礦物顯微出溶結構的研究(已修改)
2025-05-12 03:14 本頁面
【正文】 礦物顯微出溶結構的研究 及其地質意義 劉 良 大陸動力學國家重點實驗室，西北大學地質學系，西安， 710069 2022年 引 言 礦物出溶結構及其相關結構涉及的基本概念 礦物出溶結構的基本特征及其識別標志 一些出溶結構引發(fā)的爭議及其啟示 出溶結構研究面臨的一些問題 結語 提 綱 一、引 言 “出溶結構” 是結晶巖石中主要造巖礦物常見的一種顯微結構，長期受到研究者的關注。 上一世紀 90年代以前比較詳細描述出溶結構的礦物主要有： 長石族礦物的出溶 詳見： Feldspar minerals， Smith amp。 Brown .,1984 輝石族礦物的出溶 詳見： Rockforming minerals,. Deer W. A., et al. (1978) － 資料豐富，出溶方位的描述 氧化物礦物的出溶－ 尖晶石 磁鐵礦與磁鐵礦 鈦鐵礦系列 詳見： Oxide Minerals. Mineralogical Society of America .(1991) Chapter 5: Oxide textures — A MiniAtlas , Haggerty － 圖片非常漂亮 這一時期最主要的研究進展之一是認識到 這些“出溶結構”的形成是 礦物固溶體 降溫分解的產物 對其研究成為探索結晶巖石演化歷史（尤其是冷卻歷史）的重要內容 堿性長石出溶圖解（據 Smith and Parsons,1974) (據 Yund amp。 Tulis,1983) 1990,1991年 南非含金剛石金伯利巖中的 幔源石榴子石二輝橄欖巖和榴輝巖捕虜體的石榴子石中分別發(fā)現了出溶的單斜輝石和斜方輝石棒狀體 石榴子石的出溶 ，結合高溫高壓條件石榴子石－輝石固溶體的實驗資料，論證提出出溶前該石榴子石（ 超 Si）的形成壓力 10－ 14 GPa，即這些巖石來源于300－ 400Km的地幔深度 Haggerty et al, 1990. Ultradeep (greater than 300 kilometers) ultramafic upper mantle xenoliths. Science, 248: 993~996 Sautter, Haggerty et al, 1991. Ultradeep (300 kilometers) ultramafic xenoliths: Petrological evidence from the transition zone. Science, 252: 827~830. 石榴子石出溶輝石顯微結構的發(fā)現與研究意義重大 啟示： 地幔 深度 條件下某些礦物固溶體 可 “溶解” 地殼深度 所不能“溶解”的特殊組分，這些組分在巖石 侵位或 折返過程中由于壓力或壓力和溫度的降低變得不穩(wěn)定并從寄主礦物中離溶出來 。 因此，一些特殊礦物出溶結構可能成為賦存巖石形成深度的判別標志 此后，礦物出溶結構研究拓展到超高壓變質巖石之中，涌現出一大批重要的研究成果 (After Liou et al.,2022) 目前全球至少在 22 條造山帶 中發(fā)現了超高壓巖石 認定依據： 特征礦物 （如柯石英，金剛石等）及 特殊的礦物出溶結構； 礦物出溶結構研究意義： 限定俯沖深度 及其 動力學演化過程 方面發(fā)揮著重要作用 目前關注的科學問題： 如何區(qū)分認定某些礦物的顯微結構是 “ 出溶結構 ” 還是 “ 非出溶結構 ” ？ 如何準確解析這些顯微結構的地質內涵？ 在學習、理解前人研究成果的基礎上，重點就礦物出溶結構的識別標志、如何進行研究及其研究面臨的問題與挑戰(zhàn)談一談體會 . 二 、 礦物出溶結構及其相關結構涉及的基本概念 出溶作用 (exsolution) 交代作用 (metasomatism) 礦物中的包裹體 (inclusion) 礦物的定向附生 (overgrowth) （ 1）出溶作用 (exsolution) 概念： 出溶 作用 通常是指某一均勻的 礦物固溶體 ，由于溫度、壓力或溫度與壓力兩者同時改變而分離為兩種或兩種以上不同礦物相的過程 . 由出溶作用形成的異種礦物之間的相互交生 (intergrowth) 稱之為 礦物的出溶結構 ，出溶后較豐富的礦物相稱為基質，而較少量的礦物相稱為出溶片晶或出溶棒狀體 . 固溶體 (solid solution) 概念 ： 在固態(tài)條件下，一種組份內“溶解”了其他組而形成的均勻的固體。即，固溶體是由兩種或兩種以上的組份組成的，其中含量較高的組份可看成是固態(tài)的溶劑，其他組份則為溶質。 分類： — 類質同象混晶 （有序與無序之分） （侵入固溶體） 類質同象是固溶體的一種類型 從晶體結構的角度看，除有序固溶體外，其余固 溶體的晶格都是明顯的缺陷結構。三類固溶體分 別與雜質填隙、替位和空位三種點缺陷相對應。 出溶作用的特點： 組分遷移的方式： 是原子、離子或分子的擴散作用 . 驅動力或必要條件： 是出溶前后體系自由能的降低 . 組分變化的規(guī)律： 是等化學的分解反應－ 即理論上 出溶前后組分是守恒的 . 詳見： 1.《 礦物學原理 》 －施倪承，馬喆生等譯，地質出版社， 1992 2. Rockforming minerals,. Deer W. A., et al. (1978) 3. Solid solutions in silicate and oxide systems, edited by Charles A. Geiger, Eotvos University Press, 2022 出溶結構的特征： 通常表現為 單個礦物晶體或顆粒內 兩種或兩種以上
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