共生分析、變質(zhì)相和變質(zhì)相系

1、 1共生分析的基本思路 從熱力學(xué)角度看，一個(gè)天然結(jié)晶巖石就是一個(gè)復(fù)雜的非均勻系統(tǒng)。 Gibbs相律： P（相數(shù)） f（自由度數(shù)）= c（組分?jǐn)?shù)） 2 從研究變質(zhì)巖礦物共生組合特征及其變化規(guī)律出發(fā)，應(yīng)用相律，可以分析礦物組合與巖石化學(xué)成分和物化條件的關(guān)系。這是變質(zhì)巖石學(xué)研究的基本方法，稱為共生分析共生分析 。 2封閉系統(tǒng)的Goldschmidt礦物相律 pc 如果系統(tǒng)沒有流體相，p就代表礦物相數(shù)；如果有一個(gè)流體相，礦物相數(shù)就等于p1。因此在一定溫度、壓力范圍內(nèi)平衡的礦物相數(shù)不大于該巖石系統(tǒng)的獨(dú)立組分?jǐn)?shù)。這就是Goldschmidt礦物相律礦物相律 3開放系統(tǒng)的Korzhenskii礦物相律 按照

2、Korzhenskii組分差異活動(dòng)性原理，在開放系統(tǒng)情況下，各組分的活動(dòng)性不同，可分為完全活動(dòng)組分完全活動(dòng)組分和惰性組分惰性組分兩類。即：c = ci cm 式中，c組分?jǐn)?shù)，cI 惰性組分?jǐn)?shù)，cm活動(dòng)組分?jǐn)?shù)。 pci 因此，在溫度、壓力和活動(dòng)組分化學(xué)位的一定范圍內(nèi), 能穩(wěn)定平衡共存于一開放系統(tǒng)的礦物相數(shù)等于或小于惰性組分?jǐn)?shù)，而與活動(dòng)組分無關(guān)。這就是Korzhenskii礦物相律。 1礦物組合及其確定標(biāo)志 在共生分析中，把一定化學(xué)成分巖石達(dá)化學(xué)平衡時(shí)的礦物成分稱為礦物組合礦物組合或礦物礦物共生、礦物共生組合共生、礦物共生組合。 確定礦物共生組合的主要標(biāo)準(zhǔn)如下：（1）一個(gè)礦物共生組合中的各種礦物都

3、有相互接觸的關(guān)系；（2）一個(gè)礦物共生組合的各礦物，相互間無反應(yīng)和交代現(xiàn)象；（3）一個(gè)礦物共生組合中，同種礦物的化學(xué)成分及光性特征應(yīng)相近。如有環(huán)帶，則其邊部化學(xué)成分及光性特征近似；（4）一個(gè)礦物共生組合中的一對礦物之間元素的分配符合Nernst 分配定律，即各處元素的分配系數(shù)近相等；（5）礦物共生組合中礦物共生關(guān)系應(yīng)符合礦物相律，即礦物相數(shù)不超過惰性組分?jǐn)?shù)（通常礦物種類不超過五、六種）。 一個(gè)薄片中出現(xiàn)兩個(gè)共生組合a.由于原巖成分的細(xì)微變化，使得在一個(gè)很小的范圍內(nèi)出現(xiàn)兩個(gè)共生組合：CcQ（上）和WoQ（下）；b.視域中A、B、C三相有機(jī)會彼此接觸，屬一個(gè)礦物共生組合。而D則被包裹于B中，不與A、

4、C接觸，不包括在該共生組合中，D與B構(gòu)成另一個(gè)礦物共生組合 2成分-共生圖解 如果一個(gè)巖石系統(tǒng)由三組分組成，根據(jù)Godlschmidt礦物相律，在普遍觀察到的組合中，礦物數(shù)應(yīng)是3、2或1，這意味著當(dāng)這種巖石的礦物成分用一個(gè)三頂點(diǎn)為三組分的三角圖解表示時(shí)，把該圖解分成一系列小三角形就能直觀地表示礦物共生關(guān)系，這種圖解叫成分成分-共生圖解共生圖解或共生圖解共生圖解。 成分-共生圖解a. a 、b、c為三個(gè)組分，A、B、C、D、E、F、G為成分固定的礦物；b. a、b、c為三個(gè)組分，C、D為成分固定的礦物，A、B、E、F、G為固溶體礦物 3組分分析 為了對成分復(fù)雜的巖石作共生分析，有必要對巖石系統(tǒng)各

5、組分作具體分析，找出對礦物共生組合影響最大的三四個(gè)組分，把多組分巖石系統(tǒng)簡化為三組分或四組分系統(tǒng)，才有可能作出成分-共生圖解，表示巖石化學(xué)成分與礦物組合的關(guān)系，這一過程叫做組分分析。 31 完全活動(dòng)組分 該類組分在間隙溶液中的濃度或化學(xué)位與T、P一樣是巖石系統(tǒng)的外部條件。成分一共生圖解表示的是一定外部條件下的礦物組合。所以，外部條件在圖解中不表示。當(dāng)外部條件改變引起礦物組合的變化時(shí)，用新的圖解表示新條件下的新的一套礦物組合。 3.2惰性組分 惰性組分進(jìn)一步劃分為：（1）雜質(zhì)組分雜質(zhì)組分 （2）類質(zhì)同象組分類質(zhì)同象組分 （3）孤立組分孤立組分 （4）過剩組分過剩組分 （5）有效惰性組分有效惰性組

6、分 1ACF圖 Eskola(1915) 設(shè)計(jì)ACF圖以表示成分范圍廣泛的含石英變質(zhì)巖（包括泥質(zhì)、長英質(zhì)、基性、鈣質(zhì)、鎂質(zhì)）的礦物共生。 1.1 含石英變質(zhì)巖的組分分析 （1）完全活動(dòng)組分：H2O、CO2，共生圖解中不予考慮。 （2）過剩組分：SiO2。 （3）類質(zhì)同象組分 （4）有效惰性組分 芬蘭Orijarvi地區(qū)接觸變質(zhì)巖ACF圖 Ant.直閃石； Cum.鎂鐵閃石； Gro. 鈣鋁榴石； Hb.普通角閃石； Mi. 微斜長石 1.2 ACF圖的編制 Eskola（1939）將上述三個(gè)有效惰性組分為頂點(diǎn)的成分-共生圖解命名為ACF圖圖 。A=Al2O3Fe2O3C=CaOF=FeOMgO

7、MnOACF=100. 在三角形圖解上，按礦物組成的ACF比值標(biāo)繪礦物后，按礦物的實(shí)際共生關(guān)系連接共生線即完成了ACF圖解。 對ACF圖有兩點(diǎn)必須注意：一是圖中An 位置實(shí)際上并不是鈣長石，它與圖解外的Ab一起代表某一號碼的斜長石；二是Ms（白云母）、Bi（黑云母） 都是含鉀礦物，它們在共生組合中是否出現(xiàn)在很大程度上受巖石的K2O組分控制 。1.3 巖石成分的標(biāo)繪計(jì)算巖石的ACF值的程序如下： （1）用副礦物含量校正巖石化學(xué)分析：（2）把校正過的巖石化學(xué)分析的各個(gè)氧化物wB%（可不考慮SiO2和H2O）除以其分子量再乘以1000，換算成氧化物的摩爾數(shù)。 （3）用鉀長石、鈉長石校正摩爾數(shù)Al2O

8、3，用磷灰石校正CaO，用方解石校正數(shù)CaO 。 2AKF圖 Eskola（1915）設(shè)計(jì)AKF圖圖（AKF diagram）以表示含石英的泥質(zhì)變質(zhì)巖的礦物共生關(guān)系。 3ACF圖與AKF圖的聯(lián)用 芬蘭Orijarvi 接觸變質(zhì)巖ACF、AKF圖 1. FeO/MgO對泥質(zhì)變質(zhì)巖礦物共生的影響及泥質(zhì)變質(zhì)巖組分分析 1. 變質(zhì)相的概念 Eskola （1915）設(shè)計(jì)了ACF和AKF圖表示變質(zhì)巖的礦物組合，這使得他能為一些已很好研究的變質(zhì)地區(qū)編制ACF圖，并發(fā)現(xiàn)一些地區(qū)的ACF圖彼此類似，而另一些地區(qū)則彼此明顯不同。他把前者歸因于這些地區(qū)變質(zhì)作用P-T條件彼此相近，而后者則歸因于變質(zhì)作用P-T條件不

9、同。這樣，他就能把全世界變質(zhì)地區(qū)分為幾類，每一類以相似的ACF圖為特征，把一個(gè)類型的所有巖石歸為一個(gè)變質(zhì)相變質(zhì)相。 現(xiàn)將定義作進(jìn)一步說明如下： （1）一個(gè)變質(zhì)相是一個(gè)等物理系。因而，變質(zhì)相與巖石化學(xué)成分無關(guān)。（2）“礦物組合與巖石化學(xué)成分之間有固定的、可以預(yù)測的對應(yīng)關(guān)系”。（3）變質(zhì)相的標(biāo)志是礦物組合。 與變質(zhì)相相比，變質(zhì)級是對變質(zhì)作用P-T空間更粗略的劃分。因而，一個(gè)變質(zhì)級包括幾個(gè)變質(zhì)相。具體如下：a. 很低級：包括沸石相（Z）、葡萄石綠纖石相（P-P）、硬柱石鈉長石綠泥石相（LA）、藍(lán)片巖相（BS）b. 低級：包括鈉長綠簾角巖相（AEH）、綠片巖相（GS）、綠簾角閃巖相（EA）c. 中級：包括普通角閃石角巖相（HH）、透長巖相（S）、麻