Abstract
In 1949 John Verhoogen published a paper entitled Thermodynamics of a Magmatic Gas Phase in The University of California Publications in the Geological Sciences. This paper documented the first sophisticated application of thermodynamics to a problem in igneous petrology. In that paper, Verhoogen examined many aspects of the behavior of a magmatic gas phase: development and composition of a gas phase, deposition from a gas phase, variation of vapor pressure over a cooling magma. He also discussed two other possible processes in magmas: distillation and crystallization of indifferent states. Distillation occurs when a constituent has a higher concentration in the vapor than in the melt. The volatile constituents of magmas, H2O, CO2, and H2S, obviously fit the definition of constituents that undergo distillation. Verhoogen did not discuss the reverse process, partitioning of a constituent into the melt rather than the gas phase. HF is a constituent that undergoes reverse distillation; its concentration is higher in a melt than in a gas phase. Volatile constituents that undergo reverse distillation cause magmas to vesiculate at shallower depths than those that undergo distillation. Indifferent states occur during processes that change the masses of the phases of a system but leave their compositions unchanged. Univariant systems and azeotropes are familiar examples of indifferent states. At the time Verhoogen wrote his paper, there were limited amounts of experimental data on NaAlSi3O8–H2O and not much else. Thermodynamic databases constructed in the last decade provide the tools needed to explore processes described by Verhoogen 50 years ago.
Abstract
En 1949, Jean Verhoogen publia un article intitulé Thermodynamics of a Magmatic Gas Phase dans la revue The University of California Publications in the Geological Sciences. Dans cet article, il documenta la première application sophistiquée de l’approche thermodynamique à un problème en pétrologie ignée. Il examina plusieurs aspects du comportement d’une phase vapeur: développement et composition de la phase vapeur, précipitation à partir de celle-ci, variation en pression exercée par celle-ci en contact avec un magma au cours de son refroidissement. De plus, il discuta deux autres processus possibles dans un magma: distillation et cristallisation selon les états indifférents. La distillation a lieu dans les cas où un composant possède une concentration plus élevée dans la phase gazeuse que dans le bain fondu. Les composants volatils du magma, par exemple H2O, CO2, et H2S, répondent clairement à la définition des composants sujets à une distillation. Verhoogen n’a pas traité du processus contraire, le partage d’un composant dans le bain fondu plutôt que dans la phase gazeuse, par exemple le composant HF, dont le comportement est en fait une distillation inverse: sa concentration est plus élevée dans le bain fondu que dans la phase gazeuse. Les composants volatils qui ont cette propriété provoquent une saturation du bain fondu en phase gazeuse à plus faible profondeur que dans les cas sujets à une distillation. Les états indifférents apparaissent où il y a changement des masses des phases d’un système sans changement en composition. Les systèmes univariants et ceux qui contiennent un azéotrope sont des exemples familiers d’états indifférents. A l’époque de Verhoogen, il y avait un peu d’information expérimentale à propos du système NaAlSi3O8–H2O, et très peu sur les autres systèmes importants. Les banques de données thermodynamiques devenues disponibles au cours de la dernière décennie fournissent les outils nécessaires pour explorer à fond les processus décrits il y a cinquante ans par Verhoogen.
(Traduit par la Rédaction)
