КОНГРУЭНТНОЕ ПЛАВЛЕНИЕ СОЕДИНЕНИЙ В ТРОЙНЫХ СИСТЕМАХ

Многие интересные для геолога тройные системы значи­тельно сложнее и содержат несколько промежуточных соедине­ний, по-разному ведущих себя при плавлении. Хотя система NaF—LiF—MgF₂ не представляет какого-либо геологического интереса, однако она ил­люстрирует такой случай. В этой системе в допол­нение к трем конечным членам образуется про­межуточное двойное сое­динение состава NaMgF₃. На фиг. 37 показана би­нарная система NaF— MgF₂ с промежуточной, конгруэнтно плавящейся фазой NaMgF₃. Тройная система с поверхностями ликвидуса, изображен­ными изотермами, пока­зана на фиг. 38. Первое, на что следует обратить внимание в сложных тройных системах, это на природу погра­ничных кривых—их тип и наклон. В случае когда диаграмма без изотерм, как показано на фиг. 39, эти характеристики могут быть получены с помощью теоремы Алькемаде. Линия Алькемаде — это прямая линия, соединяющая точки составов двух фаз, первичные поля кристаллизации которых имеют общую пограничную кривую. Линии Алькемаде соединяют точки соста­вов таких фаз, которые стабильно сосуществуют, и называются иначе «линиями сосуществования», или реже «равновесными температурными барьерами» (Линию Алькемаде называют также соединительной линией, бинодалью Нода, или конодой) [143]. Например, поля первичной кристаллизации LiF и NaF разделены пограничной кривой АВ Следовательно, сторона треугольника составов, соединяющая LiF и NaF, является линией Алькемаде. Подобным же образом, так как поля первичной кристаллизации LiF и NaMgF₃ пересекаются общей пограничной кривой, существует линия Алькемаде, проведенная через треугольник от точки состава LiF до NaMgF₃. Из этого следует, что по­скольку в пределах рас­сматриваемого треуголь­ника составов существуют пять пограничных кривых, то должно быть так­же пять линий Алькема­де. Ими являются линии LiF—NaF LiF—NaMgF₃, LiF—MgF₂, NaF—NaMgF₃ и NaMgF₃—MgF₂. Если пограничные кривые и ли­нии Алькемаде относятся к одним и тем же фазам, их называют соответству­ющими друг другу; по­граничная кривая между полями первичной кри­сталлизации фаз LiF— MgF₂ соответствует линии Алькемаде между точ­ками составов LiF и MgF₂. Теорема Алькемаде устанавливает, что пересечение линии Алькемаде с соответствующей погра­ничной кривой происходит в точке температурного максимума на этой кривой. С помощью этой простой теоремы можно обоз­начить направление уменьшения температуры на пограничных кривых. Точки составов LiF и NaF соединяются линией Альке­маде; ей соответствует пограничная кривая АВ, общая для по­лей первичной кристаллизации фаз LiF и NaF. Согласно тео­реме Алькемаде пересечение этой пограничной кривой с соот­ветствующей ей линией Алькемаде определяет положение темпе­ратурного максимума на пограничной кривой; таким образом, на кривой АВ температурный максимум находится в точке А, а стрелка на кривой должна быть направлена к точке В, ука­зывая на наклон пограничной кривой от точки А к точке В.

Подобным образом стрелки, указывающие на направление падения температуры, можно нанести и на другие пограничные кривые. Наиболее интерес­ной деталью диаграммы, не­сомненно, является точка С, в которой внутренняя линия Алькемаде LiF—NaMgF₃ пе­ресекает соответствующую ей пограничую кривую ме­жду полями первичной кри­сталлизации LiF и NaMgF₃. Так как эта точка отвечает температурному максимуму, пограничная кривая должна опускаться в двух направле­ниях от точки пересечения С. Таким образом, сложная диаграмма в действительно­сти может быть представ­лена двумя простыми тройными подсистемами NaF—LiF— NaMgF₃ и LiF—MgF₂—NaMgF₃. Пути кристаллизации и плав­ления в пределах этих подсистем подобны рассмотренным ра­нее для простых тройных систем. Исключение составляет только путь кристаллизации и плавления вдоль линии Алькемаде LiF—NaMgF₃. Жидкость D при охлаждении пересекает поверх­ность ликвидуса поля первичной кристаллизации фазы NaMgF₃ и начинает кристаллизоваться. Состав жидкости изменяется в направлении от точки состава NaMgF₃ до тех пор, пока не будет достигнута точка перегиба С на пограничной кривой. Здесь происходит одновременная кристаллизация LiF и NaMgF₃. Поскольку состав исходной жидкости попал точно на линию Алькемаде между этими соединениями, не наблюдается ника­кой тенденции дальнейшего изменения состава жидкости вдоль пограничной кривой в сторону одной или другой тройной эвтек­тики в тройных подсистемах. Весь дальнейший процесс кри­сталлизации происходит при температуре С, до тех пор пока вся масса не будет представлять собой кристаллический про­дукт, состоящий из LiF и NaMgF₃. На первый взгляд кажется, что инвариантная точка С не соответствует условиям правила фаз, требующим для инвариантности в тройной системе присутствия четырех фаз. Но это недоразумение разрешается, как только мы заметим, что в действительности LiF—NaMgF₃ составляют простую бинарную систему в пределах более слож­ной тройной (фиг. 40). Эвтектическая точка в этой бинарной системе является точкой перегиба С в тройной системе.

Мы поможем в написании ваших работ!