Минерагенез как функция адаптации химического элемента к давлению в массиве

Явление адаптации химических элементов, в процессе их минерагенеза, к давлению в массиве посредством атомного параметра расстояние до инертного газа, установлено автором [5] (рис.2).

Существует связь между давлением в массиве в зоне минерагенеза и расстоянием до инертного газа для химического элемента (при рудогенезе), или для химических элементов минерала-индикатора (для метаморфических фаций). Давление (P) для метаморфических фаций:

е = 2.2417е ^{0.0638 Р}, R² = 0.82, (2)

где е – основание натурального логарифма; е – расстояние до инертного газа, усредненное для атомов минерала - индикатора данной стадии метаморфизма по формуле е = ∑ е_i / n; где е_i – расстояние до инертного газа для i-гокатиона;

n – всего катионов в химической формуле минерала.

Подобная связь существует в зоне рудогенеза и для рудогенных элементов:

е= 3.0614 е ^0.3872Р, R² = 0.44.(3)

Явление адаптации химических элементов к температуре и к давлению в литосфере, в процессе их минерагенеза, в том числе путем вхождения в породообразующие минералы в качестве примесных элементов, подтверждается их распределением в литотипах пород [5]

(рис. 3).

При этом примесные химические элементы специализированы по типам пород, то есть определенная группа примесных элементов содержится именно в данном литотипе пород.

Рис. 2. Взаимосвязь между параметром «расстояние до инертного газа е» (ось у) химического элемента (или минерала-индикатора) и давлением (ось х)в зоне

минерагенеза элемента (рудогенез) и минерала-индикатора (метаморфические фации). Фации: Ц - цеолитовая, Цу-Ак - цумпеллит–актинолитовая; Гл-Фл - глаукофан-лавсонитовая; Гл-Цз - глаукофан-цоизитовая; Цз-К-Кв - цоизит-

кианит-кварцевая; Э-Ам - эпидотовых амфиболитов; К-Эк - кианитовых эклогитов; Ал-Ам - альмандиновых амфиболитов; Ку-Ам - кумингтонитовых амфиболитов. Теснота связи, по шкале Чеддока, от заметной для рудных месторождений до весьма высокой для метаморфических фаций

Из диаграмм (см. рис. 3) следует, что в литосфере снизу-вверх, от ультраосновных пород к кислым и к щелочным породам (по оси «х» от 1 к 5), снижается температура Дебая примесных элементов, а также расстояние до инертного газа. То есть, примесные элементы адаптируются к уменьшению температуры в литосфере посредством снижения температуры Дебая примесных элементов, специализированных к данному литотипу, а к снижению давления в литосфере путем уменьшения расстояния до инертного газа.

Увеличение, для специализированных примесных элементов, атомных параметров масса атома (М) и атомный радиус, в направлении снизу – вверх в литосфере, связано с более быстрой твердофазной диффузией, следовательно, с более быстрым выходом из минерала и более быстрой миграцией вверх тех примесных элементов, у которых больше атомная масса и атомный радиус [4]. Данный вывод подтверждается явлением роста скорости твердофазной диффузии по мере увеличения атомной массы (эффект массы атома) и атомного радиуса (эффект величины атома), впервые установленным автором (Ш.В.Гумиров, 1993).

х

х

х

х

х

х

х

y =

-

ln(x) + 417,

171,29

R² = 0,59

Температура Дебая,

°

К

Горная порода

Рис. 3. Изменение атомных параметров (ось у)примесных элементов в магматических породах в ряду (ось х): 1-ультраосновные, 2 - основные, 3 - средние, 4 - кислые, 5 - щелочные. (Использованы табличные данные Л.Н. Овчинникова, 1988 г., [10]). По шкале Чеддока теснота связи от умеренной (для атомной массы и атомного радиуса), до заметной (для расстояния до инертного газа) и высокой (для температуры Дебая)