마그마의 무게를 계산한다

신장 놀테 지역의 마그마 활동과 광물화

주어진 온도와 당시 압력 하에서 마그마 내 물의 포화 몰분율을 구합니다. 여기서 k는 온도와 압력의 함수이며, 이는 Gao Shan(1987)의 다양한 온도에서 lnk 값 다이어그램에 따라 찾을 수 있습니다. 그리고 압력.

마그마에서 물의 질량 백분율 용해도는 다음 공식에 따라 계산됩니다.

언제

그때 물의 초과 백분율 Wt?

신장 놀테 지역의 마그마 활동과 광물화

따라서 마그마에 대한 물의 용해도는

에서 알 수 있다 이 지역의 화강암이 속하는 것으로 계산된 용해도는 3.65~4.63이다(표 2-15).

(2) 화강암 마그마의 수분 함량

규산염 용해물의 수분 함량 계산식에 따름(Nicholls, 1980; Stolper, 1982; Ma Hongwen, 1985; Burnham, 1979) ; Zhou Taofa et al., 1995)은 이 지역의 각 암석 덩어리에 포함된 물의 질량 비율을 계산했습니다. 그 결과는 표 2-16에 나와 있습니다.

해당 지역의 화강암 융액의 수분 함량은 2.93~4.90으로 전 세계 일반 화강암 마그마의 수분 함량(2.6~6.0)에 비해 중간 수준임을 알 수 있다. 화강암 용융물의 수분 함량과 물의 용해도를 비교하면 해당 지역의 화강암 용융물에는 두 가지 상황이 있습니다. 하나는 물이 포화되어 있다는 것이고, 다른 하나는 물이 불포화되어 있다는 것입니다.

표 2-15 놀테지역 화강암 마그마의 수용해도 계산표

표 2-16 화강암 융액의 수분함유량, 원천암 수분함량 및 생성된 융액량

Aktishkan 광산 지역의 Atishite 소체의 마그마 수분 함량은 4.90인 반면 물의 용해도는 4.49이며 물은 과포화되어 있어 마그마가 결정화 전후에 결정화되었음을 나타냅니다. 따라서 광물화 과정에서 마그마 열수액과 광석 형성 열수액에 광물 형성 광물의 일부를 제공하는 것이 가능합니다. 이는 수소와 산소 동위원소에 대한 후속 연구의 결론과 일치합니다.

Tasbik Dulgen, Kokoyakdalas, Geert 및 Kokoyakdalese와 같은 암석 덩어리의 경우 수분 함량이 포화 상태에 도달하지 않아 이러한 화강암체와 관련된 광물화 부족의 원인이 될 수도 있습니다.

2.9.2 원천암의 수분함량과 융액생성량

놀테지역 화강암 근원암 조성에 대한 시뮬레이션 계산 결과에 따른(표 2) -14) 화강암 근원 암석은 점토질암과 기초암으로 구성되어 있으며, Clemens et al.(1987)에 따르면 수분을 함유한 광물의 분석을 바탕으로 유체가 부족한 용융과정의 온도와 근원을 계산하였다. 다양한 암석의 함량, 암석 수분 함량 및 용융 조건. 암석 수분 함량과 생성된 용융물의 부피 분율 사이의 관계와 이 지역의 화강암 기원의 물리적, 화학적 조건을 연구하기 위해 우리는 0.5GPa로 추정하고, 근원암 중 지각-맨틀 물질의 비율과 생성된 용융량으로부터 이 지역의 화강암 근원암의 수분 함량을 계산했습니다(표 2-16). 원암의 수분 함량은 0.99~1.07 사이이고, 생성된 용융량은 36~41 사이임을 알 수 있다.

마그마 성질이 액체에서 고체로 변하는 과정을 표현하기 위해 Arzi(1987)는 용융 분율이 CMF보다 작은 경우의 "유변학적 임계 용융 백분율"이라는 개념을 제안했습니다. 값 (임계 유체 분율), 부분적으로 용융된 암석 또는 마그마의 유효 점도가 급격히 증가하여 잔류 결정으로부터의 용융 분리 또는 결정 분화 및 마그마 흐름에 도움이 되지 않습니다. 화강암 마그마의 경우 부피 분율 30이 CMF로 합리적입니다(Ma Changqian, 1994; Wickman, 1987). 따라서 해당 지역의 화강암 형성은 높은 용융율 조건에서 부분 용융 공정이어야 합니다.

2.9.3 화강암 마그마의 점도와 밀도

(1) 점도

Arrhenius의 실험 결과에 기초한 Shaw(1972) 계산을 위한 경험식 점도는 점도-온도 관계를 기반으로 제안됩니다. 이 방법은 용융물에 용해된 물이 점도에 미치는 영향을 고려합니다. 따라서 실제 계산에서는 이전에 얻은 수분 함량을 사용하여 용융물의 각 성분을 보정합니다. 다양한 온도(T=800~1300℃)에서 계산된 화강암 용융물의 점도는 표 2-17에 나와 있습니다. 또한 Spera(1982)에 따르면 마그마의 결정 함량이 증가함에 따라 유변학적 특성이 복잡해지게 되며, 특히 결정 함량이 많지 않은 마그마의 경우 결정 함량이 마그마 점도에 미치는 영향을 고려할 수 있습니다. 다음 관계(Ma Changqian, 1987)의 영향:

μe=μ(1-Rx)-2.5

여기서, μe는 결정을 함유한 마그마의 유효 점도, μ입니다. 는 용융 점도, x는 결정의 부피 분율, R은 상수입니다(비구형 결정의 경우 값은 1.67임).

화강암 마그마의 경우 마그마의 액상 온도가 약 1000°C라면 화강암 마그마의 결정 함량(x)과 온도(t°C)의 관계는 다음과 같이 계산할 수 있습니다. 공식 (Huppert, 1988):

x=4.33×10-3 (?t)

표 2-17 다양한 온도에서 놀테 지역의 화강암 용융물의 점도 Pa·s

이 중 Δt는 초기 용융온도와 완전 용융온도의 차이이다.

놀테 지역의 화강암 마그마에 대해서는 Q 또는 Ab An H2O 시스템을 고려하여 Δt=50°C를 취합니다. 따라서 마그마의 결정 함량은 약 0.2165입니다.

계산된 용융 점도와 마그마 유효 점도(표 2-17)로 판단하면 결정 함량이 점도에 분명한 영향을 미쳐 마그마의 점도 변화가 증가합니다. 온도에 따라 증가가 급격히 감소하고 마그마의 유동성이 향상되며 이때 마그마 점도에 대한 결정 함량의 영향이 감소합니다.

(2) 밀도

어떤 온도에서든 규산염 용융물의 밀도를 계산하려면 용융 구조, 온도 및 압력 조건, 화학적 조성, 규산염의 다양한 산화를 종합적으로 고려해야 합니다. 물질의 부분 몰 부피와 같은 복잡한 요인(Bottinga and Well, 1970; Bottinga, 1982; Sparks, 1984). xSiO2가 0.4 ~ 0.8 범위에 있을 때 SiO2 및 기타 성분의 부분 몰 부피는 화학 조성과 관련이 없다고 간주할 수 있습니다(표준 오차는 일반적으로 2 미만)(Sparks, 1984; Ma Changqian , 1987) 따라서 Nolte 지역의 화강암 마그마는 Bottinga(1970)와 Mo Xuanxue(1982, 1984)의 공식을 사용하여 다양한 온도에서 용융된 규산염의 밀도를 계산할 수 있습니다. 이 지역의 화강암 용융물의 밀도는 2.1~2.3g/cm3(800~1300℃)로 온도가 증가함에 따라 밀도가 감소하는 것으로 계산된다(표 2-18).

표 2-18 놀테 지역 온도별 화강암 용해 밀도

2.9.4 마그마 상승 속도 및 배치 메커니즘

(1) 상승 속도

놀테 지역의 화강암 분포는 홍샨주이 단층과 그 2차 단층인 아티쉬 암석과 쿠오케야 단층에 의해 통제됩니다. 심성암은 Hongshanzui 대단층, NW 단층 및 거의 동서로 이동하는 소형 단층의 2차 층간 역단층의 교차점에 위치합니다. 그러므로 해당 지역의 각 암석체의 마그마 관입 상태는 일차원적인 기저유체 거동으로 대략적으로 모의될 수 있다(Kushiro, 1980; Zhou Taofa et al., 1995).

해당 지역의 각 암석체 주변 암석밀도는 2823kg·m-3으로 마그마가 위로 관입될 때의 균열폭은 각각 5m, 10m, 20m, 50m, 100m로 간주된다. 상승압입온도는 800℃, 900℃, 1000℃, 1100℃, 1200℃로 하며 계산결과는 표 2-19와 같다. 마그마 관입 속도의 계산 결과를 보면, 온도가 일정할 경우 균열의 폭이 넓어질수록 상향 관입 속도가 빨라지고, 균열 폭이 일정할 경우 온도가 높을수록 상향 관입 속도가 빨라지는 것을 알 수 있습니다. . 일반적으로 마그마의 상향 관입 속도는 위치 결정 깊이와 일정한 관계가 있다고 알려져 있습니다. 상향 관입 속도와 운동 에너지가 크면 위치 결정이 얕아집니다. 그러나 이 지역의 상황으로 볼 때 이러한 관계는 반영되지 않는다. 쿠오케약달라스 암석체는 후생적 관입 화강암 반암체로, 마그마의 상향 관입 속도로 볼 때 위치 결정 깊이에 미치는 영향은 분명하지 않다. 마그마의 상승 속도는 주로 마그마 자체의 특성(구성, 수분 함량, 점도, 밀도 등), 마그마의 전도 구조, 주변 암석의 물리적 특성, 지역적 구조 응력장의 특성에 의해 제어됩니다. .

(2) 배치 메커니즘

과거에는 화강암이 마그마실에서 올라와 지각의 더 얕은 층에 자리잡을 수 있는 이유는 다음과 같다고 믿어졌습니다. 화강암 마그마의 밀도는 중력의 작용 하에서 주변 암석의 밀도 역전으로 인해 마그마가 상승하여 위치하게 됩니다(Ramberg, 1970, 1981; Marsh, 1982). 최근 몇 년 동안 현장 조사, 기계 연구 및 실험적 시뮬레이션을 통해 지역적 수평 압축도 마그마 상승에 중요한 역할을 한다는 사실이 밝혀졌습니다. 일부 강하게 압축된 조산 벨트와 플랫폼 접힘 벨트에서는 강한 수평 압축으로 인해 마그마가 팽창하게 됩니다. 배치(Ma Changqian, 1988; Ramsay, 1989; Hutton, 1982).

즉, 마그마 상승의 추진 효과는 복잡합니다. 때로는 한 가지 유형이 지배적이며 때로는 두 가지 유형의 요인이 동시에 작용합니다. 예를 들어, 지역적 확장 환경에서는 밀도 역전과 평형 조정이 지역적 압축에서 주도적인 역할을 합니다. 조산작용 중에는 수평 분출과 밀도 반전이 주요 역할을 하며, 마그마 밀도가 주변 암석 밀도보다 크면 수평 분출 또는 등방성 조정이 주요 역할을 합니다. 놀테 지역의 다양한 화강암 단계 형성은 주로 조산작용과 관련이 있습니다. 따라서 마그마의 상승은 수평 분출과 밀도 역전의 조합에 의해 추진되어야 하며, 마그마의 배치 메커니즘은 Castro(1987)에 의해 결정될 수 있습니다. ) "신텍토닉" "그리움 작품" 설명.

표 2-19 놀테 지역 화강암 마그마의 상승 속도

2.9.5 화강암 마그마의 대류와 지속 시간

When part 언제 녹는 횟수 용융지대에 형성된 물질이 임계 용융분율(CMF)을 초과하면 마그마의 활동이 크게 강화됩니다. 중력 불안정성은 마그마가 상승하는 원동력을 제공하고 마그마 몸체 내부에서 대류가 발생할 수 있습니다. 대류는 온도 구배 또는 구성 구배에 의해 발생할 수 있으며, 온도 및 구성 구배에 의해 발생하는 불안정성을 이중 확산 대류라고 합니다(Ma Changqian, 1987). 열 확산으로 인한 불안정성은 일반적으로 질량 확산으로 인한 불안정성보다 큽니다. 수직 온도 구배만 있는 경우 대류가 발생할 수 있는지 여부는 무차원 레일리 수(Ra)에 따라 달라집니다. (. 부분적으로 용융된 영역에서의 대류는 본질적으로 다공성 매질 유체 문제이므로(Yoder Jr., 1990), 다공성 매질 시스템의 레일리 수 표현을 사용할 수 있습니다.

이 분야의 상황에 대해서는 , 근원암에서 생성된 용융분율은 "임계 용융분율"을 초과하고, 마그마에는 비교적 적은 수의 결정이 포함되어 있습니다(x<0.25, Kerr et al., 1991). 따라서 레일리 수를 계산하는 데 다음 공식이 사용됩니다.

Ra=g·ρ·αT·?T·L3/K·μ

여기서 g는 중력가속도, ρ는 마그마 밀도, αT는 열 팽창계수(화강암 마그마는 9.4×10-5K가 바람직함), ΔT는 거리 L 내의 온도차, L은 마그마체의 윗면과 아랫면 사이의 거리(여기서 암석체의 직경으로 나타냄) 기사), K는 마그마의 열확산도(10-6m2·s-1일 수 있음), μ는 마그마 점도입니다. 이때 임계 레일리 수는 Rc=104(Ma Changqian, 1988)입니다. , Ra>Rc인 한, 이 기간 동안 각 암석체의 Ra 값을 계산한 결과는 표 2-20과 같다. 각 마그마체의 온도차가 작기 때문에 Ra>104를 만족할 수 있습니다. 즉, 온도 구배가 작은 한 마그마는 대류가 발생할 수 있습니다. 예를 들어 ΔT=1K, T=입니다. 800℃에서 각 마그마체의 Ra 값은 3.6961×108 ~ 5.4783×1010으로 104보다 훨씬 크다. 따라서 이 지역의 화강암 마그마의 대류 효과는 다음과 같다.

표 2- 20 놀테 지역 화강암 마그마의 레일리 수 계산 결과

마그마체의 대류 속도는 다음 공식으로 계산할 수 있습니다(Marsh, 1985):

v0=0.258 K/L·Ra1/2

여기서, v0는 대류 속도(cm/s), K는 열확산율(cm2/s), L은 경계층 사이의 거리(cm ) 다양한 온도(800~1200℃) 및 다양한 온도차(ΔT=1K, 10K, 50K)에서 해당 지역의 화강암 용융물의 대류 속도를 계산한 결과는 표 2-21과 같습니다. 온도가 높을수록 온도차가 커지고 대류 속도가 빨라지는 것은 마그마의 대류 여부가 마그마의 냉각 속도에 더 큰 영향을 미친다는 것을 알 수 있습니다. 대류 마그마의 경우(Marsh, 1985; Zhou Taofa et al., 1995), 대류 속도가 빠를수록 필연적으로 냉각 속도가 빨라지며 이는 대류 기간에 반영될 수 있습니다. 열 대류 지속 시간은 Tait et al.(1990)의 계산 방법을 사용할 수 있으며, 서로 다른 온도와 온도 차이가 있는 지역에서 계산된 화강암 마그마의 열 대류 지속 시간은 표 2-22에 나와 있습니다.

계산 결과, 온도가 높을수록 온도차가 커지고 대류 속도가 빨라지며, 대류 지속 시간은 온도가 낮아질수록 온도 차이가 줄어들고 대류 지속 시간이 길어지는 것으로 나타났습니다. 예를 들어, ?T=50K, T=1100C인 경우 대류 지속 시간은 0.1a에 불과하고, ?T=50K, T=800℃인 경우 대류 지속 시간은 17.3a로 증가합니다.

여기에서 논의되는 열대류 지속시간은 외부 열원으로부터 지속적인 가열이 이루어지지 않는 상황을 의미하므로, 대류 과정에서 열전달률이 증가하면 마그마의 응결이 가속화되어 마그마의 활동성이 감소하게 된다. . 시스템 외부에 지속적으로 열을 공급하는 열원이 있으면 열 대류 기간이 크게 길어질 뿐만 아니라 열 전달 속도도 빨라지고 부분 용융 영역의 확대도 촉진됩니다. 또한 잔류 결정과 용융물의 분리 및 조립을 촉진할 수 있으며, 이러한 과정은 모두 마그마의 활동을 향상시키는 데 도움이 됩니다. 따라서 이 지역의 경우 맨틀에서 유래한 마그마가 아래에서 가열되는 것은 화강암 마그마의 분리와 상승에 큰 의미가 있습니다.

표 2-21 놀테 지역 화강암 마그마의 대류 속도

표 2-22 놀테 지역 화강암 마그마의 대류 기간

2.9 .6 암석 질량 냉각 시간

Marsh et al.(1985)이 표면 근처 암석 덩어리가 고상선 온도로 응축되는 데 필요한 시간을 계산한 결과 Nolte 지역의 각 암석 덩어리의 냉각 시간은 다음과 같습니다. : Tasbikduergen 암석, 3.1273×1012s (99166.8a), Kuokoyakedalese 암석, 5.5589×1011S (17627.Oa), Kuokeyakdalasi 암석, 4.8499×1010s (1537.9 a); 8212.7a); Atish 암석 덩어리, 1.9589×1010s(621.2a). 이 지역의 암반이 클수록 냉각 시간이 길어집니다. 각 암반의 냉각 시간 범위(이론적 값)는 621.2~99166.8a입니다.

2.9.7 화강암 마그마의 진화

마그마 시스템은 본질적으로 비평형, 개방형 자기 조직화 시스템입니다. 동일한 구성의 진화 경향이 다양한 마그마에 의해 주도될 수 있습니다. 역학 학습 과정이 발생합니다. 지질학, 암석학, 지구화학, 암석학의 특성에 대한 종합적인 분석을 바탕으로 마그마 역학의 원리를 적용하여 마그마 과정의 동적 제약과 놀테 지역의 화강암 구성 진화의 동적 메커니즘을 정량적으로 조사합니다.

(1) 부분 용해 및 분리

부분 용해 과정에서 마그마 구성의 변화를 가져올 수 있는 주요 방식은 잔존 물질의 불완전한 분리와 점진적인 anatexis입니다. . 잔류체의 불완전 분리는 마그마 공급원 지역의 조건 변화로 인해 형성된 용융물과 내화물 잔류물이 다양한 정도로 분리되는 과정입니다. 강한 분리 조건에서는 잔류 성분이 거의 없고 융점이 낮은 마그마입니다. , 분리 효과가 약하면 마그마에 내화성 성분이 더 많이 포함되고, 잔류 성분이 다른 마그마가 차례로 지각의 얕은 부분에 침입하여 조성이 다른 암석 단위를 형성합니다. 이는 용융물의 분리 및 상승 메커니즘과 관련이 있습니다. 점진적인 아나테시스(Progressive anatexis)는 외부 열원의 지속적인 가열, 지속적인 압력 감소 또는 연속적인 자유수 도입으로 인해 동일한 근원암이 부분적으로 녹는 과정을 말합니다. 점차적으로 증가하므로 조성과 물리적 특성이 변화하면서 여러 용융물을 생산하는 과정입니다. 점진적인 anatexis는 다양한 구성과 특성을 가진 용융물을 생성할 수 있지만, 이 효과가 고형암에 기록될 수 있는지 여부는 용융물 분리 및 마그마 분리를 포함하여 마그마 배치 전의 동적 과정에 따라 달라집니다(Trial, 1990). 화강암의 미량 원소 공변량 관계에 대한 논의는 놀테 지역의 화강암 생성 과정이 다양한 단계의 부분 용융 메커니즘이었음을 보여 주었지만 구체적인 부분 용융 과정은 불분명합니다. 이러한 현상의 이유는 아마도 마그마가 진화하는 동안의 대류 효과가 이 지역에서 화강암 마그마의 대류 효과가 널리 퍼져 있기 때문일 것입니다. 부분적으로 녹는 동안, 용융물의 분리와 원천 지역 및 상승하는 동안 마그마의 대류는 마그마 구성의 진화로 이어질 것입니다.

저도 부분 용융의 경우 용융물과 잔류체의 분리 문제는 일반적으로 2상 흐름 문제로 처리됩니다. 이 지역의 원천 지역에서 생성된 용융물의 양은 화강암 마그마의 임계 용융 분율을 초과했습니다. 따라서 저밀도 점성 유체에서 결정의 침강에 따라 용융물과 잔류 결정의 분리를 처리할 수 있습니다.

Stokes의 법칙을 수정하여 분리율 표현을 구한다(Arndt, 1987). 사장석의 밀도는 T=800℃에서 계산하면 ρ=2.54×103kg/m3이다. 사장석의 밀도는 ρ=2.54×103kg/m3이다. 장석 입자 반경이 각각 0.0001m, 0.0005m, 0.005m, 0.01m일 때 용융물과 결정이 분리된다. 놀테지역의 마그마 분리속도 계산 결과는 Table 2-23과 같다.

계산 결과를 보면 해당 지역의 화강암 융액에 편석이 존재하는 것을 알 수 있으며, 결정입자가 클수록 편석율도 높아진다. 편석이 존재하지만 편석 속도는 10-11m/s와 10-16m/s 사이로 작으며 이는 약한 편석을 반영합니다. 예를 들어, a=0.01m일 때, 1Ma(변성-아나피시스 기간은 1~10Ma, Wickham, 1990) 내에서 용융물과 결정 사이의 분리 거리는 180m입니다. 0.001m, 이격거리는 1.8m에 불과해 거의 무시할 수 있는 수준이다.

표 2-23 놀테지역 화강암 마그마의 분리율

분리효과는 큰 입자의 잔해에서 뚜렷이 나타나지만, 작은 입자의 잔해에서는 분리효과가 나타난다 몸의 크기는 매우 작습니다. 따라서, 분리 후 마그마의 구성은 변화되었으며, 마그마에는 작은 입자의 내화성 잔류 결정이 여전히 존재합니다. 이는 이 지역의 화강암체에 깊은 근원의 이종석이나 어두운 함유물이 거의 없는 이유일 수 있습니다. .

(2) 마그마의 결정 분포

매개변수 S(Marsh, 1985)는 마그마의 결정 분포를 측정하는 데 사용됩니다. 여기서 화강암질 마그마의 대류 효과는 다음과 같습니다. 면적이 강하므로 대류 조건에서 S의 표현은 다음과 같습니다.

S=0.86 (?ρ·a2) (g/ρf·μ·α·?T·L·K)1 /2

여기서 ?ρ는 결정과 용융물의 밀도 차이, a는 결정 반경, g는 중력 가속도, ρf는 용융 밀도, μ는 용융 점도, α 는 열 팽창 계수이고, K는 열 확산 계수이고, ΔT는 층 두께 L에 대한 온도 차이입니다.

최대 온도차 T=50K를 고려하면, 이 지역의 화강암 마그마에서 서로 다른 온도(800~1200C)에 있는 서로 다른 반지름(0.0005m, 0.001m, 0.005m, 0.01m)의 결정을 계산해 보세요. ) 분포 매개변수는 표 2-24에 나와 있습니다.

S 매개변수의 경우 크기에 따라 여러 상황으로 나눌 수 있습니다.

(i) S≒0, 수정은 기본적으로 자유 부동이며 이동 궤적 결정의 이동 궤적은 흐름 함수로 설명할 수 있습니다.

(ii) S>1, 유체 흐름 속도가 매우 낮거나 결정 침강 속도가 매우 높으며, 유체 움직임은 결정 분포에 거의 영향을 미치지 않습니다.

(iii) S=1, 유체는 결정을 지지할 수 있지만 유체가 옆으로 움직일 때 결정은 일정 거리만큼 가라앉습니다.

(iv) 0

계산 결과를 보면 S는 온도와 결정반경의 영향을 받는 것으로 나타났으며, 이 지역의 화강암질 마그마의 경우 S의 범위는 다음과 같다. 10-3 ~10-9 사이에는 편석의 존재로 인해 마그마 내에 0.01m보다 큰 입자가 거의 없을 수 있으며 매개변수 S는 0에 가까운 범주에 속한다고 볼 수 있다. 따라서 마그마 속의 결정은 기본적으로 자연적으로 부유하며, 결정의 움직임은 유체의 움직임에 의해 제어된다. 이는 마그마가 진화하는 동안 주로 밀도 차이에 의해 제어되는 분리 결정화 효과가 뚜렷하지 않은 이유이기도 하다. 이 지역에서는 유체의 움직임이 결정의 분포에 중요한 역할을 한다는 것을 알 수 있습니다. 따라서 마그마의 대류 효과는 마그마가 진화하는 동안 구성의 변화를 제어할 수 있습니다.

(3) 마그마 구성의 대류와 변화

기존 연구에 따르면 마그마 내 대류의 존재는 마그마 구성의 변화를 제어하는 ​​요인일 수 있다. 다음은 마그마 구성의 변화에서 대류의 역할을 논의하기 위해 화강암 사장석 입자 크기 분포의 입체적 특성을 사용합니다. 화강암의 구조는 마그마작용에 대한 가장 직접적인 기록이다. 암석 구조 연구를 통해 속성정보를 추출하는 방법에 대해 Cashman과 Marsh(1988)는 화학공학과 금속학에서 개발된 입체학적 방법을 지질계에 도입하여 결정 크기를 연구했다. 사장석과 감람석의 분포(CSD) 및 결정화 동역학적 영향.

표 2-24 놀테 지역의 화강암 마그마의 다양한 온도에서 다양한 반경의 결정 분포 매개변수

이 지역의 각 화강암체에 대해 다음과 같은 특징이 발견됩니다.

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① 암석 덩어리의 여러 부분에서 채취한 시료의 화학적 조성은 유사하며, 암석 구조는 일관적입니다. 현장 연구에 따르면 뚜렷한 상 변화가 없는 것으로 나타났습니다. 마그마의 다른 부분에 있는 결정은 유사합니다;

2암석과 주변 암석 사이의 접촉 변성 후광은 발달하지 않았으며, 이는 암석 덩어리 자체의 열역학적 활동이 배치될 때 강하지 않음을 반영합니다. , 또한 마그마가 자리잡을 때 더 많은 수정이 포함되어 있음을 반영합니다. 사장석은 초기 결정화 광물이기 때문에 대부분의 사장석 입자는 배치 사이에서 핵을 생성하고 성장해야 합니다.

3낮은 과냉각에서 사장석의 성장 속도 사장석의 결정 크기 분포는 주로 관련 결정 형성 구성 요소의 함량에 따라 달라집니다. 마그마에서.

이를 바탕으로 사장석 결정의 크기 분포에 대한 입체학적 분석을 통해 이 지역의 화강암 마그마의 진화 메커니즘을 연구할 수 있습니다.

광물 입자 크기 분포의 지배 방정식은 다음과 같습니다.

신장 놀테 지역의 마그마 활동과 광물화

여기서 N은 암석의 단위 부피(마그마 ) 누적 결정수 n은 단위 길이(L)당 단일 부피의 암석(슬러리)에 포함된 결정립의 수(no·cm-4)를 입도 밀도라고 합니다. 용융물 내 결정의 체류 시간(τ)과 시스템 부피가 변하지 않는다고 가정하면 시스템 내 결정 수의 증가 또는 감소는 다음 제어 방정식을 따릅니다. n/at+?(Yn)/?L n/τ=0

그 중 t는 시간이고 Y는 결정 성장 속도입니다. 정상 상태 조건(?n/?t=0)에서 결정 성장 속도 Y에는 아무런 변화가 없습니다. 다음은 결정 크기와 관련이 있습니다:

신장 놀테 지역의 마그마 활동과 광물화

이 지역의 화강암에 대한 세 가지 상황을 고려하십시오:

(i) 마그마는 구성 변화를 겪지 않았습니다. 이때 시스템은 닫혀 있고 용융물 내 결정의 체류 시간 τ는 결정의 크기와 관련이 없습니다. 방정식 (a)의 적분은 다음과 같습니다.

마그마 활동과 신장 놀테 지역의 광물화

그 중 n0는 L이 0일 때의 입자 크기 밀도, 즉 핵생성 밀도, β1=1/Yr이다.

(ii) 마그마는 밀도 차이에 의해 결정화 분화를 겪었습니다. 이때, 시스템은 열려 있고 결정의 정착 속도는 다음과 같이 표현될 수 있습니다.

μs=2gL2?ρ/9θ

여기서 L은 결정의 반경입니다. Δρ는 결정과 용융물 사이의 밀도 차이, eta는 용융 점도, g는 중력 가속도입니다. 이를 통해 용융물 내 결정 체류 시간(τ)과 결정 크기(L)의 의존성을 얻을 수 있습니다.

τ=C/L2

여기서 C는 △ρ 와 동일, eta, g 는 결정 이동거리와 관련된 상수이다. 정상상태 조건에서는 다음이 있습니다:

신장 놀테 지역의 마그마 활동과 광물화

그 중 β2=1/3CY.

(iii) 대류 조건에서 결정과 용융물의 분리(대류 분화). 이 경우 다공성 매질에서 용융물의 이동 속도는 uf이고 결정 이동 속도는 us입니다. p> 그 중 Φ는 시스템 내 용융물의 부피 분율입니다.

따라서 결정과 용융물 사이의 접촉 시간은 다음과 같습니다.

r=A/(B L2C)

정상 상태 조건에서는 다음이 있습니다.

신장 노어 마그마작용과 특수지역의 광물화

그 중 β1=B/AY, β2=C/AY, A는 θ와 결정이동거리(24πmets), B=24πetauf와 관련된 상수이며, C= Φρg.

해당 지역의 화강암 조각에 있는 사장석을 측정하고 계수하고, 사장석의 입자 크기를 동일 면적 원의 반경 L로 변환하여 서로 다른 L의 데이터를 추가로 그룹화했습니다. 0.01cm 간격으로 결정립 수를 세고, 각 그룹의 결정립 수를 전체 측정 면적으로 나누어 각 결정립 수준 NAi의 단위 면적당 결정립 수를 구합니다. 그런 다음 NVi = (NAi) 3/2(Van-der Voort, 1984)의 관계에 따라 단위 면적당 입자 수(NAi)를 단위 부피당 입자 수(NVi)로 변환하고 NVi는 각 그룹의 를 그룹화 간격으로 나누면, 즉 입도밀도 ni 값이 구해진다.

수식 (b), (c), (d)에 따르면, 측정된 데이터를 회귀분석하여 구한 계수, 잔차제곱합(RSS), 평균잔차제곱합(RMS)은 다음과 같다. 표 2-25와 같은 를 나타내었고, 잔차 제곱의 평균합을 기준으로 피팅의 질을 비교하였다.

피팅 결과를 보면 각 암반의 조건이 유사함을 알 수 있다. 우선 암석 사장석의 입자 크기 분포는 스톡스 방정식에서 도출된 식(c)와는 거리가 멀다. 이는 마그마의 조성 변화가 밀도 차이에 의해 조절되는 결정화 분화에 의해 조절되지 않는다는 점을 반영하는 것과 다르다. 미량원소의 공변량 관계로부터 얻은 속생 메커니즘에 대한 결론은 일관적이다. 즉 속생 과정에서 분리 결정화가 주요 속생 메커니즘이 아니라는 것이다. 사장석의 입자 크기 분포도 폐쇄계의 선형 모델(b)과 다르다. 즉, 부분 용융의 속생 과정에서 마그마의 조성이 변하며 모 마그마의 조성에도 변화가 있어야 한다. 진화하는 동안. 회귀 분석에서 가장 적합한 것은 대류 분화 효과입니다. 이 결과는 앞서 논의한 마그마 대류 효과 및 마그마의 결정 분포에 대한 결론과 일치합니다. 이는 마그마 대류 조건에서 마그마 구성의 변화가 결정과 용융물의 차등 이동을 통해 달성된다는 것을 반영합니다. 경계층 흐름 상태의 영향으로 인해 이 구성 요소의 진화는 미량 원소의 공변량 관계에 반영될 수 없습니다(Ma Changqian, 1994).

표 2-25 놀테 지역 화강암의 사장석 입자 크기 분포의 회귀 피팅

요약하면 놀테 지역 화강암의 부분 용융의 속생적 과정은 조성의 변화를 경험하고, 마그마에 대류가 존재하기 때문에 결정의 분포는 주로 대류 과정에서 대류 분화가 발생하여 결정과 용융물이 분리됩니다. 차동 운동과 마그마의 구성이 변합니다. 대류 분화는 물질의 재분배, 이동 및 축적을 촉진하여 광물화를 가능하게 합니다. 배치 메커니즘과 마그마 진화는 모두 마그마의 열역학적 조건에 의해 제어됩니다. 환경의 열역학적 조건은 암석 덩어리의 열적 진화 특성에 차이를 가져오고 열수 누출 과정과 광물화를 제한합니다.