Page 39 - 4497

звичайних рівноважних реакцій можна отримати наближену інформацію щодо довжини та
маси молекулярних ланцюжків, в’язкості розплавів та активності іонних часток у відносно
простих розплавах (у подвійних та потрійних системах). (Однак при цьому природа зайнятих
чи вільних катіонних позицій в розплаві залишиться нез’ясованою.)
Використання статистичної теорії полімерів дозволяє розраховувати відносні
8-
6-
4-
пропорції різних полімерних часток (SiO 4 , Si 2O 7 , Si 3O 10 тощо) які наявні в будь-якому
2-
розплаві, а також частку вільних іонів кисню - O . Основним постулатом цієї теорії є
наступне припущення: реакційна спроможність функціональної групи не залежить від
розмірів полімерної молекули, до якої належить дана група. Цей "принцип рівної реакційної
спроможності" дозволяє застосовувати прості методи статистичної обробки при визначенні
розподілу зв’язків між блоками в полімеризованому середовищі. Понад те, згідно з всіма
наявними експериментальними даними цей принцип є справедливим для всіх (обмеження в
використанні рекомендуються лише для найменших), полімерних молекул.

Моделі розчину магми

Завдання моделювання магми ускладнюють декілька чинників. По-перше, магма
містить багато розчинених компонентів (звичайно 8 або більше). По-друге, тверді тіла, які
кристалізуються з магми самі є розчинами. По-третє, магма кристалізується в широкому
діапазоні температури (до 400-500 °C і більше, у виняткових випадках). Крім того
кристалізація може відбуватися в широкому діапазоні тисків (підйом магми до поверхні з
асиміляцією вміщуючих порід). Незважаючи на ці (та інші) ускладнення, декілька з
опублікованих моделей (Ghiorso та інші., 1983; Ghiorso і Sack, 1995; Nielsen і Dungan, 1983) є
достатньо точними, щоб бути корисними для петрологів. Мета цих моделей - описати фази
магми і їх пропорційну кристалізацію при охолодженні, а також еволюцію складу розплаву в
процесі кристалізації. Нижче ми стисло розглядаємо модель Ghiorso.
Згідно з моделлю Ghiorso (Ghiorso і Sack, 1995) розплав уявляється як суміш
незмішуваних рідин які кристалізуються незалежно і представлені: SiO 2, TiO 2, Al 2O 3, Fe 2O 3,
MgCr 2O 4, Fe 2SiO 4, Mg 2SiO 4, CaSiO 3, Na 2SiO 3, KAlSiO 4, Ca 3(PO 4) 2 та H 2O.
Остання версія моделі Ghiorso, втілена в комп’ютерну програму під назвою "MELTS".
Дворешіткова модель Nielsen і Dungan
Зовсім інакше підійшли до проблеми моделювання поведінки силікатного розплаву
Nielsen і Dungan (1983). Їх модель базується на структурній моделі силікатного розплаву
розробленій Bottinga і Weill (1972) для прогнозування в'язкості розплаву. Модель Bottinga
і Weill базується на тезі що компоненти силікатного розплаву поділяються на
сіткоутворювачі і сіткомодифікатори. Nielsen і Dungan моделювали силікатний розплав як
суміш двох розчинів або квазі - решіток: одна решітка, або розчин, складається з
компонентів, що формують сітку, і а друга - з компонентів які модифікують сітку, тому
модель й називається "дворешітковою". Всередині кожного розчину компоненти є ідеально
змішуваними. Дві решітки, або розчини вважають існуючими цілком незалежно один від
одного, так що всі ефекти, пов’язані із змішуванням двох структур, ігноруються.
Наступне завдання після встановлення цієї структури розділити компоненти на ті які
формують сітку і ті які, її змінюють. SiO 2 вважають, звичайно, виключно
сіткоутворювальним компонентом, а MgO, FeO, CaO, TiO 2, MnO, і CrO 1,5 зараховують до
чинників що сприяють модифікації сіток. Експериментальні дані дозволяють припустити що
3+
Al і Fe можуть бути як сіткомодифікаторами так і сіткоутворювачами, і, що Na і K можуть
утворювати комплекси з сітковими формами Al. Тому Nielsen і Dungan об’єднали Na і K з
алюмінієм, щоб сформувати компоненти NaAlO 2 і KAlO 2. Весь надлишок Al зачислюють до

38