共生分析、變質相和變質相系

1、 1共生分析的基本思路 從熱力學角度看，一個天然結晶巖石就是一個復雜的非均勻系統(tǒng)。 Gibbs相律： P（相數(shù)） f（自由度數(shù)）= c（組分數(shù)） 2 從研究變質巖礦物共生組合特征及其變化規(guī)律出發(fā)，應用相律，可以分析礦物組合與巖石化學成分和物化條件的關系。這是變質巖石學研究的基本方法，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)；如果有一個流體相，礦物相數(shù)就等于p1。因此在一定溫度、壓力范圍內平衡的礦物相數(shù)不大于該巖石系統(tǒng)的獨立組分數(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組分差異活動性原理，在開放系統(tǒng)情況下，各組分的活動性不同，可分為完全活動組分完全活動組分和惰性組分惰性組分兩類。即：c = ci cm 式中，c組分數(shù)，cI 惰性組分數(shù)，cm活動組分數(shù)。 pci 因此，在溫度、壓力和活動組分化學位的一定范圍內, 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數(shù)，而與活動組分無關。這就是Korzhenskii礦物相律。 1礦物組合及其確定標志 在共生分析中，把一定化學成分巖石達化學平衡時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準如下：（1）一個礦物共生組合中的各種礦物都

3、有相互接觸的關系；（2）一個礦物共生組合的各礦物，相互間無反應和交代現(xiàn)象；（3）一個礦物共生組合中，同種礦物的化學成分及光性特征應相近。如有環(huán)帶，則其邊部化學成分及光性特征近似；（4）一個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系應符合礦物相律，即礦物相數(shù)不超過惰性組分數(shù)（通常礦物種類不超過五、六種）。 一個薄片中出現(xiàn)兩個共生組合a.由于原巖成分的細微變化，使得在一個很小的范圍內出現(xiàn)兩個共生組合：CcQ（上）和WoQ（下）；b.視域中A、B、C三相有機會彼此接觸，屬一個礦物共生組合。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構成另一個礦物共生組合 2成分-共生圖解 如果一個巖石系統(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)應是3、2或1，這意味著當這種巖石的礦物成分用一個三頂點為三組分的三角圖解表示時，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為三個組分，A、B、C、D、E、F、G為成分固定的礦物；b. a、b、c為三個組分，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，表示巖石化學成分與礦物組合的關系，這一過程叫做組分分析。 31 完全活動組分 該類組分在間隙溶液中的濃度或化學位與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。當外部條件改變引起礦物組合的變化時，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 惰性組分進一步劃分為：（1）雜質組分雜質組分 （2）類質同象組分類質同象組分 （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) 設計ACF圖以表示成分范圍廣泛的含石英變質巖（包括泥質、長英質、基性、鈣質、鎂質）的礦物共生。 1.1 含石英變質巖的組分分析 （1）完全活動組分：H2O、CO2，共生圖解中不予考慮。 （2）過剩組分：SiO2。 （3）類質同象組分 （4）有效惰性組分 芬蘭Orijarvi地區(qū)接觸變質巖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）將上述三個有效惰性組分為頂點的成分-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比值標繪礦物后，按礦物的實際共生關系連接共生線即完成了ACF圖解。 對ACF圖有兩點必須注意：一是圖中An 位置實際上并不是鈣長石，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 巖石成分的標繪計算巖石的ACF值的程序如下： （1）用副礦物含量校正巖石化學分析：（2）把校正過的巖石化學分析的各個氧化物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）設計AKF圖圖（AKF diagram）以表示含石英的泥質變質巖的礦物共生關系。 3ACF圖與AKF圖的聯(lián)用 芬蘭Orijarvi 接觸變質巖ACF、AKF圖 1. FeO/MgO對泥質變質巖礦物共生的影響及泥質變質巖組分分析 1. 變質相的概念 Eskola （1915）設計了ACF和AKF圖表示變質巖的礦物組合，這使得他能為一些已很好研究的變質地區(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)變質作用P-T條件彼此相近，而后者則歸因于變質作用P-T條件不

9、同。這樣，他就能把全世界變質地區(qū)分為幾類，每一類以相似的ACF圖為特征，把一個類型的所有巖石歸為一個變質相變質相。 現(xiàn)將定義作進一步說明如下： （1）一個變質相是一個等物理系。因而，變質相與巖石化學成分無關。（2）“礦物組合與巖石化學成分之間有固定的、可以預測的對應關系”。（3）變質相的標志是礦物組合。 與變質相相比，變質級是對變質作用P-T空間更粗略的劃分。因而，一個變質級包括幾個變質相。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