第三講礦物地質(zhì)溫壓計(jì)

1、第三講第三講 礦物地質(zhì)溫度壓力計(jì)礦物地質(zhì)溫度壓力計(jì)(Mineral Geothermobarometry) 成巖成礦礦物學(xué)成巖成礦礦物學(xué)什么是地質(zhì)溫壓計(jì)？什么是地質(zhì)溫壓計(jì)？ 用來計(jì)算或確定地質(zhì)過程發(fā)生時(shí)用來計(jì)算或確定地質(zhì)過程發(fā)生時(shí)的溫度和壓力條件的方法的溫度和壓力條件的方法一、地質(zhì)溫度壓力計(jì)的作用一、地質(zhì)溫度壓力計(jì)的作用二、礦物地質(zhì)溫度壓力計(jì)的建立二、礦物地質(zhì)溫度壓力計(jì)的建立三、典型礦物地質(zhì)溫度壓力計(jì)三、典型礦物地質(zhì)溫度壓力計(jì)提提 綱綱5006007008009001000Temperature(oC)102030Pressure (kbars)變質(zhì)過程的溫變質(zhì)過程的溫度壓力條件度壓力條件的變

2、化構(gòu)成的變化構(gòu)成P T軌跡軌跡一、地質(zhì)溫度壓力計(jì)的作用一、地質(zhì)溫度壓力計(jì)的作用變質(zhì)作用的變質(zhì)作用的P-T軌跡軌跡地質(zhì)溫壓計(jì)地質(zhì)溫壓計(jì) 同位素分餾溫度計(jì)同位素分餾溫度計(jì) 流體包裹體溫壓計(jì)流體包裹體溫壓計(jì) 礦物溫壓計(jì)礦物溫壓計(jì)1000ln 石英石英-水水=3.306106T-2一一2.71 CO2H2O - NaCl確定確定P-T的礦物學(xué)方法的礦物學(xué)方法 礦物反應(yīng)與礦物相變礦物反應(yīng)與礦物相變 礦物組合礦物組合 礦物溫度壓力計(jì)礦物溫度壓力計(jì)礦物反應(yīng)礦物反應(yīng) 石英石英方解石方解石硅灰石硅灰石礦物相變礦物相變同質(zhì)多像是礦物學(xué)中一個(gè)重要的現(xiàn)象同質(zhì)多像是礦物學(xué)中一個(gè)重要的現(xiàn)象礦物相變是溫度壓力變化的結(jié)果礦物

3、相變是溫度壓力變化的結(jié)果礦物相變可以用來指示形成條件礦物相變可以用來指示形成條件P-T曲解上三條反曲解上三條反應(yīng)線相交于一點(diǎn)：應(yīng)線相交于一點(diǎn)：三相點(diǎn)三相點(diǎn)。三條反應(yīng)。三條反應(yīng)線上相應(yīng)的兩相共線上相應(yīng)的兩相共生。三條反應(yīng)線將生。三條反應(yīng)線將P-T空間分為三個(gè)空間分為三個(gè)區(qū)，每個(gè)區(qū)僅一相區(qū)，每個(gè)區(qū)僅一相穩(wěn)定穩(wěn)定Ai SiO 同質(zhì)多像之間的相轉(zhuǎn)變反應(yīng)同質(zhì)多像之間的相轉(zhuǎn)變反應(yīng)Triple point矽線石矽線石V = 49.0藍(lán)晶石藍(lán)晶石V = 44.09紅柱石紅柱石V = 51.5反應(yīng)的巖石學(xué)意義：反應(yīng)的巖石學(xué)意義：And、Ky、Sil是富是富Al礦物礦物Ai SiO ，它們，它們在巖石中出現(xiàn)說明在

4、巖石中出現(xiàn)說明巖石富鋁（變泥質(zhì)巖石富鋁（變泥質(zhì)巖）巖）And出現(xiàn)說明巖石形出現(xiàn)說明巖石形成于低溫條件，成于低溫條件，Ky出現(xiàn)說明高壓條件，出現(xiàn)說明高壓條件，Sil的出現(xiàn)則指示高的出現(xiàn)則指示高溫條件溫條件 柯石英：柯石英：P2.8GPa at T=700 oC 金剛石：金剛石： P4 GPa at T=700 oC -PbO2型型TiO2：P=4-5GPa 橄欖石中鈣鈦礦型橄欖石中鈣鈦礦型FeTiO3出溶：出溶：P=10-13GPaCoesGtQz柯石英：柯石英：P2.8GPa at T=700100 m金剛石金剛石 -PbO2型型TiO2鈣鈦礦型鈣鈦礦型FeTiO3Olivine金剛石：金剛石

5、： P4 GPa at T=700 oC -PbO2型型TiO2：P=4-5GPa 橄欖石中鈣鈦礦型橄欖石中鈣鈦礦型FeTiO3出溶：出溶：P=10-13GPa利用礦物學(xué)方法精確計(jì)算地質(zhì)過程利用礦物學(xué)方法精確計(jì)算地質(zhì)過程所經(jīng)歷的溫度和壓力的方法所經(jīng)歷的溫度和壓力的方法礦物溫度壓力計(jì)礦物溫度壓力計(jì)二、地質(zhì)溫度壓力計(jì)的建立二、地質(zhì)溫度壓力計(jì)的建立1、礦物縮寫符號、礦物縮寫符號2、礦物地質(zhì)溫壓計(jì)的類型、礦物地質(zhì)溫壓計(jì)的類型3、礦物地質(zhì)溫壓計(jì)的理論基礎(chǔ)、礦物地質(zhì)溫壓計(jì)的理論基礎(chǔ)4、礦物地質(zhì)溫壓計(jì)的一般推導(dǎo)、礦物地質(zhì)溫壓計(jì)的一般推導(dǎo)造巖礦物縮寫符號造巖礦物縮寫符號(Symbols for rock-fo

6、rming minerals) 為便于表達(dá)而在國際上通用的礦物符號為便于表達(dá)而在國際上通用的礦物符號目前列出了目前列出了186種礦物的縮寫符號種礦物的縮寫符號Kretz R. 1983. Symbols for rock-forming minerals. American Mineralogist, 68: 277-279 1、礦物縮寫符號、礦物縮寫符號中文名中文名英文名英文名縮寫符號縮寫符號石英石英QuartzQtz鈉長石鈉長石AlbiteAb斜長石斜長石PlagioclasePl普通輝石普通輝石AugiteAug陽起石陽起石ActinoliteAct方解石方解石CalciteCct石膏石

7、膏GypsumGp黑云母黑云母BiotiteBt白云母白云母MuscoviteMs礦物穩(wěn)定同位素地質(zhì)溫壓計(jì)：礦物穩(wěn)定同位素地質(zhì)溫壓計(jì)：從理論上講，平衡礦物之間的穩(wěn)定同位素分餾值從理論上講，平衡礦物之間的穩(wěn)定同位素分餾值是溫度的函數(shù)；每一對平衡礦物的穩(wěn)定同位素都是溫度的函數(shù)；每一對平衡礦物的穩(wěn)定同位素都能計(jì)算出來。例如，石英能計(jì)算出來。例如，石英鈉長石礦物對的同位鈉長石礦物對的同位素分餾溫度計(jì)為：素分餾溫度計(jì)為：1000ln Qtz-Ab=0.5 106T-2。 礦物包裹體溫壓計(jì)：礦物包裹體溫壓計(jì)：利用礦物中的流體、氣體包裹體的均一溫度、冰利用礦物中的流體、氣體包裹體的均一溫度、冰點(diǎn)等確定寄主礦

8、物形成的溫度以及校正壓力。點(diǎn)等確定寄主礦物形成的溫度以及校正壓力。 2、礦物溫度壓力計(jì)的種類、礦物溫度壓力計(jì)的種類礦物離子交換溫壓計(jì)：礦物離子交換溫壓計(jì)：利用礦物中或礦物之間離子交換性質(zhì)建立起來的利用礦物中或礦物之間離子交換性質(zhì)建立起來的溫壓計(jì)。溫壓計(jì)。利用元素分配原理建立起來的溫壓計(jì)。利用元素分配原理建立起來的溫壓計(jì)。目前地質(zhì)研究中普遍使用該類溫壓計(jì)目前地質(zhì)研究中普遍使用該類溫壓計(jì) 。與固溶體概念相聯(lián)系！與固溶體概念相聯(lián)系！自然界中的許多礦物，絕大部分都是由兩種或兩種以自然界中的許多礦物，絕大部分都是由兩種或兩種以上組分所構(gòu)成的固溶體礦物上組分所構(gòu)成的固溶體礦物 。共生的固溶體礦物，如果是處

9、于平衡狀態(tài)的話，又共生的固溶體礦物，如果是處于平衡狀態(tài)的話，又常常具有某一種或幾種相同的元素常常具有某一種或幾種相同的元素(離子或原子離子或原子) 。同樣的元素也可以存在于同一礦物的不同結(jié)構(gòu)位置中同樣的元素也可以存在于同一礦物的不同結(jié)構(gòu)位置中Bt: K(Fe,Mg)3AlSi3O10(OH)2Grt: (Mg,Fe)3Al2Si3O12如：斜長石由鈉長石如：斜長石由鈉長石NaAlSi3O8和鈣長石和鈣長石CaAl2Si2O8兩種固兩種固溶體組成溶體組成3、礦物溫度壓力計(jì)的理論基礎(chǔ)、礦物溫度壓力計(jì)的理論基礎(chǔ)共生礦物間或同一礦物的非等效結(jié)構(gòu)之間、不同結(jié)構(gòu)共生礦物間或同一礦物的非等效結(jié)構(gòu)之間、不同結(jié)

10、構(gòu)位置之間都可能存在離子或原子的交換問題，即元素位置之間都可能存在離子或原子的交換問題，即元素的分配問題。的分配問題。元素的分配問題受熱力學(xué)定律元素的分配問題受熱力學(xué)定律 (Nernst定律定律) 所支配。所支配。假如把天然礦物看成理想溶體或近于理想溶體的話，假如把天然礦物看成理想溶體或近于理想溶體的話，那么某種元素在共生礦物之間或不同等效結(jié)構(gòu)位置之那么某種元素在共生礦物之間或不同等效結(jié)構(gòu)位置之間的分配數(shù)量之比，是受溫度和間的分配數(shù)量之比，是受溫度和/或壓力的支配?；驂毫Φ闹洹?因此，根據(jù)礦物的成分特點(diǎn)或礦物中元素的因此，根據(jù)礦物的成分特點(diǎn)或礦物中元素的占位特點(diǎn)，反過來就可以推測礦物平衡時(shí)的

11、溫度占位特點(diǎn)，反過來就可以推測礦物平衡時(shí)的溫度和壓力。和壓力。這就是礦物溫壓計(jì)的基本原理。這就是礦物溫壓計(jì)的基本原理。 常見的平衡反應(yīng)有兩大類：常見的平衡反應(yīng)有兩大類：(1) 交換反應(yīng)交換反應(yīng)(2) 純轉(zhuǎn)換反應(yīng)純轉(zhuǎn)換反應(yīng)在地質(zhì)過程中，只導(dǎo)致兩個(gè)物相之間或同一物相的在地質(zhì)過程中，只導(dǎo)致兩個(gè)物相之間或同一物相的不同結(jié)構(gòu)位置之間的離子交換反應(yīng)，而不會產(chǎn)生礦不同結(jié)構(gòu)位置之間的離子交換反應(yīng)，而不會產(chǎn)生礦物種的變化，也不會導(dǎo)致礦物實(shí)際比例的變化。物種的變化，也不會導(dǎo)致礦物實(shí)際比例的變化。交換反應(yīng)通常有一個(gè)較小的交換反應(yīng)通常有一個(gè)較小的 V值和適度的值和適度的 S和和 H值，因而值，因而dP/dT特別大特別

12、大(即平衡常數(shù)等值線的斜率較即平衡常數(shù)等值線的斜率較陡陡)，這些反應(yīng)可用作地質(zhì)溫度計(jì)。，這些反應(yīng)可用作地質(zhì)溫度計(jì)。 交換反應(yīng)交換反應(yīng)(1) 一種礦物中不同結(jié)構(gòu)位置之間的元素分配溫壓一種礦物中不同結(jié)構(gòu)位置之間的元素分配溫壓計(jì)，它的關(guān)鍵參數(shù)是離子的占位率和離子交換反計(jì)，它的關(guān)鍵參數(shù)是離子的占位率和離子交換反應(yīng)的平衡常數(shù)。應(yīng)的平衡常數(shù)。礦物離子交換地質(zhì)溫壓計(jì)有兩種類型礦物離子交換地質(zhì)溫壓計(jì)有兩種類型 (2) 共生礦物的元素分配溫壓計(jì)。它利用的關(guān)鍵性參共生礦物的元素分配溫壓計(jì)。它利用的關(guān)鍵性參數(shù)是礦物組分的摩爾分?jǐn)?shù)數(shù)是礦物組分的摩爾分?jǐn)?shù)Xi 、Xi 和分配系數(shù)和分配系數(shù)Ki - 石榴子石石榴子石黑云母

13、溫壓計(jì)黑云母溫壓計(jì) Fe3Al2Si3O12 + KMg3AlSi3O10(OH)2 = Mg3Al2Si3O12 + KFe3AlSi3O10(OH)2 鐵鋁榴石鐵鋁榴石 金云母金云母 鎂鋁榴石鎂鋁榴石 黑云母黑云母石榴子石石榴子石多硅白云母溫度計(jì)多硅白云母溫度計(jì)Mg3Al2Si3O12 + 3KFeAlSi4O10(OH)2 = Fe3Al2Si3O12 + KMgAlSi4O10(OH)2 鎂鋁榴石鎂鋁榴石 多硅白云母多硅白云母 鐵鋁榴石鐵鋁榴石 多硅白云母多硅白云母應(yīng)用離子交換地質(zhì)溫壓計(jì)時(shí)，必須考慮礦物應(yīng)用離子交換地質(zhì)溫壓計(jì)時(shí)，必須考慮礦物平衡狀態(tài)問題平衡狀態(tài)問題（1）礦物環(huán)帶結(jié)構(gòu)）礦

14、物環(huán)帶結(jié)構(gòu) 如果用于溫年的壓計(jì)算的礦物具有環(huán)帶結(jié)構(gòu)，必如果用于溫年的壓計(jì)算的礦物具有環(huán)帶結(jié)構(gòu)，必須確定它的哪一部分與巖石中其它礦物達(dá)到了平衡須確定它的哪一部分與巖石中其它礦物達(dá)到了平衡 （2）選定礦物組合）選定礦物組合 檢查礦物組合的連線的關(guān)系檢查礦物組合的連線的關(guān)系（3）確定礦物相接觸時(shí)的成分交換）確定礦物相接觸時(shí)的成分交換代表了不同物相的溶解、成核及結(jié)晶作用，即有代表了不同物相的溶解、成核及結(jié)晶作用，即有新的物相的產(chǎn)生。新的物相的產(chǎn)生。純轉(zhuǎn)換反應(yīng)通常具有較大的純轉(zhuǎn)換反應(yīng)通常具有較大的 V，則，則dP/dT特別小，特別小，因此，它們可以用作地質(zhì)壓力計(jì)。因此，它們可以用作地質(zhì)壓力計(jì)。純轉(zhuǎn)換反應(yīng)

15、純轉(zhuǎn)換反應(yīng)NaAlSi2O6 + SiO2 = NaAlSi3O8Jd（硬玉）（硬玉） Q AbV 60.4 27.69 100.07該反應(yīng)有較平緩該反應(yīng)有較平緩的正斜率，是較的正斜率，是較好的地質(zhì)壓力計(jì)好的地質(zhì)壓力計(jì) 礦物組合礦物組合Jd+QJd+Q的出現(xiàn)是高壓的的出現(xiàn)是高壓的標(biāo)志標(biāo)志石榴子石石榴子石Al2SiO5石英石英斜長石斜長石(GASP)地質(zhì)壓力計(jì)地質(zhì)壓力計(jì)Ca3Al2Si3O12 + 2Al2SiO5 + SiO2 = 3CaAl2Si2O8 石榴子石石榴子石 石英石英 斜長石斜長石石榴子石石榴子石白云母白云母斜長石斜長石黑云母地質(zhì)壓力計(jì)黑云母地質(zhì)壓力計(jì)(GMPB)(Mg,Fe)3

16、Al2Si3O12 + Ca3Al2Si3O12 + KAl3Si3O10(OH)2 鎂鋁榴石鎂鋁榴石 鈣鋁榴石鈣鋁榴石 鉀長石鉀長石= 3CaAl2Si2O8 + K(Mg,Fe)AlSi3O10(OH)2 鈣長石鈣長石 黑云母黑云母基本步驟為：基本步驟為：進(jìn)行簡化的模擬實(shí)驗(yàn)，取得礦物成分變化（即離進(jìn)行簡化的模擬實(shí)驗(yàn)，取得礦物成分變化（即離子交換的程度）與溫度、壓力的對應(yīng)數(shù)據(jù)，然后子交換的程度）與溫度、壓力的對應(yīng)數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行回歸統(tǒng)計(jì)，得到溫壓計(jì)的數(shù)學(xué)表達(dá)式，最后進(jìn)行回歸統(tǒng)計(jì)，得到溫壓計(jì)的數(shù)學(xué)表達(dá)式，最后以地質(zhì)實(shí)例進(jìn)行檢驗(yàn)和修正。以地質(zhì)實(shí)例進(jìn)行檢驗(yàn)和修正。 4、礦物溫度壓力計(jì)的一般推導(dǎo)、礦物

17、溫度壓力計(jì)的一般推導(dǎo)黑云母黑云母石榴子石礦物溫壓計(jì)的推導(dǎo)石榴子石礦物溫壓計(jì)的推導(dǎo) （1）壓力恒定時(shí)的溫度計(jì)推導(dǎo)）壓力恒定時(shí)的溫度計(jì)推導(dǎo) （1） 實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)(575-950 Oc, 600 Mpa)（2）成分測定，確定）成分測定，確定Kd（3）計(jì)算）計(jì)算Kd和溫度之間的相關(guān)性和溫度之間的相關(guān)性（4）得出黑云母）得出黑云母石榴子石溫度計(jì)石榴子石溫度計(jì)lnKD,Mg=(3835.1/T)-2.7695或：或：T( C)=3835.1/(lnKD,Mg+2.76950)-273 （2）壓力校正）壓力校正溫壓計(jì)推導(dǎo)溫壓計(jì)推導(dǎo)為適應(yīng)在可變的壓力范圍類使用該黑云母為適應(yīng)在可變的壓力范圍類使用該黑云母石石榴子石

18、溫度計(jì)，需進(jìn)行壓力校正。榴子石溫度計(jì)，需進(jìn)行壓力校正。經(jīng)校正后的經(jīng)校正后的lnKD與溫度和壓力之間的復(fù)雜關(guān)系與溫度和壓力之間的復(fù)雜關(guān)系表示為：表示為：該公式適用的溫度范圍是很寬廣的，從該公式適用的溫度范圍是很寬廣的，從575 C至至950 C均可；對礦物成分的限制比較小。均可；對礦物成分的限制比較小。 （3）成分校正）成分校正黑云母黑云母石榴子石溫壓計(jì)是基于純組分而建立的。但石榴子石溫壓計(jì)是基于純組分而建立的。但實(shí)際礦物成分要比理想成分復(fù)雜得多，如石榴子石實(shí)際礦物成分要比理想成分復(fù)雜得多，如石榴子石中可含有中可含有Ca、Mn，lnKD與溫度之間的相關(guān)關(guān)系可能與溫度之間的相關(guān)關(guān)系可能偏離理想狀態(tài)

19、。偏離理想狀態(tài)。成分校正溫壓計(jì)：成分校正溫壓計(jì)： （4）誤差傳遞估算）誤差傳遞估算由于建立溫壓計(jì)時(shí)，采用的多級計(jì)算步驟，如礦物由于建立溫壓計(jì)時(shí)，采用的多級計(jì)算步驟，如礦物化學(xué)成分的測定、溫度的測定等，這些過程都會造化學(xué)成分的測定、溫度的測定等，這些過程都會造成一定的誤差，由此建立的溫壓計(jì)會在此誤差基礎(chǔ)成一定的誤差，由此建立的溫壓計(jì)會在此誤差基礎(chǔ)上逐級放大。要建立準(zhǔn)確的礦物溫壓計(jì)，必需要使上逐級放大。要建立準(zhǔn)確的礦物溫壓計(jì)，必需要使其產(chǎn)生的誤差盡量小。為了定量地描述溫壓計(jì)的誤其產(chǎn)生的誤差盡量小。為了定量地描述溫壓計(jì)的誤差性，必需對溫壓計(jì)建立過程的所有誤差進(jìn)行定量差性，必需對溫壓計(jì)建立過程的所有誤

20、差進(jìn)行定量計(jì)算。計(jì)算。 三、典型礦物地質(zhì)溫度壓力計(jì)三、典型礦物地質(zhì)溫度壓力計(jì)1、硫化物溫壓計(jì)、硫化物溫壓計(jì)2、氧化物溫壓計(jì)、氧化物溫壓計(jì)3、硅酸鹽溫壓計(jì)、硅酸鹽溫壓計(jì)4、三個(gè)特殊的溫度計(jì)、三個(gè)特殊的溫度計(jì)5、花崗巖常用的溫壓計(jì)、花崗巖常用的溫壓計(jì)(1) 閃鋅礦閃鋅礦黃鐵礦黃鐵礦磁黃鐵礦礦物壓力計(jì)磁黃鐵礦礦物壓力計(jì) 閃鋅礦中閃鋅礦中FeS的摩爾組份不僅與溫度有關(guān)，而且也的摩爾組份不僅與溫度有關(guān)，而且也和壓力具有明顯的相關(guān)性，和壓力具有明顯的相關(guān)性，F(xiàn)eS的摩爾數(shù)越小，則的摩爾數(shù)越小，則壓力越大。壓力越大。 1、硫化物溫壓計(jì)、硫化物溫壓計(jì)(2) 閃鋅礦閃鋅礦方鉛礦地質(zhì)溫度計(jì)方鉛礦地質(zhì)溫度計(jì) 在這兩

21、種礦物中可以存在一定量的硫鎘礦固在這兩種礦物中可以存在一定量的硫鎘礦固溶體組份，并且元素溶體組份，并且元素Cd在共生的閃鋅礦和方在共生的閃鋅礦和方鉛礦之間的分配系數(shù)是溫度的函數(shù)：鉛礦之間的分配系數(shù)是溫度的函數(shù)： 它的應(yīng)用條件為：它的應(yīng)用條件為：(1) 鈦鐵晶石和磁鐵礦構(gòu)成固溶體鈦鐵晶石和磁鐵礦構(gòu)成固溶體礦物，鈦鐵礦和赤鐵礦構(gòu)成另一類固溶體礦物；礦物，鈦鐵礦和赤鐵礦構(gòu)成另一類固溶體礦物；(2) 兩者平衡共存。兩者平衡共存。該溫度計(jì)是考慮共生鈦鐵礦和尖晶石之間該溫度計(jì)是考慮共生鈦鐵礦和尖晶石之間Fe2+Mg2+交換反應(yīng)：交換反應(yīng)：MgTiO3 + FeAl2O4 = FeTiO3 + MgAl2O

22、4 (1) FeTi氧化物礦物溫度計(jì)氧化物礦物溫度計(jì)(2) 鈦鐵礦鈦鐵礦尖晶石溫度計(jì)尖晶石溫度計(jì)2、氧化物溫壓計(jì)、氧化物溫壓計(jì)(1) 石榴子石石榴子石 Al2SiO5石英石英斜長石壓力計(jì)（斜長石壓力計(jì)（GASP壓壓力計(jì)）力計(jì)）平衡礦物組合為：平衡礦物組合為：Ca3Al2Si3O12 + 2Al2SiO5 + SiO2 = 3CaAl2Si2O8 3、硅酸鹽溫壓計(jì)、硅酸鹽溫壓計(jì)(3) 石榴子石石榴子石白云母白云母斜長石斜長石黑云母地質(zhì)壓黑云母地質(zhì)壓力計(jì)力計(jì)(GMPB)Mg3Al2Si3O12 + 3KFeAlSi4O10(OH)2 = Fe3Al2Si3O12 + 3KMgAlSi4O10(OH

23、)2(2) 石榴子石石榴子石多硅白云母地質(zhì)溫度計(jì)多硅白云母地質(zhì)溫度計(jì)(Fe,Mg)3Al2Si3O12 + Ca3Al2Si3O12 + KAl3Si3O12(OH)2 = 3CaAl2Si2O8 + K(Fe,Mg)AlSi3O10(OH)2(5) 二長溫度計(jì)二長溫度計(jì)(4) 二輝溫度計(jì)二輝溫度計(jì) 二輝溫度計(jì)的基礎(chǔ)是兩種輝石二輝溫度計(jì)的基礎(chǔ)是兩種輝石斜方輝石和單斜輝斜方輝石和單斜輝石之間的石之間的MgFe2+離子交換反應(yīng)：離子交換反應(yīng)：Mg2Si2O6 + CaFeSi2O6 = Fe2Si2O6 + CaMgSi2O6由于由于Or在在Pl中的含量很少，中的含量很少，An組分在組分在Af中的

24、含量中的含量很少，因此可以假定很少，因此可以假定Or組分不影響組分不影響Pl相中的相中的Ab組組分，分，An組分不影響組分不影響Af相中的相中的Ab組分。因此，組分。因此， Ab組組份在鉀長石和斜長石中的存在受溫度控制。份在鉀長石和斜長石中的存在受溫度控制。(6) 角閃石鋁壓力計(jì)角閃石鋁壓力計(jì)角閃石中角閃石中Al含量隨壓力而升高。對于由石英、鉀長含量隨壓力而升高。對于由石英、鉀長石、更長石石、更長石(An=25-35)、黑云母、角閃石、榍石和、黑云母、角閃石、榍石和Fe-Ti氧化物的花崗巖來說，角閃石中的氧化物的花崗巖來說，角閃石中的Al含量可用含量可用來作為壓力計(jì)。來作為壓力計(jì)。2 Quar

25、tz + 2 anorthite + biotite = orthose + tschermakP (kbar) = 4.76Al 3.01 (T(oC) 675)/85 0.530Al + 0.005294(T(oC) 675)Al = AlIV + AlVI (陽離子總量為陽離子總量為13)4、幾個(gè)特殊溫度計(jì)、幾個(gè)特殊溫度計(jì)(1) 金紅石中鋯含量溫度計(jì)金紅石中鋯含量溫度計(jì)(2) 鋯石中鈦含量溫度計(jì)鋯石中鈦含量溫度計(jì)(3) 石英中鈦含量溫度計(jì)石英中鈦含量溫度計(jì)(4) 黑云母中鈦含量溫度計(jì)黑云母中鈦含量溫度計(jì)（1）金紅石中的鋯含量溫度計(jì)）金紅石中的鋯含量溫度計(jì)Zirconium-in-ruti

26、le thermometry SiO2 + ZrO2 = ZrSiO4(Qtz) (Bd in Rt) (Zrn) 利用金紅石中的鋯含量計(jì)算利用金紅石中的鋯含量計(jì)算巖石形成溫度巖石形成溫度Zack金紅石金紅石Zr溫度計(jì)溫度計(jì):T ( C) 127.8 ln (Zr) 10 計(jì)算得到金紅石的形成溫度：計(jì)算得到金紅石的形成溫度：685787 C 金紅石中金紅石中Zr含量含量頻率直方圖頻率直方圖 （2）鋯石中的鈦含量溫度計(jì)）鋯石中的鈦含量溫度計(jì)Titanium-in-zircon thermometry利用鋯石中的鈦含量計(jì)算巖石形成溫度利用鋯石中的鈦含量計(jì)算巖石形成溫度（3）石英中的鈦含量溫度計(jì)）石

27、英中的鈦含量溫度計(jì)TitaniQ: Titanium-in-quartz thermometry（4）黑云母中的鈦含量溫度計(jì)）黑云母中的鈦含量溫度計(jì)TIB: Ti in biotite geothermoeterK(Fe,Mg)3(AlSi3O10(OH)2T = (ln(Ti) - a - c(XMg)3/b)0.333T is temperature in oC, Ti is the apfu normalized to 22 oxygens, XMg is Mg/(Mg+Fe)a-2.3594 b4.6482e-9 c-1.7283 姑婆山含錫黑云母花崗巖姑婆山含錫黑云母花崗巖三個(gè)侵入階

28、段第一階段 T = 690 oC第二階段 T = 675 oC第三階段 T = 560 oC騎田嶺含錫黑云母花崗巖騎田嶺含錫黑云母花崗巖第二階段 T = 700 oC（5）榍石中的鋯含量溫度計(jì)）榍石中的鋯含量溫度計(jì)Zirconium-in-titanite thermometryCaTiSiO5 titanite + ZrSiO4 zircon = CaZrSiO5 titanite + TiO2 rutile + SiO2 quartzT (oC) = 7708 + 960P/10.52 log(aTiO2) log(aSiO2) log(ppmZr, titanite) -273 T =

29、721-780 (oC) T = 690-790 (oC) T 600 (oC)湖南騎田玲花崗巖中的榍石的形成溫度湖南騎田玲花崗巖中的榍石的形成溫度溫度計(jì)溫度計(jì)(1) 普遍適用于花崗巖研究的溫度計(jì)普遍適用于花崗巖研究的溫度計(jì) 二長溫度計(jì)二長溫度計(jì) Fe-Ti氧化物溫度計(jì)氧化物溫度計(jì)5、花崗巖中常用的溫壓計(jì)、花崗巖中常用的溫壓計(jì) 角閃石角閃石斜長石溫度計(jì)斜長石溫度計(jì) 石榴子石石榴子石角閃石溫度計(jì)角閃石溫度計(jì)(2) 應(yīng)用于含角閃石花崗巖的溫度計(jì)應(yīng)用于含角閃石花崗巖的溫度計(jì)二輝溫度計(jì)二輝溫度計(jì) 單斜輝石單斜輝石角閃石溫度計(jì)和單斜輝石角閃石溫度計(jì)和單斜輝石黑云黑云母溫度計(jì)母溫度計(jì) 斜方輝石斜方輝石黑云母溫度計(jì)黑云母溫度計(jì) 輝石輝石鈦鐵礦溫度計(jì)鈦鐵礦溫度計(jì)(3) 應(yīng)用于含輝石花崗巖的溫度計(jì)應(yīng)用于含輝石花崗巖的溫度計(jì) 石榴子石石榴子石角閃石溫度計(jì)角閃石溫度計(jì) 鋯石飽