ИСТИНА

В течение 1999 - 2001 гг. в интервале давления от 0,3 до 12 кбар были проведены экспериментальные исследования растворимости хлора в модельных магматических расплавах кислого, среднего, основного и щелочного состава, а также исследовано распределение хлора между флюидом и расплавом. Изучена растворимость хлора и воды в гранодиоритовом расплаве при Р= 1 кбар и Т= 1000оС, а также при Р= 0,3 кбар и Т= 1200оС. В экспериментально полученных образцах количественно проанализировано содержание различных форм воды (ОН, Н2Омол.), используя метод локальной прецизионной FTIR-ИК спектроскопии, и результаты сопоставлены с содержаниями хлора. В этих же образцах, по данным изучения ИК-спектров закаленных стекол, охарактеризована структура исследуемых расплавов. На основе полученных результатов обсуждаются возможные механизмы растворения хлора в магматическом расплаве. Исследовано взаимодействие гранодиоритового расплава с двухфазным хлоридным флюидом. Получены следующие важнейшие результаты. (1) В исследованном интервале давления от 0,3 до 12 кбар на кривой барической зависимости растворимости хлора в магматическом расплаве обнаружены 2 экстремума: минимум при Р = 5 кбар и максимум при давлении 1 кбар. (2) С увеличением содержания Са, относительно Na и K, в широком диапазоне составов алюмосиликатного расплава растворимость в нем хлора заметно возрастает. Рост содержания калия, напротив уменьшает растворимость хлора. Натрий, среди этих трех элементов, занимает промежуточную позицию. Магний, подобно Са, может заметно увеличивать растворимость хлора. В то же время присутствие в составе расплава заметных количеств Sr и, особенно, Ba, подобно К, будет уменьшать растворимость хлора в магматическом расплаве. (3) Растворимость хлора в гранодиоритовом расплаве при 1 кбар и 1000oC составляет 0,5-0,7 мас.%, а растворимость воды – 3,5-3,65 мас.% при солевой нагрузке флюида 15 и более % хлоридов. Наблюдается явный максимум растворимости воды при этих содержаниях хлора в расплаве. В несодержащих хлор расплавах, а также при повышенных содержаниях (0,8 – 1,0 % Cl) равновесная растворимость воды в расплаве уменьшается до 3,0-3,3 %. Установлена корреляция структурного параметра  с интегральным показателем A/CNK, в котором роль отдельных катионов-модификаторов уравнена с учетом валентности. (4) С понижением общего давления (Р= 0,3 кбар, Т= 1200оС) в структуре среднего порядка гранодиоритового расплава возрастает доля четверных (полевошпатовых) алюмокремниевых колец, что хорошо согласуется с происходящим при этом уменьшением растворимости воды в расплаве. Содержание хлора в составе расплава с понижением давления остается примерно на том же уровне, что и при 1 кбар. (5) Полученные данные можно интерпретировать с позиций структуры полимеризованного гранитного – гранодиоритового расплавов. Хлориды металлов, видимо, образуют растворы внедрения с алюмокремниевой сеткой. При этом вхождение хлоридов предпочтительно в участки с локальной структурой среднего порядка, состоящей из шестерных (тридимитоподобных) алюмокремниевых колец, что согласуется с другими данными. (6) При Р= 1 кбар и Т= 1000оС в области двухфазного флюида существенно водная флюидная фаза в равновесии с гранодиоритовым расплавом обогащена NaCl по сравнению с хлоридами калия и кальция, в то время как в составе концентрированной водно-солевой фазы среди хлоридов преобладает CaCl2.

During 1999 - 2001 in an wide range of pressure from 0,3 up to 12 kbar experimental determinations of solubility of chlorine in model magmatic melts of acid, alkaline, medium and basic compositions were carried out, and also the partitioning of chlorine between fluid and melt is investigated. Chlorine solubility in the series of model melts enriched with different alkali and earth alkali elements (Na, K, Mg, Ca, Sr, Ba) has been examined to define their influence on the limit of Cl saturation. Solubility of chlorine and water in the granodiorite melt is investigated at P = 1 kbar and T = 1000oC, and also at P = 0,3 kbar and T = 1200oC. Water forms (H2Omol, OH) content have been determined in the experimentally derived glasses by precise IR-FTIR spectroscopy and considered together with Cl content. The same glasses are characterized with common IR-spectroscopy in respect to their medium-range structure. Possible model of chlorine solubility is suggested based on the data obtained. Interaction of granodiorite melt with two-phase chloride fluid is investigated. The following main results can be enumerated. (1) In the investigated range of pressure from 0,3 up to 12 kbar on a curve of pressure dependence of solubility of chlorine in magmatic melt two extremes were determined: a minimum near P = 5 kbar and a maximum at pressure 1 kbar. (2) With increase of Са in melt compositions, be relative Na and K, solubility of chlorine in this melt appreciable grows. The increase of K content, opposite reduces solubility of chlorine in the melt. Sodium, among these three elements, takes an intermediate position. Magnesium, it is similar Са, may increase solubility of chlorine appreciably. At the same time presence at the melt composition appreciable content of Sr and, especially, Ba, is similar K, will reduce solubility of chlorine in the magmatic melt. (3) Solubility of chlorine in the granodiorite melt at 1 kbar and 1000oC is 0,5-0,7 wt. %, and solubility of water is 3,5-3,65 wt. % at total salt content of the fluid 15 and more % of chlorides. The obvious maximum of solubility of water in the melt is observed at this content of chlorine. In not containing chlorine melts, and also at the raised content of Cl (0,8 - 1,0 %) the equilibrium solubility of water in the melt decreases up to 3,0-3,3 %. Correlation of structural parameter  is established with integrated parameter A/CNK, in which role of separate cations-modifiers made equal in view of valence. (4) With decrease of the total pressure (P = 0,3 kbar, T = 1200oC) in structure of the granodiorite melt the share of feldspar-like (4-membered) aluminosilicate structural elements increases, that will well be coordinated to an event thus reduction of solubility of water in the melt. The content of chlorine in the melt composition with pressure decrease remains approximately at the same level, as at 1 kbar. (5) Data obtained can be interpreted from the point of view of the structure of the polymerized granite-granodiorite melts. Chloride of metals seems to form fill in solutions in the aluminosilicate network. Incorporation of chlorides is assumed to be accomplished by the formation of cavities made of 6-membered (tridimite-like) aluminosilicate structural elements. (6) At P = 1 kbar and T = 1000oC in the field of the two-phase fluid the water fluid phase in the equilibrium with granodiorite melt is enriched NaCl in comparison with chlorides K and Ca while CaCl2 prevails among chlorides in the composition of the concentrated fluid-salt phase.