質問:
珪長質材料の融点が苦鉄質よりも低いのはなぜですか?
foobarbecue
2014-04-16 23:05:39 UTC
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ボーエンの反応シリーズから、珪長質鉱物の方が苦鉄質鉱物よりも融点が低いことが明らかです。私の知る限り、急冷ガラスについても同じことが言えます。

珪長質は固相でのSiO 2 sub>の重合度が高く、エネルギー的に有利だと思いました。 、したがって、珪長質ガラスは、対応する玄武岩質ガラスよりも溶融に多くのエネルギーを必要とし、したがって溶融温度が高いと予想していました。ただし、その逆が当てはまります。なぜそうなのですか?

これは素晴らしい質問です。
三 答え:
#1
+18
Brian Knight
2014-04-17 00:11:10 UTC
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いい質問です!ご存知のように、ボーエンの反応シリーズは、冷却マグマ中のケイ酸塩鉱物の結晶化の順序を説明しています。

ケイ酸塩の錯陰イオンは、1つのシリコン原子を囲む4つの酸素原子の四面体であり、強力な共有結合で接続されています。各四面体は、互いに分離することも、隣接する四面体間で酸素原子を共有することによって共有結合させることもできます。このようにして、それらは一本鎖(輝石)、二本鎖(アンフィボール)、シート(ビオタイト)、およびインターロッキング四面体(クォーツ)の3次元ネットワークを形成する可能性があります。

これらの共有結合構造グループのそれぞれ( 3Dネットワークを除く)は、介在する陽イオン(K + sup>、Na + sup>、Ca )とのイオン結合によって隣接する構造グループ(たとえば、単鎖から単鎖)に結合します。 2+ sup>、Mg 2+ sup>、Fe 2+ sup>など)。

比較的言えば、共有結合はイオン結合よりも融点。 出典

ボーエンの反応シリーズでは、不連続シリーズの低温側で形成される鉱物は、シリコンと酸素が豊富で、貧弱です。金属カチオンで。したがって、より低温の端にある鉱物も、イオン結合よりも共有結合によって支配されます。 この有病率が、珪長質鉱物が苦鉄質鉱物よりも低い温度で溶ける理由です

化学風化に直面した鉱物の安定性を見ると、あなたの論理は正しいです。地球の表面では、これらの共有結合ははるかに安定しており、石英などの鉱物は、かんらん石や輝石よりも風化に対してはるかに耐性がある傾向があります。これは、 Goldich安定性シリーズで説明されています。これは、Bowenの反応シリーズが頭に立っていると私が考えたいものです。

#2
+18
Gimelist
2014-11-06 17:46:31 UTC
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ブライアンの答えに付け加えたいと思います。また、いくつかの誤りも指摘します。

まず、珪長質鉱物の融解温度が苦鉄質鉱物よりも低いというのは事実ではありません p強い>。一般的な鉱物の融解温度を高から低に並べ替えて示します。

  • フォルステライト(苦鉄質):1890°C
  • クォーツ(珪長質):1713°C
  • 灰長石(珪長質):1553°C
  • ディオプサイド(苦鉄質):1391°C
  • ファヤライト(苦鉄質):1205°C
  • サニディン(珪長質):1150°C
  • アルバイト(珪長質):1118°C

この順序は、ボーエンのシリーズの順序とは異なることに注意してください。 Bowenのシリーズは、鉱物の結晶化または融解温度ではなく、一般的なマグマの結晶化の順序(Brianが正しく識別したもの)を説明しているため、問題はありません。これら2つは密接に関連していますが、同一ではありません。

では、ボーエンのシリーズの鉱物の順序を決定するものは何ですか?これはそれが複雑になるところです。上記の融解温度は、大気圧の純粋な鉱物にのみ適用されます。冷却マグマが純粋な鉱物の正確な組成になることは決してなく、大気圧になることはめったにありません。単一のマグマに成分(つまり鉱物)を混合すると、すべての成分の結晶化温度が低下し、したがって溶融温度が低下します。道路上の氷を考えてみてください。氷を加熱するか、塩を加えることで溶かすことができます。 2番目のコンポーネント( $ \ mathrm {NaCl} $ span>)を純粋なコンポーネント( $ \ mathrm {H_2O} $)に追加する span>)氷が0°C未満の温度で溶けるようにしています。

結晶化と融解温度とどのように関係していますか?次の2つの図を見てください。

An-Di-Fo An-Fo-Qzソース

これらの図は、マグマ中の鉱物の結晶化の順序を示しています。マグマの組成は、3つの端成分(灰長石、透輝石、フォルステライト、および灰長石、フォルステライト、石英)で定義できます。 降下線は、マグマから結晶化する鉱物の進化を追跡する線です。たとえば、DiとFoの量が等しく、Anが他のマグマよりわずかに少ないマグマを考えてみましょう。このマグマは、最初にフォルステライトのみを結晶化し、次にフォルステライトと透輝石を一緒に結晶化し、最終的には液体がなくなるまで3つの鉱物すべてを一緒に結晶化します。これは、透輝石よりも灰長石の融点が高いにもかかわらずです。この岩石を溶かすと、最初は1270°Cで 3つの鉱物すべてが一緒に溶けることになります。ただし、それらの単独での溶ける温度は約500°C異なります。

2番目の図は、より複雑な状況を示しています。この場合、Foが豊富な組成の岩石は、最初にFoを結晶化し、次に消費されて頑火輝石を形成します。 Fo成分がわずかに少ない同様のマグマは、フォルステライトをまったく結晶化せず、全体の組成がまだFoに富んでいるにもかかわらず、石英を結晶化する可能性があります。

マグマの結晶化と融解のこの主題は魅力的であり、簡単な紹介が利用可能です(多くの視覚補助付き)はここで利用可能です:教育段階の平衡。

素晴らしい。この答えは、私が学んだいくつかのことを思い出させ、私が接続していなかった概念間の接続を確立しました。石英の融点がかんらん石の2つの端成分の融点の間にあるという事実は、目を見張るものです。当時の私の頭の中の本当の質問は、「なぜ流紋岩のソリドゥスがこんなに低いのか」だったと思います。 750℃乾燥です。私は実際にはまだそれを理解するのに苦労しています。
複雑な熱力学なしで低融点を直感的に説明する方法がわかりません。熱力学的原理を正しく理解しているのかどうかさえわかりません。
溶融モデリングプログラムを1つか2つダウンロードして、しばらく遊んでみる時が来たと思います。たぶんソースコードを読んでください。
私の知る限り、ダウンロードする必要はありません。オンラインで動作するMELTSのバージョンがあります。 :)
#3
+4
Zbynek Burival
2016-03-17 02:16:24 UTC
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もう1つのトリック-珪長質マグマは基本的に他の岩石の分別された派生物です。岩石サイクルの間、最も揮発性の高い成分は珪長質岩に向かう傾向があります。水とフラックスは一般的に融点を下げます。そして、珪長質岩は通常、苦鉄質岩のFe / Mgと比較してアルカリを持っています。アルカリはより反応性が高く、揮発性があります。

苦鉄質岩を部分的に溶かす場合、最も反応性が高く揮発性の成分は最初の溶け物にあります。ソースから除去されると、より細分化された珪長質の溶融物が得られます。何度も繰り返すと、苦鉄質成分が最小限で、揮発性物質とアルカリやフッ素などの反応性の高い元素が多く含まれている非常に細分化された溶融物が得られます。

水、ホウ素、リン、フッ素などのフラックスは、融点を大幅に下げる可能性があります。 。例えば。乾燥したハプログラナイトは700℃でほとんど溶けませんが、一部のペグマタイトは極端な水で溶け、揮発性物質の含有量は明らかに500℃以下で存在する可能性があります。乾燥した肛門形成花崗岩または流紋岩は、いくつかの湿ったS型花崗岩よりもはるかに高い融点を持っています。

フラックス、部分溶融、および共晶はすべて、鉱物群の溶融挙動を理解するのに非常に役立ちますが、結合の種類と強度の詳細については、ブライアンナイトの答えをほとんど提供していません。


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