Зависимость температуры от давления

зависимость, температура, давление, жидких включений, Сорби 1858, включений кварцеСорби (1858) измерял расширение водных растворов солей, находящихся в контакте с их паром в запаянных стеклянных трубках при нагревании до 200°, и нашел, что относительное увеличение объема зависит от температуры следующим образом:

V=Bt + Ctt.

Константы В и С имели нижеследующие значения:

Жидкость В С

В°Да…………………………. 1,344X10 3,245×10″«

Вода+ЮИ KCl……………. 1,868 2,524

. + 25% KCl………………. 3,006 1,410

• +12,5% KCl+12,5% NaCl . .3,280 1,422

+ 25% NaCl………………. 3,520 1,370

. +2o% NaaS04 ………….. 3,077 1,644

ровС°Рбн исследовал влияние давления на объем водных раство-

жидкогСЛеДОВателЬН0 и соотношение величин пузырька газа и ости во включениях в минералах, образовавшихся при

высокой температуре и давлении. Он пришел к выводу, что до тех пор, пока имеются две переменные и только одно измерение (отношение объемов пузырька газа и жидкости при комнатной температуре, температура заполнения включения жидкой фазой), однозначного решения быть не может. Если известно давление, может быть вычислена температура, и обратно. Сорби, пользуясь опубликованными значениями величин сжимаемости воды и солевых растворов и величиной плотности пород, равной 2,5, вывел следующее уравнение зависимости между относительной величиной газового пузырька, температурой и давлением:

I/=№ + СР) (1 — 2,71 • 1 ОТ«р) — Ю~6р,

где V — объем пузырька при комнатной температуре, если принять объем жидкости за единицу. Автор замечает, что это уравнение может быть точным для малых значений температуры и давления, однако существует предел, выше которого уравнение становится неточным. Данные, имевшиеся в то время, не позволяли определить предел применимости уравнения. Сорби проверил свое уравнение, измеряя относительную величину пузырька . газа во включении в кварце с Цейлона, и рассчитал температуру заполнения. Применительно к чистой воде эта величина равнялась 189°. В действительности же температура заполнения при нагревании в парафиновой ванне под микроскопом была равна 218 или 219°. Сорби разрушил кристалл и обнаружил в растворах, содержащихся во включениях, от 15 до 30% солей хлоридов и сульфатов щелочей. Температура заполнения, определенная экспериментально для раствора, содержащего 25% солей, равна 219,4°. В большинстве случаев при определении температуры заполнения жидких включений в кварце Сорби измерял относительную величину газовой фазы микрометрическим окуляром (который допускал измерение с точностью до 0,0005 мм); в жидкости предполагалась 25-процентная концентрация соли.

См. также:  Включения газа

Сорби (1858) показал, что кристаллы, образовавшиеся при сублимации, содержат газовые включения, существенно отличающиеся от газово-жидких включений; кристаллы, образующиеся в вулканическом расплаве, не могут содержать водных включений, которые характерны для кристаллов, образовавшихся из водных растворов. В кристаллах из шлаков одни включения состояли из стекла с небольшим пузырьком газа, образовавшегося при застывании стекла, другие — из агрегатов маленьких кристаллов, образовавшихся при расстекловывании стекла.

Сорби (1858) заметил, что причиной потрескивания может быть взрыв жидких включений после того, как жидкость заполняет имеющееся пространство; этот факт он использовал для подтверждения того, что выделяющийся при растрескивании газ содержит воду. Таким образом, было показано, что кальцит, флюорит, барит, стронцианит, кварц, касситерит и другие жильные минералы образовались из . водных растворов. Сопоставляя 14опыты по исследованию термического расширения и температуры замерзания жидкой фазы, а также используя анализы солей после растрескивания, Сорби пришел к выводу, что концентрация солей в отдельных включениях в кварце достигает нескольких десятков процентов. Он отметил также, что плоскости вторичных включений с большими, чем у первичных, степенями заполнения обычны в кварце. Включения в жильном кварце из трахитов обнаружили большое содержание солей. Если предположить, что давление во время образования равно, давлению паров, то температура образования определяется равной 220°. Кварц из жил Корнуолла содержит включения со сходной степенью заполнения; однако поскольку давление было выше, то и температура должна быть выше (возможно, близка к темлературе красного каления). Касситерит из того же месторождения содержал жидкие включения. Жидкие включения в некоторых образцах кварца из Корнуолла содержали кристаллы соли.

Сорби (1858) определил уменьшение степени заполнения жидких включений в кварце из сланцев, контактирующих с гранитами Корнуолла. Степень заполнения жидких включений в кварце из сланцев Хайленд, Шотландия, намного больше, чем в кварце из Корнуолла; если предположить, что температура образования включений одна и та же, глубина залегания первого на 7110 м больше, чем кварца из Корнуолла. Аналогично включения в граните дают разницу (вычисленную) в 7800 м, в порфире — 8600 м.

См. также:  Температурная огранка кристаллов

Метод расчета основывается на предположении, что кварц кристаллизуется при 360° в каждой из изучаемых горных породСорби (1858) показал, чтб температура образования некоторых гидротермальных минералов должна быть выше, чем температура заполнения включения, так как при температуре заполнения соли растворяются не полностью.