礦物顯微出溶結(jié)構(gòu)的研究

礦物顯微出溶結(jié)構(gòu)的研究及其地質(zhì)意義

劉良大陸動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系，西安，7100692011年10.14礦物顯微出溶結(jié)構(gòu)的研究共54頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第1頁(yè)!引言礦物出溶結(jié)構(gòu)及其相關(guān)結(jié)構(gòu)涉及的基本概念礦物出溶結(jié)構(gòu)的基本特征及其識(shí)別標(biāo)志一些出溶結(jié)構(gòu)引發(fā)的爭(zhēng)議及其啟示

1.橄欖石出溶鈦鐵氧化物2.單斜輝石出溶石英3.石榴子石出溶金紅石出溶結(jié)構(gòu)研究面臨的一些問(wèn)題結(jié)語(yǔ)提綱礦物顯微出溶結(jié)構(gòu)的研究共54頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第2頁(yè)!一、引言“出溶結(jié)構(gòu)”是結(jié)晶巖石中主要造巖礦物常見(jiàn)的一種顯微結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)期受到研究者的關(guān)注。上一世紀(jì)90年代以前比較詳細(xì)描述出溶結(jié)構(gòu)的礦物主要有：長(zhǎng)石族礦物的出溶詳見(jiàn)：Feldsparminerals，SmithJ.V&BrownW.L.,1984

輝石族礦物的出溶

詳見(jiàn)：Rock-formingminerals,Vol.2A.DeerW.A.,etal.(1978)

－資料豐富，出溶方位的描述氧化物礦物的出溶－尖晶石-磁鐵礦與磁鐵礦-鈦鐵礦系列詳見(jiàn)：OxideMinerals.MineralogicalSocietyofAmerica.(1991)Chapter5:Oxidetextures—AMini-Atlas,HaggertyS.E

－圖片非常漂亮

礦物顯微出溶結(jié)構(gòu)的研究共54頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第3頁(yè)!1990,1991年南非含金剛石金伯利巖中的幔源石榴子石二輝橄欖巖和榴輝巖捕虜體的石榴子石中分別發(fā)現(xiàn)了出溶的單斜輝石和斜方輝石棒狀體-石榴子石的出溶

，結(jié)合高溫高壓條件石榴子石－輝石固溶體的實(shí)驗(yàn)資料，論證提出出溶前該石榴子石（超Si）的形成壓力>10－14GPa，即這些巖石來(lái)源于300－400Km的地幔深度Haggertyetal,1990.Ultradeep(greaterthan300kilometers)ultramaficuppermantlexenoliths.Science,248:993~996Sautter,Haggertyetal,1991.Ultradeep(>300kilometers)ultramaficxenoliths:Petrologicalevidencefromthetransitionzone.Science,252:827~830.礦物顯微出溶結(jié)構(gòu)的研究共54頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第4頁(yè)!(AfterLiouetal.,2007)目前全球至少在22條造山帶中發(fā)現(xiàn)了超高壓巖石認(rèn)定依據(jù)：特征礦物（如柯石英，金剛石等）及特殊的礦物出溶結(jié)構(gòu)；礦物出溶結(jié)構(gòu)研究意義：限定俯沖深度及其動(dòng)力學(xué)演化過(guò)程方面發(fā)揮著重要作用

目前關(guān)注的科學(xué)問(wèn)題：如何區(qū)分認(rèn)定某些礦物的顯微結(jié)構(gòu)是“出溶結(jié)構(gòu)”還是“非出溶結(jié)構(gòu)”？如何準(zhǔn)確解析這些顯微結(jié)構(gòu)的地質(zhì)內(nèi)涵？在學(xué)習(xí)、理解前人研究成果的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)就礦物出溶結(jié)構(gòu)的識(shí)別標(biāo)志、如何進(jìn)行研究及其研究面臨的問(wèn)題與挑戰(zhàn)談一談體會(huì).

礦物顯微出溶結(jié)構(gòu)的研究共54頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第5頁(yè)!（1）出溶作用(exsolution)概念：出溶作用通常是指某一均勻的礦物固溶體，由于溫度、壓力或溫度與壓力兩者同時(shí)改變而分離為兩種或兩種以上不同礦物相的過(guò)程.由出溶作用形成的異種礦物之間的相互交生(intergrowth)

稱之為礦物的出溶結(jié)構(gòu)，出溶后較豐富的礦物相稱為基質(zhì)，而較少量的礦物相稱為出溶片晶或出溶棒狀體.礦物顯微出溶結(jié)構(gòu)的研究共54頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁(yè)!出溶作用的特點(diǎn)：組分遷移的方式：是原子、離子或分子的擴(kuò)散作用.驅(qū)動(dòng)力或必要條件：是出溶前后體系自由能的降低.組分變化的規(guī)律：是等化學(xué)的分解反應(yīng)－即理論上

出溶前后組分是守恒的.詳見(jiàn)：1.《礦物學(xué)原理》－施倪承，馬喆生等譯，地質(zhì)出版社，19922.Rock-formingminerals,Vol.2A.DeerW.A.,etal.(1978)3.Solidsolutionsinsilicateandoxidesystems,editedbyCharlesA.Geiger,EotvosUniversityPress,2001

礦物顯微出溶結(jié)構(gòu)的研究共54頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第7頁(yè)!（2）交代作用(metasomatism)交代作用一詞是十八世紀(jì)中葉首次由諾曼(C.Naumann)提出的，用以指“一種能使固體巖石總化學(xué)成分改變的作用”.此后，哥爾德斯密特(1922)、林格倫(1933)和柯?tīng)柸仕够?1936)等人都曾予交代作用以各種定義.目前，一般理解交代作用“是指有一定數(shù)量的組分被帶進(jìn)和帶出，使巖石或礦物的總化學(xué)成分發(fā)生不同程度的改變的一種機(jī)理復(fù)雜的成巖和成礦作用”.由交代作用形成的顯微結(jié)構(gòu)稱交代結(jié)構(gòu)，交代結(jié)構(gòu)廣泛發(fā)育于許多高級(jí)變質(zhì)巖中.礦物顯微出溶結(jié)構(gòu)的研究共54頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第8頁(yè)!交代結(jié)構(gòu)舉例引自《變質(zhì)巖鑒定手冊(cè)》，陳曼云等編著，地質(zhì)出版社，2009礦物顯微出溶結(jié)構(gòu)的研究共54頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第9頁(yè)!引自《變質(zhì)巖鑒定手冊(cè)》，陳曼云等編著，地質(zhì)出版社，2009礦物顯微出溶結(jié)構(gòu)的研究共54頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第10頁(yè)!原生包裹體：是礦物生長(zhǎng)過(guò)程中同時(shí)形成的包裹體，常沿礦物某些特定結(jié)晶學(xué)方向，特別是平行主礦物的某些晶面方向成群或呈條帶狀、環(huán)帶狀分布(圖中的P).假次生包裹體和次生包裹體：則是主礦物結(jié)晶過(guò)程中或形成之后，熱液沿礦物的細(xì)微裂隙貫入并發(fā)生重結(jié)晶時(shí)捕獲而形成的包裹體，它們常沿礦物顆粒內(nèi)部的裂隙或切穿礦物顆粒的裂隙分布(圖中的PS和S).據(jù)何知禮，1982礦物顯微出溶結(jié)構(gòu)的研究共54頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第11頁(yè)!對(duì)生長(zhǎng)定向附生而言，其中兩種晶體可同時(shí)結(jié)晶，如形成文像結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)石和石英的規(guī)則交生就是這種成因的定向連生；也可以是一種晶體先形成，而后另一種晶體按一定規(guī)律浮生其上，如十字石與藍(lán)晶石.而出溶定向附生與交代定向附生則分別與前述出溶結(jié)構(gòu)和定向交代結(jié)構(gòu)的概念是完全一致的.礦物顯微出溶結(jié)構(gòu)的研究共54頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第12頁(yè)!三、礦物顯微出溶結(jié)構(gòu)的基本特征及其識(shí)別標(biāo)志一些典型礦物顯微出溶結(jié)構(gòu)的幾何學(xué)特征舉例：1.石榴子石出溶單斜輝石＋斜方輝石(1)石榴子石出溶單斜輝石和斜方輝石最早發(fā)現(xiàn)于南非含金剛石金伯利巖中的幔源石榴子石二輝橄欖巖.出溶的輝石棒狀體主要分布在石榴子石顆粒的核部，且其<001>方向沿石榴石的<111>晶帶方向分布；少部分呈石榴子石的裙邊分布.Haggertyetal,1990.Ultradeep(greaterthan300kilometers)ultramaficuppermantlexenoliths.Science,248:993~996礦物顯微出溶結(jié)構(gòu)的研究共54頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第13頁(yè)!1.石榴子石出溶單斜輝石＋斜方輝石(3)見(jiàn)于挪威西部片麻巖區(qū)(WGR)石榴石橄欖巖的變斑狀石榴子石瘤中依據(jù)種產(chǎn)出的針狀輝石恢復(fù)出溶前超硅石榴子石的成分指示其來(lái)源深度為185-200km(vanRoermundetal,1998,2001)；新近進(jìn)一步結(jié)合原位微量元素特征等分析確定第二種產(chǎn)出的輝石也是出溶的產(chǎn)物，重新恢復(fù)出溶前超硅石榴子石的成分獲其形成深度為>350km(Spengler,2006，Nature).

出溶的輝石有兩種產(chǎn)出方式：?jiǎn)蝹€(gè)石榴石顆粒核部的針狀出溶物；多晶石榴子石三接點(diǎn)間隙中的出溶物.礦物顯微出溶結(jié)構(gòu)的研究共54頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第14頁(yè)!3.橄欖石出溶鈦鐵氧化物

該顯微礦物出溶結(jié)構(gòu)首先由Dobrzhinetskayaetal(1996，Science)發(fā)現(xiàn)于AlpeArami石榴子石橄欖巖中，之后又分別在我國(guó)大別-蘇魯和柴北緣石榴子石橄欖巖中陸續(xù)被發(fā)現(xiàn).

其顯微結(jié)構(gòu)的顯著特征是出溶的鈦鐵礦棒狀體密集地出現(xiàn)在世代橄欖石的核部.透射電鏡分析揭示其出溶棒狀體與橄欖石的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)關(guān)系為：[0001]Ilm//[100]Ol,[11-20]Ilm//[010]Ol和[01-10]Ilm//[001]Ol.雖然該出溶結(jié)構(gòu)的形成機(jī)制及出溶前母體礦物形成的峰期壓力條件還有不同認(rèn)識(shí)，但對(duì)其屬礦物出溶結(jié)構(gòu)成因的認(rèn)識(shí)則無(wú)異議.礦物顯微出溶結(jié)構(gòu)的研究共54頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第15頁(yè)!cabcdef5.斯石英出溶藍(lán)晶石＋尖晶石其顯微結(jié)構(gòu)特征除藍(lán)晶石+尖晶石棒狀體比較密集地定向分布在石英顆粒的核部之外,還另具2個(gè)顯著特征：1)這些礦物棒狀體高角度穿過(guò)不同石英亞顆粒邊界時(shí)是平行和連續(xù)的；2)這些棒狀體礦物長(zhǎng)軸延伸方向的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)關(guān)系符合四方晶系的對(duì)稱性.不僅限定其出溶母體礦物只可能是斯石英，而且約束該出溶是發(fā)生在斯石英穩(wěn)定域.

Liuetal(2007，EPSL)礦物顯微出溶結(jié)構(gòu)的研究共54頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第16頁(yè)!四、一些出溶結(jié)構(gòu)引發(fā)的爭(zhēng)議及其啟示1.關(guān)于橄欖石出溶鈦鐵氧化物Dobrzhineskayaetal(1996)依據(jù):1)重建出溶前母體礦物TiO2含量與瓦茲利石中TiO2的濃度比較相近(TiO2約為0.6wt%）；2)寄主礦物橄欖石具有罕見(jiàn)的[001]優(yōu)選方位；3)透射電鏡分析揭示部分出溶的鈦鐵礦具有斜方晶系的晶體結(jié)構(gòu)(可能是其超高壓同質(zhì)多形變體－鈣鈦礦(Pervoskite)轉(zhuǎn)化而來(lái)的)的特征；提出橄欖石出溶鈦鐵礦可能發(fā)生在>10GPa的壓力(相當(dāng)于>300km的地幔深度)條件.礦物顯微出溶結(jié)構(gòu)的研究共54頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第17頁(yè)!爭(zhēng)論焦點(diǎn)（2）－關(guān)于出溶機(jī)制(A)：Risoldetal(2001)發(fā)現(xiàn)橄欖石中存在平行與(001)的面缺陷，而且桿狀鈦鐵礦傾向于沿面缺陷分布，并從高分辨晶格像上測(cè)得面缺陷處的面間距為0.44mm，推測(cè)該面缺陷為斜硅鎂石層，而斜硅鎂石結(jié)構(gòu)通常允許有較高的鈦含量，因此提出這些鈦鐵礦可能是由橄欖石中含鈦硅鎂石層分解而形成的.

Bozhilovetal(2003)則認(rèn)為Risoldetal(2001)的假說(shuō)無(wú)法解釋AlpeArami世代橄欖石中通常出現(xiàn)均勻分布的鈦鐵礦和同時(shí)出現(xiàn)的鉻鐵礦以及該橄欖巖中缺乏鈦斜硅鎂石的現(xiàn)象.

礦物顯微出溶結(jié)構(gòu)的研究共54頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第18頁(yè)!爭(zhēng)論焦點(diǎn)（2）－關(guān)于出溶機(jī)制(C)：新近，Hwangetal(2008)在大別毛北石榴子石橄欖巖中發(fā)現(xiàn)了定向的鉻磁鐵礦＋赤鐵礦棒狀體，并提出其形成機(jī)制可能為：9Fe7Si3O10(OH)6(含水橄欖石）=27Fe2SiO4(olivine)+3Fe2O3(hematite)+Fe3O4(magnetite)+23H2O+4H2但，Hwangetal(2008)的這一模型要求出溶前橄欖石含(OH)要高達(dá)13.8%，折合成H2O為6.5wt％，對(duì)此，目前還缺乏實(shí)驗(yàn)礦物學(xué)資料的支撐.礦物顯微出溶結(jié)構(gòu)的研究共54頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第19頁(yè)!爭(zhēng)論焦點(diǎn)（3）－高溫高壓實(shí)驗(yàn)資料（B）：Dobrzhineskayaetal(2000)在溫度介于1350-1700K和壓力為5-12GPa的條件范圍內(nèi)，以石榴子石橄欖巖＋純鈦鐵礦粉末(不含水體系)為起始材料進(jìn)行了TiO2在橄欖石中溶解度的高溫高壓實(shí)驗(yàn)研究.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：在5GPa和1400K橄欖石TiO2的含量低于檢出線，在8-10GPa橄欖石含TiO2為0.5wt%，在12GPa和1600K橄欖石TiO2含量可達(dá)1wt%。礦物顯微出溶結(jié)構(gòu)的研究共54頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第20頁(yè)!爭(zhēng)論焦點(diǎn)（4）－其它間接證據(jù)（Ａ）：Bozhilovetal(1999)進(jìn)一步在AlpeArami石榴子石橄欖巖中的透輝石中發(fā)現(xiàn)空間群為P21/c的單斜頑火輝石的出溶，具有這種空間群的單斜頑火輝石只在深度大于250km的地幔條件下才穩(wěn)定存在，從而為AlpeArami石榴子石橄欖巖超深來(lái)源提供了另一個(gè)有力的證據(jù).

(Bozhilovetal,1999,Science)礦物顯微出溶結(jié)構(gòu)的研究共54頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第21頁(yè)!2)Smith(1988)把單斜輝石中石英棒狀體的形成解釋為是早期超硅單斜輝石降壓出溶的結(jié)果。

依據(jù)：最早見(jiàn)于Mao(1971)的實(shí)驗(yàn)研究，其結(jié)果表明Jd-Ca質(zhì)單斜輝石在4GPa和1100-1700C的條件下超硅（SiO2）高達(dá)7.5%，并且SiO2在單斜輝石中的溶解度隨壓力的增大而增加.

后來(lái)，Angeletal(1988)在10-15GPa和1600C條件下合成了具有六次配位Si的非化學(xué)計(jì)量的鈉質(zhì)單斜輝石端員，其表達(dá)式為Na(Mg0.5,Si0.5)Si2O6.然而，目前我們還不十分清楚的問(wèn)題是，對(duì)超硅單斜輝石而言，其中超Si的多少是否一定與其含Ca-Eskola組分的多寡有關(guān)？反之，含Ca-Eskola組份的單斜輝石是否就一定超硅？因此，上述兩種關(guān)于單斜輝石出溶石英的成因機(jī)制是否完全等同需要進(jìn)一步深入研究.礦物顯微出溶結(jié)構(gòu)的研究共54頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第22頁(yè)!AEMindicatedthetracesofrutileneedlesareparallelto<111>/<100>,<112>and<110>directionsofgarnetwhenviewedalong<110>,<111>and<100>zoneaxesofgarnet,respectively.Thelackofspecificorientationrelationshipsbetweenrutileandgarnethost因此，Hwangetal(2007)提出石榴子石中的金紅石棒狀體可能不是出溶作用的產(chǎn)物．礦物顯微出溶結(jié)構(gòu)的研究共54頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第23頁(yè)!Threetypesofexsolvedintracrystallinepyroxenes:1)Orthopyroxenerods(>90%)2)Clinopyroxenerods3)Cpx+Opxintergrowthrods礦物顯微出溶結(jié)構(gòu)的研究共54頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第24頁(yè)!在測(cè)量的200多個(gè)輝石顆粒中，約有80-90％的輝石出溶體與寄主石榴石存在緊密的穩(wěn)定結(jié)晶學(xué)取向關(guān)系[001]px//<111>grt&[010]px//<110>grt

礦物顯微出溶結(jié)構(gòu)的研究共54頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第25頁(yè)!3)礦物出溶結(jié)構(gòu)的認(rèn)定與研究難度相對(duì)較大，不僅要求對(duì)出溶母體礦物在高溫高壓條件下的晶體化學(xué)行為及其變化有全面深入的了解，而且需要對(duì)細(xì)小的出溶礦物片晶或棒狀體進(jìn)行化學(xué)成分、晶體結(jié)構(gòu)、出溶量以及其與母體礦物拓?fù)潢P(guān)系的分析和確定.

礦物顯微出溶結(jié)構(gòu)的研究共54頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第26頁(yè)!3)近10多年來(lái)的研究表明,微量“水”也可以結(jié)構(gòu)水的形式與其它類質(zhì)同象組分耦合存在于超高壓巖石的名義上無(wú)水的礦物之中.

新近，一些超高壓巖石中名義上無(wú)水礦物出溶了含水礦物的顯微結(jié)構(gòu)現(xiàn)象不斷被發(fā)現(xiàn)，如哈薩克斯坦含金剛石大理巖的單斜輝石中發(fā)現(xiàn)了金云母＋柯石英的出溶，柴北緣石榴子石橄欖巖的石榴子石中發(fā)現(xiàn)鈉質(zhì)角閃石＋金紅石＋磷灰石的出溶，蘇魯石榴子石二輝橄欖巖石榴子石包體中的單斜輝石發(fā)現(xiàn)出溶的含鉀韭閃石等,不僅提供了俯沖帶巖石中的礦物可攜帶含水流體與大離子親石元素（如K、Na、P等）進(jìn)入地幔深部的有力證據(jù)，而且進(jìn)一步表明伴隨超高壓巖石抬升折返時(shí)這種微量“水”與大離子親石元素在母體礦物中又變得不穩(wěn)定而析離出來(lái).顯然，深俯沖巖石從地幔深度折返回地表的過(guò)程中一些名義上無(wú)水礦物的含水性發(fā)生了復(fù)雜的物理化學(xué)變化，但目前我們對(duì)發(fā)生這一變化的動(dòng)力學(xué)機(jī)制與引發(fā)的效應(yīng)尚不明確.礦物顯微出溶結(jié)構(gòu)的研究共54頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第27頁(yè)!出溶結(jié)構(gòu)蘊(yùn)含豐富的地質(zhì)信息,研究意義重大，但研究難度大。如何研究？野外地質(zhì)－－新鮮樣品

顯微結(jié)構(gòu)的細(xì)致觀察－－前提精細(xì)地分析測(cè)試－－包括成分、拓?fù)潢P(guān)系等

EBSD，透射電鏡固溶體礦物高溫高壓實(shí)驗(yàn)－－

－是解析出溶結(jié)構(gòu)地質(zhì)意義的核心六、結(jié)語(yǔ)礦物顯微出溶結(jié)構(gòu)的研究共54頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第28頁(yè)!這一時(shí)期最主要的研究進(jìn)展之一是認(rèn)識(shí)到這些“出溶結(jié)構(gòu)”的形成是礦物固溶體降溫分解的產(chǎn)物對(duì)其研究成為探索結(jié)晶巖石演化歷史（尤其是冷卻歷史）的重要內(nèi)容堿性長(zhǎng)石出溶圖解（據(jù)SmithandParsons,1974)(據(jù)Yund&Tulis,1983)礦物顯微出溶結(jié)構(gòu)的研究共54頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第29頁(yè)!石榴子石出溶輝石顯微結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)與研究意義重大啟示：地幔深度條件下某些礦物固溶體可“溶解”地殼深度所不能“溶解”的特殊組分，這些組分在巖石侵位或折返過(guò)程中由于壓力或壓力和溫度的降低變得不穩(wěn)定并從寄主礦物中離溶出來(lái)。因此，一些特殊礦物出溶結(jié)構(gòu)可能成為賦存巖石形成深度的判別標(biāo)志此后，礦物出溶結(jié)構(gòu)研究拓展到超高壓變質(zhì)巖石之中，涌現(xiàn)出一大批重要的研究成果礦物顯微出溶結(jié)構(gòu)的研究共54頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第30頁(yè)!二、礦物出溶結(jié)構(gòu)及其相關(guān)結(jié)構(gòu)涉及的基本概念出溶作用(exsolution)交代作用(metasomatism)礦物中的包裹體(inclusion)礦物的定向附生(overgrowth)礦物顯微出溶結(jié)構(gòu)的研究共54頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第31頁(yè)!固溶體(solidsolution)概念：在固態(tài)條件下，一種組份內(nèi)“溶解”了其他組而形成的均勻的固體。即，固溶體是由兩種或兩種以上的組份組成的，其中含量較高的組份可看成是固態(tài)的溶劑，其他組份則為溶質(zhì)。分類：1.替代固溶體—類質(zhì)同象混晶

（有序與無(wú)序之分）

2.填隙固溶體（侵入固溶體）3.缺位固溶體類質(zhì)同象是固溶體的一種類型從晶體結(jié)構(gòu)的角度看，除有序固溶體外，其余固溶體的晶格都是明顯的缺陷結(jié)構(gòu)。三類固溶體分別與雜質(zhì)填隙、替位和空位三種點(diǎn)缺陷相對(duì)應(yīng)。礦物顯微出溶結(jié)構(gòu)的研究共54頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第32頁(yè)!出溶結(jié)構(gòu)的特征：通常表現(xiàn)為單個(gè)礦物晶體或顆粒內(nèi)兩種或兩種以上異種礦物晶體彼此間以一定的結(jié)晶學(xué)取向關(guān)系交互連生，或一種礦物晶體嵌生于另一種晶體之中.其中，結(jié)晶學(xué)取向關(guān)系可表現(xiàn)為拓?fù)淙∠?topotaxy)或共晶格取向(syntaxy)或共面網(wǎng)取向(epitaxy);共晶格取向依據(jù)兩種礦物接觸邊界面網(wǎng)間距的差別可分為共格界面與非共格界面堿性長(zhǎng)石出溶條紋間的非共格(A，C)、共格(B)和半共格(D)邊界圖解(據(jù)Yund&Tulis,1983)礦物顯微出溶結(jié)構(gòu)的研究共54頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第33頁(yè)!交代作用的特點(diǎn)：組分遷移的方式：主要為滲透作用和擴(kuò)散作用.驅(qū)動(dòng)力：巖石或礦物中存在毛細(xì)管狀態(tài)的粒間空隙或

裂隙之間的壓力差以及不同部位的濃度差.組分變化規(guī)律：由于有一定數(shù)量組分的帶出帶入，因此交代前后巖石或礦物的總化學(xué)成分發(fā)生不同程度的改變交代結(jié)構(gòu)的特征：由交代作用新生成的礦物的形態(tài)通常很不規(guī)則，常呈樹(shù)枝狀或細(xì)脈狀，有時(shí)還貫通或切割主晶礦物顆粒的邊界，并且在主晶內(nèi)的分布很不均勻.然而，定向交代結(jié)構(gòu)，如一部分條紋長(zhǎng)石結(jié)構(gòu)的形成，就是斜長(zhǎng)石沿一定方位交代鉀長(zhǎng)石所致.

礦物顯微出溶結(jié)構(gòu)的研究共54頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第34頁(yè)!引自《變質(zhì)巖鑒定手冊(cè)》，陳曼云等編著，地質(zhì)出版社，2009礦物顯微出溶結(jié)構(gòu)的研究共54頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第35頁(yè)!（3）礦物中的包裹體(inclusion)

礦物包裹體是礦物在生長(zhǎng)過(guò)程中或形成后所捕獲而包裹在礦物顆粒內(nèi)部的外來(lái)物質(zhì).包裹體既可以是其它礦物晶體，也可以是氣體、液體或非晶質(zhì)體.包裹體按成因分類：

原生(primaryinclusion)、假次生(psedou-secondaryinclusion)

次生(secondaryinclusion).礦物顯微出溶結(jié)構(gòu)的研究共54頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第36頁(yè)!（4）礦物的定向附生(overgrowth)

定向附生：又稱浮生，是指一種晶體以一定的結(jié)晶學(xué)取向關(guān)系附生于另一種晶體之上或之中而構(gòu)成的晶體之間的規(guī)則連生.

成因機(jī)理：附生一般都是共面網(wǎng)取向連生(epitaxy),即礦物晶體之間，由于它們具有彼此相似的面網(wǎng)而導(dǎo)致的相互取向連生.如：十字石的(010)面網(wǎng)與藍(lán)晶石的(100)面網(wǎng)在結(jié)構(gòu)與成分上都相近，故十字石以(010)面附生于藍(lán)晶石(100)面上.成因分類：生長(zhǎng)定向附生、出溶定向附生及交代定向附生.

十字石以(010)面附生于藍(lán)晶石(100)面上礦物顯微出溶結(jié)構(gòu)的研究共54頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第37頁(yè)!小結(jié)：由以上基本概念出發(fā)，明顯可以看出礦物的“出溶結(jié)構(gòu)”、“定向交代結(jié)構(gòu)”、“定向包裹體”和“生長(zhǎng)定向附生”4種顯微結(jié)構(gòu)有某些相似之處.但它們的形成機(jī)理與形成過(guò)程是完全不同的，因而所代表的地質(zhì)內(nèi)涵亦有本質(zhì)上的差別.因此，有效地區(qū)分與辨認(rèn)礦物中一些具有定向性的顯微結(jié)構(gòu)究竟是“出溶結(jié)構(gòu)”還是“非出溶結(jié)構(gòu)”的研究至關(guān)重要.需要細(xì)致地顯微結(jié)構(gòu)觀察、分析礦物顯微出溶結(jié)構(gòu)的研究共54頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第38頁(yè)!幾乎同時(shí)，石榴子石出溶單斜輝石和斜方輝石又見(jiàn)于南非含金剛石金伯利巖中的榴輝巖捕虜體以及石榴石捕虜晶中.出溶的輝石棒狀體亦主體分布在石榴子石的核部，其<001>方向沿石榴石的<111>晶帶方向分布，并且在薄片中輝石一般沿三組方向分布，構(gòu)成三角形圖案.

Sautter,Haggertyetal,1991.Ultradeep(>300kilometers)ultramaficxenoliths:Petrologicalevidencefromthetransitionzone.Science,252:827~830.1.石榴子石出溶單斜輝石＋斜方輝石(2)礦物顯微出溶結(jié)構(gòu)的研究共54頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第39頁(yè)!2.石榴子石出溶單斜輝石＋金紅石＋磷灰石Yeetal(2000)在中國(guó)青島仰口榴輝巖的粗粒石榴子石的核部發(fā)現(xiàn)密集的單斜輝石、金紅石與磷灰石的出溶（Yeetal，2000，Nature)費(fèi)氏臺(tái)測(cè)定顯示這些出溶棒狀體的長(zhǎng)軸方向彼此呈60/120的夾角分組平行，故分析其長(zhǎng)軸方向沿石榴子石的<111>晶帶方向分布.礦物顯微出溶結(jié)構(gòu)的研究共54頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第40頁(yè)!cdef4.單斜輝石出溶鉀長(zhǎng)石、榍石出溶柯石英以及單斜輝石出溶石英顯微結(jié)構(gòu)的特征均是出溶的礦物片晶或棒狀體無(wú)不例外地定向密集地分布在母體礦物的核部.礦物顯微出溶結(jié)構(gòu)的研究共54頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第41頁(yè)!小結(jié)：就顯微結(jié)構(gòu)的幾何學(xué)特征而言，礦物的出溶結(jié)構(gòu)普遍具有以下幾個(gè)共同顯著的基本特征：

1)所出溶的礦物片晶總是較自形、較密集、較均勻地分布在母體礦物顆粒的核部，母體礦物顆粒的邊部則是相對(duì)“干凈”的(vanRoermundetal,2001)

；

2)所出溶的礦物片晶總是沿母體礦物的特定結(jié)晶學(xué)方向分布，不同片晶之間是相互平行或彼此以特定的夾角分布（Yeetal，2000)；

3)當(dāng)出溶片晶或棒狀體沿母體礦物的多個(gè)結(jié)晶學(xué)方向分布時(shí)，其空間分布規(guī)律一定是能被母體礦物的部分或全部對(duì)稱要素聯(lián)系起來(lái)的.具有這些幾何學(xué)特征的本質(zhì)，在于母體固溶體礦物的均勻性以及出溶作用過(guò)程中組分的遷移是以離子擴(kuò)散的方式進(jìn)行的.

4)另外，由于礦物固溶體的出溶是一個(gè)等化學(xué)的分解反應(yīng)，所以出溶后的礦物成分總和應(yīng)與出溶前母體礦物的成分完全一致，同時(shí)，“重建”獲得的出溶前母體礦物成分中的各種陰陽(yáng)離子的配置及其類質(zhì)同像替換關(guān)系必須符合該礦物固溶體的晶體化學(xué)原理.因此，識(shí)別礦物的出溶結(jié)構(gòu)，前2個(gè)和第4個(gè)或全部4個(gè)基本特征必須具備.其中，第4個(gè)特征是其區(qū)別于母體礦物以定向附生的方式包裹了其它礦物、或母體礦物結(jié)晶后受交代作用所致沿特定方向新生了其它礦物的最重要的標(biāo)志之一.礦物顯微出溶結(jié)構(gòu)的研究共54頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第42頁(yè)!爭(zhēng)論焦點(diǎn)（1）－出溶量的估算：Hackeretal(1997)對(duì)同一地區(qū)的樣品（由Dobrzhineskaya提供）以及中國(guó)蘇魯榮城遲家店石榴二輝橄欖巖的橄欖石中鈦鐵礦出溶物進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，獲得出溶前橄欖石Ti02含量?jī)H為0.02-0.03wt%。Greenetal(1997)進(jìn)一步用顯微鏡重新測(cè)量出溶鈦鐵礦的含量為0.1-1.0vol%，TiO2的含量為0.07-0.6wt%。Bozhilovetal(2003)利用共聚焦激光掃描顯微鏡三維定量測(cè)試方法獲得出溶鈦鐵礦的平均含量為0.31vol%，個(gè)別顆粒達(dá)到1.2vol%，TiO2的平均含量為0.23wt%，最大可達(dá)0.9wt%。(a)0.07vol%,(b)0.24vol%,(c)0.57vol.%,and(d)1.05vol%.礦物顯微出溶結(jié)構(gòu)的研究共54頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第43頁(yè)!爭(zhēng)論焦點(diǎn)（2）－關(guān)于出溶機(jī)制(B)：金振民等(1998)在大別碧溪嶺石榴子石異剝橄欖巖的橄欖石中發(fā)現(xiàn)棒狀鈦鉻磁鐵礦的出溶體，后經(jīng)深入研究認(rèn)為其形成可能是瓦茲利石穩(wěn)定域{(Fe,Cr)2,(Ti+Fe2+)}O4-(Mg,Fe)2SiO4固溶體減壓分解的產(chǎn)物，其形成深度可能>300km(LiuXW,2005).Zhangetal(1999)在大別毛屋方輝橄欖巖的橄欖石中發(fā)現(xiàn)磁鐵礦的出溶體，提出該出溶體的形成可能是減壓作用過(guò)程中瓦茲利石結(jié)構(gòu)的Fe3O4-(Fe,Mg)2SiO4固溶體分解的產(chǎn)物，并推測(cè)毛屋超鎂鐵質(zhì)巖的俯沖深度>200km.新近，宋述光等(2005)在柴北緣勝利口石榴子石橄欖巖的橄欖石中發(fā)現(xiàn)出溶的鈦鐵礦，亦認(rèn)為推測(cè)其形成深度>200km.

礦物顯微出溶結(jié)構(gòu)的研究共54頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第44頁(yè)!爭(zhēng)論焦點(diǎn)（3）－高溫高壓實(shí)驗(yàn)資料（A）：GudfinnssonandWood(1998)在溫度介于1400-1600C和壓力為13.2-14.2GPa的條件下以橄欖石和地幔橄欖巖為起始材料，實(shí)驗(yàn)確定了平衡共存橄欖石與瓦茲利石中微量元素Ti,Al,Cr,Ni,Ca和Na的分配.結(jié)果表明：瓦茲利石中TiO2的最高含量為0.63wt%，而橄欖石中TiO2的最高含量?jī)H為0.11wt%。這一結(jié)果有力地支持了AlpeArami橄欖石中鈦鐵礦出溶棒狀體的形成是瓦茲利石固溶體分解的產(chǎn)物.礦物顯微出溶結(jié)構(gòu)的研究共54頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第45頁(yè)!爭(zhēng)論焦點(diǎn)（3）－高溫高壓實(shí)驗(yàn)資料（C）：新近，Hermannetal(2005)利用合成的TiO2-MgO-SiO2體系進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)：在1200-1500C和1bar壓力條件下，橄欖石中TiO2的溶解度不僅隨溫度的升高而增大，而且還與共生的礦物相密切相關(guān).如：與尖晶石共生的橄欖石中TiO2的溶解度最高可達(dá)1.25wt%，而與板鈦礦共生的橄欖石TiO2的溶解度最高僅為0.43wt%；在1400C和1.5-5.5GPa壓力條件，橄欖石中TiO2的溶解度并不與壓力呈現(xiàn)明顯的相關(guān)，在所有的實(shí)驗(yàn)中橄欖石的TiO2含量均為約0.2wt%.據(jù)此，Hermannetal(2005)提出含Ti橄欖石以及橄欖石出溶鈦鐵礦不能作為指示其源于超深地幔深度的標(biāo)志.然而，該實(shí)驗(yàn)的起始材料、實(shí)驗(yàn)的溫壓條件、尤其是實(shí)驗(yàn)產(chǎn)物中共生礦物組合的特征與前２個(gè)實(shí)驗(yàn)有明顯的不同.因此，我們認(rèn)為該實(shí)驗(yàn)資料不足以用來(lái)討論石榴子石橄欖石巖中橄欖石出溶鈦鐵氧化物的形成機(jī)制.礦物顯微出溶結(jié)構(gòu)的研究共54頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第46頁(yè)!2.關(guān)于單斜輝石出溶石英的爭(zhēng)議單斜輝石出溶石英的顯微結(jié)構(gòu)在世界許多高壓－超高壓帶的榴輝巖中陸續(xù)被發(fā)現(xiàn)，曾被認(rèn)為是識(shí)別超高壓變質(zhì)作用的證據(jù)之一.目前文獻(xiàn)對(duì)其形成機(jī)制有兩種解釋：

1）認(rèn)為是先存含Ca-Eskola組分的單斜輝石降壓退變分解的產(chǎn)物，其分解化學(xué)式可表示為：2Ca0.5□0.5AlSi2O6→CaAl2SiO6+SiO2.依據(jù)：Sobolevetal(1968)發(fā)現(xiàn)西伯利亞金伯利巖藍(lán)晶石榴輝巖中的單斜輝石具有非計(jì)量化學(xué)之特征，后來(lái)Smyth(1980)分析計(jì)算南非金伯利巖榴輝巖中的綠輝石含Ca-Eskola組分可高達(dá)17mol%.然而，Gasparik(1986)的反轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)又進(jìn)一步表明含Ca-Eskola組分的單斜輝石的低壓穩(wěn)定性可延伸到石英穩(wěn)定域.基于這一實(shí)驗(yàn)資料，Pageetal(2005)強(qiáng)烈主張單斜輝石出溶石英的顯微結(jié)構(gòu)不能單獨(dú)作為指示超高壓的標(biāo)志.

同時(shí)，含Ca-Eskola組分的單斜輝石亦被高溫高壓實(shí)驗(yàn)研究證實(shí).礦物顯微出溶結(jié)構(gòu)的研究共54頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第47頁(yè)!３.關(guān)于石榴子石出溶金紅石的爭(zhēng)議a-b:來(lái)自蘇魯仰口的榴輝巖c-d:來(lái)自德國(guó)Erzgebirge含金剛石的長(zhǎng)英質(zhì)巖石e-f:來(lái)自southernBohemianMassif附近的長(zhǎng)英質(zhì)麻粒巖HwangS.L.,etal.,J.metamorphicGeol.,2007,25,349–362礦物顯微出溶結(jié)構(gòu)的研究共54頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第4