不混溶熔体中动力学过程的数值模拟研究
热力学实验表明,硅酸盐熔体在冷却过程中除发生结晶作用外,还可能发生液态不混溶作用,产生一种富铁的硅酸盐熔体和一种富硅的硅酸盐熔体.而且,在地球和月球上也都发现了与不混溶实验产生的熔体具有相似地球化学特征的岩相.火山岩中大量离散熔体珠的发现,在微观尺度上直接证实了岩浆演化过程中可以有液态不混溶作用.并且,这个液态不混溶过程被认为可能导致了大规模岩浆分异,形成了大型深成岩体.此外,碳酸岩熔体以及硫化物熔体也可能与硅酸盐熔体之间发生液态不混溶作用,这两种不混溶过程被认为分别产生了碳酸岩火山和硫化物矿床.但是,微观尺度下的不混溶熔体如何演化出岩浆房尺度的两种熔体的分离,这个动力学过程尚不明确.本文应用群体动力学方程(population dynamic equations)建立了一个定量模型。在模型中，离散相熔体被看作一种“溶质”，在岩浆冷却过程中逐渐析出形成微小的液滴。液滴析出后相互碰撞融合，同时部分液滴由于在连续相熔体中沉降或上浮而从不混溶体系中分离。模型显示，缓慢冷却的岩浆体系在不混溶过程中，离散相液滴的析出，碰撞融合以及从不混溶体系中的分离可以达到相互平衡，从而使体系进入一个“稳定状态”。
岩浆作用 不混溶熔体 动力学过程 数值模拟
张钟天 吴本君 王涛 惠鹤九
南京大学 南京市 210023
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2016-10-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）