矿物温压计研究简述

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。

文章编号：1006 - 446X (2016 ) 01—0038 - 04研究岩楽岩的金钥匙：角闪石-斜长石矿物温压计孟子岳朱飞霖张凯亮(成都理工大学地球科学学院地球化学系，四川成都610059)摘要：角闪石-斜长石温压计具有数据易得、结果可靠和应用广泛的优点，该文系统总结了角闪石-斜长石温压计的计算原理及适用条件，以及该温压计在计算岩浆体系成岩成矿的温度、压力，进而估算岩浆侵位深度及上升速率方面的应用，揭示了其在岩浆演化过程中的重要意义。

关键词：角闪石-斜长石温度计；角闪石全铝压力计；适用条件；应用实例中图分类号：T Q056.il 文献标识码：AThe Key to Research the Magmatic Rocks：Hornblende - plagioclase GeothermobarometerMENG Ziyue,ZHU Feilin,ZHANG Kailiang(Department of Geochemistry,Chengdu University of Technology,Chengdu610059,China)Abstract:Hornblende- plagioclase geothermobarometer has the advantages of the data acquired easily, reliable results and wide application.This paper summarizes the calculation principle of hornblende- plagioclase thermobarometry and applicable conditions.Besides it elaborates the use of thermobarometry in calculating the temperature and pressure of the magma system,then,estimating the depth and the rising rate of magma intrusion.It also reveals the important significance of hornblende - plagioclase geothermobarometer in the research of magma evolution.Key words：hornblende plagioclase thermometer;hornblende geobarometer;applicable conditions; application examples角闪石和斜长石是许多岩浆岩中常见的造岩矿物，由此两种矿物组成的角闪石-斜长石温压 计较其它矿物温压计具有数据易得、结果可靠等优点，并且该温压计在较大的温度(400 ~1 150 ^)、压力（0.1 ~2.3 GPa)范围内都比较稳定[1]。

第六章矿物温度计与压力计温压计分类、稳定同位素温度计、微量元素温压计、常量元素温度计、温度计的标度、误差分析、常用的矿物温压计、多相平衡矿物温压计组合、相对矿物温压计、温压计计算软件、矿物结构式的计算、温压计质量评价标准6.1 概述矿物温度计-压力计、放射性同位素地质年代学是地质学走向定量化发展的两大标志。

经过大半个世纪的发展，如今已经成为成熟的地质学分支学科。

矿物温度计-压力计可以分类如下：按照温压计标度所用元素，可分为常量温压计、微量元素温度计、稳定同位素温度计三类；按照温压计标度所用方法，可以分为实验标度、经验标度、混合标度温压计三类；按照温压计适用对象，可以分为单矿物、矿物对、多矿物组合温压计三类（吴春明等，1999）。

当然，上述三种分类相互有重叠，不过这样三种分类的组合已大致能概括矿物温压计的全貌。

Spear (1995)、Will (1998)把常量元素温压计划分为离子交换温度计(ion exchange thermometer)、纯转换反应温压计(net transfer thermobarometry)、溶线温度计(solvus thermometer)，以及暂无法划分入这些温压计范畴的“其它类型”温压计。

有些温压计涉及H2O、CO2等流体，由于在使用时需要首先确定流体的活度，颇为不变，所以这里不考虑这类温压计。

自20世纪30年代以来，矿物温压计一直是方兴未艾的研究热点。

总的来说，近年来矿物温压计在如下方面有大的进展：（1）用来标度温压计的化学组分趋于复杂、也更为接近实际岩石、矿物的化学组分。

矿物活度模型也更为合理，例如近年来对石榴石活度模型的研究；（2）发现矿物成分同稳定同位素分馏系数之间存在规律(Mattews, 1994)；(3)出现了适用于估算岩浆结晶环境的压力计，例如单斜辉石压力计（Nimis, 1999）；（4）发现压力对矿物之间稳定同位素的分馏有影响(Polyakov and Kharlashina, 1997)；（5）出现了稀有元素温度计(Canil, 1999)和稀土元素温度计(Heinrich et al., 1997; Pyle, 2000)；（6）出现了显微构造温压计（Kruhl，1996）；（7）相对温压计理论更加完善（Worley B, Powell，2000）；（8）发现了适用于冲击变质作用的压力计（Fel’dman et al. 2000）；（9）一些常用的温压计得到了不断改进，例如黑云母-石榴石温度计已经改进到第29个版本，石榴石-单斜辉石温度计则经过了至少18次修正（Ravna, 2000），石榴石-白云母温度计也经过了4次修正(Wu et al., 2002)。

能量变化 E H 焓变 体积变化 V G ＝ RT ( i ln i ) 自由能变化 i
i
理论基础： ΔS ＝－R ( i ln i ) 熵变
化学位
i ＝ i ＋ RT ln
0
i
元素在共生矿物中的分配遵循Nernst分 配定律：
令分配系数 KD＝ 则
χ
α i
χ
0
： i
mol.%
：
摩尔百分数
：
wt% 或 wB%
质量百分数
T t
：
绝对温度（K） 摄氏温度（℃）
5 Pa） 压力（10
：
P
：
§2 成分地质温压计
§2.1 类质同象温压计 条件：矿物中某元素的类质同象代换 数量取决于温度和压力时，可作为温 压计使用。 作为温压计的矿物常常成分简单，元 素彼此成等构造代换。如闪锌矿中的 Zn—Fe的代换。
（1）X射线衍射：测定闪锌矿的晶胞参数 a0，利用图查出FeS%。 （2）根据电子探针或化学分析结果计算： Fe(wt%)/55.847(Fe原子量)/ (Fe(wt%)/ 55.847+Zn(wt%)/65.39)
例如：与黄铁矿、磁黄铁矿共生的闪锌矿 的成分是Zn 59.66(Wt%)，Fe 7.32，S 33.02。 则FeS %＝(7.32/55.847)÷
§2.2 元素分配(离子交换)温压计
一、原理： 共生的固溶体矿物，常具有某一种或某几种 相同的元素。在共生的矿物中，存在元素分 配的问题。 同样，在同一矿物晶体中，非等效结构位置 之间可以有一种或几种相同的离子（原子）， 不同结构位置之间也存在离子（原子）交换 的问题，即元素分配的问题。 元素分配是受热力学定律所支配的。

岩石热导率的温压实验及分析
岩石热导率的温压实验及分析是地质学中一个重要的研究领域，它
可以帮助我们更好地了解地球内部的温度和压力状况。

岩石热导率的
温压实验及分析主要是通过测量岩石在不同温度和压力下的热导率来
实现的。

岩石热导率的温压实验及分析主要分为三个步骤：首先，在实验室中，将岩石样品放入一个特殊的容器中，并在容器中加入一定量的水，然后将容器放入一台特殊的温压机中，并将温压机的温度和压力调节
到预定的值；其次，在温压机中，将岩石样品加热，并记录岩石样品
的温度变化；最后，根据岩石样品的温度变化，计算出岩石样品在不
同温度和压力下的热导率。

岩石热导率的温压实验及分析可以帮助我们更好地了解地球内部的
温度和压力状况，从而更好地研究地球内部的物质组成和结构，以及
地球内部的热能分布情况。

此外，岩石热导率的温压实验及分析还可
以帮助我们更好地了解地球的演化过程，从而更好地预测地球未来的
发展趋势。

第二节基于变质反应的地质温压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。

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两个反应式；2）解出该两个反应式的平衡温压条件，该两个平衡的反应线在PT图上必有一交点，这是这两个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。

几种常见的温压计：1、Opx-Cpx （二辉石）温度计基本依据：Opx-Cpx固溶体反应之间的Mg分配平衡关系：（MgSiO)Opx=(MgSiO3)Cpx3En DiWells (1977)利用莫里(Mori & Green)等人的实验数据，采用二元溶液混溶模型拟合出下列方程：lnK –3.355 + 7341/T = A =2.44X opx Fe经整理后可得：该式中X Opx Fe =Fe 2+/(Fe 2++Mg),lnK = ln(a Cpx Mg2Si2O6/a Opx Mg2Si2O6 )，a Cpx Mg2Si2O6 代表单斜辉石中Mg 2Si 2O 6组分的活度。

例如：T = 7341/（3.355+2.44X Opx Fe -lnK ）2、Gt-Opx 温度计基本依据：Fe-Mg在Gt和共生的含铝Opx之间的交换反应：（Mg3Al2Si3O12) +3FeSiO3=（Fe3Al2Si3O12) +3MgSiO3例如：Harley (1984)得到如下温度计算公式：T=3740+1400X Gt Gro+22.86P/（RlnK D Fe-Mg+1.96）该式中:T的单位为K；K D=（Fe/Mg）Gt/（Fe/Mg）Opx;X Gt Gro =（Ca/(Ca+Fe+Mg))Gt,3、Gt-Cpx 温度计基本依据：Gt-Cpx之间的Fe-Mg交换反应：（Fe3Al2Si3O12)+3CaMgSi2O6=（Mg 3Al2Si3O12)+3CaFeSi2O6Ellis and Green (1979)到如下温度计算公式：该式中:分配系数KD =（Fe2+/Mg）Gt/(Fe2+/Mg)Cpx例如：T (℃)=(3030+10.86P(K D)+3104X Gt Ca)/(lnK D+1.9034)4、Gt-Bi 温度计基本依据：Gt-Bi之间的Fe-Mg交换反应：（Fe3Al2Si3O12)+KMg3AlSi3O10(OH)2=（Mg3Al2Si3O12)+KFe3AlSi3O10(OH)2Ferry and Spear (1978)下温度计算公式：例如：该式中T的单位为K，分配系数KD =（Fe2+/Mg）Gt/(Fe2+/Mg)BiT =(4151+0.019P)/(RlnK D+1.554)5、Gt-Opx 压力计基本依据：是与Gt共生的Opx中Al2O3含量主要随压力的增大而降低Mg2Si2O6+MgAl2SiO6=（Mg3Al2Si3O12)含铝的Opx PyrHarley and Green (1982)得到如下压力计算公式：该式中:P 的单位为kbar ；T 的单位为K例如：[])101,18.41(/)1(98.1783.183)21(;)1/()1(8l M1l M1l M13l M1l M1Pa kbar J Cal kbar Cal X X Vr Al X X X X K A A Opx A Ca Gt A A ==-+-=∆=--=6、Pl-Gt-Al2SiO5-Q (GASP)压力计其基本依据是净转换反应：3 CaAl2Si2O8= Mg3Al2Si3O12 +2Al2SiO5+SiO2An Gro Als Q例如：Spear (1993)得到如下压力计算公式：150.66T-0.6608P+RTlnK-48357=0该式中: P的单位为MPa；T的单位为K;K=(a Gt Gro)/(a Pl An)3。

第五章 矿物温度计与压力计
• 矿物温度计与压力计是成矿作用研究的基础材 料之一，也是矿床学应用的重要矿物包裹体测温法、矿物测温法和 同位素测温法，其中应用最广和最有效的方法是矿物包裹 体测温法。
第一节 稳定同位素温度计
• 稳定同位素温度计灵敏度高，且不受压 力影响，可测定各种温度。其中，氧同 位素和硫同位素较常用。
• 硫辉化钼物矿＞—黄H2铁S达矿到＞平闪衡锌时矿各(磁种黄硫铁化矿物)富＞3H4S2S的＞大黄致铜顺矿序： ＞(HS-)＞铜蓝＞方铅矿＞辰砂＞辉铜矿(辉锑矿)＞辉 银矿＞S2-。
• 三、稳定同位素计温的条件
• 共生矿物队必须满足下列条件：
• 1.共生矿物间的同位素达到平衡。
• 2.平衡的同位素分馏系数要有规律地随温度变 化—分馏系数要较大，即共生矿物对间⊿差值越 大，测温灵敏度也越高。
• 1000 lnα石-方=Δ石-方=0.60（106T-2）
T 0.6106
• T=774.60-273=501.60℃
• δ18O水计算
• 利用测得的δ18O石英、包裹体测温数据和温度计 算公式来计算。
• 1000 lnα石英-水=3.38×106T-2 -3.40
• 1000 lnα石英-水= δ18O石英－ δ18O水
第二节 包裹体温度计和压力计
• 目前主要用的是均一法和爆裂法。 • 均一法反映了成矿溶液温度的下限； • 爆裂法反映了成矿溶液温度的上限。 • 矿物包裹体按成因划分为三种： • 原生包体：矿物生长过程中的； • 次生包体：矿物后期后结晶的； • 假生包体：动力变质后重结晶的。 • 包裹体温度法不仅能得到矿物形成温度资料，
• 一、氧的同位素地质温度计： • δ值 • δ（‰）=[(R样/R标-1]× 1000 • 同位素分馏系数α与δ值的关系：

o
多硅白云母+滑石+蓝晶石+石英 组合
P(GPa)= 12.361Si − 40.766 + 0.065T ( C)
o
多硅白云母+滑石+蓝晶石+柯石英组合
P(GPa) = −2.6786Si 2 +43.975Si+0.01253T ( oC) − 113.9995
Anderson (1996)根据该压力计图解拟合 不同矿物组合中，白云母Si含量与压力的关系明显不同， 该压力计的使用最好与视剖面图相互印证为最好(魏春景等, 2009)。
1. 变质“单矿物”常量元素温度计、压力 计
1.1 泥质变质岩、长英质变质岩 1.2 基性变质岩 1.3 超基性变质岩
2. 变质“单矿物”微量元素温度计 3. 变质副矿物微量元素温度计
1.1 泥质变质岩、长英质变质岩
白云母 Ti 温度计 (Wu and Chen, 2015) Lithos
2K(Al2)(AlSi3)O10(OH)2 + FeTiO3 + SiO2 Ms Ilm Qz
1.3 超基性变质岩 单斜辉石Cr温度计、压力计
石榴橄榄岩，石榴子石+单斜辉石共生
1.3 超基性变质岩
单斜辉石Cr温度计、压力计
Cpx T(K) Cr* T(K) Cpx P(kbar) = − ln[a CaCrTs ]+15.483ln[ ]+ +107.8 126.9 T(K) 71.38
3. 变质副矿物微量元素温度计－金红石+锆石+石英组合
TitaniQ 石英Ti温度计
log(X Qz Ti )=5.69 − 3765.0 / T (K)

(ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ2)
2.2 温度计、压力计的平衡热力学表达
矿物温度计及压力计是按照平衡热力学规律标定的。热力学中采用的衡量 平衡与否的 Gibbs 自由能属于状态函数。如果选定“参考状态(Pr, Tr)”作为起始状 态（为直观和方便起见，通常设定为 25°C/1×105Pa） 、“标准状态 (P, T)”作为终了 状态(即标准状态可以是任意的 P-T 条件)，那么达到热力学平衡时，矿物组合的 Gibbs 自由能不再发生变化，存在如下热力学平衡条件：
3.1 实验标定
实验标定温度计或压力计， 采用矿物相平衡“逆转实验”(reversed experiment) 方法，就是从模式反应的正、反两个方向，逐步逼近模式反应的平衡位置，以此 限定一系列 P-T 条件下反应的平衡条件。无论完全是纯相矿物参与的矿物反应， 还是有固溶体参加的矿物反应，都可以通过逆转相平衡实验约束其平衡条件。以 下简述石榴子石-黑云母温度计、GRIPS 压力计的实验标定过程。 3.1.1 石榴子石-黑云母温度计的实验标定 石榴子石+黑云母组合是泥质、半泥质、基性变质岩石中常见的矿物组合， 它们之间的 Fe2+–Mg2+离子交换反应 Fe3Al2Si3O12 + 3KMg3AlSi3O10(OH)2 = Mg3Al2Si3O12 + 3KFe3AlSi3O10(OH)2 铁铝榴石 金云母 镁铝榴石 铁云母 (15) 受温度条件的控制很明显， 是该温度计得以成立的热力学基础。 该模式反应式(15) 左侧为低温矿物组合，右侧为高温矿物组合。温度越高，石榴子石中 Mg2+离子
斜方刚玉 镁橄榄石 铁铝榴石
3 Fe2SiO4 + 2 Mg3Al2Si3O12 = 3 Mg2SiO4 + 2 Fe3Al2Si3O12

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。

矿石发热测试实验报告引言矿石是一种可供人类利用的自然资源，其性质对于工业生产和研究具有重要意义。

其中，矿石的发热性质对于热能利用和能源开发至关重要。

本实验旨在通过测试不同矿石的发热能力，研究不同矿石在燃烧过程中的物理和化学变化。

材料与方法材料1. 不同种类的矿石样本（如铁矿石、铜矿石、锌矿石等）2. 实验平台3. 点火设备4. 实验用电子秤5. 试管或燃烧舱6. 温度计方法1. 将不同种类的矿石样本准备并编号。

2. 在实验平台上放置试管或燃烧舱。

3. 使用电子秤称量各个矿石样本，并记录质量。

4. 在试管或燃烧舱中点燃矿石样本并观察燃烧过程。

5. 使用温度计记录燃烧过程中的温度变化。

6. 根据实验数据，计算不同矿石样本的发热能力。

结果与分析实验数据矿石样本编号质量（g）温度变化（摄氏度）1 10 352 12 423 15 504 8 28分析通过实验数据可以得出以下结论：1. 不同矿石样本具有不同的质量，在相同条件下可以观察到不同的温度变化。

2. 随着矿石质量的增加，温度变化也呈现增加趋势，表明矿石样本的发热能力与其质量相关。

3. 根据温度变化的大小可以推断矿石样本的发热能力大小，进而可对不同矿石样本的应用进行评估。

结论本实验通过矿石的发热测试分析了不同矿石样本的发热能力，并得出以下结论：1. 矿石样本的发热能力与其质量相关，质量越大，发热能力越强。

2. 不同矿石样本的发热能力差异较大，可以根据其温度变化来对其进行评估和应用。

展望尽管本实验对矿石的发热能力进行了初步测试，但是其他因素如矿石内部成分、燃烧过程中的反应速率等因素对于其发热能力也有一定的影响。

因此，未来的研究可以从更多角度深入探究矿石发热性质，并结合实际应用探索其潜力。

铁铝榴石
金云母
镁铝榴石
黑云母
石榴子石–多硅白云母温度计
Mg3Al2Si3O12 + 3KFeAlSi4O10(OH)2 = Fe3Al2Si3O12 + KMgAlSi4O10(OH)2
金刚石
-PbO2型TiO2
100m
金刚石： P>4 GPa at T=700 oC -PbO2型TiO2：P=4-5GPa 橄榄石中钙钛矿型FeTiO3出溶：P=10-13GPa
钙钛矿型FeTiO3 Olivine
矿物温度压力计
利用矿物学方法精确计算地质过程 所经历的温度和压力的方法
二、地质温度压力计的建立
And出现说明岩石形 成于低温条件，Ky 出现说明高压条件， Sil的出现则指示高 温条件
柯石英：P>2.8GPa at T=700 oC 金刚石： P>4 GPa at T=700 oC
-PbO2型TiO2：P=4-5GPa
橄榄石中钙钛矿型FeTiO3出溶：P=10-13GPa
Coes Qz
柯石英：P>2.8GPa at T=700 Gt
变质作用的P-T轨迹
30
20
10 500 600 700 800 900 1000 Temperature(oC)
变质过程的温
度－压力条件 的变化构成P － T轨迹
地质温压计
• 同位素分馏温度计
1000ln石英-水=3.306×106T-2一2.71
• 流体包裹体温压计 • 矿物温压计
CO2 H2O - NaCl
矿物离子交换温压计：
利用矿物中或矿物之间离子交换性质建立起来的
温压计立起来的温压计。
目前地质研究中普遍使用该类温压计 。

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。

§1 矿物离子交换地质温压计一、基本原理与应用条件离子交换地质温压计就是元素分配地质温压计。

（薛君治，白学让，陈武，《成因矿物学》（1991）P.P.90~96）二、一般推导矿物离子交换地质温压计的一般推导，均以天然的地质体系为前提，进行简化的模拟实验，取得矿物成分变化（即离子交换的程度）与温度、压力的对应数据。

然后回归统计，得到温度计或压力计的数学表达式。

最后以地质实例进行检验和修正。

不过，在实验条件受限制时，也可以由已知的矿物地质温压计，推求出另一个新的矿物温压计。

这就是根据天然体系的矿物共生组合和矿物化学成分的特点，用已知矿物温压计标定出岩石、矿石的平衡温度和平衡压力。

随后结合共生的其它矿物化学成分，回归统计出新的矿物温压计。

这里必须保证已知温压计有足够的可靠性，以及必须保证新设计进来的其它矿物是与原温压计的矿物互相平衡的。

不然的话，新推导的公式就没有地质意义。

下面以黑云母-石榴石矿物对为例，简要介绍矿物离子交换地质温压计的 一般推导。

在自然界，黑云母和石榴石这对矿物的出现是比较广泛的。

它们既可以共生产于各种变质岩，也可以共存于岩浆岩和热液脉，主要见于区域变质岩石、接触变质岩、紫苏花岗岩、榴辉岩、花岗岩、伟晶岩、酸性火山岩以及各种热液脉。

此外，它们还可出现在某些地幔岩石中。

正因为这对矿物具有普遍性，所以它们的地质温压计是很有意义的。

因而许多地质学家重视对其研究。

根据自然界黑云母-石榴石出现的主要温度范围，拟定了矿物离子交换平衡实验的温度为575-950℃。

实验的压力取天然体系的中间值，以600MPa 为准。

具体按9个温度值进行实验；9个温度是：575℃、600℃、650℃、700℃、750℃、800℃、850℃、900℃和950℃。

同一温度条件下，分别用不同的原始配料做若干个试验。

每一个试验所产生的黑云母和石榴石样品，必须在实验温压恒定的条件下，保持几天至十来天时间，使这对矿物中的离子交换达到平衡状态。

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。

地幔岩矿物压力计评述吴春明【期刊名称】《岩石学报》【年(卷),期】2009(025)009【摘要】适用于地幔岩石的矿物压力计有石榴石-斜方辉石压力计、石榴石-单斜辉石压力计、橄榄石-单斜辉石压力计、铬尖晶石压力计、二辉石压力计等有限几类.本文通过将这些压力计应用于岩石学相平衡实验数据,检验了其精确度.再将它们应用到天然地幔岩石样品,包括石榴石相二辉橄榄岩、尖晶石相二辉橄榄岩、石榴石-尖晶石过渡相二辉橄榄岩、含金刚石和石墨的地幔岩石,检验了其准确度.初步结论是,现有的石榴石-斜方辉石压力计(Nickel and Green,1985;Taylor,1998;Brey et al．,2008)质量相对最优,石榴石-单斜辉石压力计(Nimis andTaylor,2000;Simakov and Taylor,2000)次之.在应用这些压力计时,可配合二辉石温度计(Brey et al．,1990;Taylor,1998)或石榴石-橄榄石温度计(Wu and Zhao,2007),来同时估算平衡压力和温度.其余的压力计精确度和准确度都还很不够,需要更精确深入的实验研究来标定质量优良的压力计.%Nowadays there exist several kinds of geobarometers theoretically applicable to mantle rocks, i.e. , the garnet-rnorthopyroxene, garnet-clinopyroxene, olivine-clinopyroxene, Cr-in-spinel and two-pyroxene geobarometers. To test the precision and accuracy of these barometers, they have been applied to experimental data of phase equilibrium experiments and natural mantle xenoliths including the garnet- or spinel-bearing lherzolites and the garnet-spinel-bearing lherzolites, as well as mantle xenoliths containinggraphite or diamond, collected from kimberlites or alkaline basalts. It is concluded that the present garnet-orthopyroxene barometers (Nickel and Green, 1985; Taylor, 1998; Brey et al. , 2008) are relatively the most valid ones, and the garnet-clinopyroxene barometers (Nimis and Taylor, 2000; Simakov and Taylor, 2000) are also applicable. Other kinds of barometers are obviously far from accurate and precise and should be much more precisely calibrated through phase equilibrium experiments. In applying the valid barometers, the two-pyroxene thermometers (Brey et al. , 1990; Taylor, 1998) or the gamet-olivine thermometer (Wu and Zhao, 2007) are to be simultaneously used to derive pressures and temperatures.【总页数】24页(P2089-2112)【作者】吴春明【作者单位】中国科学院研究生院地球科学学院,北京,100049【正文语种】中文【中图分类】P588.125【相关文献】1.金在地幔矿物中的赋存形式及其赋存介质转化的可能模式:以中国北方一些地幔橄榄岩包体为例 [J], 张维萍;赫英;董振信2.吉林东部汪清新生代玄武岩中地幔包体的矿物化学:对该地区岩石圈地幔形成过程的启示 [J], 宋樾;王建;刘金霖;谢志鹏;Keiko H.HATTORI3.班公湖-怒江缝合带东段丁青地幔橄榄岩成因:来自钻孔ZK02地幔橄榄岩矿物学及地球化学特征约束 [J], 徐向珍;熊发挥;张承杰;陈建;张然;闫金禹;杨经绥4.地幔中自然铁-偏离正常矿物化学成分的矿物交生体与深源流—岩作用 [J], 郑建平;路凤香;郑曙;任迎新5.上地幔交代氧化物及其相关矿物──金伯利岩中复杂氧化物的相互关系及地幔交代作用探讨 [J], 陆琦;周湖云;刘惠芳;雷新荣因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。