Ποια είναι η θέα της θερμοδυναμικής στην πυριγενή πετρολογία;
1. Ισορροπία φάσης και συναρμολόγηση ορυκτών:
* κανόνας φάσης Gibbs: Αυτή η θεμελιώδης θερμοδυναμική αρχή βοηθά στην πρόβλεψη του αριθμού των ορυκτών φάσεων που μπορούν να συνυπάρχουν στην ισορροπία σε δεδομένη πίεση, θερμοκρασία και σύνθεση. Καθοδηγεί την κατανόησή μας για τη σταθερότητα των διαφορετικών ορυκτών στα μαγικά και την αλληλουχία κρυστάλλωσης τους.
* Διαγράμματα φάσης: Αυτά τα διαγράμματα, που βασίζονται σε θερμοδυναμικές αρχές, απεικονίζουν τα πεδία σταθερότητας διαφορετικών ορυκτών ως συνάρτηση της θερμοκρασίας, της πίεσης και της σύνθεσης. Είναι βασικά εργαλεία για την κατανόηση της εξέλιξης των μαγικών, του σχηματισμού διαφορετικών πυριγενών τύπων βράχων και της ερμηνείας των ορυκτών συναθροίσεων σε βράχους.
* Στερεά λύση: Τα ορυκτά μπορούν συχνά να περιέχουν μια σειρά στοιχείων, σχηματίζοντας στερεά διαλύματα. Η θερμοδυναμική μας επιτρέπει να υπολογίσουμε τις συνθέσεις των συνυπάρχουσων ορυκτών σε ισορροπία και να κατανοήσουμε την κατανομή των στοιχείων μεταξύ διαφορετικών φάσεων.
2. Διαφοροποίηση και κρυστάλλωση μάγματος:
* κλασματική κρυσταλλοποίηση: Καθώς το μάγμα ψύχεται, τα ορυκτά κρυσταλλώνουν και εγκατασταθούν, αλλάζοντας τη σύνθεση του υπόλοιπου τήγματος. Η θερμοδυναμική συμβάλλει στην πρόβλεψη της τάξης της κρυστάλλωσης, της σύνθεσης του εξελισσόμενου τήγματος και του σχηματισμού διαφορετικών τύπων πυριγενής βράχου μέσω αυτής της διαδικασίας.
* Μερική τήξη: Όταν λιωθούν τα βράχια, το προκύπτον μάγμα θα έχει διαφορετική σύνθεση από τον αρχικό βράχο. Η θερμοδυναμική μπορεί να βοηθήσει στην κατανόηση του βαθμού τήξης, της σύνθεσης του τήγματος και των ορυκτών που παραμένουν στο στερεό υπόλειμμα.
3. Ανάμειξη και αφομοίωση μάγματος:
* Μίξη των μαγικών: Όταν έρχονται σε επαφή δύο μαγικά διαφορετικών συνθέσεων, μπορούν να αναμειγνύονται για να σχηματίσουν ένα νέο μάγμα. Η θερμοδυναμική συμβάλλει στην κατανόηση της κατάστασης ισορροπίας του μικτού μάγματος, της δυνατότητας για τη μη διαχωρισμό των δύο μαγικών) και των προκύπτουσων ορυκτών συναθροίσεων.
* αφομοίωση: Τα μαγικά μπορούν να αλληλεπιδρούν με τους γύρω βράχους, ενσωματώνοντας το υλικό τους. Η θερμοδυναμική συμβάλλει στον προσδιορισμό της έκτασης της αφομοίωσης, των αλλαγών της σύνθεσης στο μάγμα και της προκύπτουσας συναρμολόγησης ορυκτών.
4. Ηφαίστεια και εκρήξεις:
* Ηφαιστειακή δραστηριότητα: Η θερμοδυναμική της ανόδου του μάγματος και της έκρηξης είναι απαραίτητη για την κατανόηση των ηφαιστειακών διεργασιών, συμπεριλαμβανομένων των εκρηκτικών εκρήξεων, των ροών λάβας και του σχηματισμού ηφαιστειακών μορφών γης.
* Ηφαιστειακά αέρια: Η θερμοδυναμική χρησιμοποιείται για τη μελέτη της σύνθεσης, της διαλυτότητας και της απελευθέρωσης των ηφαιστειακών αερίων, τα οποία διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στις ηφαιστειακές εκρήξεις και την ατμοσφαιρική χημεία.
5. Πετρολογικές εφαρμογές:
* Γεωθεμετρία και γεωβαρμετρία: Οι θερμοδυναμικοί υπολογισμοί χρησιμοποιούνται για την εκτίμηση των συνθηκών θερμοκρασίας και πίεσης στις οποίες τα ορυκτά κρυσταλλωμένα, παρέχοντας πληροφορίες για το περιβάλλον σχηματισμού των πυριγενών πετρωμάτων.
* Πετρολογική μοντελοποίηση: Οι θερμοδυναμικές αρχές και τα πακέτα λογισμικού χρησιμοποιούνται για την προσομοίωση της εξέλιξης των μαγικών, την πρόβλεψη των ορυκτών συναθροίσεων και το μοντέλο του σχηματισμού πυριγενών πετρωμάτων.
Παραδείγματα θερμοδυναμικών αρχών σε δράση:
* Σειρά αντίδρασης Bowen: Αυτή η κλασική σειρά, βασισμένη σε θερμοδυναμικές αρχές, απεικονίζει την ακολουθία κρυστάλλωσης των ορυκτών από ένα μάγμα ψύξης.
* Το θερμόμετρο ολιβίνης-περοξένης: Αυτό το γεωθερμόμετρο χρησιμοποιεί τη σύνθεση της συνυπάρχουσας ολιβίνης και πυροξένης για να εκτιμήσει τη θερμοκρασία στην οποία κρυσταλλώθηκαν.
Συνολικά, η θερμοδυναμική παρέχει ένα θεμελιώδες πλαίσιο για την κατανόηση των σύνθετων διεργασιών που εμπλέκονται στο σχηματισμό και την εξέλιξη των πυριγενών πετρωμάτων. Μας επιτρέπει να προβλέψουμε συναρμολογήσεις ορυκτών, να παρακολουθούμε την εξέλιξη του μάγματος και να ερμηνεύουμε τις συνθήκες υπό τις οποίες σχηματίστηκαν αυτά τα βράχια. Αυτή η γνώση είναι ζωτικής σημασίας για την κατανόηση του βαθύ εσωτερικό της Γης, της ηφαιστειακής δραστηριότητας και του σχηματισμού διαφόρων γεωλογικών χαρακτηριστικών.
