Экспериментальное изучение вязкости расплава диопсида при высоком давлении

Abstract

Проведена экспериментальная оценка вязкости модельного состава на основе диопсида в присутствии кристаллов оливина при высоких Р-Т параметрах. Давление в опытах составляло 4 ГПа. Температурный интервал — 1750-1800 °С. Эксперименты проведены на многопуансонном аппарате высокого давления типа «разрезная сфера» (БАРС) по методике падающего платинового (Pt) шарика. Одной из измеряемых характеристик в экспериментах является время падения Pt шарика в расплаве с момента выхода на заданные Р-Т параметры до момента отключения электротока. В результате экспериментов зафиксированы три основных положения Pt шарика в образце. Расчеты вязкости проведены по методу Стокса. Установлено ожидаемое снижение скорости перемещения Pt шариков и, соответственно, увеличение относительной вязкости подобных гетерогенных сред (жидкость+твердая фаза) в отличие от гомогенных расплавов. При содержании в магме до 7-10 мас.% кристаллов твердых фаз значение вязкости остается низким. С увеличением содержания ксенокристаллов оливина вязкость расплава прогрессивно растет: при 20-25 мас.% — на 1,5-2 порядка, при 35-40 мас.% — на 3-3,5 порядка величины. Полученные экспериментальные данные позволяют сделать вывод, что в магме количество твердой фазы должно быть достаточно низким (< 20-30 мас.%), в противном случае перемещение расплава основного состава было бы возможно исключительно при эксплозивных (взрывных) процессах.

Keywords

• вязкость
• расплав
• диопсид
• оливин
• высокое давление
• «разрезная сфера»
• метод стокса