Главная – Журналы – Геология и геофизика 2009 номер 12

Предлагаемая физико-химическая модель впервые позволяет рассчитывать и прогнозировать вязкость близликвидусных магматических расплавов и диффузионную подвижность воды в них как функции следующих параметров: температуры, литостатического и флюидного давлений, состава расплава, включая летучие компоненты (H₂O, OH^-, CO₂, , F^-, Cl^-), соотношения катионов: Al³⁺/(Al³⁺ + Si⁴⁺), Fe²⁺/(Fe²⁺ + Fe³⁺), Al³⁺/(Na⁺ + K⁺ + Ca²⁺ + Mg²⁺ + Fe²⁺); объемного содержания кристаллов и пузырей (до 45 %) - применительно к вязкости магм.
Характерными особенностями новой модели являются: структурно-химический подход, максимально возможная простота, высокая точность прогноза (±30 отн.%), соизмеримая с экспериментальной погрешностью измерений вязкости таких расплавов и диффузии воды в них при высоких давлениях. Основные уравнения для расчетов и прогноза концентрационной, температурной и барической зависимостей вязкости магматических расплавов и диффузии воды в них предложены в следующем виде.
Вязкость магм η_T ^P = η₀ exp (E_X^P/RT),
где η₀ - предъэкспоненциальная константа, характеризующая вязкость расплава при T → ∞, (η₀ = 10^-3.5 ± 10^0.1 (0.1 Па · с)); T - абсолютная температура ( K ); E_X^P - энергия активации вязкого течения (кал/моль), которая является функцией давления и состава расплава, включая летучие компоненты; R = 1.987(кал/моль · K) - универсальная газовая постоянная; и η_T^P - вязкость расплава при данной температуре и давлении (0.1 Па · с).
Диффузия воды:
lg D (H₂O) = -(0.69 lg η + 3.74) (деполимеризованные расплавы: андезит, базальт),
lg D (H₂O) = -(0.29 lg η + 5.35) (полимеризованные расплавы: риолит, обсидиан, альбит, дацит,
где D _H2О - коэффициент диффузии воды (см²/c), ? - вязкость расплава (0.1 Па · с)
Разработана простая компьютерная программа, рекомендуемая для расчетов вязкости магм и диффузии воды в них при моделировании процессов эволюции магм и вулканических извержений, а также их динамики.