Тиетта. 2008, N 6.

6 Издание Геологического института КНЦ РАН и Кольского отделения РМО появления переохлаждения в кристаллизующейся системе, от величины которой зависит начальная скорость кристаллизации. Скрытая теплота кристал­ лизации может достигать значительных величин. Именно поэтому скорость кристаллизации расплава будет контролироваться скоростью теплоотвода из системы, т.е. зависеть от теплофизических свойств (теплопроводности) вмещающей расплав окружаю­ щей среды. Отсюда следует, что кристаллизация магматического расплава и образование твёрдой фазы связаны с продолжительностью процесса удаления тепла из кристаллизующейся системы. В зависимости от величины переохлаждения жидкой фазы скорость кристаллизации может резко возрасти с образованием первой порции твёрдой фазы и интенсивным выделением скрытой теплоты кристаллизации. Это приостановит продолжение процесса кристаллизации и опре­ делит её последующий характер. В зависимости от условий оттока теплоты в окружающую среду, фронт кристаллизации, устойчивость которого связана с локально-равновесной флуктуацией на границе раздела фаз и присутствием примесей в расплаве, кинетика кристаллизации, может продвигаться вперёд, оставаться неподвижной ли­ бо отодвигаться назад. Такой ритмический меха­ низм кристаллизация возникает в связи с вариа­ циями скоростей выделяемого и удаляемого из кристаллизующейся системы тепла. В открытой системе при излиянии расплава на поверхность такие колебания отсутствуют. Причиной выравнивания и перераспределения компонентов химического состава расплава при подходе к границе раздела фаз является перио­ дическая смена режимов изменения скорости кристаллизации и температуры этих параметров в двухфазной зоне. По мере продвижения фронта кристаллизации, вытесняющего молекулы примеси в изначальный расплав, они распределяются в нём в зависимости от скорости их диффузии, которая способствует избирательной концентрации приме­ сей в расплаве. В результате создаётся слой повышенной концентрации примесей. Перенос вещества перед фронтом кристаллизации осуществ­ ляется в соответствии с механизмом объёмной диффузии. Данная схема процесса может быть реализована при определённой разнице скорости диффузионного концентрирования примесей и ско­ рости движения фронта кристаллизации расплава. Скорость последнего должна быть меньше, в противном случае процесс диффузионного концент­ рирования компонентов примеси расплава в жидкой фазе двухфазной области не будет реали­ зован. Отсюда следует, что толщина и состав возникающего слоя примесей являются функцией скорости кристаллизации расплава. Одновременно с концентрированием примесей в объёме расплава возможно также их фракциони­ рование перед фронтом кристаллизации в зави­ симости от их физико-химических свойств. В результате второстепенные компоненты расплава могут образовать чередующиеся слои различного химического состава. Такой обогащённый приме­ сями слой в расплаве перед фронтом кристалли­ зации может быть захвачен образующейся твёрдой фазой при очередном внезапном возрастании скорости кристаллизации. Кинетика процесса на границе раздела жидкой и твёрдой фаз может приводить к периодическому (по частоте) автоколебательному режиму изменения концентрации компонентов и температуры в расплаве на фронте кристаллизации. Конечной стадией фракционирования (избирательного концентрирования) может явиться факт послойного накопления примесей в расплаве. Любые нарушения тепловых условий при затвердевании магматического расплава в больших объёмах и на определённых глубинах могут привести к изменению скорости его охлаждения, влияя на величину переохлаждения и создавая периодически химическую неоднородность в области фронта кристаллизации. Изложенный механизм протекания процесса, в приложении к формированию интрузий, будет определяться соот­ ношением скорости кристаллизации магмати­ ческого расплава и оттока тепла через вмещающие породы, теплопроводность которых варьирует в широких пределах. В природе это явление выра­ жается в чередующейся ритмической неоднороднос­ ти (скрытой и явной) минерального состава пород, в том числе минералов (например, сульфиды платины и палладия) в расслоенных интрузивных массивах. Ритмичность захвата кристаллов хромита при кристаллизации магматического расплава показана академиком Н.А. Шило на фактическом материале массива Бушвельд. Результаты исследования позволили ему прийти к выводу о том, что ... «волновой ход выделения тепла создаёт гармонику колебаний температур», которая и является одной из основных причин кристаллизации магма­ тического расплава. Таким образом, любые колебания (возму­ щения) условий в кристаллизующейся системе будут оказывать влияние на изменение скорости процесса, физико-химических свойств, состава образующейся твёрдой фазы. Причём, выделяемое тепло при кристаллизации выполняет функцию усилителя колебаний. При этом скорость кристал­ лизации расплава контролируется скоростью