книги из ГПНТБ / Радиогенный аргон в минералах и горных породах Х. И. Амирханов, С. Б. Брандт, Е. Н. Бартницкий Академия наук Союза ССР, Дагестанский филиал. 1960- 9 Мб

Рис. 61. Кривые выделения радиогенного аргона из первой и второй фазы для образца полевого шпата № 65.

ределенным температурам прогрева, определялись при помо­ щи полученной сетки расчётных кривых {рис. 59). Они нахо­ дились путем наложения этой сетки на рисунки 60 и 61 и со­

сущим только ей значением энергии активации. Следователь­ но, можно сделать заключение, что при исследовавшихся тем­ пературах прогрева выделение радиогенного аргона из поле­ вых шпатов происходит путем диффузии. Однако на потерях радиогенного аргона полевыми шпатами в течение геологиче­ ского времени диффузия практически не может сказаться, что следует из величины приведенных для каждой фазы значений

172 Механизм выделения радиогенных газов

коэффициентов диффузии, соответствующих нормальной тем­ пературе (D273°k). Следовательно все потери радиогенного аргона полевыми шпатами в течение геологического времени могут происходить только исключительно за счёт процессов выделения радиогенного аргона из «нулевой» фазы. Эти про­ цессы характеризуются достаточно большой скоростью выде­ ления радиогенного аргона и являются аналогичными процес­ су десорбции. По всей вероятности, потери радиогенного арго­ на обусловлены десорбцией его с возникающих граничных поверхностей, сопровождающейся довольно быстро идущей капиллярной диффузией.

Как видно из таблиц 10 и 11, энергия активации для пер­ вой фазы обоих исследовавшихся образцов полевого шпата получилась примерно одинаковой. Энергии же активации для второй фазы получились различающимися примерно в 2,5 ра­ за. Это различие очевидно обусловлено некоторыми отличия­ ми, могущими быть в структурах исследовавшихся полевых шпатов. В то же время выделение радиогенного аргона ид второй фазы образца № 65, характеризующейся меньшим зна­ чением энергии активации по сравнению с соответствующей фазой образца № 35, увеличивается с повышением темпера­ туры менее резко, чем в случае образца № 35. Обусловлено это тем обстоятельством, что величина Do для второй фазы образца № 65, которая характеризует максимально возмож­ ное число каналов диффузии, имеет меньшее значение по сравнению со второй фазой образца № 35, что следует йз более медленного увеличения с повышением температуры на­ клона кривых, соответствующих выделению радиогенного ар­ гона из второй фазы образца полевого шпата № 65 (см. рис. 60 и 61).

Из рисунков 60 и 61 видно, что все кривые диффузии ра­ диогенного аргона из первой фазы как для одного, так и для другого образца полевого шпата исходят не из начала коор­ динат, а отсекают на оси ординат некоторые отрезки (изобра­ жено тонкими линиями). Это свидетельствует о наличии ка­ ких-то дополнительных потерь радиогенного аргона, возника­ ющих в течение прогрева полевого шпата при этих температу­ рах. Величина этих отрезков увеличивается с повышением температуры. Возможно, что эти дополнительные потери радиогенного аргона обусловлены, согласно предположению Ноддака и Цайтлера 1571, частичным растрескиванием зерен полевого шпата, происходящем при этих температурах, и воз­ никновением в связи с этим новых граничных поверхностей, с которых атомы радиогенного аргона десорбируются с доста­ точно большой скоростью. Однако механизму этих дополни­

тельных потерь можно дать и несколько иное истолкование, которое будет рассмотрено несколько позднее.

Все кривые диффузии радиогенного аргона из второй фа­ зы, исправленные путем сопоставления с теоретическими кри­ выми (что показано на рис. 60 и 61 тонкими линиями), для -обоих исследовавшихся образцов полевого шпата приходят в начало координат, что свидетельствует об отсутствии допол­ нительных потерь при этих температурах прогрева. Участки этих кривых, идущие выше исправленных значений и прихо­ дящие в точку, лежащую выше начала координат, характери­ зуют остаточную диффузию радиогенного аргона из первой фазы. Однако вследствие очень быстрого завершения этой диффузии (приблизительно в первые 1,5 часа прогрева) ско­ рость ее, отвечающую диффузии радиогенного аргона из пер­ вой фазы при этих температурах (900°С для образца № 35 и 700 и 800°С для образца № 65), рассчитать не представляется возможным.

Из вышеизложенного следует, что число и конфигурация фаз в исследовавшихся образцах полевого шпата различны, и ими, очевидно, не исчерпывается все многообразие полевых шпатов. Возможно, что различия, наблюдающиеся для этих ■образцов, обусловлены их местом на фазовой диаграмме ор­

10,7%, а для образца № 65—70,0 и 32% калиевого и натрие­ вого полевого шпата соответственно. Из приведенных цифр видно, что образец № 65 состоит исключительно из смеси ка­ лиевого и натриевого полевого шпата, в то время, как в образце № 35 имеется кроме этих полевых шпатов некоторое количество ( —16%) дополнительных примесей. В связи с этим представляет интерес сопоставить полученные нами ре­ зультаты по выделению радиогенного аргона из полевых шпа­ тов с изменениями, возникающими в них при различных тем­ пературах прогрева, которые в зависимости от содержания натриевого полевого шпата будут несколько отличными.

Согласно исследованиям Спенсера 1581 и Хелда 159], при прогреве полевых шпатов происходит необратимое уменьше­ ние показателей преломления, которое начинается при темпе­ ратурах прогрева между 350—450°С и заканчивается при 650—850°С. Основное уменьшение показателей преломления

174 Механизм выделения радиогенных газов

происходит в течение первого часа прогрева, в дальнейшем оно происходит очень медленно и полностью прекращается после 8—43 часов прогрева. Изменение показателей прелом­ ления для полевых шпатов, содержащих больше 30% натрие­ вого полевого шпата, происходит в меньшей степени, чем для образцов, содержащих меньше 30% натриевого полевого шпа­ та. Авторы объясняют это изменение показателей преломле­ ния частичной гомогенизацией пертита, которая может рас­ сматриваться как переход двух упорядоченных кристаллов в один неупорядоченный. При установлении неупорядоченного состояния обычно происходит развитие открытых промежут­ ков, что вызывает, по-видимому, частичное разрыхление кри­ сталлической решетки полевого шпата. Эти необратимые из­ менения и являются, по мнению авторов, причиной понижения величины светопреломления. При прогреве полевых шпатов при температурах выше 700—800°С начинается санидинизация, которая обусловливает некоторую перестройку кристал­ лической решетки полевого шпата. При достижении темпера­ тур 1050—1200°С начинается плавление полевого шпата, ко­ торое, согласно фазовой диаграмме полевых шпатов, предла­ гаемой Боуеном и Туттлом 160], для образцов, содержащих большие количества натриевого полевого шпата, идет при бо­ лее низких температурах.

Для выяснения связи между миграцией атомов радиоген­ ного аргона в полевых шпатах и изменениями, происходящи­ ми в них, нами были изучены температурные зависимости электропроводности и теплоёмкости вышеупомянутых полевых шпатов.

Измерения величины электропроводности производились, при постоянном токе точно так же, как и в случае сильвинов и слюд. Измерения теплоёмкости Ср осуществлялись в кварце­ вом калориметре, адиабатичность которого обеспечивалась вакуумированием пространства между кварцевыми стенками, а также защитными нагревательными печами. Температура, образца регистрировалась при помощи термопары хромельалюмель и автоматического потенциометра ЭПП-09. Значение теплоёмкости рассчитывалось графически по наклону реги- ' страционных температурных кривых. Вследствие строго посто­ янной во времени, но неопределенной количественно величины мощности нагрева значение Ср дается .нами в условных единицах.

На рис. 62 и 63 приведены кривые зависимости электро­ проводности g, теплоёмкости Ср и постоянной диффузии радио­ генного аргона D от температуры для образцов полевого шпата №35 и №65 соответственно. На кривых электропро­ водности черными кружками обозначены величины, получен-

176 Механизм выделения радиогенных газов