有效全岩成分的计算方法及其在变质相平衡模拟中的应用

发布时间：2021-11-22 03:32

　　变质相平衡模拟是变质岩领域近几十年最重要的进展之一,它已经成为确定变质作用P-T-t轨迹和探索变质演化过程的有力工具。变质岩的矿物组合不但与其形成的温度（T）和压力（P）条件有关,而且受控于岩石的全岩成分（X）。但是变质岩通常是不均匀的并且往往保留两期以上的矿物组合,因此计算不同成分域或不同变质演化期次的有效全岩成分是模拟P-T视剖面图的核心问题之一。在中-低温变质岩中,石榴石变斑晶的生长会不断地将其核部成分"冻结"而不参与后续变质反应,这导致根据实测全岩成分计算的P-T视剖面图无法有效地模拟石榴石幔部或边部生长阶段的变质演化过程。"瑞利分馏法"和"球体积法"利用电子探针实测的石榴石成分环带可以模拟计算石榴石各个生长阶段所对应的有效全岩成分,本文推荐使用这两个方法来处理石榴石变斑晶的分馏效应问题。相比较而言,石榴石在高温变质岩中通常无法保留生长阶段的成分环带特征,这是因为石榴石成分在高温条件下会发生扩散再平衡,并同时与多数基质矿物达到热力学平衡,这时一般不需要考虑石榴石的分馏效应。但是高温变质岩通常会发生部分熔融并伴随熔体的迁移,进而改变岩石的有效全岩成分。因此,通过P-T视剖面图模拟... 

【文章来源】：岩石学报. 2020,36(09)北大核心EISCICSCD

【文章页数】：15 页

【部分图文】：

西南天山石榴石蓝片岩的岩相学特征(a、b)和石榴石成分环带(c、d)

瑞利分馏(Raleigh fractionation)是指将某一组分从体系中逐渐移除的过程(Atherton,1968)。石榴石的核部成分在生长过程中被逐渐“冻结”，相当于从全岩成分中移除，因此符合瑞利分馏的法则(Atherton,1968;Hollister,1966)。使用该方法计算有效全岩成分有4个假设:1)全岩中的Mn O都赋存在石榴石中;2)石榴石中Mn O含量符合“瑞利分馏”法则，即呈现“钟形”成分环带(图1d);3)石榴石中Mn O、Fe O、Mg O和Ca O含量之间存在相关性，即Mn O含量的改变会导致其它组分含量的改变;4)所有石榴石都具有相似的成分环带特征。下面以石榴石蓝片岩为例介绍“瑞利分馏法”计算有效全岩成分的方法和具体步骤。1)计算石榴石从核部到边部各个生长阶段的含量。石榴石蓝片岩中石榴石的Mn O含量符合“瑞利分馏”法则(图1d)，那么石榴石中Mn O含量与石榴石含量之间的关系可以用瑞利分馏公式表示如下(Atherton,1968):

1)计算石榴石中Mn O、Fe O、Mg O和Ca O摩尔含量CMn O,CFe O,CMg O,CCa O与石榴石半径之间的多项式线性关系公式(图4)。根据球形体积公式，半径为r的石榴石组分含量公式为:CiF(r)代表扣除的石榴石组分i的摩尔含量，其中i为Mn O、Fe O、Mg O和Ca O,r为扣除的石榴石半径。

【参考文献】：
期刊论文
[1]变质地质学研究中的一些困难问题[J]. 吴春明.  岩石学报. 2018(04)
[2]Diffusion in garnet: a review[J]. Bowen Li,Jianhua Ge,Baohua Zhang.  Acta Geochimica. 2018(01)
[3]变质作用p-T-t轨迹的研究方法与进展[J]. 魏春景.  地学前缘. 2011(02)



本文编号：3510848