[理学]中国地质大学 2012春 地球化学课件第3章5.pptVIP

共存相数Φ 自由度数F 几何要素的数目 1 双变系统 3个双变区: 冰、水、汽 2 单变系统 3条单变线:冰+水(溶化线),冰+汽(升华线),水+汽(沸腾线) 3 无变系统 1个不变点：冰+水+汽 对于三元或更多组分的体系，由于P、T、V及两个以上的独立组分变量，难以用立体图表示。可以通过省略体积变量V，将五维体系简化为仅有P、T、X1和X2四维的体系，然后固定压力或温度，作出一系列等压或等温三棱柱体等来表示体系状态。 图 单组分、单元H2O体系的部分P-T投影图 图中表示了三条单变曲线，三个双变区和一个不变点。 水平断线表示了1个大气压的等压线 根据热力学理论，地球化学家把“矿物共生”理解为在平衡体系中同时形成的矿物组合。因此“共生矿物”有平衡共存相意义，以区别于更广泛意义上的“矿物组合”。 2.?戈尔德斯密特矿物学相律 自然条件下, 矿物常形成一定的温度、压力变化范围, 并在此范围内保持稳定. 即: F≥2, Φ≤c 平衡共存矿物相数不超过组分数--戈尔德斯密特矿物学相律。 戈氏在研究接触变质现象时发现的。他观察到挪威奥斯陆地区高温(辉石)角岩相由下列主要矿物组成：红柱石、堇青石、紫苏辉石、透辉石、斜长石、钙铝榴石、硅灰石、石英、正长石和黑云母.可用SiO2、TiO2、Al2O3、Fe2O3、FeO、MgO、CaO、Na2O、K2O和H2O等十种主要氧化物表示.岩石中某些组分之间发生类质同象置换－Ti与Si, Na与Ca(长石)，Fe3＋与Al3+(堇青石)，Mg与Fe2+。只存在六种独立组分:(Si,Ti)O2、K2O、(Ca,Na)2O、(Al,Fe)2O3、(Mg,Fe)O和H2O. 据相律，平衡共存矿物数不可能超过6种。奥斯陆地区各种高温角岩均由2-6种主要矿物组成，与相律预测一致。 上述地区高温角岩中Na2O只出现在斜长石中， SiO2过剩，石英普遍存在。K2O含量较高，正长石出现在每个矿物组合中。因而其它矿物的各种可能组合可以简化为三组分系，用ACF图表示((Al,Fe)2O3-CaO-(Fe,Mg)O)。 准确选定独立组分和正确判断平衡态是否达到，是成功应用戈尔德斯密特矿物学相律的两个重要前提。 3. 柯尔仁斯基相律 柯尔仁斯基(Д．С．Коржинскии, 1949)提出组分差异活动性原则，将组分分为惰性组分和活性组分。 惰性组分：以岩石中质量为平衡因素的组分，在体系中它们的质量基本不变。体系对于它们是封闭的。 活性组分：以溶液中化学位或浓度为平衡因素的组分，过程进行时，它们可以在体系与环境之间进行交换，体系对于它们是开放的。 对于含活性组分的体系，只将温度，压力考虑为外界条件还不够，还应将活性组分化学位(μ)或浓度(a)包括在外界条件之内。以Kи和Kп分别表示惰性和活性组分数目，有: K＝Kи＋Kп F≥Kп＋2 Φ＝K＋2－F＝(Kи＋Kп)＋2－F ＝Kи＋Kп＋2－(Kп＋2) ? Φ≤Kи (3.83) 在一定的T、P及活性组分化学位μ条件下，相互平衡共存的矿物相数不超过惰性组分数--柯尔仁斯基相律。 相律表明：平衡共存的矿物数只决定于惰性组分数而与活性组分无关。 可以将具有活性组分的开放系统当作只有惰性组分的封闭系统来处理，大大简化了复杂自然产物的共生分析。 应用柯尔仁斯基相律时必须正确解决两个问题： ① 确定组分相对活动性，区分活性组分与惰性组分； ② 判断共生矿物之间是否处于平衡状态； 以形成于白云岩和伟晶岩接触带上的接触交代金云母矿床为例说明柯尔仁斯基相律工作的步骤： (1) 划分成矿阶段； (2) 区分活性组分与惰性组分：按照活动性递减次序排列：H2O、CO2、SO2、Cl、K2O、Na2O、F、CaO、O2、Fe、SiO2、Al2O3、MgO、TiO2。其中SiO2、Al2O3、MgO、TiO2(及少量P2O5和ZrO2)为惰性组分，其余为活性组分； (3) 确定有效惰性组分：将惰性组分分为：过剩组分，特殊组分(如P2O5和ZrO2等形成副矿物)，混入组分(类质同象)和有效组分四类； (4) 计算各种矿物中有效组分分子数(或原子数)比率，在三角形图解上投影 只要确定各种矿物中三种有效组分分子比率SiO2:1/2Al2O3:(Mg,Fe)O或原子数比率Si:Al:(Mg,Fe), 将各种矿物投影在三角形图解上(右图) (5) 根据矿物间平衡关系，在图上相应矿物点间作联线。 将整个成分－共生三角形划分为若干个小三角形， 每个小三角形都表示一种三矿物共生组合； 3.4.7 相图编制方法及