 | ||
| ||
| FLUIDNÍ INKLUZE - úvodní stránka | ||
| ||
| ||
| ||
| Předchozí stránka | Obsah textu | Následující stránka |
| ||
| ||
| 7.2. Bezvodý systém CO2 ± CH4 - N2 |
| ||
| ||
| FLUIDNÍ INKLUZE - úvodní stránka | ||
| ||
| ||
| ||
| Předchozí stránka | Obsah textu | Následující stránka |
| ||
| ||
| 7.2. Bezvodý systém CO2 ± CH4 - N2 |
| 7.2.1. Jednosložková soustava – čistý CO2 |
Inkluze obsahující CO2 mohou být v závislosti na celkové hustotě CO2 za pokojové teploty jednofázové (L či V), nebo dvoufázové (L+V). Mikrotermometrické měření zahrnuje obvykle nejprve homogenizaci CO<SUB>2 fáze, teprve později pak určení teploty tání pevného CO2.
Analogicky s vodnými inkluzemi (viz. výše) se rozeznávají tři způsoby homogenizace CO2: na kapalinu /Th-CO2 (L)/, na plyn /Th-CO2 (V)/ a kritickým způsobem /Th-CO2 (C)/. Pokud je inkluze za pokojové teploty jednofázová, je zapotřebí ji nejprve ochladit pod teplotu kdy dojde k nukleaci druhé fáze. Pak je možno ji teprve homogenizovat. Maximální možná teplota homogenizace CO2 (+31.1 °C) je teplota kritického bodu CO2. Vzhledem k relativně plochému průběhu dvoufázového rozhraní v oblasti okolo kritického bodu (Obr. 16), je rozsah kritického způsobu homogenizace CO2 poměrně široký (cca od +30.5 do +31.1 °C).
Obr. 16. Vztahy mezi teplotou homogenizace kapalného a plynného CO2 (Th-CO2) a hustotou homogenní CO2 fáze. Šedě označené pole reprezentuje rozsah hustot s kritickým způsobem homogenizace. (Podle Shepherd et. al. 1985, upraveno).
Chování CO2 inkluze během vymrazování a následného zahřívání popisuje obr. 17. Za pokojové teploty (t0) jsou v inkluzi přítomny kapalný a plynný CO2. Vymrazování probíhá podél univariantní křivky koexistence kapalné a plynné fáze a to až do trojného bodu CO2 (t1). Zde by se měl objevit pevný CO2, ale není tomu tak. Při pokračujícím ochlazení PT vývoj probíhá podél prodloužení univariantní L-V křivky z bodu t1 až do bodu t2'. V tomto úseku jsou v inkluzi přítomny metastabilní kapalná a metastabilní plynná fáze CO2 (jsme v poli stability pevného CO2). V bodě t2' náhle vymrzne kapalný CO2 na pevný CO2 a fázové vztahy se posunou zpět na univariantní křivku, v tomto případě rovnovážné koexistence plynné a pevné CO2 - fáze (bod t2''). V okamžiku vzniku pevného CO2 dojde k náhlé deformaci plynné fáze a vzniku jemnozrnné tříště velmi drobných krystalků pevného CO2. Po určité době (při zachování stejné teploty), nebo za současného mírného oteplování, původně velké množství drobných krystalků pevného CO2 postupně rekrystalizuje na jeden jediný velký krystal/zrno. Při zahřívání inkluze z bodu t2'' do bodu t1 v ní nedochází k žádným výrazným změnám. Při dosažení teploty trojného bodu CO2 (t1, -56.6 °C) dojde k náhlému roztání pevného CO2 na kapalný CO2, který při dalším zahřívání koexistuje s plynným CO2. Kdyby bylo technicky možné udržet v mikrotermometrické komoře stabilní teplotu odpovídající trojnému bodu, bylo by možné pozorovat časově neomezenou koexistenci tří fází CO2 (L, S, V). Takovéto podmínky však nejsou reálné. Koexistence tří fází je proto omezena (u jednosložkového systému) jen na velmi krátký okamžik (cca < 0.1°C). Při zahřívání z teploty t1 na t0 a následně na t3 v inkluzi koexistují kapalný a plynný CO2. Jejich vzájemný poměr a optický fázový kontrast mezi nimi se mění v závislosti na celkové hustotě CO2 (typu homogenizace), podobně jako je tomu u homogenizace vodných roztoků. V bodě t3 inkluze homogenizuje, v daném případě na kapalné CO2. Další PT vývoj fluida v inkluzi probíhá podle příslušné isochory.
Obr. 17. Schematické vztahy a fázové změny v CO2 inkluzi během ochlazování z pokojové teploty (t0) až do vymrazení pevného CO2 (t2) a během následného ohřívání (t1 - tání pevného CO2, t3 - homogenizace plynného a kapalného CO2 na kapalinu). Podle Shepherd et. al. 1985.
|
|
| Návrat na Obsah |
| 7.2.2. Další jednosložkové soustavy - CH4, N2, aj. |
Fázové změny jsou analogické systému s CO2, pouze jejich konkrétní teploty jsou odlišné – předurčené PT podmínkami kritického (C.P.) a trojného bodu (T.P.) - Tab. 6:
Tab. 6. Teploty a tlaky trojného a kritického bodu vybraných sloučenin.
| CO2 | N2 | CH4 | H2S | H2O | |
| TC.P. (°C) | 31.06 | -146.95 | -82.60 | 100.05 | 374.15 |
| pC.P. (bar) | 73.86 | 34.00 | 45.95 | 89.40 | 220.50 |
| TT.P. (°C) | -56.57 | -210.01 | -182.15 | -82.90 | 0.01 |
| pT.P. (bar) | 5.19 | 0.16 | 0.12 | 0.25 | 0.06 |
Teploty homogenizace plynné a kapalné fáze (na V, L, C) jsou nižší, nebo identické s teplotami kritickými. Teploty tání pevných fází jsou identické s teplotami trojných bodů (T.P.). Teplota tání pevného N2, a většinou i pevného CH4 je prakticky mimo technické možnosti mikrotermometrického stolku, neboť užití kapalného dusíku jako chladícího média neumožňuje inkluzi dostatečně podchladit (aby došlo k nukleaci pevné fáze).
|
|
| Návrat na Obsah |
| 7.2.3. Binární soustavy CO2 - CH4 a CO2 - N2 |
Inkluze obsahující vedle CO2 také příměs dalších plynů jsou za pokojové teploty neodlišitelné od inkluzí obsahujících pouze čisté plyny (CO2, CH4, nebo N2). V závislosti na celkové hustotě plynné směsi jsou tyto inkluze za pokojové teploty jednofázové (L či V), nebo dvoufázové (L+V). Mikrotermometrické měření zahrnuje homogenizaci plynné fáze a určení teploty tání pevného CO2.
Příměs dalších plynů v CO2 se projeví jak ve snížení teploty tání pevného CO2 (Tm-CO2 < -56.6 °C), tak prodloužením PT intervalu koexistence všech tří fází (L, V, S). Čím vyšší je příměs plynů, tím výraznější je jak snížení teploty Tm-CO2, tak i prodloužení PT intervalu koexistence S+L+V fází v inkluzi.
Z vhodných diagramů (Obr. 18-19) lze pro jednotlivé binární směsi (CO2 - CH4, CO2 - N2) na základě znalosti teplot Tm-CO2 a Th-CO2 odhadnout velikost příměsi daného plynu (v molárních %, či molárním zlomku) a celkový molární objem (hustotu) homogenní plynné směsi. Oba údaje jsou nezbytné pro výpočet isochor.
Obr. 18. Diagram pro výpočet molárního složení a objemu CO2 - CH4 směsi na základě znalosti teploty tání pevného CO2 (černé linie) a teploty homogenizace kapalného a plynného CO2 na kapalinu (červené linie). Podle Heyen et al. 1982 in Shepherd et al. 1985.
Obr. 19. Diagram pro výpočet molárního složení a objemu CO2 - CH4 směsi na základě znalosti teploty tání pevného CO2 (černé linie) a teploty homogenizace kapalného a plynného CO2 na plyn (červené linie). Podle Heyen et al. 1982 in Shepherd et al. 1985.
Obr. 20. Složení plynné fáze metamorfních fluid z 8 oblastí v ternárním grafu CO2 - CH4 - N2 (podle Kerkhof 1988).
|
|
| Návrat na Obsah |
| 7.2.4. Ternární soustava CO2 - CH4 - N2 |
Pro přesné určení složení troj- a vícesložkového systému již nepostačují mikrotermometrická data (Tm-CO2, Th-CO2), ale je nutné použít specielních analytických metod (např. Ramanovy mikrospektrometrie). Na druhou stranu praxe ukazuje (Obr. 20), že ve vícesložkových přírodních soustavách jsou často pouze dvě složky výrazně dominantní, zatímco ostatní jsou spíše minoritní, či stopové. Pro velmi hrubou orientaci lze proto i zde použít k interpretaci mikrotermometrických dat experimentálních binárních soustav, avšak s určitými omezeními. V rámci jedné lokality (jednoho hydrotermálního systému) může však vzájemný poměr jednotlivých složek ve směsi – a to jak v prostoru, tak i v čase – výrazně kolísat (systematicky i nahodile).
| ||
| ||
| Předchozí stránka | Obsah textu | Následující stránka |
| ||
| ||
| ||
| FLUIDNÍ INKLUZE - úvodní stránka | ||
| ||
| ||