第04讲 共生分析与变质相2012.ppt

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1、第五讲　矿物共生分析与变质相（系）矿物共生分析和成分-共生图解岩石学中的“相”的概念变质相概念及其划分变质相系列、变质作用P/T比和构造环境P-T-t轨迹概念矿物共生分析：应用物理化学相平衡原理，分析天然变质岩石中的矿物共生组合（相，p）与全岩化学（独立组份,c）和变质条件（自由度,f）之间的关系及其变化规律。一、共生分析和成分-共生图解对于硅质泥晶灰岩，如果方解石相对多于石英时，当变质反应彻底进行并达到平衡时，其矿物共生组合是“方解石+硅灰石）相反，如果石英相对多于方解石，那么最终的平衡组合，也就矿物共生组合将是“石英+硅灰石”矿物共生组合

2、——一个给定化学成分体系的岩石中发生的变质反应达到化学平衡（正、逆速率相等）时得到的矿物组合吉布斯相律（封闭体系，实验室尺度）：p=c+2–f（1）SiO2、Al2O3,矿物相：刚玉、石英（各种多型变体）、红柱石、蓝晶石、矽线石、莫来石。。。。c=2，p=4–f，平衡共生矿物数目最多有4个：红柱石+蓝晶石+矽线石+石英；红线石+蓝晶石+矽线石+刚玉；。。。。。。（2）SiO2、Al2O3,但SiO2：Al2O3=1矿物相：红柱石、蓝晶石、矽线石、莫来石但c=1，p=3–f，平衡共生矿物数目最多有3个：红柱石+矽线石+蓝晶石，。。。。。。（一）、

3、相平衡原理哥尔德史密特（矿物）相律（封闭系统，天然尺度，露头-薄片）：p=c+2–f，f≥2，p≤c天然封闭的岩石系统当化学反应达到平衡时，平衡共生的矿物相数目不大于有效组分数目（1）SiO2Al2O3,c=2,p≤2：红柱石+石英、蓝晶石+石英、矽线石+石英、。。。刚玉+红线石、刚玉+蓝晶石、矽线石+刚玉（2）SiO2Al2O3,但SiO2：Al2O3=1c=1,p≤1：平衡矿物数目最多1个：红柱石、矽线石、蓝晶石（3）如果出现自由度=1，或=0的极端情况，则（1）和（2）中矿物相数目分别增加1个和2个柯尔任斯基（矿物）相律（开放系统，天然尺

4、度，露头-薄片）：c=ci+cm活动组分（cm）的浓度或化学位（势）与环境P、T条件一样，是控制交代反应的控制因素,p=ci+cm+2–f，对照哥尔德史密特（矿物）相律，得f≥2+cm，p≤ci因此，在天然开放岩石系统中，当化学（交代）反应达到平衡时，共生矿物相数不大于有效惰性组分数实例：云英岩，是气液交代岩之一种，由花岗岩经热液交代作用而成，岩石普遍存在交代分带现象，在交代最强的核部分，活动组分最多，惰性组分最少，因而往往形成单矿物岩石我们在前面已提及，对于具有封闭系统性质的天然变质岩石（区域变质岩和接触变质岩，控制其变质矿物的有效惰性组分有

5、：Al2O3+Fe2O3FeO+MgO+MnOCaO+Na2OK2O+Na2O加上与过剩组分SiO2对应的矿物相石英，据哥尔德史密特（矿物）相律相律，可以得出重要结论：当一个天然岩石系统的化学反应达到平衡时，共生矿物相的数目一般不大于5个，如果在单变线（f=1)上平衡，共生矿物数目可达6个，不变点上的平衡可出现7个。单变线上或不变点上的平衡组合通常是可望不可求的，因此，天然岩石系统中共生的矿物数据一般不超过5个。（二）、变质岩典型岩石化学体系泥质：ASH，KASH，KNCASH，KMFASH，KNCMFASH基性：CFMASH，CNFMASH钙

6、质：CMS，CASH镁质：FMSH，镁铝质：FMASH常用岩石化学体系图解：ACF、A’KF、AFM、SMC。。。。在实际工作中，通过岩石薄片观察，查明哪些矿物属于一个矿物共生组合，是建立变质相重要步骤岩相学标志（观察）相互接触，边界规则和谐;矿物之间无反应或交代结构现象（世代关系）；同种矿物其光性特征（常数）相同；2热力学标志（计算）一个天然共生组合的矿物数目一般不大于5。一个共生组合中，某些元素在两个（一对）互相接触矿物之间的分配，服从能斯特分配定律。（三）矿物共生组合的判别标志——ABCDA=[Al2O3]+[Fe2O3]C=[CaO]F

7、=[FeO]+[MnO]+[MgO]A+C+F=100%A’=[Al2O3]+[Fe2O3]-[K2O]K=[K2O]F=[FeO]+[MnO]+[MgO]A’+K+F=100%（四）矿物共生组合的图解表示1。共生矿物标注例子（P316）蓝晶石、矽线石、红柱石:Al2SiO5方解石:CaCO3、硅灰石:CaSiO3白云石:CaMg(CO3)2、透辉石:CaMgSi2O6、普通辉石透闪石(Ca2Mg5Si8O22(OH)2、阳起石、普通角闪石钙铝榴石:Ca3Al2Si3O12、钙铁榴石:Ca3Fe2Si3O12铁铝榴石:(Fe,Mg,Mn,Ca)

8、3Al2Si3O122。连结共生矿物3。标注矿物组合二、“相，facies”的概念岩石学中的“相”是指在同一地壳中同一物理化学条件(环境)中形成的一套