กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 12 นาที

การรวมตัวของสารหลอมเหลว

เปลี่ยนทางจากการเคลื่อนไหว

ผลึกหลอมเหลวคือกลุ่มผลึกหลอมเหลวขนาดเล็กหรือ "ก้อน" ที่ถูกกักไว้โดยผลึกที่กำลังเติบโตในแมกมาและในที่สุดก็ก่อตัวเป็นหินอัคนีในหลายๆ ด้าน...

การรวมตัวของสารหลอมเหลว

มีผลึกหลอมเหลวหลายชิ้นอยู่ภายในผลึกโอลิวีน ผลึกแต่ละชิ้นมีรูปร่างเป็นวงรีหรือกลม ประกอบด้วยแก้วใส พร้อมด้วยฟองไอน้ำกลมเล็กๆ และในบางกรณีอาจมี ผลึก สปิเนล สี่เหลี่ยมเล็กๆ อยู่ด้วย ลูกศรสีดำชี้ไปที่ตัวอย่างที่ดีตัวอย่างหนึ่ง แต่ยังมีตัวอย่างอื่นๆ อีกหลายตัวอย่าง การพบผลึกหลอมเหลวหลายชิ้นภายในผลึกเดียวค่อนข้างพบได้บ่อย

ผลึกหลอมเหลวคือกลุ่มผลึกหลอมเหลวขนาดเล็กหรือ "ก้อน" ที่ถูกกักไว้โดยผลึกที่กำลังเติบโต[ 1 ]ในแมกมาและในที่สุดก็ก่อตัวเป็นหินอัคนีในหลายๆ ด้าน มันคล้ายคลึงกับผลึกของเหลวภายในระบบไฮโดรเทอร์มอลของแมกมา[ 2 ] [ 3 ]ผลึกหลอมเหลวมักมีขนาดเล็กมาก (10-80 µm) และสามารถวิเคราะห์หาปริมาณสารระเหยที่ใช้ในการตีความแรงดันการกักของผลึกหลอมเหลวที่ระดับความลึกได้

ลักษณะเฉพาะ

โดยทั่วไปแล้ว ผลึกหลอมเหลวจะมีขนาดเล็ก โดยส่วนใหญ่มีขนาดเล็กกว่า 80 ไมโครเมตร (หนึ่งไมโครเมตรเท่ากับหนึ่งในพันของมิลลิเมตร หรือประมาณ 0.00004 นิ้ว) [ 4 ]ผลึกเหล่านี้อาจประกอบด้วยส่วนประกอบต่างๆ มากมาย รวมถึงแก้ว (ซึ่งแสดงถึงเนื้อหลอมเหลวที่ถูกทำให้เย็นตัวอย่างรวดเร็ว) ผลึกขนาดเล็ก และฟองอากาศที่อุดมไปด้วยไอน้ำแยกต่างหาก[ 5 ]ผลึกเหล่านี้เกิดขึ้นในผลึกที่พบได้ในหินอัคนี เช่นควอตซ์เฟลด์สปาร์โอลิวีนไพรอกซีนเน เฟ ลีนแมกเน ไทต์ เพอร์รอฟสไกต์และอะพาไทต์[ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] ผลึกหลอมเหลวสามารถพบได้ทั้งใน หิน ภูเขาไฟและหินอัคนีนอกจากนี้ ผลึกหลอมเหลวยังสามารถมีเฟสหลอมเหลวที่ไม่สามารถผสมกันได้ (non-miscible) และการศึกษาผลึกหลอมเหลวเหล่านี้เป็นวิธีที่ยอดเยี่ยมในการค้นหาหลักฐานโดยตรงสำหรับการมีอยู่ของเนื้อหลอมเหลวสองชนิดขึ้นไปที่ถูกกักขัง[ 5 ]

การวิเคราะห์

แม้ว่าจะมีขนาดเล็ก แต่ผลึกหลอมเหลวสามารถให้ข้อมูลที่เป็นประโยชน์มากมายนักธรณี เคมี และนักธรณีวิทยาหินอัคนีสามารถได้รับข้อมูลเฉพาะจากผลึกหลอมเหลวได้หลากหลายวิธี โดยใช้การสังเกตด้วยกล้องจุลทรรศน์และ เทคนิคการวิเคราะห์ ทางเคมีระดับจุลภาคต่างๆ มีการใช้เทคนิคต่างๆ ในการวิเคราะห์องค์ประกอบของผลึกหลอมเหลว ธาตุระเหย ( และ CO₂ จะถูกวิเคราะห์ด้วยสเปกโทรสโกปีมวลไอออนรอง ( SIMS ) FTIRแบบส่งผ่านสองด้าน[ 9 ]และFTIRแบบสะท้อนแสงด้านเดียว[ 10 ]องค์ประกอบของธาตุระเหยเหล่านี้ติดตามความลึกของการจัดเก็บของแมกมา การตกผลึก การปล่อยก๊าซของภูเขาไฟ และอัตราการขึ้นหรือการลดความดันระหว่างการปะทุ[ 11 ]ธาตุหลัก ธาตุรอง และธาตุติดตาม มักจะถูกวิเคราะห์โดยการวิเคราะห์ด้วยไมโครโพรบอิเล็กตรอน ( EMPA ) การวิเคราะห์ด้วยเลเซอร์อะเบลชั่น-อินดักทีฟลีคัปเปิลพลาสมาแมสสเปกโทรเมตรี ( LA-ICPMS ) กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบสแกน ( SEM ) และการวิเคราะห์ด้วยสเปกโทรสโกปีมวลไอออนรอง ( SIMS ) [ 12 ]หากมีฟองไออยู่ภายในผลึกหลอมเหลว การวิเคราะห์ฟองไอด้วยสเปกโทรสโกปีรามาน[ 13 ]หรือไมโครเทอร์โมเมตรี[ 14 ]หรือการทำให้เป็นเนื้อเดียวกันใหม่โดยการทดลอง[ 11 ] [ 15 ] [ 16 ]จะต้องดำเนินการเมื่อสร้างงบประมาณสารระเหยทั้งหมดของผลึกหลอมเหลวขึ้นใหม่[ 17 ]

ไมโครเทอร์โมเมตรี

ไมโครเทอร์โมเมตรีคือกระบวนการให้ความร้อนแก่ผลึกหลอมเหลวอีกครั้งจนถึงอุณหภูมิหลอมเหลวเดิม จากนั้นจึงทำให้เย็นตัวอย่างรวดเร็วเพื่อสร้างเฟสแก้วที่เป็นเนื้อเดียวกันโดยปราศจากแร่ธาตุรองหรือฟองไอน้ำที่อาจเคยมีอยู่ในผลึกหลอมเหลวแต่เดิม[ 18 ]

ระบบทำความร้อนแท่นวางอุณหภูมิสูงที่ติดตั้งบนกล้องจุลทรรศน์

การให้ความร้อนด้วยแท่นวางเป็นกระบวนการให้ความร้อนแก่ผลึกหลอมเหลวบนแท่นวางที่ติดตั้งบนกล้องจุลทรรศน์ และปล่อยก๊าซฮีเลียม (แท่นวาง Vernadsky) [ 19 ] [ 20 ]หรือก๊าซอาร์กอน (Linkam TS1400XY) [ 21 ]ผ่านแท่นวาง จากนั้นจึงทำให้ผลึกหลอมเหลวเย็นตัวลงอย่างรวดเร็วหลังจากที่ถึงอุณหภูมิหลอมเหลวเดิมเพื่อสร้างเฟสแก้วที่เป็นเนื้อเดียวกัน การใช้แท่นวางให้ความร้อนช่วยให้สามารถสังเกตการเปลี่ยนแปลงเฟสของผลึกหลอมเหลวขณะที่ถูกให้ความร้อนกลับไปที่อุณหภูมิหลอมเหลวเดิมได้[ 22 ]

เตาหลอมแนวตั้งบรรยากาศระดับ 1

กระบวนการนี้อนุญาตให้ให้ความร้อนซ้ำแก่สารหลอมเหลวหนึ่งตัวหรือมากกว่าในเตาเผาที่รักษาความดันคงที่ 1 บรรยากาศจนถึงอุณหภูมิหลอมเหลวเดิม จากนั้นจึงทำให้เย็นตัวอย่างรวดเร็วในน้ำเพื่อสร้างเฟสแก้วที่เป็นเนื้อเดียวกัน[ 23 ]

สเปกโทรสโกปีอินฟราเรดแบบฟูริเยร์ทรานส์ฟอร์ม (FTIR)

FTIRเป็นวิธีการวิเคราะห์ที่ใช้เลเซอร์อินฟราเรดโฟกัสไปที่จุดบนเฟสแก้วของผลึกหลอมเหลวเพื่อกำหนดความเข้มข้นของ H₂O ละลายในรูป OH⁻ หรือโมเลกุล H₂O และ CO₂ ละลายในรูป CO₂ CO₃²⁻ ค่าสัมประสิทธิ์การดูดกลืน (หรือการลดทอน) ที่เกี่ยวข้องกับความยาวคลื่นสำหรับแต่ละชนิดของ H₂O CO₂ อยู่กับหิน ต้นกำเนิด ที่บรรจุผลึกหลอมเหลวจะถูกนำมาใช้เพื่อสร้างความเข้มข้นขึ้นใหม่โดยใช้กฎของ Beer-Lambert [ 10 ] [ 24 ]การกำหนดเส้นฐานให้กับยอดระเหยเหล่านี้ทำได้โดยใช้เส้นฐานเชิงเส้น สปลายเส้นโค้งยืดหยุ่น และล่าสุดด้วย การสุ่มตัวอย่างแบบ เบย์ เซียน สำหรับการวิเคราะห์ข้อผิดพลาด[ 25 ]

สเปกโทรสโกปีรามาน

สเปกโทรสโกปีรามานคล้ายกับ FTIR ในการใช้เลเซอร์โฟกัสไปที่เฟสแก้วของผลึกหลอมเหลว[ 26 ] [ 27 ]หรือฟองไอ[ 28 ]ที่อาจมีอยู่ในผลึกหลอมเหลวเพื่อระบุความยาวคลื่นที่เกี่ยวข้องกับแถบการสั่นของรามานของสารระเหย เช่น H O และ CO สเปกโทรสโกปีรามานยังสามารถใช้เพื่อกำหนดความหนาแน่นของ CO ที่มีอยู่ในฟองไอหากมีความเข้มข้นสูงพอภายในผลึกหลอมเหลว[ 13 ]

สเปกโทรเมตรีมวลไอออนทุติยภูมิ (SIMS)

SIMSใช้ในการกำหนดความเข้มข้นของสารระเหยและธาตุติดตามโดยการเล็งลำแสงไอออน ( 16O−หรือ133Cs + ) ไปที่ผลึกหลอมเหลวเพื่อสร้างไอออนรองที่สามารถวัดได้ด้วยเครื่อง สเปก โทรเมตรมวล[ 29 ]

การวิเคราะห์มวลสารด้วยพลาสมาแบบเหนี่ยวนำด้วยเลเซอร์ (LA-ICPMS)

LA - ICP-MSสามารถกำหนดธาตุหลักและธาตุรองได้ อย่างไรก็ตาม ด้วย LA-ICPMS การรวมตัวของสารหลอมเหลวและวัสดุใดๆ ที่อยู่ภายในสารหลอมเหลวจะถูกทำให้เป็นไอออน ทำให้สารหลอมเหลวถูกทำลาย จากนั้นจึงนำไปวิเคราะห์ด้วยเครื่องแมสสเปกโทรเมตรี[ 30 ] [ 31 ]วิธีนี้มักใช้เป็นขั้นตอนสุดท้ายของการวิเคราะห์ เนื่องจากสารหลอมเหลวไม่สามารถวิเคราะห์ได้ในภายหลัง

กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบสแกน (SEM)

กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบสแกนเป็นเครื่องมือที่มีประโยชน์ในการใช้งานก่อนการวิเคราะห์ข้างต้นใดๆ ที่อาจส่งผลให้สูญเสียวัสดุดั้งเดิม เนื่องจากสามารถใช้ตรวจสอบแร่ธาตุรองหรือฟองไอระเหย และช่วยกำหนดเทคนิคที่ดีที่สุดที่ควรเลือกใช้สำหรับการวิเคราะห์การรวมตัวของหลอมเหลว[ 4 ]

การวิเคราะห์ด้วยไมโครโพรบอิเล็กตรอน (EPMA)

การวิเคราะห์ไมโครโพรบอิเล็กตรอนเป็นที่แพร่หลายในการวิเคราะห์องค์ประกอบหลักและรองในผลึกหลอมเหลว และให้ความเข้มข้นของออกไซด์ที่ใช้ในการกำหนดประเภทของแมกมาต้นกำเนิดของผลึกหลอมเหลวและโฮสต์ของผลึก[ 32 ]ข้อมูลองค์ประกอบมีประโยชน์ในการกำหนดขอบเขตของการตกผลึกหรือการหลอมเหลวหลังการดักจับ

ไมโครโทโมกราฟีเอ็กซ์เรย์

การรวมตัวของสารหลอมเหลวได้รับการสร้างภาพสามมิติโดยใช้ไมโครโทโมกราฟีเอ็กซ์เรย์[ 33 ]วิธีนี้สามารถใช้เพื่อกำหนดมิติของเฟสต่างๆ ที่มีอยู่ในสารหลอมเหลวได้อย่างแม่นยำกว่าการใช้กล้องจุลทรรศน์แสงที่มองเห็นได้

การตีความ

ความเข้มข้นที่ระเหยได้

การรวมตัวของของเหลวหลอมเหลวสามารถใช้เพื่อกำหนดองค์ประกอบ วิวัฒนาการขององค์ประกอบ และส่วนประกอบระเหย[ 17 ]ของแมกมาที่มีอยู่ในประวัติศาสตร์ของระบบแมกมา เนื่องจากการรวมตัวของของเหลวหลอมเหลวทำหน้าที่เป็นภาชนะรับแรงดันขนาดเล็กที่แยกและรักษาของเหลวหลอมเหลวโดยรอบผลึกก่อนที่จะถูกดัดแปลงโดยกระบวนการในภายหลัง เช่น การตกผลึกหลังการกักเก็บ[ 4 ]เนื่องจากการรวมตัวของของเหลวหลอมเหลวเกิดขึ้นที่ความดัน (P) และอุณหภูมิ (T) ที่แตกต่างกัน จึงสามารถให้ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับสภาวะการกักเก็บ (PT) ที่ระดับความลึกและปริมาณสารระเหย (H O, CO , S, Cl และ F) ที่ขับเคลื่อนการปะทุของภูเขาไฟได้[ 24 ]

ฟองไอน้ำ

ผลึกโอลิวีนที่มีฟองไอน้ำอยู่ภายใน เก็บมาจากเถ้าภูเขาไฟที่เกิดจากการระเบิดของภูเขาไฟเซร์โรเนโกร ประเทศนิการากัว ในปี 1992
ภาพเคลื่อนไหวแสดงการรวมตัวของของเหลวหลอมเหลวที่มองเห็นได้ด้วยแสงส่องผ่าน

การมีฟองไอจะเพิ่มองค์ประกอบเพิ่มเติมสำหรับการวิเคราะห์ เนื่องจากฟองไออาจมีสัดส่วนที่สำคัญของ H2O CO2 อยู่ในตัวอย่างหลอมเหลวเดิมโดยการรวมตัวของหลอมเหลว[ 19 ] [ 34 ]หากฟองไอประกอบด้วย CO2 เป็นหลักใช้สเปกโทรสโกปีรามานเพื่อกำหนดความหนาแน่นของ CO2 มีอยู่[ 35 ] [ 13 ] หรือการ ทำให้ เป็นเนื้อเดียวกันใหม่โดยการทดลองสามารถละลาย CO2 ไอระเหยกลับเข้าไปในหลอมเหลวได้[ 15 ] [ 16 ]

ความเข้มข้นของธาตุหลัก ธาตุรอง และธาตุติดตาม

โดยทั่วไปแล้ว ความเข้มข้นของธาตุหลักและธาตุรองจะถูกกำหนดโดยใช้ EPMA และองค์ประกอบธาตุทั่วไป ได้แก่ Si, Ti, Al, Cr, Fe, Mn, Mg, Ca, Ni, Na, K, P, Cl, F และ S [ 36 ]ความรู้เกี่ยวกับความเข้มข้นของออกไซด์ที่เกี่ยวข้องกับธาตุหลักและธาตุรองเหล่านี้สามารถช่วยกำหนดองค์ประกอบของแมกมาต้นกำเนิด ผลึกหลอมเหลว และผลึกขนาดใหญ่ได้[ 32 ]

สามารถวัดความเข้มข้นของธาตุติดตามได้ด้วยการวิเคราะห์ SIMS โดยมีความละเอียดในบางกรณีต่ำถึง 1 ppm [ 37 ]การวิเคราะห์ LA-ICPMS ยังสามารถใช้เพื่อกำหนดความเข้มข้นของธาตุติดตามได้เช่นกัน อย่างไรก็ตาม ความละเอียดที่ต่ำกว่าเมื่อเทียบกับ SIMS ทำให้ไม่สามารถกำหนดความเข้มข้นได้ต่ำถึง 1 ppm [ 5 ]

ผลึกหลอมเหลวที่พบในโอลิวีน

โอลิวีน( ( Mg , Fe ) โดยทั่วไปเป็นแร่ชนิด แรก ที่ตกผลึกในระบบแมกมาและภูเขาไฟตามลำดับปฏิกิริยาของโบเวน [ 38 ] ด้วยเหตุนี้ ผลึกหลอมเหลวที่อยู่ในโอลิวีนจึงมีประโยชน์ในการบันทึกกระบวนการแมกมาในระบบที่มีการตกผลึกจำกัด เช่น ในการระเบิดของภูเขาไฟนอกจากนี้ ผลึกหลอมเหลวที่อยู่ในโอลิวีนยังสามารถบันทึก องค์ประกอบ ของแมกมาและปริมาณสารระเหยก่อนที่แมกมาจะถูกดัดแปลงอย่างมีนัยสำคัญโดยการตกผลึกแบบเศษส่วนการดูดซึม การปล่อยก๊าซ หรือกระบวนการแมกมาอื่นๆ ด้วยเหตุผลเหล่านี้ ผลึกหลอมเหลวที่อยู่ในโอลิวีนจึงเป็นเครื่องมือที่มีประโยชน์ซึ่งนักธรณีวิทยา ใช้กันทั่วไป เพื่อทำความเข้าใจระบบแมกมาและภูเขาไฟได้ดียิ่งขึ้น

การแพร่ของไฮโดรเจนและการสูญเสียน้ำในโอลิวีนและผลึกหลอมเหลวที่อยู่ในโอลิวีน

การทดลองแสดงให้เห็นว่า การแพร่ ของไฮโดรเจนผ่าน H +สามารถเกิดขึ้นได้ในช่วงเวลาตั้งแต่ไม่กี่นาทีถึงหลายชั่วโมง[ 39 ]ที่อุณหภูมิต่ำถึง 800-1000 °C ภายในโครงผลึกโอลิวีน (เช่น Mackwell และ Kohlstedt, 1990) การแพร่ของไฮโดรเจนเกิดขึ้นในอัตราที่แตกต่างกันไปตามแกนผลึกศาสตร์ ที่แตกต่างกันใน โครงผลึก โอลิวีน โดยที่ D > D > D (Barth et al., 2023; Mackwell และ Kohlstedt, 1990) และ พบ ว่าความดัน ไอของออกซิเจน ไม่มีผลต่อ อัตรา การแพร่ในโอลิวีน อัตราการแพร่ของไฮโดรเจนในโอลิวีนที่สูงและความไม่ไวต่อความดันไอของออกซิเจนต่ออัตราการแพร่ แสดงให้เห็นว่าการแพร่ของไฮโดรเจนเกิดขึ้นในรูปแบบ ของการแพร่ ของโปรตอน (H + ) ผ่านกลไกการแทรกตัว รวมถึงการครอบครองตำแหน่งซิลิคอนและโลหะด้วย[ 40 ]

การทดลองได้ชี้ให้เห็นถึงกลไกที่ไฮโดรเจนแพร่กระจายในผลึกหลอมเหลวที่อยู่ในโอลิวีน[ 40 ]โดยสรุปว่าการแพร่กระจายของไฮโดรเจนในผลึกหลอมเหลวที่อยู่ในโอลิวีนนั้นใช้การแลกเปลี่ยนวัสดุระหว่างผลึกโอลิวีนกับผลึกหลอมเหลวเอง โดยเฉพาะอย่างยิ่ง พวกเขาสรุปว่าการก่อตัวหรือการทำลายโอลิวีนที่มีช่องว่างในตำแหน่งโลหะ (ที่ยึดFeและMg ไว้ ) สามารถช่วยในการคายน้ำหรือการเติมน้ำให้กับผลึกหลอมเหลวได้ สำหรับการคายน้ำของผลึกหลอมเหลว จะเกิด ปฏิกิริยา ดังต่อไปนี้ :

ปฏิกิริยาข้างต้นแสดงให้เห็นว่าการแพร่ของไฮโดรเจนในผลึกหลอมเหลวเกี่ยวข้องกับซิลิกา และองค์ประกอบธาตุหลักของผลึกหลอมเหลวสามารถได้รับผลกระทบทั้งจากการสูญเสียน้ำและการเติมน้ำ

นัยสำคัญต่อธรณีวิทยา

กลไกและอัตราการแพร่ของไฮโดรเจนในโอลิวีนและผลึกหลอมเหลวที่อยู่ในโอลิวีนนั้น ให้ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับองค์ประกอบทางเคมีที่นักวิจัยรวบรวมไว้ ตัวอย่างเช่น อัตราการแพร่ของไฮโดรเจนในโอลิวีนที่รวดเร็วนั้นมีความสำคัญที่ต้องพิจารณาเมื่อวิเคราะห์หินต่างถิ่นที่มาจากชั้น แมนเทิล เมื่อหิน จาก ชั้นแมนเทิล เคลื่อนตัวขึ้นสู่พื้นผิว มันจะไปถึงความดันที่ปริมาณไฮโดรเจนที่จะละลายในโอลิวีนได้จะลดลง อย่างไรก็ตาม อุณหภูมิน่าจะยังคงสูงพอที่จะทำให้เกิดการแพร่ที่สำคัญได้ ดังนั้น เม็ดโอลิวีนจำนวนมากจึงน่าจะสูญเสียปริมาณน้ำไปมากแล้วเมื่อถึงพื้นผิว นอกจากนี้ เนื่องจาก องค์ประกอบ ของซิลิกาได้รับผลกระทบจากการไฮเดรชั่นและการดีไฮเดรชั่นของผลึกหลอมเหลว การเปลี่ยนแปลงในองค์ประกอบของหลอมเหลวต้นกำเนิดและขอบเขตของการดีไฮเดรชั่นสามารถกำหนดได้จากความคลาดเคลื่อนขององค์ประกอบระหว่างผลึกหลอมเหลวและหินต้นกำเนิด

การมีอยู่ของน้ำในรูปของไฮโดรเจนเป็นข้อจำกัดที่สำคัญของคุณสมบัติทางกลของเนื้อโลก น้ำที่เก็บไว้ในข้อบกพร่องของผลึกโอลิวีนสามารถส่งผลต่อความแข็งแรงของโอลิวีนได้ ปริมาณน้ำนี้สามารถส่งผลต่อ คุณสมบัติทางรีโอโลยีของเนื้อโลกได้[ 41 ]เนื่องจากความสามารถในการแพร่ของไฮโดรเจนมีความสัมพันธ์กับค่าการนำไฟฟ้าของโอลิวีน ซึ่งมีความสัมพันธ์กับปริมาณน้ำ การกำหนดประวัติการแพร่ของไฮโดรเจนของผลึกโอลิวีนจึงสามารถให้ข้อจำกัดเกี่ยวกับปริมาณน้ำของแมกมาที่กำเนิดขึ้นได้[ 42 ]

การแพร่ของไฮโดรเจนในโอลิวีนยังสามารถใช้ในการกำหนดอัตรา การลดความดัน ของแมกมาในระหว่างการปะทุของภูเขาไฟได้ อีกด้วย [ 43 ]แมกมาจะปล่อยน้ำออกมาเมื่อขึ้นไปด้านบนเนื่องจากพบกับความดันที่ต่ำกว่าและความสามารถในการละลายของน้ำที่ต่ำกว่า จึงแยกตัวออกมาเป็นฟองไอน้ำ การปล่อยน้ำนี้ส่งผลให้น้ำแพร่ออกจากผลึกโอลิวีนเมื่อพบกับสภาวะที่ไม่สมดุล การแพร่ของน้ำออกจากผลึกโอลิวีนจะส่งผลให้เกิดการไล่ระดับความเข้มข้นของน้ำจากแกนกลางไปยังขอบของผลึกโอลิวีน

สามารถวัดความเข้มข้นของน้ำได้โดยใช้เทคนิคการวิเคราะห์ขนาดเล็ก เช่นFTIRหรือSIMSและสามารถสร้างแบบจำลองอัตราการแพร่ทางคณิตศาสตร์ได้ โปรไฟล์การแพร่ที่ได้ (รูปภาพ) ช่วยให้สามารถกำหนดอัตราการลดความดันที่ผลึกประสบ และด้วยเหตุนี้จึงสามารถกำหนดอัตราการเคลื่อนตัวขึ้นของแมกมาในระหว่างการปะทุของภูเขาไฟได้ ซึ่งในทางกลับกันจะช่วยให้สามารถประเมินความรุนแรงของการระเบิดของเหตุการณ์ภูเขาไฟได้[ 44 ]

การตกผลึกของเฟสภายในผลึกหลอมเหลวสามารถเกิดขึ้นได้หลังจากการกักขัง ซึ่งเรียกว่าการตกผลึกหลังการกักขัง การเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบของผลึกหลอมเหลวที่เกิดจากกระบวนการนี้สามารถแก้ไขได้ด้วยแบบจำลองต่างๆ โดยพิจารณาผลึกหลอมเหลวที่มีน้ำหรือไม่มีน้ำ[ 45 ]อย่างไรก็ตาม กระบวนการนี้ส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับการแพร่ระหว่างธาตุสองชนิด คือFeและMgมากกว่าการแพร่ของไฮโดรเจนการแพร่ระหว่างธาตุทั้งสองจะถูกบันทึกเป็น 'Fe-Loss' หรือ 'Fe-Gain' ขึ้นอยู่กับว่าผลึกนั้นเย็นลงหรือร้อนขึ้น[ 45 ] ผลกระทบ ของอุณหภูมิเหล่านี้ได้รับการศึกษาในเชิงทดลอง[ 46 ]และยังสามารถสะท้อนถึงการเปลี่ยนแปลงอัตราการแพร่ของไฮโดรเจนได้อีกด้วย ดังนั้นจึงเป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องพิจารณาผลกระทบของการตกผลึกหลังการกักขังและแก้ไขผลกระทบเหล่านี้ การแก้ไขนี้ช่วยให้สามารถรวบรวมผลลัพธ์และการตีความที่แม่นยำจากข้อมูลผลึกหลอมเหลวได้

ประวัติศาสตร์

ในปี พ.ศ. 2491 เฮนรี คลิฟตัน ซอร์บีเป็นคนแรกที่บันทึกการรวมตัวของของเหลวหลอมเหลวขนาดเล็กในผลึก[ 47 ]การศึกษาการรวมตัวของของเหลวหลอมเหลวได้รับการผลักดันมากขึ้นในช่วงไม่นานมานี้โดยการพัฒนาเทคนิคการวิเคราะห์ทางเคมีที่ซับซ้อน นักวิทยาศาสตร์จากอดีตสหภาพโซเวียตเป็นผู้นำในการศึกษาการรวมตัวของของเหลวหลอมเหลวในช่วงหลายทศวรรษหลังสงครามโลกครั้งที่สอง [ 48 ] และพัฒนาวิธีการให้ความร้อนแก่การรวมตัวของของเหลวหลอมเหลวภายใต้กล้องจุลทรรศน์ เพื่อให้สามารถสังเกตการเปลี่ยนแปลง ได้โดยตรง เอที แอนเดอร์สัน สำรวจการวิเคราะห์การรวมตัวของของเหลวหลอมเหลวจากแมกมาบะซอลต์จาก ภูเขาไฟ คิลาเวอาในฮาวายเพื่อกำหนดความเข้มข้นของสารระเหยเริ่มต้นของแมกมาที่ระดับความลึก[ 49 ]

ดูเพิ่มเติม

อ่านเพิ่มเติม

  • โรเดอร์, เอ็ดวิน (1979) "ที่มาและความสำคัญของการรวมตัวของแม็กมาติก" กระดานข่าว Minéralogie . 102 (5): 487– 510. ดอย : 10.3406/bulmi.1979.7299 .
  • Roedder, Edwin (1984). "Fluid Inclusions". Reviews in Mineralogy . 12 : 644.
  • Frezzotti, Maria-Luce (มกราคม 2544). "การรวมตัวของซิลิเกต-หลอมเหลวในหินแมกมา: การประยุกต์ใช้ในธรณีวิทยา". Lithos . 55 ( 1– 4): 273– 299. Bibcode : 2001Litho..55..273F . doi : 10.1016/S0024-4937(00)00048-7 .
  • Lowenstern, JB (1995). "การประยุกต์ใช้ผลึกหลอมเหลวซิลิเกตในการศึกษาสารระเหยจากหินหนืด" ใน Thompson, JFH (บรรณาธิการ). หินหนืด ของเหลว และแหล่งแร่ . หลักสูตรระยะสั้นของสมาคมแร่ธาตุวิทยาแห่งแคนาดา. เล่มที่ 23. หน้า  71–99 .
  • Vivo, B. de; Bodnar, RJ, บรรณาธิการ (2003). การรวมตัวของของเหลวหลอมเหลวในระบบภูเขาไฟ: วิธีการ การประยุกต์ใช้ และปัญหา . Elsevier. ISBN 978-0-08-053610-1.
  • หน้าข้อมูลการรวมตัวของสารละลายหลอมเหลว (เจค โลเวนสเติร์น, USGS)
  • ของเหลวและผลึกหลอมเหลว (ฟิล บราวน์, มหาวิทยาลัยวิสคอนซิน–แมดิสัน)
ดึงข้อมูลมาจาก " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Melt_inclusion&oldid=1354767276 "

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ การรวมตัวของสารหลอมเหลว

ผลึกหลอมเหลวคือกลุ่มผลึกหลอมเหลวขนาดเล็กหรือ "ก้อน" ที่ถูกกักไว้โดยผลึกที่กำลังเติบโตในแมกมาและในที่สุดก็ก่อตัวเป็นหินอัคนีในหลายๆ ด้าน...

ลักษณะเฉพาะ

โดยทั่วไปแล้ว ผลึกหลอมเหลวจะมีขนาดเล็ก โดยส่วนใหญ่มีขนาดเล็กกว่า 80 ไมโครเมตร (หนึ่งไมโครเมตรเท่ากับหนึ่งในพันของมิลลิเมตร หรือประมาณ 0.

การวิเคราะห์

แม้ว่าจะมีขนาดเล็ก แต่ผลึกหลอมเหลวสามารถให้ข้อมูลที่เป็นประโยชน์มากมาย นักธรณี เคมี และ นักธรณีวิทยาหินอัคนี สามารถได้รับข้อมูลเฉพาะจากผลึกหลอมเหลวได้หลากหลายวิธี โดยใช้การสังเกตด้วยกล้องจุลทรรศน์และ เทคนิค การวิเคราะห์ ทางเคมีระดับจุลภาคต่างๆ...

ไมโครเทอร์โมเมตรี

ไมโครเทอร์โมเมตรีคือกระบวนการให้ความร้อนแก่ผลึกหลอมเหลวอีกครั้งจนถึงอุณหภูมิหลอมเหลวเดิม จากนั้นจึงทำให้เย็นตัวอย่างรวดเร็วเพื่อสร้างเฟสแก้วที่เป็นเนื้อเดียวกันโดยปราศจากแร่ธาตุรองหรือฟองไอน้ำที่อาจเคยมีอยู่ในผลึกหลอมเหลวแต่เดิม [ 18 ]