Введение
ГЛАВА 1. Анализ данных, свидетельствующих о присутсвии карбонатов в мантии, и состояние исследований фазовых взаимоотношений в карбонатных системах 15
1.1. Природные свидетельства присутствия карбонатов в мантии 15
1.1.1. Кристаллические карбонаты в мантии 15
1.1.2. Карбонатные расплавы в мантии 16
1.2. Состояние исследований фазовых взаимоотношений в карбонатных системах 21
1.2.1. Устойчивость простых карбонатов при высоких P-T параметрах 22
1.2.2. Фазовые T-X диаграммы бинарных карбонатных систем 33
1.2.3. Фазовые T-X диаграммы тройных карбонатных систем 41
1.3. Заключение к главе 1 46
ГЛАВА 2. Анализ моделей миграции насыщенного раствора в кристаллической породе и моделей деформации породы в присутсвии межзернового раствора 48
2.1. Механизм взаимодействия насыщенных растворов-расплавов с силикатной мантией 49
2.2. Модель миграции включений насыщенного раствора 50
2.3. Модели инфильтрации насыщенного раствора-расплава в “сухую” породу 53
2.4. Влияние механических напряжений на распределение расплава в породе 60
2.5. Модели деформации пород в присутствии межзернового раствора 63
2.6. Заключение к главе 2 68
ГЛАВА 3. Методы экспериментов и многопуансонное оборудование высокого давления 70
3.1. Эксперименты на аппаратах Каваи 70
3.2. Методика калибровочных экспериментов 73
3.3. Результаты экспериментов по разработке увеличенной ячейки Каваи 76
3.3.1. Генерация давления 76
3.3.2. Геометрия деформируемых уплотнений 79
3.4. Анализ тестовых экспериментов 82
3.4.1. Эффективность генерации давления 82
3.4.2. Относительные размеры ячейки и рабочих площадок 83
3.4.3. Деформируемые уплотнения 90
3.4.4. Ячейка высокого давления 99
3.5. Методика исследования фазовых взаимоотношений в карбонатных системах 105
3.5.1. Закалочные эксперименты на аппаратах Каваи 106
3.5.2. Закалочные эксперименты на аппаратах БАРС 111
3.5.3. Рентгенографические in situ эксперименты 115
3.5.4. Исходные вещества 117
3.5.5. Исследование продуктов экспериментов 118
3.6. Методика экспериментовпо измерению скорости массопереноса силикатных компонентов в карбонатном расплаве 120
3.7. Заключение к главе 3 123
ГЛАВА 4. Экспериментальное исследование фазовых взаимоотношений в карбонатных системах при 6 ГПа и 900-1700 С 126
4.1. Система MgCO3-FeCO3 126
4.2. Система CaCO3-FeCO3 130
4.2.1. Плавление CaCO3 и превращение кальцит-арагонит 139
4.2.2. Инконгруэнтное плавление, растворение и разложение FeCO3 141
4.3. Система CaCO3-MgCO3-FeCO3 145
4.4. Система K2CO3-СaCO3 147
4.5. Система K2CO3-MgCO3 155
4.6. Система K2CO3-Mg5(CO3)4(OH)24H2O 162
4.7. Система K2CO3-FeCO3 165
4.8. Система K2CO3-FeCO3-MgCO3 170
4.9. Система K2CO3-CaCO3-MgCO3 171
4.10. Система Na2CO3-CaCO3 183
4.10.1. Рамановские спектры Na-Ca карбонатов 188
4.10.2. Рентгеноструктурный анализ Na2Ca3(CO3)4 192
4.11. Система Na2CO3-MgCO3 196
4.11.1. Фазовая диаграмма Na2CO3 200
4.11.2. Структура Na2Mg(CO3)2 202
4.11.3. Рамановские спектры -Na2CO3 и Na2Mg(CO3)2 204
4.12. Система Na2CO3-Mg5(CO3)4(OH)24H2O 206
4.13. Система Na2CO3-FeCO3 209
4.14. Система Na2CO3-MgCO3-FeCO3 214
4.15. Система Na2CO3-CaCO3-MgCO3 217
4.16. Заключение к главе 4 229
ГЛАВА 5. Измерение скорости диффузии силикатных компонентов в щелочном карбонатном расплаве при параметрах верхней и нижней мантии 234
5.1. Проблемы определения коэффициентов диффузии силикатных компонентов в глубинных расплавах 235
5.2. Принцип определения коэффициентов диффузии растворенных веществ в расплавах и флюидах при высоких давлениях 236
5.3. Методика анализа экспериментальных образцов 240
5.4. Выбор модельных систем 242
5.5. Результаты экспериментов по измерению скорости массопереноса силикатных компонентов в карбонатном расплаве 244
5.6. Анализ экспериментальных данных 250
5.6.1. Стационарный и нестационарный массоперенос 250
5.6.2. Процесс, лимитирующий стационарный массоперенос 253
5.6.3. Диффузия силикатных компонентов в карбонатном расплаве 255
5.7. Заключение к главе 5 258
ГЛАВА 6. Происхождение мантийных карбонатных расплавов 260
6.1. Частичное плавление карбонатизированной мантии 260
6.1.1. Плавление в системе эклогит-СО2 262
6.1.2. Плавление в системе лерцолит-СО2 263
6.1.3. Плавление в системе эклогит-СО2 в присутствии натрия 264
6.1.4. Плавление в системе лерцолит-СО2 в присутствии натрия 266
6.1.5. Температурные тренды изменения состава расплавов при частичном плавлении Na-содержащего карбонатизированного эклогита и лерцолита 267
6.1.6. Фазы-концентраторы калия в верхней мантии 269
6.1.7. Плавление системы лерцолит-СО2 в присутствии калия 270
6.1.8. Плавление карбонатизированного пелита в присутствии калия 276 6.2. Механизм и скорость миграции карбонатных расплавов в мантии 278
6.2.1. Роль поверхностного натяжения и модель инфильтрации 280
6.2.2. Миграция расплава в поле температурного градиента 283
6.2.3. Миграция расплава, обусловленная стабильной и метастабильной фазы 285
6.2.4. Миграция в поле механических напряжений 286
6.2.5. Пластификация пород в присутствии межзернового расплава 289
Заключение 292
Литература
