岩石中矿物空间分布的一种新的统计性描述.pdfVIP

／ 闺 彳，籀1L 维普资讯 第 15卷 第 1期 世 界 地 质 1996年 3月 8 岩石中矿物空间分布的■种新的统计性描述 口厂／ ． RitsuoMorishita篓 ^，＼『 一郭真译 刘雅琴校 。 摘要 本文提 出一种特殊强调矿物空间分布 的、定量描述岩石结构的新方法 。该方法使 用一种统计计算法 并检验特定 的 “矿物对”瞳不定 的点 间距 离出现的概率 。概率是 由计 算岩 石结构 中的数字化 图像 中 “点对”的数字而测定出来的，岩石结构 由计算机辅助数字化 图像 处理程序获得，本文叙述 了实际程序中遇到的获得岩石结构 图像和数据处理 中出现 的几个 问题 本文利用花 岗岩和接触变质角岩两种岩石样品讨论这种方法 它在检验矿物分布 的 均一性和随机性范围以及对不同矿物种类中矿物 的空间关系的检验都是非常有用 的。 0 前 言 由于许多重要的岩石形成阶段可 以通过岩石结构 (微观结构)的观察作出推论 ，所 以传 统上岩石结构的描述成为岩石学的一个重要方面。因为大部分描述都是用语言和图表完成 的，其描述的质量取决于作者的经验 ，所 以岩石描述往往具有主观意识的倾 向 岩石结构描 述上的困难主要 由于岩石结构的一些 内容不能全部进行定量描述等原因。岩石结构是 由诸 如颗粒粒度，晶体形态及矿物的几何形态及空间分布几种因素构成的。在这些特征中，矿物 颗粒粒度是最易测得的，所以对其进行了最详细的研究 但定量描述晶形是较困难的。由于 在提供结晶条件的信息中(例如结晶时，晶体过饱和程度或晶体生长速度等)，晶形具有潜在 的重要性 。所以本文用实验方法和理论方法对此做 了大量工作 。 另一方面，矿物的空间分布与岩石形成过程 中晶体生长期间的同种或不同种晶体之间 的干扰方式和范围有较重要关系。当晶体较稀疏并互相之间有距离时．晶体问的干扰并不重 要 然而，当晶体的分布空间较紧密时，如在深成岩和变质岩中，某种立体结构或结构类型可 由矿物之间的相互作用而呈现出来。例如，某种特定矿物相的生长可使成核作用减少或引起 特殊矿物组分的过饱和作用而降低该带附近的其它矿物相的生长，或者这些特定矿物相可 使其它矿物的结晶作用增强 焉 果，矿物的空间分布可不按照随机排列形式而在岩石中形成 某些有序结构。在某种意义上，研究岩石结构的目的是推断这些矿物相互作用的方式 ，例如 结晶作用的次序 以及结晶作用中化学反应的确定，从而推断出岩石形成的条件 无论这一点 重要与否，其进展受到一定的限制 ，这主要 由于用定量方法描述结构型式时出现 的困难 。 译稿收到 日期 1995—07—13 — 98 — 维普资讯 Kret是岩石学领域首创人之一，他在这一问题 中引入了一种统计学方法。他提 出了检验主 要在变质岩中晶体分布的随机性或均一性的几种方法。他还 由直接观察单晶附近晶体的方 法检测矿物的分布 。Fry(1979)提出一种检验颗粒分布随机性的方法(通过找出最近的邻近 值)。然而他提出的方法只是关于晶体重力中心匣置问题 ．并不是关于单晶或颗粒 的质量或 大小问题 ，此外他关心的是变形岩石应变模式的推导而不是在原始生长位置 中颗粒与颗粒 间的相互作用。Carlson(1989．1991)认识到这个 问题 ．由计算机模拟石榴石颗粒产生的空间 分布并与天然岩石数据结果对 比得到了进一步的探讨 。Vistelius(1987)提 出一种方法，利用 马尔可夫链 (Markovchain)的概念，沿着岩石结构横断面方向检测矿物的迁移概率 。他提出 的方法仅考虑到矿物迁移的顺序而未考虑到其空间因素，如矿物的颗粒大小或矿物之间相 互作用的距离。 统计方法对描述复杂的图像数据 ．如岩石结构等是非常重要的，在此研究过程 中对各种 方法做了调查。摄近微机技术和数字图像处理程序方面的进展已使统计方法变得越来越易 处理。本文介绍的方法是利用微机的最佳用法来十分迅速地表示岩石结构特征的方法。该 方