變質相平衡模擬是變質巖領域近幾十年最重要的進展之一,它已經成為確定變質作用P-T-t軌跡和探索變質演化過程的有力工具。變質巖的礦物組合不但與其形成的溫度（T）和壓力（P）條件有關,而且受控于巖石的全巖成分（X）。但是變質巖通常是不均勻的并且往往保留兩期以上的礦物組合,因此計算不同成分域或不同變質演化期次的有效全巖成分是模擬P-T視剖面圖的核心問題之一。在中-低溫變質巖中,石榴石變斑晶的生長會不斷地將其核部成分"凍結"而不參與后續(xù)變質反應,這導致根據實測全巖成分計算的P-T視剖面圖無法有效地模擬石榴石幔部或邊部生長階段的變質演化過程。"瑞利分餾法"和"球體積法"利用電子探針實測的石榴石成分環(huán)帶可以模擬計算石榴石各個生長階段所對應的有效全巖成分,本文推薦使用這兩個方法來處理石榴石變斑晶的分餾效應問題。相比較而言,石榴石在高溫變質巖中通常無法保留生長階段的成分環(huán)帶特征,這是因為石榴石成分在高溫條件下會發(fā)生擴散再平衡,并同時與多數基質礦物達到熱力學平衡,這時一般不需要考慮石榴石的分餾效應。但是高溫變質巖通常會發(fā)生部分熔融并伴隨熔體的遷移,進而改變巖石的有效全巖成分。因此,通過P-T視剖面圖模擬... 

【文章來源】：巖石學報. 2020,36(09)北大核心EISCICSCD

【文章頁數】：15 頁

【部分圖文】：

西南天山石榴石藍片巖的巖相學特征(a、b)和石榴石成分環(huán)帶(c、d)

瑞利分餾(Raleigh fractionation)是指將某一組分從體系中逐漸移除的過程(Atherton,1968)。石榴石的核部成分在生長過程中被逐漸“凍結”，相當于從全巖成分中移除，因此符合瑞利分餾的法則(Atherton,1968;Hollister,1966)。使用該方法計算有效全巖成分有4個假設:1)全巖中的Mn O都賦存在石榴石中;2)石榴石中Mn O含量符合“瑞利分餾”法則，即呈現(xiàn)“鐘形”成分環(huán)帶(圖1d);3)石榴石中Mn O、Fe O、Mg O和Ca O含量之間存在相關性，即Mn O含量的改變會導致其它組分含量的改變;4)所有石榴石都具有相似的成分環(huán)帶特征。下面以石榴石藍片巖為例介紹“瑞利分餾法”計算有效全巖成分的方法和具體步驟。1)計算石榴石從核部到邊部各個生長階段的含量。石榴石藍片巖中石榴石的Mn O含量符合“瑞利分餾”法則(圖1d)，那么石榴石中Mn O含量與石榴石含量之間的關系可以用瑞利分餾公式表示如下(Atherton,1968):

1)計算石榴石中Mn O、Fe O、Mg O和Ca O摩爾含量CMn O,CFe O,CMg O,CCa O與石榴石半徑之間的多項式線性關系公式(圖4)。根據球形體積公式，半徑為r的石榴石組分含量公式為:CiF(r)代表扣除的石榴石組分i的摩爾含量，其中i為Mn O、Fe O、Mg O和Ca O,r為扣除的石榴石半徑。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]變質地質學研究中的一些困難問題[J]. 吳春明.  巖石學報. 2018(04)
[2]Diffusion in garnet: a review[J]. Bowen Li,Jianhua Ge,Baohua Zhang.  Acta Geochimica. 2018(01)
[3]變質作用p-T-t軌跡的研究方法與進展[J]. 魏春景.  地學前緣. 2011(02)



本文編號：3510848