Kysymys:
Miksi felsiinisten aineiden sulamispisteet ovat alhaisemmat kuin mafiksilla?
foobarbecue
2014-04-16 23:05:39 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Bowenin reaktiosarjasta käy selvästi ilmi, että useammalla felsiikkimineraalilla on alhaisemmat sulamispisteet kuin mafisilla mineraaleilla. Sikäli kuin tiedän, sama pätee sammutettuihin laskeihin. , ja siksi olisin odottanut, että felsiikkilasi vaatii sulattamiseen enemmän energiaa kuin vastaava basalttilasi, ja siksi sillä on korkeampi sulamislämpötila. Kuitenkin päinvastoin. Miksi näin on?

tämä on hieno kysymys.
Kolme vastused:
#1
+18
Brian Knight
2014-04-17 00:11:10 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Hyvä kysymys! Kuten tiedät, Bowenin reaktiosarja kuvaa silikaattimineraalien kiteytymisjärjestyksen jäähdytysmagmassa. Silikaattien monimutkainen anioni on tetraedri, jossa on neljä happiatomia, jotka ympäröivät yhtä piiatomia, yhdistettynä vahviin kovalenttisiin sidoksiin. Kukin tetraedri voidaan eristää toisistaan ​​tai ne voidaan sitoa toisiinsa kovalenttisesti jakamalla happiatomeja vierekkäisten tetraedrien välillä. Tällä tavoin ne voivat muodostaa yksittäisiä ketjuja (pyrokseeni), kaksoisketjuja (amfiboli), levyjä (biotiitti) ja kolmiulotteisia verkostoja lukittuvista tetraedroista (kvartsi).

Jokainen näistä kovalenttisesti sitoutuneista rakenneryhmistä ( lukuun ottamatta 3D-verkkoja) on sitoutunut naapurirakenteiseen ryhmäänsä (esim. yhden ketjun yksiketjuiseen) ionisidoksilla, joihin liittyy välittyviä kationeja (K + , Na + , Ca 2+ , Mg 2+ , Fe 2+ jne.).

Suhteellisesti kovalenttisilla sidoksilla on alhaisempi sulamispisteet kuin ionisidokset. Lähde

Bowenin reaktiosarjassa epäjatkuvan sarjan viileämmässä päässä muodostuvat mineraalit ovat rikkaampia piitä ja happea ja köyhempiä metallikationeissa. Siksi myös viileämmän pään mineraaleja hallitsevat enemmän kovalenttiset sidokset kuin ionisidokset. Tämä esiintyvyys on syy, miksi felsiiniset mineraalit sulavat alhaisemmissa lämpötiloissa kuin mafiset mineraalit .

Logiikkasi on oikea, kun tarkastelet mineraalien stabiilisuutta kemiallisen sään vaikutuksesta. Maan pinnalla nämä kovalenttiset sidokset ovat paljon vakaampia ja mineraalit, kuten kvartsi, ovat yleensä paljon vastustuskykyisempiä sään suhteen kuin oliviini tai pyrokseeni. Tämä kuvataan Goldichin vakaussarjassa, jonka mielestäni pidän Bowenin reaktiosarjasta.

#2
+18
Gimelist
2014-11-06 17:46:31 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Haluaisin lisätä Brianin vastaukseen ja huomauttaa myös eräistä epätarkkuuksista.

Ensinnäkin ei ole totta, että felsiinimineraalien sulamislämpötilat ovat matalammat mineraalit vahva>. Tässä on joitain tavallisten mineraalien sulamislämpötiloja, lajiteltuna korkeimmasta matalimpaan:

  • Forsteriitti (mafic): 1890 ° C
  • Kvartsi (felsic): 1713 ° C
  • Anortiitti (felsiikki): 1553 ° C
  • Diopside (mafic): 1391 ° C
  • Fayalite (mafic): 1205 ° C
  • Sanidiini (felsic): 1150 ° C
  • Albite (felsic): 1118 ° C

Huomaa, että tämä järjestys eroaa Bowenin sarjan järjestyksestä. Siinä ei ole ongelmaa, koska Bowenin sarja kuvaa kiteytymisjärjestystä tavallisissa magmoissa (kuten Brian oikein tunnisti) eikä mineraalien kiteytymistä tai sulamislämpötilaa. Vaikka nämä kaksi liittyvät läheisesti toisiinsa, ne eivät ole identtisiä.

Mikä siis määrää Bowenin mineraalien järjestyksen? Tässä se monimutkaistuu. Edellä mainitut sulamislämpötilat koskevat vain puhtaita mineraaleja ilmakehän paineissa. Jäähdytysmagmat eivät ole koskaan puhtaassa mineraalissa tarkassa koostumuksessa, ja ne ovat harvoin ilmanpaineessa. Komponenttien ( eli mineraalien) sekoittaminen yhteen magmaan heikentää kaikkien komponenttien kiteytymislämpötiloja ja siten sulamislämpötiloja. Ajattele jäätä tiellä: voit sulattaa sen joko lämmittämällä tai lisäämällä suolaa. Lisäämällä toinen komponentti ( $ \ mathrm {NaCl} $ ) puhtaaseen komponenttiin ( $ \ mathrm {H_2O} $ ) annat jään sulamisen mahdolliseksi alle 0 ° C: n lämpötilassa.

Kuinka se liittyy kiteytymiseen ja sulamislämpötilaan? Katso nämä kaksi kaaviota:

An-Di-Fo An-Fo-Qz ( lähde)

Nämä kaaviot kuvaavat mineraalien kiteytymisjärjestystä magmassa, jonka koostumus voidaan määritellä kolmen päätyosan (anorttiitti, diopsidi, forsteriitti ja anorttiitti, forsteriitti, kvartsi) perusteella. Laskeutumisviiva on linja, joka seuraa kiteytyvien mineraalien kehitystä magmasta. Otetaan esimerkiksi magma, jossa on yhtä suuri määrä Di: tä ja Fo: ta ja hieman vähemmän An kuin muut. Tämä magma kiteytyisi ensin vain forsteriitista, sitten se kiteytyy forsteriitti ja diopsidi yhdessä ja lopulta se kiteyttää kaikki kolme mineraalia yhdessä, kunnes nestettä ei enää ole. Tämä johtuu anorttiitin korkeammasta sulamislämpötilasta diopsidin päällä. Tämän kiven sulaminen johtaisi aluksi kaikkien kolmen mineraalin sulamiseen yhdessä 1270 ° C: ssa, vaikka niiden sulamislämpötilat vaihtelevat erikseen noin 500 ° C: ssa.

Toinen kaavio osoittaa monimutkaisemman tilanteen, jossa kallio, jolla on rikkaan Fo-koostumus, saattaa ensin kiteyttää Fo: n, joka sitten kulutetaan entstaatin muodostamiseksi. Vastaava magma, jossa on hiukan vähemmän Fo-komponenttia, ei ehkä edes kiteytä forsteriittia, vaan kiteyttää kvartsin, vaikka kokonaiskoostumus on edelleen Fo-rikas. lyhyt esittely on saatavana (monien visuaalisten apuvälineiden kanssa) on saatavana täältä: Teaching Phase Equilibria.

Fantastinen. Tämä vastaus muistutti minua useista oppimistani asioista ja loi yhteydet käsitteisiin, joita en ollut liittänyt. Se, että kvartsin sulamispiste on oliviinin kahden päätyjäsenen välissä, on silmien avaaja. Luulen, että todellinen kysymys päälleni oli tuolloin "miksi rhyolite solidus on niin alhainen"? Se on 750C kuiva. Minulla on edelleen vaikeuksia ymmärtää sitä.
En ole varma, kuinka selittää intuitiivisesti matalat sulamispisteet ilman monimutkaista termodynamiikkaa. En ole edes varma, että ymmärrän oikein termodynaamiset periaatteet.
Luulen, että minun on aika ladata sulan mallinnusohjelma tai kaksi ja leikkiä jonkin aikaa. Ehkä lue lähdekoodi.
Sikäli kuin tiedän, sinun ei tarvitse edes ladata sitä. On olemassa versio MELTSistä, joka toimii verkossa. :)
#3
+4
Zbynek Burival
2016-03-17 02:16:24 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Vielä yksi temppu - felsiset magmat ovat pohjimmiltaan muiden kivien murto-osaisia ​​johdannaisia. Kivisyklin aikana haihtuvimmat komponentit pyrkivät kohti felsiikkikiviä. Vesi ja virtaukset alentavat yleensä sulamispistettä. Ja felsiikkikivillä on yleensä emäksiä verrattuna mafiakivien Fe / Mg: hen. Emäkset ovat reaktiivisempia ja haihtuvia.

Jos sulatat osittain mafiakiviä, reaktiivisimmat ja haihtuvimmat komponentit ovat ensimmäisessä sulassa. Jos se poistetaan lähteestä, saat enemmän fraktioitunutta ja felisic-sulaa. Toista useita kertoja, jolloin saat erittäin fraktioitunutta sulaa, jossa on vähäisiä mafikomponentteja ja runsaasti haihtuvia aineita sekä erittäin reaktiivisia alkuaineita, kuten emäksiä tai fluoria.

Vuot, kuten vesi, boori, fosfori, fluori jne., Voivat vähentää sulamispistettä . Esim. kuiva haplograniitti sulaa tuskin 700 celsiusasteessa, kun taas jotkut pegmatiitit sulavat äärimmäisellä vedellä ja haihtuvien aineiden pitoisuus voi ilmeisesti esiintyä alle 500 celsiusasteen. Kuivilla anorogeenisilla graniiteilla tai ryoliiteilla on paljon korkeampi sulamispiste kuin joillakin märillä S-tyypin graniiteilla.

Fluxit, osittainen sulaminen ja eutektika ovat kaikki erittäin hyödyllisiä mineraalikokoonpanojen sulakäyttäytymisen ymmärtämisessä, mutta tarjoavat vain vähän sidostyypin ja vahvuuden hienoista rakeisesta yksityiskohdasta yksityiskohtaisen Brian Knightin vastauksen.


Tämä Q & A käännettiin automaattisesti englanniksi.Alkuperäinen sisältö on saatavilla stackexchange-palvelussa, jota kiitämme cc by-sa 3.0-lisenssistä, jolla sitä jaetaan.
Loading...