第三讲矿物地质温压计
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第14卷第1期2007年1月地学前缘(中国地质大学(北京);北京大学)Earth Science Frontiers (Chin a University of Geosciences,Beijing;Peking University)Vol.14No.1Jan.2007收稿日期:2006-08-28;修回日期:2006-12-04基金项目:国家自然科学基金资助项目(40472045)作者简介:吴春明(1967)),男,博士,副教授,岩石学专业。
E -mail:w ucm@gu cas 1ac 1cn泥质变质岩系主要的矿物温度计与压力计吴春明, 肖玲玲, 倪善芹中国科学院研究生院地球科学学院,北京100049Wu Chunming , Xiao Lingling, Ni ShanqinCollege of Earth Sc ienc e,Gr adu ate Univ ersity of the Chinese Ac ade my of S cience s,Beij ing 100049,ChinaWu Chunming,Xiao Lingling,Ni Shanqin 1Main geothermometers and geobarometers in metapelites 1Earth Science Frontiers ,2007,14(1):144-150Abstract:T his paper briefly discusses the applicability,validity and er ro r so ur ce of the geo thermometer s and geo bar ometers applicable t o met apelites.T hro ug h co mpar ativ e studies,we have found that so me thermo ba -rometer s are valid and applicable,including the ga rnet -biotite and g arnet -musco vite g eothermo met ers,and the gar net -a luminosilicate -plag ioclase -quar tz (GA SP ),g arnet -biotite -plagioclase -quart z (GBPQ ),g arnet -musco -vite -plag io clase -qua rtz (G M PQ ),gar net -biotite -muscovite -aluminosilicate -quartz (G BM AQ )and g arnet -rutile -ilmenit e -plagioclase -quartz (GRIP S)g eo ba rometer s.T he present tw o -mica and muscov ite -plag ioclase g eother -mo meters are not v alid and cannot be applied.Still some thermo meters and baro met er s need to be st udied in or der to ev aluate t heir validity and a pplicability ,including the gar net -co rdierite g eo thermometer and the g arnet -cordier ite -alumino silicate -quar tz (G CAQ )and ga rnet -rutile -aluminosilicate -ilmenite -quartz (GRA IL )g eo ba -rometer s.Key words:metapelites;g eothermo metry ;g eobarometr y摘 要:简要介绍泥质变质岩中常用的温度计和压力计,对其可适用性、适用范围、质量优劣等进行了评述。
第三节变质作用的地质温度计和压力计现代变质岩石学研究,已经不满足于定性地判定某一变质岩属于什么变质相。
还要尽量去求得变质作用的具体温度和压力条件,这就要求有简便易行的地质温度计和压力计。
下面介绍几种适用于不同成分的变质岩地质温度计和压力计:地质温度计和压力计的基本思路是:1)找出一个适当的平衡相组合,使之能给出相组分间的2个反应式;2)解出该2反应式的平衡温压条件,该2平衡的反应线在PT图上必有一交点,这是该2反应在一个岩石中达到平衡时的P-T条件,即该组合平衡的PT值。
一般要求这2反应式均应独立于已消失的流体之外,所以一切涉及流体的反应,不能用于地质温压计.但这并不是说含水矿物不能用于温压计,只是参加反应的含水矿物其(OH)必须保存于固相中.最常用于温压计的一是交换反应,另一是净转换反应.一般地说,交换反应总是Vr比较小的,所以多作为温度计用;而净转换反应则是压力计的首选对象.在PT图上,斜率陡的反应线,它受温度控制,所以是好的温度计;而斜率平缓的反应,则主要受控于压力,是好的压力计.反应曲线的斜率受控于Clausius-Clapeyron 方程(图9-1)所以一个熵变大而体积变化小的反应是一个好温度计,而一个熵变小而体积变化大的反应则是好的压力计.常用的变质作用地质温压计介绍如下:1 石榴石-黑云母Fe-Mg交换温度计石榴石-黑云母温度计是最常用温度计之一,它适用于原岩成分很宽的各类岩石,且适用于很宽的变质级范围.选择含有黑云母和石榴石的样品,镜下鉴定证明其结构上是处于平衡状态,最好是两者直接接触的. 磨制电子探针片进行两种矿物相邻颗粒的成分测定,根据鉴定结果中FeO, MgO 的含量计算其摩尔分数,求出两矿物中Fe/ Mg比和它的分配系数Kd,分配系数是某一物质(i) 溶解于两种互不混溶的液层之间的浓度比: Kd = X i B / X I A 然后,即可按一定的温度计方程, 求出设定压力下的温度.关于该温度计至少已有18个版本,这里选择性介绍如下。
地质温压计在造山带研究中的应用一 地质温-压计的研究史地质温-压计的发展历史如同变质岩石学历史一样长,在变质岩石学的研究伊始就存在了,其目的是通过矿物的化学成分的研究,遵循一定的基本原理,对变质岩石形成时的温度和压力条件进行定量的计算。
它的形成经历了由定性到定量的发展过程,按照时间顺序大致可分为三个阶段。
1、基本思想的形成最初的地质温-压计研究仅仅是定性的,且是不完整的,并未受到足够的关注,而且从未明确地质温-压计的概念。
在1893年,英国地质学家George Barrow 对苏格兰高地达尔拉德系的泥质岩研究时,根据出现的特征性变质矿物的出现顺序,划分出六个带,依次为:①绿泥石带-②黑云母带-③石榴石带-④十字石带-⑤蓝晶石带-⑥夕线石带,这就是著名的巴罗变质带。
他认为温度是这些变质带形成的主要原因。
随后Tilley (1924)进一步整理了George Barrow 的工作,并提出变质级的概念,强调温度是主控因素。
此时,已孕育了地质温-压计的最原始的思想,只是他们未意识到温度和压力在变质作用中是紧密相关的,密不可分的。
芬兰岩石学家Pentti Eskola (1883-1964),在1908-1914年,对芬兰Orijarvi 地区的接触变质岩研究后,并结合挪威岩石学家V.M.Goldschmidt (1888-1947)对挪威Oslo 地区的接触变质岩研究进行研究成果,提出了变质相的概念(Eskola ,1914,1915;此概念由Turner (1981)进行了较为全面的总结,下图),他将两个不同地区的研究成果进行比较时,发现这两个地区的原岩具相同的总组分,但形成的变质矿物组合不一。
因此,他认为这两套组合是在不同的P-T 条件下形成的,属于不同的变质相。
这时人们已经认识到温度、压力和组分之间的关系,意识到了变质作用过程中这三者的重要性,特别是温度和压力是变质作用的主控因素。
至此,地质温-压计的基本思想形成了,但还无法进行定量的研究。
1000-0569/2021/037(04)-0974-84Acta Petrologica Sinica岩石学报doi:10.1/954/1000-0569/0001.04.00矿物包裹体弹性拉曼频移温压计原理及其地质应用”高晓英▽夏梅1周善勇1王思翔1GAO XiaoYing1,,XIA Mei1,ZHOU ShanYong1and WANG SiXiang1/中国科学院壳幔物质与环境重点实验室,中国科学技术大学地球和空间科学学院,合肥0370200.中国科学院比较行星学卓越创新中心,合肥2300261.CAS Kay Laboratoro g Crust-Manta Materials and Environments,Sctool og Earth and Space Sciences,Unnersita g Scienca and Technology g China,Hefei037020,Chinn0.Chinese Academy g Sciencct Centra for Excellence tn Comparatier Planetology,Hefti237026,Chinn仝。
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/收稿,2020-10-29改回.Gao XY,Xia M,Zhou SY and Wang SX.2021.Principle and geological applicability of the Raman elastic geothermobarometry for minerri inclusion systemt.Acta Petrologica Sinica,37(4):974-984,dot:12.18654/10022569/2221.24.22Abstrrct Compared with conventional geothermonarometries,the Raman elastic geotheroiaronietry for host-inclusion systems in o new method,independent of the cCemiccl equilibrium between coexisting miverals.The residual pressure measured by pressuredependent Raman spectra of mieeroi ivclasions it combiven with elastic moneling to Uetermive the entrapment P and T conditions fnr o single inclasion in n host m ideroi.As n newly develonee techgologs and method,the Raman elastic geothermobarometre hos gaigee much attention and potentiai application;howeveo,a I o-of research is still foccsee on differeni deeaction and ccPbrations fnr the geothermobarometrs.Research foo natural samples is stiO relatively lacCing o-present.In recent years,it hos prompten applications te geologicci problems as weli as ongoing tests of its validity.The results show that the Raman elastic geothermobarometry can provide new constraints on P-2conditions of multistapc metamorphism and tectonic evelution,especiaty lateo thermsi overprinting due te the continuons re-equUibratiov ci rock-forming and accessoo mieerals.Key words SuUduction zone;Geothermobarometre;HP/UHP metamorphism;Quartz iucUsion;680x0摘要与目前广泛存在的传统热力学温压计相比,矿物包裹体拉曼弹性温压计是一种独立于化学平衡之外的基于力学平衡的新型温压计。
1000 0569/2021/037(04) 0974 84ActaPetrologicaSinica 岩石学报doi:10 18654/1000 0569/2021 04 02矿物包裹体弹性拉曼频移温压计原理及其地质应用高晓英1,2 夏梅1 周善勇1 王思翔1GAOXiaoYing1,2,XIAMei1,ZHOUShanYong1andWANGSiXiang11 中国科学院壳幔物质与环境重点实验室,中国科学技术大学地球和空间科学学院,合肥 2300262 中国科学院比较行星学卓越创新中心,合肥 2300261 CASKayLaboratoryofCrust MantleMaterialsandEnvironments,SchoolofEarthandSpaceSciences,UniversityofScienceandTechnologyofChina,Hefei230026,China2 ChineseAcademyofSciencesCenterforExcellenceinComparativePlanetology,Hefei230026,China2020 09 09收稿,2020 12 29改回GaoXY,XiaM,ZhouSYandWangSX 2021 PrincipleandgeologicalapplicabilityoftheRamanelasticgeothermobarometryformineralinclusionsystems ActaPetrologicaSinica,37(4):974-984,doi:10 18654/1000 0569/2021 04 02Abstract Comparedwithconventionalgeothermobarometries,theRamanelasticgeotherobarometryforhost inclusionsystemsisanewmethod,independentofthechemicalequilibriumbetweencoexistingminerals Theresidualpressuremeasuredbypressure dependentRamanspectraofmineralinclusionsiscombinedwithelasticmodelingtodeterminetheentrapmentPandTconditionsforasingleinclusioninahostmineral Asanewlydevelopedtechnologyandmethod,theRamanelasticgeothermobarometryhasgainedmuchattentionandpotentialapplication;however,alotofresearchisstillfocusedondifferentdeductionandcalibrationsforthegeothermobarometry Researchfornaturalsamplesisstillrelativelylackingatpresent Inrecentyears,ithaspromptedapplicationstogeologicalproblemsaswellasongoingtestsofitsvalidity TheresultsshowthattheRamanelasticgeothermobarometrycanprovidenewconstraintsonP Tconditionsofmultistagemetamorphismandtectonicevolution,especiallylaterthermaloverprintingduetothecontinuousre equilibrationofrock formingandaccessorymineralsKeywords Subductionzone;Geothermobarometry;HP/UHPmetamorphism;Quartzinclusion;Garnet摘 要 与目前广泛存在的传统热力学温压计相比,矿物包裹体拉曼弹性温压计是一种独立于化学平衡之外的基于力学平衡的新型温压计。
1000 0569/2021/037(01) 0035 51ActaPetrologicaSinica 岩石学报doi:10 18654/1000 0569/2021 01 03活度在矿物温度计与压力计中的作用———以GB温度计与GASP压力计为例吴春明 刘嘉惠WUChunMingandLIUJiaHui中国科学院大学地球与行星科学学院,北京 100049CollegeofEarthandPlanetarySciences,UniversityofChineseAcademyofSciences,Beijing100049,China2020 09 10收稿,2020 12 25改回WuCMandLiuJH 2021 Effectofactivityongeothermobarometry:CasestudyoftheGBgeothermometerandGASPgeobarometer ActaPetrologicaSinica,37(1):35-51,doi:10 18654/1000 0569/2021 01 03Abstract Concentrationistherealphysicalpropertyofasolution,whereasactivityisthe“effectiveconcentration”ofnon idealsolutionsincludingsolidsolutions Takenthegarnet biotite(GB)geothermometerandgarnet Al2SiO5 plagioclase quartz(GASP)geobarometerasexamples,theeffectofactivityongeothermobarometryhasbeendiscussedinthiscontribution Usingexperimentaldataandadoptingdifferentactivitymodelsofgarnetandbiotite,theyieldeddifferentversionsofGBgeothermometerscanrebuildtheexperimentaltemperaturestodifferentprecision,andfurthermore,theyallcandiscernthegradualtemperaturechangeofdifferentmetamorphiczonesofeitherprogradesequences,orinvertedmetamorphicterranesorthermalcontactaureoles But,largersystematicerrorscanbeobtainedwhentakingbothgarnetandbiotiteasidealsolidsolutions,andthecalibratedGBgeothermometeralwaysunderestimatetemperatureconditions Meanwhile,theGASPgeobarometeralwaysoverestimatesmetamorphicpressureconditions,whentakingbothgarnetandplagioclaseasidealsolidsolutions Whenadoptingthenon idealactivitymodelsofbothgarnetandplagioclase,thederiveddifferentGASPgeobarometerscansuccessfullyplottheAl2SiO5bearingmetapeliteintothecorrectstabilityfieldofAl2SiO5phases Uptillnow,universalactivitymodelsofmineralssuitabletodifferentrocktypesaswellaswideP Tconditionsareextremelyscarce Inaddition,P Tresultsyieldedfromgeothermobarometerscalibratedsolelybysolidphases,cantruthfullyreflectthegeologicP Trealities,albeitfluidormeltphasesarenotconsidered Keywords Activity;Applicability;Geobarometer;Geothermometer摘 要 浓度是溶液中客观存在的物理性质,活度则指非理想溶液(包括非理想固溶体)中组分的“有效浓度”。
矿物测温法的原理和应用1. 引言矿物测温法,也被称为矿石温度测量方法,是一种利用矿物的特殊性质来测量温度的技术。
矿物测温法广泛应用于各个领域,包括地质研究、工业生产、科学实验等。
本文将介绍矿物测温法的原理和应用。
2. 原理矿物测温法的原理基于矿物的热发光性质和热退光性质。
当矿物受到高温作用时,其中的活化能级将被激活,电子从低能级跃迁到高能级,吸收了能量。
随着温度的升高,激活的能级增多,矿物开始发光。
当外部热源消失,矿物的热退光现象会发生。
通过测量矿物发光和热退光的特性,可以间接测量矿物所处的温度。
3. 应用矿物测温法在各个领域具有广泛的应用。
以下是一些常见的应用:• 3.1 地质研究矿物测温法在地质研究中扮演着重要的角色。
地球内部的温度是地震活动、矿产资源形成等地质现象的重要驱动力。
通过测量地表下的岩石温度,可以了解地壳的热状态,进一步推测地热流分布、地热梯度等地质参数。
• 3.2 工业生产矿物测温法在工业生产中广泛应用于高温炉窑的温度监测。
例如,矿物测温法可以用于测量冶金炉中的高温区域温度,以确保冶金工艺的顺利进行。
此外,矿物测温法还可以用于玻璃工业、陶瓷工业等各种高温生产过程的温度监控。
• 3.3 科学实验矿物测温法在科学实验中也有广泛的应用。
例如,在高温实验中,需要准确测量试验装置的温度。
矿物测温法可以提供快速、准确的温度测量,帮助科学家有效控制实验环境温度,保证实验结果的可靠性。
• 3.4 生物医学领域矿物测温法在生物医学领域也有一定的应用。
例如,通过测量人体表面的矿物光退光特性,可以间接推测人体的体温。
此外,矿物测温法还可用于低温治疗过程中病灶温度的监测。
4. 总结矿物测温法是一种利用矿物的特殊性质来测量温度的技术。
其原理基于矿物的热发光性质和热退光性质。
矿物测温法在地质研究、工业生产、科学实验和生物医学等领域具有广泛的应用。
通过测量矿物的特性,可以间接测量物体温度,为相关领域的研究和生产提供有价值的参考数据。
建立古地温曲线的理想地质温压计
方同辉;马鸿文
【期刊名称】《地质科技情报》
【年(卷),期】1997(16)4
【摘要】古地温曲线是岩石圈在特定地质时期热结构的集中体现。
采用矿物地质温压计是建立古地温曲线的基本途径。
对比研究发现,适于建立古地温曲线的温压计有Brey和Kohler(1990)、Bertrand和Mercier(1985)的二辉石温度计,Elis和Green(1979)、Krogh(1988)、Berman等(1995)的石榴石单斜辉石Fe2+—Mg交换反应温度计,Nickel和Green(1985)、Brey和Kohler(1990)的石榴石斜方辉石Al压力计。
【总页数】8页(P93-100)
【关键词】古地温曲线;深源包体;地质温压计;地下热流
【作者】方同辉;马鸿文
【作者单位】中国地质大学材料科学与工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】P314.2;P571
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5.中国石化石油勘探开发研究院无锡石油地质研究所实验地质技术之CH_(4)—H_(2)O—NaCl体系包裹体古温压恢复技术 [J], 席斌斌
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地球科学中火成岩矿物温压计研究进展发表时间:2020-08-18T17:09:01.257Z 来源:《中国西部科技》2020年第8期作者:冉亚洲[导读] 火成岩结晶的温度、压力对于研究火成岩形成时的岩浆结晶环境、熔体演化过程具有重要意义。
摘要:火成岩结晶的温度、压力对于研究火成岩形成时的岩浆结晶环境、熔体演化过程具有重要意义。
岩浆结晶过程中某些元素在成岩矿物中的含量与岩浆结晶的温度、压力有很好的相关性,通过矿物压力计获得岩浆结晶时的压力,可以计算出岩浆侵位冷凝结晶时的深度。
通过矿物温度计获得岩浆冷凝结晶时的温度,根据地温梯度推演结晶深度,并能进一步验证通过压力计获得的成岩深度的准确性。
研究者通过低温热年代学手段获得岩浆剥露到地表的时间,结合岩浆侵位结晶的年龄、侵位的深度,可以获得岩浆隆升剥蚀的速率。
对比区域不同花岗岩隆升剥蚀过程,解释造山带演化过程。
本文综述了矿物温度压力计的研究进展,包括角闪石-斜长石温度压力计、绿帘石温度计。
关键词:矿物温度计、矿物压力计、岩体隆升1角闪石、斜长石矿物温度压力计1.1角闪石全铝压力计Hammarstrom and Zen(1986)通过电子探针分析高压和低压钙碱性侵入体中角闪石AlT和Alⅳ之间的线性拟合关系:Alⅳ=0.15+0.69 AlT,r2=0.97,而角闪石中的AlT含量又与角闪石结晶时的压力和温度有很好的对应关系,即角闪石的全铝含量随着压力升高而增大。
所以角闪石便成为探究火成岩结晶温压条件的可靠矿物(Bluandy and Holland , 1990),而角闪石全铝压力计对于角闪石的种类又有要求,通常闪长岩类岩石中的普通角闪石、浅闪石、韭闪石、钙镁闪石比较适用。
研究中通过对比前人文章中火成岩侵入体和自然岩石的矿物相平衡实验得到在特定矿物组合(斜长石、角闪石、黑云母、钾长石、石英、榍石、磁铁矿或钛铁矿±绿帘石)下,角闪石全铝压力计的计算公式。