БИМЕТАСОМАТИЧЕСКАЯ ДИФФУЗИОННАЯ ЗОНАЛЬНОСТЬ В СИСТЕМЕ CAO-MGO-SI02-H20-C02: ЭКСПЕРИМЕНТЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРИРОДНЫХ ОБРАЗЦОВ

Abstract

Выполнены эксперименты по формированию биметасоматической зональности в системе СаО-MgO-SiO2-H2O-CO2 при повышенных Р-Т параметрах. Использованы природные образцы кварц-доломитовой и кальцит-серпентиновой пород. С целью обеспечения только диффузионного механизма массопереноса апробирована методика гарантированного уплотнения поверхности цилиндрического образца с помощью тонкостенной золотой трубки. В ходе экспериментов на контакте между кварцем и доломитом при Т= 600°С, РH2O+CO2 = 200 МПа и XCO2 - 0.5 за 25-40 сут получена единственная зона диопсида шириной ~2.5 х 10 5 м; при Т= 750°С, РH2O+CO2 = 300 МПа и ХCO2 = 0.5 за 48 сут получена зональность (в направлении от кварца к доломиту): волластонит || диопсид || тремолит || кальцит + форстерит, причем средняя ширина диопсидовой зоны -1.3*10-5 м, а волласто-нитовой зоны -2.6 х 10"5 м. На контакте между кальцитом и серпентином в ходе экспериментов длительностью 124 сут при Т= 500°С, РH2O+CO2 = 200 МПа и XCO2 - 0.2-0.4 зафиксировано возникновение двух зон (в направлении от кальцита к серпентину): диопсидовой и диопсид-форстеритовой; средняя ширина первой зоны ~6 х 10-4 м, второй ~8*10-4 м. В первом случае скорость роста зональности между 3.1*10-12 и 1.2*10-11 м/с, во втором-между 5.6*10-11 и7.5*10-11 м/с. Более высокая скорость роста зональности во втором случае может быть объяснена повышенной мольной долей воды во флюиде, выделяющейся при разложении серпентина в ходе эксперимента. Получение в эксперименте по взаимодействию кварца с доломитом при T = 600-650°С, РH2O+CO2 = 200 МПа единственной зоны диопсида противоречит теоретическому предсказанию в рамках модели Кор-жинского-Фишера-Джостона. В системе CaO-MgO-SiO2-CO2-H2O при Р-Т-ХCO2 параметрах, указанных выше, взаимодействие кварца и доломита должно сопровождаться формированием нескольких реакционных зон, содержащих в разных сочетаниях тальк, форстерит, тремолит, диопсид и кальцит. Насыщение флюида в отношении этих минералов, вероятно, не было достигнуто, что привело к вырождению соответствующих полей устойчивости в зональности. Возможно, это было связано с недостаточной скоростью растворения кварца и доломита и пониженной скоростью диффузии растворенных веществ в условиях низкой проницаемости среды. В экспериментах с участием кальцита и серпентина в качестве взаимодействующих фаз зональность кальцит || диопсид || диопсид + форстерит || серпентин сформировалась полностью в соответствии с теорией. Достижению равновесия в данном случае, вероятно, способствовали более высокие коэффициенты диффузии.