تعادل فازی و ذوب
نمودارهای فازی چگونگی همزیستی کانیها و مذاب را به عنوان تابعی از دما، فشار و ترکیب توصیف میکنند و چارچوب کمی برای ذوب و تبلور فراهم میآورند.
Definition
مطالعه روابط تعادلی بین کانیها و مذاب سیلیکاتی به عنوان تابعی از دما، فشار و ترکیب، که برای پیشبینی مسیرهای ذوب و تبلور استفاده میشود.
Scope
این موضوع شامل قانون فاز گیبس، نمودارهای فازی دوتایی و سهتایی با رفتار یوتکتیک، پریتکتیک و محلول جامد، تفاوت بین تبلور و ذوب تعادلی و جزئی، و اثرات فشار و مواد فرار بر ذوب است. این مبحث، پایه تجربی است که ترمودینامیک را به پترولوژی سنگهای آذرین پیوند میدهد.
Core questions
- قانون فاز گیبس چگونه تعداد فازهای همزیست را محدود میکند؟
- روابط یوتکتیک و پریتکتیک چگونه از نمودارهای فازی دوتایی خوانده میشوند؟
- مسیرهای تبلور تعادلی و جزئی چه تفاوتی با هم دارند؟
- فشار و محتوای آب چگونه دمای ذوب را تغییر میدهند؟
Key theories
- قانون فاز گیبس
- رابطه F = C - P + 2 تعداد درجات آزادی را به اجزا و فازهای همزیست مرتبط میکند و تعیین میکند که چند فاز میتوانند همزیست باشند و چگونه تعادلهای ناوردا، تکمتغیره و دوممتغیره در نمودارهای فازی ظاهر میشوند.
- تعادل فازی تجربی سیستمهای سیلیکاتی
- تعیین آزمایشگاهی روابط ذوب در سیستمهایی مانند فورستریت-دیوپسید-سیلیکا و دوتایی پلاژیوکلاز، که توسط بوون پیشگام شد، رفتار یوتکتیک و پریتکتیک را تثبیت کرد و توالیهای تبلور ماگماهای طبیعی را کمیسازی کرد.
Clinical relevance
تعادل فازی به پترولوژیستها امکان میدهد تا ترتیب تبلور را پیشبینی کنند، دما و عمق ماگما را تخمین بزنند، ذوب جزئی در گوشته را مدلسازی کنند، و مجموعههای کانیایی و زونبندی حفظ شده در سنگهای آذرین را تفسیر کنند.
History
قانون فاز گیبس نظریه را در دهه 1870 ارائه کرد؛ آزمایشگاه ژئوفیزیک تحت نظر بوون و همکارانش روابط ذوب سیستمهای سیلیکاتی را به صورت تجربی در اوایل قرن بیستم تعیین کردند، و کتاب درسی مورس بعدها استفاده کمی از آنها را در پترولوژی سنگهای آذرین مدون کرد.
Key figures
- Norman L. Bowen
- J. Willard Gibbs
- S. A. Morse
Related topics
Seminal works
- bowen1928
- morse1980
- winter2013
Frequently asked questions
- یوتکتیک چیست؟
- ترکیب و دمایی که در آن یک مایع دو یا چند کانی را به طور همزمان متبلور میکند، پایینترین نقطه ذوب در یک سیستم؛ بسیاری از ماگماها با تبلور به ترکیبات یوتکتیک نزدیک میشوند.
- چرا افزودن آب دمای ذوب سنگ را کاهش میدهد؟
- آب حل شده ساختار مذاب سیلیکاتی را مختل میکند و مایع را پایدار میکند، نقطه ذوب (solidus) را کاهش میدهد به طوری که سنگهای آبدار در دماهای به مراتب پایینتری نسبت به سنگهای خشک شروع به ذوب شدن میکنند.