Влияние тепло- и массообмена на состав базальтового расплава в грибообразной голове термохимического плюма

Abstract

В статье представлено исследование, задача которого заключается в том, чтобы на основе анализа теплои массопереноса в рамках предложенной модели термохимического плюма с грибообразной головой выяснить, как изменяется состав расплава головы плюма в том случае, если исходный состав расплава в ней базальтовый. На основе данных экспериментального и теоретического моделирования представлена структура течения в расплаве канала и головы термохимического плюма, поднимающегося (выплавляющегося) от границы ядро мантия к поверхности. На основе строения фазовой диаграммы модельной системы CaO-MgO-Al2O3-SiO2 показано, что в двух верхних конвективных ячейках канала плюма плавление протекает по эвтектическим равновесиям L=Cpx+Opx+An+Sp и L=Fo+An+Cpx+Opx. При расширении состава системы щелочным компонентом до системы CaO-MgO-Al2O3-SiO2-Na2O в этих ячейках появляются условия для кристаллизационной дифференциации как процесса отделения кристаллов плагиоклаза в виде твёрдых растворов серии альбит-анортит. Этот процесс приводит к обогащению остаточного расплава кремнезёмом и щелочным компонентом. На основе тепловой и гидродинамической структуры головы плюма и данных о химическом составе базальтового расплава в ней представлено возможное изменение состава этого расплава: 1) после осаждения твердой фазы (тугоплавких минералов) на подошву головы плюма; 2) после осаждения плагиоклаза в расплаве, образовавшемся после первого этапа. Оценки состава расплава головы плюма показывают, что в результате кристаллизационной дифференциации образуется остаточный расплав, содержание SiO2 в котором соответствует таковому в коровом слое