1共生分析(2-3课时)全解

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,共生,分析,一. 共生分析的基本思路,二. 矿物相律,三. 矿物组合及其确定标志,四. 组分分析,五. 成分/共生图解其编制,一、共生分析的基础-,吉布斯相律,共生分析的基本思路,从热力学角度看，变质岩就是一个复杂的非均匀体系，其热峰条,件下形成的矿物组合非常接近化学平衡。因此, 变质岩中的矿物,组合（相）与岩石化学成分（组分）和物理化学条件（自由度）,之间的关系应服从,吉布斯相律,P（,相,数）+,F（,自由度数）=,C（,组分数）+ 2,二、共生分析的基本概念,从研究变质矿物共生组合特征及其变化规律出发，应用相律，分,析矿物组合与岩石化学成分和物理化学条件之间的关系，这是变,质岩岩石学研究的基本方法,代表人物:,V.M.Goldschmidt And D.S.Korzhenskii,三、,基布斯相律的应用,-以,Al,2,SiO,5,单组分体系为例,共生分析的基本思路,该体系可能出现,的矿物有红柱石、,兰晶石、矽线石,1. F,=0,P,= 3,(不变平衡),2.,F,=1,P,= 2,(单变平衡),3.,F,=2,P,=1,(双变平衡),P,=,C,+ 2 -,F,一、,封闭体系 矿物相律,矿 物 相 律,变质作用经常是在温度和压力都在发生变化的区间内进行并达,到平衡的，即至少有,两个自由度（,F,2)。,根据:,P（,相,数）+,F（,自由度数）=,C（,组分数）+ 2,可得：,F = C,+ 2 -,P,2 ，,即：,P,C （,V.M.Goldschmidt,矿物相律）,基本含义：,在一定温度和压力区间内平衡的矿物相数不,大于该岩石系统的独立组分数,。,应用前提：,封闭体系； 无流体相； 自由度不少于两个。,一、,封闭体系 矿物相律,矿 物 相 律,应用举例-以,Al,2,O,3,-SiO,2,为例,可以出现的矿物有,刚玉, 莫来石(多铝红柱石)、红柱石、蓝晶石、夕线石,-,石英、,-,石英、鳞石英、方石英、柯石英、,斯,石英等.,在平衡条件下,P,2,一般只出现两种矿物组合, 不太可能出现两种以上的矿物组合,适用条件:,P-T,图解上双变区或变质带内的矿物组合。,二、开放体系,矿物相律,矿 物 相 律,（1）组分分类,在开放体系中，根据,D.S.Korzhenskii,的组分差异活动学说，,组分可以分为惰性组分(,C,i,),和完全活动组分(,C,m,),1）惰性组分(,C,i,),惰性组分与外部环境无质量交换，其化学位（,）由体系内部的,浓度所决定,；,2）完全活动组分(,C,m,),与外部环境有质量交换，其化学位（,）由外部条件所控制，因,此，,C,m,的化学位（,）与温度压力等都是控制平衡的独立因素。,二、开放体系,矿物相律,矿 物 相 律,（2）,Korzhenskii,矿物相律,1）,Korzhenskii,矿物相律的推导,对开放体系来说：自由度,F,C,m,+,2,联系,吉布斯相律,F,=,C,+ 2-,P,可得：,P,C,i,（D.S.Korzhenskii,矿物相律）,2）,Korzhenskii,矿物相律的含义：,在一定的温度、压力和活动组分化学位的范围内，能稳定共存,于一开放体系的矿物相数不大于惰性组分数而与活动组分无关。,（易于解释单矿物岩的成因）,二、,矿物（共生）组合,矿物组合及其确定标志,（1）,矿物（共生）组合的含义,一定化学成分的岩石达到化学平衡时的矿物成分称,矿物组合或矿物共生组合。,矿物组合是化学成分和变质条件的反映。对于进变,质而言，多代表热峰变质条件。,二、,矿物（共生）组合,矿物组合及其确定标志,（1）,矿物（共生）组合的确定标志,（1）,平衡共生的矿物都有相互接触关系（早期包裹体除外）,（2）平衡共生的矿物之间无反应或交代关系。,（3）同种矿物不同颗粒的化学成分及光性特征相近。如果,有环带，则其边部的化学成分及光性特征相近。,（4）岩石不同部位共生矿物对之间的元素分配系数近相等。,（5）矿物数目符合矿物相律，即不超过惰性组分数。,组分分析,对于成分复杂的变质岩而言，需要对组分进行分析以确定在一定,变质条件下对矿物组合起主要控制作用的 组分（有效惰性组分），,以此达到简化组分数，便于 编制变质相图的目的。,二、组分分类：,组分按性状和行为可分两类:,完全活动组分和,惰性组分,（一）,完全活动组分:,与外部环境有质量交换，其化学位,由外部条件所控制，属于外部,条件，如,H,2,O、CO,2,等。,一、组分分析的目的,组分分析,与外部环境无质量交换，其化学位,由体系内部的浓度所决定。进,一步划分为五类。,1、杂质组分:,含量甚微，以类质同象形式赋存于造岩矿中，不改变矿,物共生关系，可以忽略不计,。,2、类质同象组分:,某些组分（,FeO、MgO、MnO ）,在矿物晶格中可以互相替代，一般,不影响矿物共生关系，在共生分析时，常将它们合并成一个组分。,注意，如果类质同象替代是有限的，则它们都是独立组分，需要,分别对 待。,（二）,惰性组分,组分分析,3、孤立组分:,某些组分（,ZrO,TiO,2, P,2,O,5,）,含量少, 且以纯的,形式（,TiO,2,）,或化,合物的形式（,ZrSiO,4,），,作为副矿物（金红石,锆石）产出，不影,响矿物共生分析，可不考虑,。,4、过剩组分:,在参与形成其他共生矿物之后, 能以过剩状态态形成单独的矿物相,（过剩矿物）。其含量多少不影响共生关系，,可不考虑。如普遍含,石英的变质岩中的,SiO,2,5、有效惰性组分:,除上述几类组分外的其他组分（包括类质同象合并的组分）。它,们之间的比例对矿物组合起决定性作用。,（二）,惰性组分,组分分析,该类岩石通常包括十三种组分：,SiO,2, Al,2,O,3, Fe,2,O,3, FeO, MgO,MnO, CaO, Na,2,O, K,2,O, CO,2, H,2,O, TiO,2, P,2,O,5。,（1）完全活动组分：,CO,2, H,2,O,（2）过剩组分,：,SiO,2,(,形成过剩 矿物石英），,可不考虑。,（3）孤立组分,：,TiO,2, P,2,O,5,(,形成副矿物金红石,锆石）。,（4）类质同象,组分：,(,Al,，,Fe),2,O,3,; (Fe, Mg, Mn) O。,Na,2,O,仅在斜长石中以,类质同象出现，可不考虑。,（5）,有效惰性组分,：,经过分析确定四个有效惰性组分：,(,Al,，,Fe),2,O,3,、 (Fe, Mg, Mn) O、 CaO 、 K,2,O。,同理: 含有杂质大理岩有效惰性组分为,：MgO 、Al,2,O,3,、SiO,2,。,三、组分分析实例,-以含石英的变质岩石为例:,成分/共生图解,成分/共生图解：,表示特定变质条件下,岩石矿物组合与有效,惰性组分关系的图解。,变质岩中的有效惰性组分可以,被简化成三组分或四组分（其,相应的矿物相数不超过三种或,四种），因此可以用 三角形或,四面体的形式来表示三元系或,四元系中矿物组合关系。 通常,采用三组分图解。,一、 成分/共生图解一般形式,成分/共生图解,确定矿物投影点连接共生线确定岩石成分投影点,1. 确定矿物投影点,二、 成分/共生图解的编制,根据矿物化学分析资料或矿物分子式计算出各组分的摩尔百分含量，据此将各个矿物标绘在相应的位置上,（如右图）,成分/共生图解,确定矿物投影点连接共生线确定岩石成分投影点,2. 连接共生线,二、 成分/共生图解的编制,根据观察，将平衡共生的矿物分别用直线连接起来，这些直线（共生线）一般不能交叉。,成分/共生图解,确定矿物投影点连接共生线确定岩石成分投影点,3. 确定岩石成分投影点,二、 成分/共生图解的编制,方法同确定矿物投影点。目的是验证投影点是否与实际矿物组合投影点所确定的范围一致。,成分/共生图解,确定矿物投影点连接共生线确定岩石成分投影点,4. 不同岩石类型的,成分/共生图解,二、 成分/共生图解的编制,每一种组分（岩石类型）一般对应一套由三种不同矿物构成的矿物组合，,例如,A,成分的岩石的三个共生矿物为,x, xy, x,2,z,( f =2, p=c),成分/共生图解,确定矿物投影点连接共生线确定岩石成分投影点,5. 固溶体矿物投影,二、 成分/共生图解的编制,不再是一个点,而是一个区域,F = C -,f,+ 2 = 4,成分/共生图解,A C F,图,A,/,K F,图,A F M,图,三、 成分/共生图解的类型,成分/共生图解,Eskola,(1915),设计的表示含石英变质岩的成分/共生三角图解,（如图）并以三角形顶点组分命名,。,（1） 组分分析,(一),A C F,图,+,Ms+Bi+Q+Ab,An,Eskola,将,K,2,O,处理为过剩组分,含,石英变质岩的有效惰性组分为,(,Al,Fe),2,O,3,- (Fe,Mg,Mn) O- CaO,A =, Al,2,O,3, + Fe,2,O,3,C = CaO,F = FeO + MgO + MnO,A + C + F = 100,成分/共生图解,(一),A C F,图,（2）矿物,ACF,值的计算及标定,And(,红柱石),Al,2,O,3,Si,O,2,A = 100,Cord(,堇青石,) 2(,Fe,Mg)O ,2Al,2,O,3,5Si,O,2,A = 50 F = 50,An(,斜长石),CaO,Al,2,O,3, 2,Si,O,2,A = 50 C = 50,Di(,透辉石),CaO,(Fe,Mg)O ,2Si,O,2,C = 50 F = 50,Gro(,钙铝榴石) 3,CaO,Al,2,O,3, 3,Si,O,2,A = 25 C = 75,Wo(,硅灰石),CaO,Si,O,2,C = 100,（3）,连接共生线及注意事项,按矿物实际共生关系连接共生线即完成了,ACF,图解。,成分/共生图解,(一),A C F,图,（4）岩石成分的标绘,1). 用副矿物含量校正岩石化学分析,2). 把校正后的岩石化学分析中的各个氧化物（,W,B,%),除以其分子量,再乘以1000，换算成氧化物的摩尔数。,3). 用钾长石，钠长石校正,Al,2,O,3,的摩尔数；用磷灰石校正,CaO,；,用方解石校正,CaO,4). 校正后的岩石,A C F,值的计算方法,A =, Al,2,O,3, + Fe,2,O,3, ( ,Na,2,O,+,K,2,O, ),C = CaO 3.3 ( ,P,2,O,5,+,CO,2, ),F = FeO + MgO + MnO,A + C + F = 100,成分/共生图解,(一),A C F,图,（5）注意问题,1）An,位置不是钙长石而是包含图解外,Ab,的斜长石；,2）不能表示含,K,2,O,的矿物，因此不能区分低温下泥,质岩 中,K,2,O,过剩与不足的两类组合。,常见矿物在,A C F,图中的投影点,成分/共生图解,(二),A,K F,图,补充,ACF,图中,不能区分,K,2,O,过剩与,K,2,O,不足的两类矿物组合,。,Eskola,(1915),认为，,泥质岩中通常贫钙，且,CaO,一般只,影响斜长石号码，因此可不考虑,CaO,，,有效惰性组分简,化为,(,Al,，,Fe),2,O,3,、 K,2,O、 (Fe, Mg, Mn) O 。,成分/共生图解,(二),A,K F,图,A,/,=, Al,2,O,3, + Fe,2,O,3,K,2,O, ),K,= ,K,2,O,F = FeO + MgO ,+ MnO ,A,/,+,K,+ F = 100,Ms,And,Cord,Mi,A,K,F,+,Q,Pl,Ant,Bi,AK F,图,常见矿物在,A K F,图中的投影点,成分/共生图解,(三,),A F M,图,（1）,A F M,图的构想：,在,A C F,图 和,A,K F,图中，均将,FeO,和,MgO,合并为一个组分，,在许多泥质岩石中，,FeO/MgO,比值不同会形成不同的矿物组合，,FeO,和,MgO,应作为两个独立组分来考虑。,J.B.Thompson(1957)：,将,泥质岩石中,FeO,和,MgO,分别作为两个独立组分来处理，经过分,析和筛选确定有效惰性组分为四种组分：,Al,2,O,3,-FeO -MgO-K,2,O,成分/共生图解,（1）,A F M,图的构想：,(三,),A F M,图,四元系的成分/共生图解可以用三维的四面体表示，四面体的顶点表示组分, 矿物组合表示在四面体内（上）, 四面体内（上）的点近似代表岩石成分。,A=Al,2,O,3,K=K,2,O,F=FeO M=MgO,成分/共生图解,（2）,A F M,图的构成：,(三,),A F M,图,A=Al,2,O,3,K=K,2,O,F=FeO M=MgO,A = (Al,2,O,3,-3K,2,O),(Al,2,O,3,-3K,2,O+FeO+MgO),M = MgO/(FeO+MgO),