镁橄榄石-方晶石系统

发布日期：2018年04月24日09时44分

   由于岩浆是多组分溶液，它们在给定的压力下不会在单一温度下结晶，如0°C和一个大气压下的水。相反，它们在宽的温度范围内开始结晶，开始于液相线温度高达1150℃的玄武质岩浆，并在大约800℃的低固相线温度下结束为完全固体。在恒压结晶过程中，构成玄武质岩浆的常见矿物（如橄榄石）在某一温度下变得不稳定，并与液体反应形成更稳定的相。在橄榄石的情况下，这个阶段是辉石。通过使用橄榄石Mg 2 SiO 4的一部分的相图可以很好地说明这种反应关系（镁橄榄石）+ SiO 2（方石英，石英的高温形式）二元体系。
   考虑两种矿物的混合物X，其比例为28％方石英和72％镁橄榄石。在1,601°C的温度下，这种混合物完全是液体。在温度低于1557℃时，镁橄榄石（Fo）和顽火辉石（En）是稳定的，但是在1,557和1600℃之间，镁橄榄石和组成由L表示的液体处于平衡状态。在1,570℃的温度下，镁橄榄石约占7％，液体占93％。当液体X冷却时，它与温度为1600℃的液相线冷冻曲线相交，镁橄榄石开始结晶。随着温度进一步下降，液体沿着液相向下朝向R.，包晶点（二元体系中不一致的熔点），同时它不断地结晶更多的镁橄榄石。应该指出，液体组合物变得富含二氧化硅，直到在R时，它具有比顽火石更多的二氧化硅。此时，镁橄榄石与液体反应，每摩尔Mg 2 SiO 4产生两摩尔MgSiO 3（顽辉石），与从液体R中除去的一摩尔SiO 2结合。这可以写成化学方程式：Mg 2 SiO 4 + SiO 2 →2MgSiO 3。因为SiO 2从液体R中除去，一定比例的顽辉石必须从液体中结晶以保持其组成在点R处。在相对于顽辉石贫SiO 2的起始组合物X的情况下，包晶液体R将在镁橄榄石之前被反应消耗，并且所得混合物将由镁橄榄石和顽辉石组成。然而，在起始组合物是Y的情况下，相对于顽辉石富含二氧化硅，镁橄榄石将在液体之前耗尽，并且反应将产生液体和顽火辉石。只有在起始组合物与顽辉石相匹配的情况下，液体和镁橄榄石才会同时被消耗，只留下顽火石。起始组合物X.代表了饱和拉斑玄武质岩浆中最常见的结晶行为; 因此，这些岩浆在结晶过程中的某一点会经历液体与橄榄石镁橄榄石之间的反应。这意味着液体将与镁橄榄石反应而消耗，结晶将停止。然而，如果在反应发生之前镁橄榄石在物理上可以从液体中除去，则反应将被阻止并且包晶液将保持使辉石顽辉石结晶并向下移向方晶石和顽辉石结晶的共晶温度。