Сегрегация расплава внутри ограниченных частично расплавленных зон с низкой степенью плавления: результаты численного моделирования

Abstract

Базуючись на загальнiй теорiї, розвинутої ранiше, виконано числове моделювання сегрегацiї розплаву всерединi частково розплавленої зони. Стиль i характерний час сегрегацiї контролюється параметром сегрегацiї γs = (L/δs)^2, де L — потужнiсть частково розплавленої зони; δs — довжина сегрегацiї. При γs ≤ 1 увесь розплав збирається у верхнiй частинi зони, причому час сегрегацiї не залежить вiд в’язкостi розплаву, проникностi та спадає ~ L^−1. При γs >> 1 формується послiдовнiсть вiдокремлених хвиль спадної амплiтуди, час сегрегацiї не залежить вiд в’язкостi матрицi та зростає ~ L. Можна припустити, що випадок γs ≤ 1 вiдповiдає сегрегацiї ультраосновних i малов’зких (μ ≤ 1 Па · с) розплавiв (карбонатитiв i кiмберлiтiв), а протилежний випадок γs >> 1 — сегрегацiї бiльш в’язких (μ ≥ 10^2–10^3 Па · с) основних розплавiв.

Based upon a developed earlier general theory, the 1D melt segregation inside a partially molten zone is studied. It is shown that the key parameter governing the segregation style and a characteristic segregation time is γs = (L/δs)^2, where L is the partially molten zone thickness, δs is the segregation length. If γs ≤ 1, all the melt segregates to the top of the zone, the segregation time scales as L^−1 and is independent of the melt viscosity and permeability. If γs >> 1, a series of decreasing amplitude solitary waves forms, the segregation time being independent of the matrix viscosity and scaling as L. One may assume that the case γs ≤ 1 corresponds to the segregation of ultramafic and low viscosity (μ ≤ 1 Pa · s) melts (carbonatites and kimberlites), while the opposite case γs >> 1 relates to the segregation of more viscous (μ ≥ 10^2–10^3 Pa · s) basic melts.