ما هي العمليات التجريبية التي تحدث على البازلت الطبيعي والصخور المشابهة؟
إن من بعض الأهداف التجريبية على المواد الطبيعية هي تعيين سلوك التبلور الذي يسمح بالتنبؤ بمسالك التبلور المجزأ، وتعيين سلوكية الانصهار خاصة للصخور فوق المافيّة، حيث أنها قد تلقي الضوء على المنشأ الأعمق للمهل (الماغما)، ومع ذلك فإن النظرة الأولى للتجارب على الصخور الطبيعية تظهر بوضوح أكبر على أنها أكثر قرباً للبترولوجيا من الدراسة على نماذج بسيطة، ويقود التنوع في المواد الأولية المبدوء بها مع ظهور اختلافات في صحة وتطبيق النتائج على المسائل العامّة.
إن إحدى الصعوبات تظهر في تأكيد دور المكونات والغازات الطيّرة مثل: بخار الماء وغاز ثاني أكسيد الكربون، كما يوجد صعوبة في حالة التأكسد التي تطوّر فيها المهل الطبيعي، بما أن لهذه العوامل تأثيرات على العلاقات للأطوار، حيث إن دراسة الأنظمة الرطبة التي تكون حاملة لغاز ثاني أكسيد الكرون هي أكثر صعوبة من الناحية الإدراكية والتجريبية، وفي ما يلي بعض الأمثلة على هذه التجارب:
1. التجارب تحت الضغط الجوي: من الواضح أن لمعظم المهل (الماغما) تاريخ معقد وطويل من التبلور تحت الضغوط الحابسة، وتعد دراسة علاقة الأطوار تحت ضغط جوي واحد ذات أهمية كبيرة؛ ببسبب التأكيد على أهمية التبلور تحت ضغط منخفض وسيرة التجزؤ، إن الانتشار الواسع لوجود الفينوكريست في اللافا ووجود الإندساسات المنضدة ودليل تأثير ترسب البلورات حتى بعد انسكاب اللافا تشير كلها إلى أهمية عمليات الضغط المنخفض.
وفي الطرق المخبرية يتم استعمال طريقة التبريد السريع، كما في دراسة الأنظمة الاصطناعية، حيث توضع بودرة الصخر المطحون في بوتقة معدنية (من البلاتين أو من الحديد)، وفي التجارب الأولى لم يكن هناك محاولة للتحكم في ضغط غاز الأكسجين الانفلاتي، حيثُ كانت البواتق محاطة بتيار من غاز الأرغون.
ومن أجل الأغراض الحالية نلاحظ أن اختيار غاز الأكسجين في التجارب سيكون له تأثير كبير على الحرارة التي تتبلور فيها الأطوار المعدنية مثل: الماغنتيت والإليمينت، ويكون لها نسبياً تأثير أقل على تبلور الأوليفين والبيروكسين والبلاجيوكليز.
2. التجارب على الصبات البركانية: تُعد الصبات البركانية لهاواي مثالاً رائعاً للتغيرات التي تم دراسهها من قبل العلماء الجيولوجيين، ويُعد بركان كيلاوا من بين البراكين التي درست بشكل واسع ويتميز بالانسكابات الثولليتية التي غالباً ما تكون غنية بالأوليفين والفينوكريست.
لقد تحكم الأوليفين بالسيطرة على التغييرات التركيبية للثوللييت، ولكن بعض الثولييت الفقير بعنصر المغنيسيوم يظهر دليل التحكم بالتبلور المجزأ للبلاجيوكليز، أما الصخور الأكثر تطوراً فهي نادرة، حيث إن الوفرة الحجمية الكبيرة للصخور الغنية بالأوليفين قد أدت بمعظم العاملين إلى اقتراح أن المهل الثولييتي الأوليفيني له مركز أصلي في كيلاوا، وأن المهل الأكثر شهرة قد تشكل بتراكم معدن الأوليفين.
وعلى العكس فإن التبلور المجزأ للأوليفين من المهل الأصلي قد قاد إلى مصاهير متوازنة من البلاجيوكليز، حيث إن الدراسات التجريبية تحت ضغط جوي واحد تؤكد أن النظام مقبول تماماً ضمن ضغط جوي واحد للعلاقات الطورية.
أهم المعلومات عن التنبؤ بالعلاقات الطورية تحت ضغط جوي واحد:
1. يجب أن يكون هناك مجموعة كبيرة من الصخور الحاملة للأوليفين على السيولة.
2. إذا كان التحكم واقع على الأوليفين فالطور الثاني سيدخل أثناء التبرد، ويجب أن يكون نفس الطور في كل حالة ويجب أن تدخل تقريباً بحرارة ثابتة.
3. يفضل وجود فترة حرارية قصيرة لدخول الطور الثاني والثالث وإلا سنتحرى مرحلة أساسية من الأوليفين والبلاجيوكليز في التغيرات التركيبية.
4. ستظهر الصخور الأكثر تطوراً من البلاجيوكليز على السيولة من دون الأوليفين.
من المهم معرفة أن دراسة البازلت تظهر تعقيداً كبيراً في النتائج البسيطة، حيث تُظهر الصخور الأكثر مغنيزية (أوليفين وبلاجيوكليز) وكلاهما يصبحان ذو درجة كبيرة من الاعتناء بالتراكيب الحديدية.
وباستعمال مخطط الأطوار للبازلت نستخدم الحسابات العيارية، حيث يتم إعطاء التنبؤ بسلوك التبلور لكل العناصر من خلال مقارنة المخطط مع العلاقات الطورية المعينة تجريبياً، ومن الواضح أن الوصول إلى نموذج البازلت المناسب يقتضي التفكير بسلوكية إضافة مكونات أخرى، ومن بينها أن بناء الحديد والصوديوم في المصاهير المتبقية يجب أن يكون مهماً.
ومن المفيد هنا دراسة طبيعة الفاصل الحراري الذي يقوم بفصل البازلت الثولييتي عن البازلت القلوي، ويتم توضيح ذلك في مخطط رباعي المستوى، ويتم فصل البازلت غير المشبع بالسيليكا (نورم نيفيليني) عن البازلت المشبع وفوق المشبع بالسيليكا، ولن يكون هناك ممرات للتبلور الجزئي تعبر هذا المستوى.
وباختصار فإن العناصر المعدنية مثل الأوليجوسين تعتبر فاصل للبازلت القلوي عن الثولييتي في ضغوط منخفضة، وليس له خصائص فصل التجزئات إلى مجموعات متمايزة عن بعضها، إن الفاصل الحراري هو مستوى تركيبي والذي يكون تحت شروط معينة (في هذه الحالة واحد ضغط جوي جاف) فإنه لن يكون هناك ممرات تجزؤية.
ولكن تحت بعض الظروف فإن الممرات التجزئية قد تشبع بعيداً وبسرعة من الفاصل (حالة التراكيت)، وتحت ظروف أخرى قد تتقدم موازية لها تقريباً (حالة البازلت)، ومن الممكن الإشارة إلى أنه عندما لا يتم تطبيق شروط ضغط جوي واحد جاف، فإن الفاصل يمكن أن يتحطم ويتم اختراقه من المصاهير التجزئية.
ومن الأمثلة الأكثر شيوعاً هي السلاسل ذات المرحلة البازلتية تحت المشبعة قليلاً، والتي تعطي متبقيات فوق مشبعة كنتيجة لتجزؤ أطوار عالية؛ وذلك لعدم الإشباع بالسيليكا الهورنبلند والبيوتايت.
تجارب الضغط العالي على المواد الجافة:
إن الأعمال التجريبية التي تم ذكرها في القسم أعلاه ذات تطبيقات هامة وواضحة على دراسة المراحل المتأخرة من التطور المهلي (الماغماتي)، أي بالنسبة للتراكيب الجزئية التي تأخذ مكانها، ولكنها لا تعطي معلومات المنشأ العميق للمهل واحتمالية تبلوره المجزأ في الأعماق، ولذلك نجد من الضروري إجراء دراسات تجريبية تحت ضغط مرتفع من أجل دراسة المراحل المبكرة من المهلية، بحيث يمكن تطبيق نتائج هذه التجارب على مجال واسع من المسائل البترولوجية والجيوكيميائية.
ومن أهم المعلومات عن التبلور المجزأ للمصهور البازلتي تحت الضغط هي أنه عندما يكون التبلور تحت ضغط 25 إلى 30 كيلو بار والذي يعود إلى الأعماق من 75 إلى 90 كيلو متر سيكون الغرانيت مهم جداً في أي من عمليات التبلور المجزأ، وهذا سيؤدي إلى تأثيرات جيوكيميائية مهمة لاحقة وخاصة للعناصر الأخرى.
وفي ضغوط أخفض بعض الشيء (أي الضغط يتراوح من 12 إلى 15 كيلو بار وبعمق يتراوح من 36 إلى 46 كيلو متر) يكون التبلور واسع وسائل جداً، ويكون له القدرة على أن يشكل الطور الأولي في المصاهير البازلتية تحت المشبعة بالسيليكا.
هذا يؤدي إلى تحطيم القاسم الحراري الذي يفصل بين المصهور المشبع بالسيليكا وبين المصهور تحت المشبع بالسيليكا في ضغوط منخفضة (تتضمن معدن الأوليفين وبالبلاجيوكليز)، كما أنه يسمح للمصهور الثولييتي بالمرور ضمن القاسم وضمن البلورات البازلتية بالإضافة إلى تقلص حقل الأوليفين مع الضغط، والذي يحمل الدلائل على أن المصهور يجب أن يصبح أكثر غنى بالأوليفين مع زيادة الضغط.
