变质岩石学4-地科孙洋.ppt

第四章 共生分析和变质相 第一节 共生原理和成分—共生图解概念 第二节 ACF图，A’KF图，AFM图 第三节 成分图解综述 第四节 变质相 第一节 共生原理和成分—共生图解概念 1 吉布斯相律和戈尔德施密特矿物相律 2 变质岩矿物共生组合及其确定标志 3 成分—共生图解和组分分析 1.1 吉布斯相律 从热力学角度看，一个天然结晶岩石就是一个复杂的非均匀系统。对绝大多数变质岩而言，其热峰条件下形成的矿物组合往往非常接近化学平衡，这使得岩石矿物组合（相）与岩石化学成分（组分）和物理化学条件（自由度）之间的关系应服从吉布斯相律。 1.1 吉布斯相律 吉布斯相律：在平衡体系中相的数目p、自由度f 和组分数c有如下关系：p+f=c+2 p为平衡共生相的数目，岩石系统的相数等于该系统共生组合中矿物数。 f为自由度数，即相平衡系统内能在一定范围内独立改变而不引起相的种类和数目发生改变的独立变量数。 c为组分数，即描述系统各相组成所需独立物质的最小数目。 1.1 吉布斯相律 c、p、f是相平衡系统的重要性质和特征，常以其划分系统类型。 一元系 (c=1)，二元系(c=2)，三元系(c=3)； 零变系(f=0)，单变系(f=1)，双变系(f=2)； 一元三相系(c=1，最大相数为3)，三元五相系(c=3，最大相数为5) 。 C = 1 f=0,体系为零变量, 相图上为一点称不变点, 自然界几乎找不到; f=1, 体系为单变量, 相图上为一条直线, 称单变量平衡曲线; f=2,体系是双变量, 在相图上为一个面（两个单变线之间的区域）,称为双变平衡区（双变面） 1.2 封闭系统的戈尔德施密特矿物相律 Goldschmidt认为，在封闭条件下岩石系统达平衡时服从Gibbs相律。由于变质作用常常是在一定温度和压力区间内进行并达平衡的，至少有两个自由度，即f≥2。由Gibbs相律公式可得：f=c＋2－p≥2。 1.3 开放系统的Korzhenskii矿物相律 局部平衡：交代系统在每一个极小局部，T、P、组分化学位等热力学强度变量数值是固定的。当这些数值不随时间变化时，可以建立平衡状态。 组分差异活动性 c ＝ ci （惰性组分）＋ cm（活动组分） 活动组分化学位（或浓度）与P、T一样受外部环境控制，是系统的自由度（条件） f ≥ cm＋ 2 1.3 开放系统的Korzhenskii矿物相律 在温度、压力和活动组分化学位的一定范围内， 能稳定平衡共存于一开放系统的矿物相数等于或小于惰性组分数，而与活动组分无关。这就是Korzhenskii矿物相律。 Korzhenskii矿物相律使交代分带现象变得容易理解：越接近热液活动中心，活动组分越多，惰性组分越少，因而共生矿物数目也越少。在热液活动中心，甚至只剩下一二个惰性组分，因而可出现单矿物岩。 第一节 共生原理和成分—共生图解概念 1 吉布斯相律和戈尔德施密特矿物相律 2 变质岩矿物共生组合及其确定标志 3 成分—共生图解和组分分析 2.1 矿物组合 在共生分析中，把一定化学成分岩石达化学平衡时的矿物成分称为矿物组合或矿物共生、矿物共生组合。 矿物组合是岩石化学成分和温压等条件的反映，是共生分析的对象或出发点。由于温度升高的进变质过程反应速率大，易于达平衡，因此，岩石中见到的矿物组合多为热峰矿物组合。 2.1 矿物组合 确定矿物共生组合是共生分析的第一步，因为这是应用相律的先决条件。然而，由于不能排除天然变质岩系统存在不平衡状态，又由于在由沉积岩变来的变质岩中，在小范围内，化学成分也可能有变化，因此，在一块变质岩标本中，甚至一块薄片范围内见到的所有矿物有可能属几个共生组合。必须根据详细的岩石学观察，正确判断矿物共生组合。 2.2 确定矿物组合的主要标准 2.2 确定矿物组合的主要标准 一个矿物共生组合中 （2）各矿物相互间无反应和交代 （3）同种矿物的化学成分及光性特征应相近。如有环带，则其边部化学成分及光性特征近似 （4）一对矿物之间元素的分配符合Nernst 分配定律，各处元素的分配系数近相等 （5）矿物共生关系应符合矿物相律，即矿物相数不超过惰性组分数—通常不超过五六种 第一节 共生原理和成分—共生图解概念 1 吉布斯相律和戈尔德施密特矿物相律 2 变质岩矿物共生组合及其确定标志 3 成分—共生图解和组分分析 3.1 成分—共生图解 成分—共生图解：如果一个岩石系统由三组分组成，根据Godlschmidt矿物相律，在普遍观察到的组合中，矿物数应是3、2或1，这意味着当这种岩石的矿物成分用一个三顶点为三组分的三角图解表示时，把该图解分成一系列小三角形就能直观地表示矿物共生关系，这种图解称共生图解。 3.1 成分—共生图解 如果一个岩石系统由三组分组成（