Abstract

The number Ka=N/N1is used to evaluate the thermal power of a plume;Nis the thermal power transferred from the plume base to its conduit, andN1is the thermal power transferred from the plume conduit into the surrounding mantle. At the relative thermal power 1.9<Ka<10, after eruption of the melt from the plume conduit to the surface, melting occurs in the crustal block above the plume roof, resulting in the formation of a mushroom-shaped head of the plume. A thermochemical plume originates at the core-mantle boundary and ascends (melts up) to the surface. Based on laboratory and theoretical modeling data, we present the flow structure of melt in the conduit and the head of the thermochemical plume. The features of melting in the plume conduit are elucidated on the basis of the phase diagram of the CaO-MgO-Al2O3-SiO2model system. The two upper convection cells of the plume conduit relate to the region of basic and ultrabasic compositions. Our study shows that melting in these cells proceeds according to monovariant equilibria of eutectic type L=Cpx+Opx+An+Sp and L=Fo+An+Cpx+Opx. In case of the CaO–MgO–Al2O3–SiO2–Na2O system, crystallization differentiation proceeds as separation of plagioclase crystals. Separation of plagioclase crystals enriched in anorthite component leads to enrichment of the residual melt in silica and alkaline components. Assuming the initial basaltic melt, we calculated the compositional changes in the melt, which are powered by the heat and mass transfer processes in the mushroom-shaped plume head. The calculations were performed in two stages: (1) after settling of refractory minerals; (2) after settling of plagioclase in the melt resulting from the first stage. In the second stage, the melt contains 88.5 % of plagioclase component. The calculations were performed for melt temperatureTmelt=1410 °C and pressureP=2.6 kbar and 6.3 kbar. The calculated weight contents of oxides, the normative compositions for solid phase, and the oxide content and normative composition for the residual melt were tabulated. The SiO2content in the residual melt amounts to 59.6–62.3 % and corresponds to the crustal SiO2content.

Highlights

  • Аннотация: В качестве масштаба тепловой мощности плюма используется критерий Ka=N/N1, где N – тепло‐ вая мощность, передающаяся от подошвы плюма в его канал, N1 – тепловая мощность, передаваемая от кана‐ ла плюма в окружающую мантию

  • The number Ka=N/N1 is used to evaluate the thermal power of a plume; N is the thermal power transferred from the plume base to its conduit, and N1 is the thermal power transferred from the plume conduit into the sur‐ rounding mantle

  • Based on laboratory and theoretical modeling data, we present the flow structure of melt in the conduit and the head of the thermochemical plume

Read more

Summary

ВВЕДЕНИЕ

Процесс эволюции состава магматического рас‐ плава является центральным вопросом в петроло‐ гии. Ис‐ следованы гидродинамика и теплообмен в голове плюма, представляющей грибообразный плоский слой расплава корового слоя [Kirdyashkin et al, 2017], что позволило рассмотреть массообмен в расплаве головы плюма и изменение его состава в работе [Kirdyashkin A.G., Kirdyashkin А.А., 2018]. В указанной статье проведены расчеты состава на основе модели тепловой и гидродинамической структуры плюма с грибообразной головой. Рас‐ четы дали состав расплава, близкий к составу нор‐ мальных гранитов, в случае, когда голова плюма представляет собой расплав корового слоя. За‐ тем на основе данных о тепловой и гидродинами‐ ческой структуре головы плюма, химическом со‐ ставе базальтового расплава в ней представлено возможное изменение состава этого расплава: 1) после осаждения твердой фазы (тугоплавких ми‐ нералов) на подошву головы плюма; 2) после оса‐ ждения плагиоклаза в расплаве, образовавшемся после первого этапа. Оценены доля остаточного распла‐ ва, образовавшегося в результате кристаллизаци‐ онной дифференциации, и содержание SiO2 в нем

СТРУКТУРА КАНАЛА И ГОЛОВЫ ТЕРМОХИМИЧЕСКОГО
ОСОБЕННОСТИ ПЛАВЛЕНИЯ В НОРМАТИВНОЙ ЧАСТИ СИСТЕМЫ CaO–MgO–Al2O3–SiO2
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Findings
БЛАГОДАРНОСТИ
Full Text
Published version (Free)

Talk to us

Join us for a 30 min session where you can share your feedback and ask us any queries you have

Schedule a call