Геологический факультет МГУ:Расплавные и флюидные включения

"Методики изучения расплавных и флюидных включений в минералах"

курс, читающийся на Геологическом факультете МГУ для группы 413(петрология).

Лектор: Павел Юрьевич Плечов
Объем курса: 36 часа (12 лекций, 6 семинарских занятий)
Форма отчетности: зачет
Осенний семестр
Лекции проходят с 1 октября по 25 декабря по пятницам, с 10:50 по 12:25, в ауд.Ц-03 Главного Здания МГУ.

План занятий:

Вводная лекция: Понятия магма, расплав, флюид, фенокрист, ксенокрист, вулканическое стекло. Прямые и косвенные методы изучения расплавов (лавовые озера, закалочные стекла, расплавные включения), их преимущества и недостатки. История метода. Ранний этап изучения включений - Клавдий Клавдиан, Ал Бируни, Николаус Стено, Роберт Бойль; английский этап - Хэмфри Дэви, Дэвид Брюстер, Роберт Бунзен, Генри Сорби; немецкий этап - Генрих Розе,Герман Фогельзанг, Фердинанд Циркель, Гарри Розенбуш; русский этап - Н.П.Ермаков,Г.Г.Леммлейн,В.А.Калюжный,Л.И.Костюк,Т.Ю.Базарова,И.Т.Бакуменко; современный этап - Эдвин Реддер,В.Б.Наумов, А.В.Соболев,Фред Андерсен,Л.В.Данюшевский,Боб Боднар.Задачи, решаемые методами изучения расплавных и флюидных включений.
Понятие о флюидных и расплавных включениях, минералах-узниках, дочерних фазах. Механизмы образования включений. Необходимые условия для захвата включений. Факторы влияющие на количество образующихся включений. Механизмы гомофазного захвата включений: ростовой, на границах сростков, при неоднородном росте, при залечивании зон резорбции, при скелетном росте, "рыхлая середина". Механизмы гетерофазного захватавключений: с участием твердой или флюидной фазы, при ликвационных процессах и при процессах смешения.
Типизация включений в минералах. Деление включений на расплавные, флюидные (газово-жидкие),твердофазные, включения гетерофазного захвата (комбинированные). Деление на первичные, вторичные, первично-вторичные, эксолюционные и псевдопервичные включения. Деление на однофазные, двухфазные, трехфазные и многофазные включения. Деление расплавных включений на стекловатые, частично-раскристаллизованные, полностью раскристаллизованные и перекристаллизованные.
Морфологические отличия включений разных типов. Отличия твердофазных включений. Характерные особенности флюидных включений. Характерные особенности вскрытых включений. Критерии первичности включений.
Граничный слой (кристаллизационный дворик) и его влияние на состав включений.
Изменение расплавных включений после их захвата. Зависимость облика расплавных включений от скорости закалки. Причины возникновения газового пузырька, Частичная декрепитация, Диссипация водорода из включений, вторичные изменения и девитрификация.
Изменение флюидных включений после захвата. Миграция включений. Расшнуровывание. Декрепитация и перезаполнение.
Аналитические методы изучения включений. Особенности микроаналитических методов. Калибровка и эталонирование. Различия EDS и WDS микроанализаторов. Микрозондовый анализ (особенности анализа стекол и минерала-хозяина). Причины зональности стекол во включениях. Применение SIMS (ионного зонда), PIXE (протонного зонда), LA-ICPMS, FTIR (локальной инфракрасной спектроскопии), раман-спектроскопии и других локальных методов для изучения расплавных и флюидных включений.
Эксперименты с расплавными включениями. Эксперименты с визуальным контролем, эксперименты без визуального контроля, Термокамеры для исследования включений. Поведение включений при термометрическом эксперименте.
Эксперименты с флюидными включениями. Гомогенизация включений. Криометрия. Декрепитация. Конструкционные особенности криотермокамер. Поведение флюидных включений при нагреве и охлаждении (температуры эвтектики льда, клатраты и др.).Конструкционные особенности декрепитометров. Условная соленость. Оценка плотности включений.
Критерии отбора образцов для исследования. Выбор контейнера, отбор образцов, определение оптимального размера рабочей фракции. Подготовка препаратов для изучения включений. Критерии отбора включений для термометрического эксперимента и для микроаналитических работ. Подготовка зерен для термометрического эксперимента. Работа с зернами минералов после эксперимента. Ведение документации.
Определение температуры кристаллизации: ликвидусные термометры, термометры обменного равновесия. Модели Оливин-Расплав (Ford, 1983), Клинопироксен-Расплав (Loucks, 1996), Плагиоклаз-Расплав (Арискин, 2000), Ортопироксен-Расплав (Арискин, 1986). Оценка температуры по твердофазным включениям. Температура захвата и температура фризинга. Влияние давления, содержания воды, фугитивности кислорода на температуру кристаллизации. Оценка точности определения температуры.
Оценка параметров кристаллизации. Методы оценки давления (ликвидусные ассоциации, высокоплотные флюидные включения). Методы оценки окислительно-восстановительной обстановки и содержания летучих в магмах с помощью расплавных включений. Определение состава расплава. Соотношение состава стекла во включении и состава расплава. Метод контрольных линий. Метод обратной кристаллизации.
Определение эволюции расплавов магматических систем. Моделирование кристаллизации. Магматический очаг и условия кристаллизации в очагах. Андезитовый вулканизм. Причины извержений.
Определение первичных расплавов и мантийная геохимия. Критерии первичности расплавов. Моделирование обратной кристаллизации. Причины и условия плавления мантии. Гетерогенность мантийных расплавов. Характеристика мантийных выплавок различных геодинамических обстановок. Микропленки расплавов, малые степени плавления мантии, сегрегация расплавов от мантийного субстрата.
Флюидный режим вулканизма. Растворимость летучих компонентов в расплавах. Оценка газовой эмиссии вулканов и отдельных извержений. Оценка состава флюида надсубдукционных зон.
Щелочной вулканизм. Составы расплавов и флюидов при образовании щелочных пород. Условия образования щелочных и ультращелочных расплавов, сопоставление с экспериментальными работами. Карбонатно-силикатные и солевые расплавы.
Рудообразование. Накопление рудных компонентов в магматических системах. Прямые наблюдения сульфидных расплавов. Изучение с помощью расплавных включений механизмов образования рудообразующих сред. Перспективы развития метода.
Включения в минералах метаморфических комплексов и их интерпретация. Флюидные включения в метаморфических породах низких и средних ступеней метаморфизма. Включения в мантийных ксенолитах вулканических пород. Высокобарные включения.Переуравновешивание включений с вмещающей средой при изменении давления. Структуры kick-band, их состав и состав мантийного флюида.
Синтетические включения. История развития. Применение синтетических включений для эксперимента. Методика синтеза флюидных включений. Методика синтеза расплавных включений.

Материалы к практическим занятиям

Отбор монофракций
Подготовка препаратов
Документация расплавных включений

Литература