輝石角閃石三價鐵及晶體化學(xué)式計算材料

1、1、輝石等礦物的電子探針分析值中Fe3+含量的估算及晶體化學(xué)式計算電價差值法由于礦物中陽離子正電價總數(shù)與陰離子負(fù)電價總數(shù)應(yīng)平衡，而電子探針得出的FeO*值把Fe3+也當(dāng)成了Fe2+，因此分子式中的陽離子總電價必然低于理論電價。據(jù)此差值則可求出Fe3+含量，即：Fe3+ =理論電價計算電價Fe2+ FeO* Fe3+ · 計算步驟：A、按陽離子法計算出礦物各陽離子系數(shù)；B、算出陽離子總電價，該電價與理論電價之差即為的Fe3+陽離子系數(shù)；C、據(jù)分子式由Fe3+求出Fe2O3含量（重量%）D、由Fe2+ FeO* Fe3+ 求出Fe2+的陽離子系數(shù)并求出FeO含量。下面以輝石為例，計算電子

2、探針數(shù)據(jù)中的Fe2+ 和Fe3+：Fe3+=理論電價計算電價12-11.7858=0.2142 Fe2+=Fe總-Fe3+=0.3880-0.2142=0.1738Fe2O3=0.2142÷ (4/1.7941)÷2×159.7=7.67% FeO=0.1738 ÷ (4/1.7941)×71.85=5.60%剩余氧計算法：對于含變價Fe的礦物，電子探針分析值以FeO*形式給出全鐵含量。把Fe2O3換算成FeO的關(guān)系式為：Fe2O3=2FeO+Ox（Ox表示剩余氧） 可見由于Fe3+和Fe2+的價態(tài)差異，在換算過程中損失了部分氧（剩余氧，用Ox

3、表示），即FeO*中未包含剩余氧Ox。對于陽陰離子總數(shù)有固定比值的礦物，如輝石為4：6，石榴石為8：12，鈦鐵礦為2：3等，可由電子探針分子值分別算出陽、陰離子總數(shù)，又可據(jù)其理論比值算出理論陰離子總數(shù)。理論陰離子總數(shù)與計算陰離子總數(shù)之差則為剩余氧Ox。由于Fe2O3=2FeO+Ox， 所以Fe2O3的分子數(shù)與Ox原子數(shù)相同，將其乘以Fe2O3的分子量就得出的Fe2O3百含分量。計算陽離子總數(shù)1.7941理論陽離子總數(shù) 計算陰離子總數(shù)2.6432理論比值：理論陽離子總數(shù)/理論陰離子總數(shù)4/6 理論陰離子總數(shù)=6/4×1.7941=2.6912 剩余氧Ox 理論陰離子總數(shù)計算陰離子總數(shù)2

4、.6912-2.6432=0.048因為Fe2O3的分子數(shù)與Ox原子數(shù)相同，所以Fe2O3 0.048×159.70(Fe2O3的分子量)7.67%因為2Fe/(Fe2O3):(Fe/FeO)=0.8998(Fe2O3與中FeO含F(xiàn)e量之比)即FeO=0.8998× Fe2O3(等量Fe由Fe2O3形式換算成FeO形式)所以FeO=FeO*-0.9 Fe2O3 =12.5-0.9×7.67%=5.60%通用公式計算法(Droop,1987)原理：如果Fe是礦物中唯一的變價元素，則單位分子式中Fe3+的系數(shù)可以依據(jù)如下原理計算出來（1）若氧是唯一的陰離子，則陽離子正

5、電價之和是氧原子數(shù)的2倍；（2）單位分子式中陽離子的總數(shù)符合理論化學(xué)計量系數(shù)；按照晶體化學(xué)原理，F(xiàn)e3+與其他元素的含量具有確定的函數(shù)關(guān)系。Droop(1987)根據(jù)上述原理，推導(dǎo)出計算鐵鎂硅酸鹽和氧化物Fe3+的通用公式為：F=2X(1-T/S)；其中X為分子式中的氧原子數(shù)；T為陽離子的理論數(shù)目；S為將Fe均作為Fe2+時的陽離子數(shù)；F為分子式中Fe3+的系數(shù)。該式適用的礦物包括：鋁榴石、鈣榴石、鋁酸鹽尖晶石、磁鐵礦、輝石、硬綠泥石和鈦鐵礦。部分礦物的X和T值礦物XT輝石64石榴石128尖晶石43硬綠泥石128鈦鐵礦32· 計算步驟:· (1)由電子探針結(jié)果（wt%），計

6、算以X個O為基準(zhǔn)，全Fe作為Fe2+的離子系數(shù)。· （2）計算S值（將Fe均作為Fe2+時的陽離子數(shù)（各陽離子系數(shù)之和）；如果S>T，進入下一步計算，否則所有的Fe均應(yīng)為Fe2+ 。· （3）由F=2X(1-T/S)計算的Fe3+系數(shù)（X為分子式中的氧原子數(shù)，T為分子式中陽離子的理論數(shù)目）。· （4）各陽離子系數(shù)×T/S，將離子系數(shù)標(biāo)定為T個陽離子的分子式單位。· （5）如果F< 經(jīng)標(biāo)定的全Fe離子數(shù)，則按Fe3+=F，剩余的Fe作為Fe2+，寫出分子式。否則，所有的Fe均應(yīng)為Fe3+。· （6）計算wt(FeO)(%)=

7、wt(FeO*)×Fe2+/(Fe2+Fe3+)· wt(Fe2O3)(%)= 1.1111×wt(FeO*)×Fe3+/(Fe2+Fe3+)F=2X(1-T/S)=2×6×（14/4.072）=2.122若F小于標(biāo)定的全Fe離子數(shù)，按Fe3+F，剩余的Fe作為Fe2+，寫出分子式。否則，所有的Fe均應(yīng)為Fe3+。 Fe3+=0.2122; Fe2+=0.388-0.2122 =0.1756 wt(FeO)(%)=wt(FeO*)×Fe2+/(Fe2+Fe3+)=12.5×0.1756/0.388=5.66%Wt(

8、Fe2O3)(%)= 1.1113×wt(FeO*)×Fe3+/(Fe2+Fe3+)=7.6%2、角閃石族礦物的Fe3+的估算和晶體化學(xué)式計算· 角閃石的化學(xué)通式：· A0-1(A)X2（M4）Y5(M1M2M3)T4O112(OH)2· A:Na K· X:Na Ca Mn2+ Fe2+ Mg2+· Y:Al3+ Fe3+ Ti4+ Mn2+ Mg2+ Fe2+· T: Si4+ Al3+由于角閃石沒有固定的陽離子數(shù)，因此用于計算輝石族Fe3+含量的電價差值法、剩余氧計算法都不適用。目前常按照理想配比，分別計算F

9、e3+最大值和最小值， Fe3+的真實值被限定在此范圍內(nèi)。A1（即A位被K Na充滿）時，反映處于最強還原狀態(tài)， Fe3+為最小值。即迫使K Na進入A位，則Ca以上的陽離子總數(shù)應(yīng)等于15，此時計算的Fe3+為最小值。A0時，反映處于最強氧化狀態(tài)， Fe3+為最大值。即A位空缺，K Na進入M4位，則全部陽離子總數(shù)應(yīng)該為15，據(jù)此計算的Fe3+為最大值。角閃石Fe3+的計算步驟:1、計算并比較下列參數(shù)：參數(shù)計算方法計算標(biāo)準(zhǔn)化因子Fe3+最小值計算8Si8÷Si8÷7.2611.101816CAT16÷K16÷15.2091.0519全部Fe2+1.000

10、015eNK15÷Ca15÷15.0430.9971*Fe3+最大值計算15eK15÷Na15÷15.2100.9862*13eCNK13÷Mn13÷13.1870.9858全部Fe3+23÷23+(0.5×Fe2+)23÷23.4440.981110Fe3+36÷(46-Si-Al-Ti-Cr)36÷37.51410.95968SiAl8÷Al8÷8.4860.9427如果所有Fe3+最小值計算的標(biāo)準(zhǔn)化因子（8Si，16CAT，全部Fe2+，15eNK）都大于Fe

11、3+最大值計算的標(biāo)準(zhǔn)化因子（8SiAl ，15eK，10Fe3+，13eCNK）的話，那么Fe3+的最小值和最大值可以計算出來，否則，不能進行Fe3+的最小值、最大值的計算。2、計算角閃石Fe3+最小值時的標(biāo)定系數(shù)在四個標(biāo)準(zhǔn)化因子（8Si，16CAT，全部Fe2+，15eNK）中選最小值進行Fe3+最小值的計算。如果這四個參數(shù)都大于1.0000，那么下限為Fe3+0.0000。在本例中，15eNK值最小，用于Fe3+最小值的計算。3、計算角閃石Fe3+最大值時的標(biāo)定系數(shù)四個標(biāo)準(zhǔn)化因子（8SiAl ，15eK，10Fe3+，13eCNK）中的最大值被用于計算Fe3+最大值。如果8SiAl、15e

12、K、13eCNK都小于全部Fe3+的值，那么全部Fe3+則用于計算Fe3+最大值。在本例中，15eK為四個參數(shù)中的最大值，被用于計算Fe3+最大值。4、在估算角閃石電子探針分析值中的三價鐵含量時，通常取中間值，中間值的估算方法是：取估算最大值和最小值時的標(biāo)定系數(shù)的平均值（+）/ 2 ），重新計算表中第8-9列的值。該例中為（0.99714+0.98621）/2=0.99167，用該值重新計算表中第8-10列的值。角閃石Fe3+最大值的計算12345678910=列4×23/2.72185=列3×23/2.72185列6×wt%物質(zhì)的量陽離子數(shù)O原子數(shù)以O(shè)f.u.2

13、3為基準(zhǔn)的O原子數(shù)以O(shè)f.u.23為基準(zhǔn)的陽離子數(shù)理想狀態(tài)下的離子占位安排以單位分子T+Y+X=15為基準(zhǔn)時的陽離子系數(shù)以單位分子T+Y+X=15為基準(zhǔn)的氧原子系數(shù)以單位分子T+Y+X=15計算的Fe3+最小值SiO251.630.859280.859281.7185714.522087.261Si7.2617.160814.3216Si7.161Al2O37.390.072481.44960.217441.837361.225AlIV0.7391.20801.8120AlIV0.839SumT=8.000SumT=8.000TiO20.000.000000.000000.000000.000

14、000.000AlVI0.4860.00000.0000AlVI0.369Cr2O30.000.000000.000000.000000.000000.000Fe3+0.0000.00000.0000Fe3+0.636FeO*7.550.105090.105090.105090.887990.888Cr0.0000.87570.8757Cr0.000MnO0.170.00240.002400.002400.020250.020Mg3.7930.01970.0197Mg3.740MgO18.090.448840.448840.448843.792743.793Fe2+0.7213.74063.7407Fe2+0.240CaO12.320.219690.219690.219691.856411.856Mn0.0001.83041.8304Mn0.015Na2O0.610.009840.019680.009840.083170.166sumY=5.0000.16370.0818sumY=5.000K2O0.000.000000.000000.000000.000000.000Mg0.0000.00000.0000Mg0.000Fe2+0.167Fe2+0.000Mn0.020Mn0.00