Поскольку в многокомпонентных системах, включающих твердые растворы переменного состава, всегда сохраняется по крайней мере одна степень свободы, то в изобарических условиях самым низкотемпературным равновесиям «кристаллы–расплав» соответствует не точка, как в системах с эвтектикой, а линии или поверхности. Равновесие двух и более кристаллических фаз при наличии не менее одной степени свободы называется котектикой.

Примером подобных фазовых соотношений служит система СаМgSi₂O₆ (диопсид)–NаА1Si₃O₈ (альбит)–СаА1₂Si₂O₈ (анортит). Объемный вид изобарического сечения этой диаграммы для атмосферного давления представлен на рисунке 5, а. На сторонах трех­гранной призмы показаны фазовые соотношения в граничных двухкомпонентных системах. Поверхность ликвидуса выделена крапом. Котектическая линия представляет собой пересечение ликвидусных поверхностей диопсида (черное) и плагиоклаза (серое). Сплошные линии на стороне альбит–анортит соответствуют ликвидусу и солидусу в этой двойной системе, а пунктирные линии характеризуют состав плагиоклаза, равновесного с расплавом в присутствии третьей фазы – диопсида. Хорошо видно, что эвтектические смеси диопсид–анортит, диопсид–альбит и котектичекская смесь диопсид–плагиоклаз кристаллизуются при более низкой температуре, чем чисто полевошпатовые фазы.

Проекция котектической линии на треугольное основание призмы показана на рисунке 5, б. Кристаллизация расплавов, состав которых находится в поле выше котектики, начинается с диопсида, а если состав расплава попадает в поле ниже котектики, то первая кристаллическая фаза представлена плагиоклазом. Выделение раннего диопсида или плагиоклаза смещает состав остаточного расплава в сторону котектики. Когда достигается котектический состав, начинается совместная кристаллизация плагиоклаза и диопсида. Состав жидкой фазы при этом меняется вдоль котектики в сторону более низкотемпературного альбитового угла треугольника. Кристаллизация прекращается в тот момент, когда жидкость полностью израсходована на образование смеси кристаллов плагиоклаза и диопсида. Таким образом, последовательность кристаллизации данной системы: Di → Di + Р1 или Р1 → Р1 + Di. В процессе кристаллизации меняются не только количественные соотношения между диопсидом и плагиоклазом, но и состав плагиоклаза, который по мере падения температуры обогащается альбитом. Поэтому если на диаграмме не указан состав плагиоклаза, равновесного по отношению к расплаву, определить относительные количества твердых и жидких фаз нельзя.

На рисунке 5, в составы плагиоклаза, которые кристаллизуются на ликвидусе, показаны пунктирными кривыми. Например, при кристаллизации расплава А первым выделяется плагиоклаз Аn₈₀. Линия A–I ₁–I ₂ отражает изменение состава расплава по мере его охлаждения и выделения плагиоклаза. Расплав 1₂, который находится на котектической линии, равновесен с плагиоклазом Аn₆₉ и диопсидом. Далее состав расплава меняется вдоль котектики в сторону альбитового угла. Этот расплав все время остается в равновесии с диопсидом и плагиоклазом, но последний по мере падения температуры становится все более богатым альбитовым компонентом. Валовый состав кристаллов в каждый момент времени находится на прямой, соединяющей составы диопсида и плагиоклаза, равновесного с расплавом при данной температуре. Серия таких прямых показана на рис. 5, в в виде веера пунктирных линий, расходящихся из вершины Di. Для того, чтобы точно определить пропорцию твердых фаз, надо провести прямую через состав жидкости и продолжить ее до пересечения с соответствующей соединительной линией (коннодой) диопсид–плагиоклаз. Так, состав s ₂ отвечает твердой фазе, равновесной с расплавом 1₂, а состав s ₃ – смеси плагиоклаза и диопсида, равновесной с расплавом 1₃. По мере кристаллизации, коннода диопсид–плагиоклаз смещается налево, поскольку плагиоклаз обогащается альбитовым компонентом. Когда эта коннода достигнет начального состава А, расплав окажется полностью раскристаллизованным. При этом плагиоклаз будет иметь состав Аn₅₅, а последняя капля расплава – состав 1₄.

При неравновесной кристаллизации плагиоклаза, обусловленной медленной диффузией (см. раздел «Двойная система с непрерывным твердым раствором»), ранние

Рис. 5. Изобарическое сечение системы СаМgSi₂O₆ (диопсид)–NаА181₃0₈ (альбит)–СаА1₂Si₃O₈ (анортит) при атмосферном давлении

а – общий вид проекции поверхности ликвидуса; б, в – та же проекция с данными, иллюстрирующими последовательность кристаллизации, по А.Филпоттсу, 1990

Пояснения см. в тексте

метастабильные плагиоклазы сохраняются в виде богатых анортитом ядер зональных кристаллов, а плагиоклаз на конечной стадии затвердевания, наоборот, оказывается обогащенным альбитовым компонентом относительно равновесных составов.

Пропорции нормативного плагиоклаза и диопсида в котектическом расплаве можно получить, проведя касательную к линии котектики при выбранной температуре до пересечения с соответствующей коннодой диопсид–плагиоклаз. Как видно из рисунка 5, б и в, при атмосферном давлении котектическая смесь кристаллов в широком интервале температур состоит примерно из 40 мас.% плагиоклаза и 60 мас.% клинопироксена, и только для самых низкотемпературных условий, когда котектика приближается к альбитовому углу, она делает заметный изгиб так, что касательные становятся круче и доля клинопироксена в котектике возрастает.

Указанные выше пропорции плагиоклаза и пироксена близки к минеральному составу габбро и долеритов с офитовой структурой, которая таким образом может рассматриваться как результат совместной кристаллизации обоих минералов в условиях низкого давления. Идиоморфизм плагиоклаза по отношению к клинопироксену, характерный для офитовой структуры, определяется кинетическими факторами. Скорость нуклеации плагиоклаза выше, чем клинопироксена, а скорость роста кристаллов, наоборот, ниже. Поэтому даже при одновременном выделении из расплава обоих минералов возникают относительно мелкие идиоморфные кристаллы плагиоклаза и более крупные неправильные зерна клинопироксена. Последние, обгоняя в росте кристаллы плагиоклаза, могут полностью бронировать их, прекращая массообмен с жидкой фазой. В результате формируются участки с пойкилоофитовой структурой. Различия в кинетике кристаллизации плагиоклаза и клинопироксена усиливаются с увеличением степени переохлаждения расплава относительно равновесной температуры ликвидуса. Поэтому офитовая структура наиболее характерна для маломощных тел жильных долеритов, которые затвердевали относительно быстро. Для плутонических габбро, слагающих круп­ные интрузивы, более типична панидиоморфнозернистая структура с примерно равным идиоморфизмом плагиоклаза и клинопироксена. Однако в том и другом случае относительные количества этих минералов остаются близкими, что подтверждает котектический характер как долерита, так и габбро.