توازن الأطوار والانصهار
تصف مخططات الأطوار كيفية تعايش المعادن والمصهور كدوال لدرجة الحرارة والضغط والتركيب، مما يوفر الإطار الكمي للانصهار والتبلور.
Definition
دراسة العلاقات المتوازنة بين المعادن والمصهور السيليكاتي كدوال لدرجة الحرارة والضغط والتركيب، وتستخدم للتنبؤ بمسارات الانصهار والتبلور.
Scope
يغطي هذا الموضوع قاعدة جيبس للأطوار، ومخططات الأطوار الثنائية والثلاثية مع سلوك اليوتكتيك والبيريتكتيك والمحلول الصلب، والتباين بين التبلور والانصهار المتوازن والجزئي، وتأثيرات الضغط والمواد المتطايرة على الانصهار. إنه الأساس التجريبي الذي يربط الديناميكا الحرارية بالبترولوجيا الصخور النارية.
Core questions
- كيف تقيد قاعدة جيبس للأطوار عدد الأطوار المتواجدة معاً؟
- كيف تُقرأ العلاقات اليوتكتيكية والبيريتكتيكية من مخططات الأطوار الثنائية؟
- كيف تختلف مسارات التبلور المتوازن عن التبلور الجزئي؟
- كيف يؤثر الضغط ومحتوى الماء على درجات حرارة الانصهار؟
Key theories
- قاعدة جيبس للأطوار
- تربط العلاقة F = C - P + 2 عدد درجات الحرية بالمكونات والأطوار المتواجدة معاً، وتتحكم في عدد الأطوار التي يمكن أن تتواجد معاً وكيف تظهر التوازنات الثابتة والمتغيرة أحادياً وثنائياً على مخططات الأطوار.
- توازنات الأطوار التجريبية للأنظمة السيليكاتية
- تحديد علاقات الانصهار مخبرياً في أنظمة مثل فورستريت-ديوبسيد-سيليكا والبلاغيوكليز الثنائي، والذي كان رائداً فيه بوين، أرسى سلوك اليوتكتيك والبيريتكتيك وكمّم تسلسلات التبلور للصهارة الطبيعية.
Clinical relevance
تسمح توازنات الأطوار لعلماء البترول بالتنبؤ بترتيبات التبلور، وتقدير درجات حرارة الصهارة وأعماقها، ونمذجة الانصهار الجزئي في الوشاح، وتفسير التجمعات المعدنية والتنطقات المحفوظة في الصخور النارية.
History
قدمت قاعدة جيبس للأطوار النظرية في سبعينيات القرن التاسع عشر؛ وحددت مختبر الجيوفيزياء تحت إشراف بوين وزملائه علاقات الانصهار للأنظمة السيليكاتية تجريبياً في أوائل القرن العشرين، وقام كتاب موريس لاحقاً بتقنين استخدامها الكمي في بترولوجيا الصخور النارية.
Key figures
- Norman L. Bowen
- J. Willard Gibbs
- S. A. Morse
Related topics
Seminal works
- bowen1928
- morse1980
- winter2013
Frequently asked questions
- ما هو اليوتكتيك؟
- هو التركيب ودرجة الحرارة التي يتبلور عندها سائل معدنين أو أكثر في وقت واحد، وهي أدنى نقطة انصهار في النظام؛ تقترب العديد من الصهارة من تركيبات اليوتكتيك أثناء تبلورها.
- لماذا يؤدي إضافة الماء إلى خفض درجة حرارة انصهار الصخور؟
- يعمل الماء المذاب على تعطيل بنية المصهور السيليكاتي ويثبت السائل، مما يخفض درجة حرارة الانصهار (solidus) بحيث تبدأ الصخور المائية في الانصهار عند درجات حرارة أقل بكثير من الصخور الجافة.