礦物顯微出溶結(jié)構(gòu)的研究-在線瀏覽
2025-06-17 03:14本頁面
【正文】 力學(xué)國家重點實驗室，西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系，西安， 710069 2022年 引 言 礦物出溶結(jié)構(gòu)及其相關(guān)結(jié)構(gòu)涉及的基本概念 礦物出溶結(jié)構(gòu)的基本特征及其識別標(biāo)志 一些出溶結(jié)構(gòu)引發(fā)的爭議及其啟示 出溶結(jié)構(gòu)研究面臨的一些問題 結(jié)語 提 綱 一、引 言 “出溶結(jié)構(gòu)” 是結(jié)晶巖石中主要造巖礦物常見的一種顯微結(jié)構(gòu)，長期受到研究者的關(guān)注。 上一世紀 90年代以前比較詳細描述出溶結(jié)構(gòu)的礦物主要有： 長石族礦物的出溶 詳見： Feldspar minerals， Smith 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(xiàn)了出溶的單斜輝石和斜方輝石棒狀體 石榴子石的出溶 ，結(jié)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(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)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 。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(zhì)。三類固溶體分 別與雜質(zhì)填隙、替位和空位三種點缺陷相對應(yīng)。 共晶格取向依據(jù) 兩種礦物接觸邊界面網(wǎng)間距的差別可分 為共格界面與非共格界面 堿性長石出溶條紋間的非共格 (A， C)、共格 (B)和半共格 (D)邊界圖解 (據(jù) Yund amp。 Green et al (1997) 進一步用顯微鏡重新測量出溶鈦鐵礦的含量為 vol %， TiO2的含量為 wt%。 (a) vol%, (b) vol%, (c) vol.%, and (d) vol%. 爭論焦點（ 2）－關(guān)于出溶機制 (A)： Risold et al (2022)發(fā)現(xiàn)橄欖石中存在平行與(001)的面缺陷，而且桿狀鈦鐵礦傾向于沿面缺陷分布，并從高分辨晶格像上測得面缺陷處的面間距為 ，推測該面缺陷為斜硅鎂石層，而斜硅鎂石結(jié)構(gòu)通常允許有較高的鈦含量， 因此提出這些鈦鐵礦可能是由橄欖石中含鈦硅鎂石層分解而形成的 . Bozhilov et al (2022) 則認為 Risold et al (2022)的假說無法解釋 Alpe Arami第一世代橄欖石中通常出現(xiàn) 均勻分布的鈦鐵礦和同時出現(xiàn)的鉻鐵礦以及該橄欖巖中缺乏鈦斜硅鎂石的現(xiàn)象 . 爭論焦點（ 2）－關(guān)于出溶機制 (B)： 金振民等 (1998)在大別碧溪嶺石榴子石異剝橄欖巖的橄欖石中發(fā)現(xiàn)棒狀鈦鉻磁鐵礦的出溶體，后經(jīng)深入研究認為 其形成可能是瓦茲利石穩(wěn)定域 {(Fe, Cr)2, (Ti + Fe 2+)}O4 (Mg, Fe)2SiO4固溶體減壓分解的產(chǎn)物 ，其形成深度可能 300km (Liu X W, 2022). Zhang et al (1999) 在大別毛屋方輝橄欖巖的橄欖石中發(fā)現(xiàn)磁鐵礦的出溶體， 提出該出溶體的形成可能是減壓作用過程中瓦茲利石結(jié)構(gòu)的Fe3O4(Fe, Mg)2SiO4固溶體分解的產(chǎn)物 ，并推測毛屋超鎂鐵質(zhì)巖的俯沖深度 200km . 新近，宋述光等 (2022)在柴北緣勝利口石榴子石橄欖巖的橄欖石中發(fā)現(xiàn)出溶的鈦鐵礦，亦認為推測其形成深度 200km . 爭論焦點（ 2）－關(guān)于出溶機制 (C)： 新近， Hwang et al (2022)在大別毛北石榴子石橄欖巖中發(fā)現(xiàn)了定向的鉻磁鐵礦＋赤鐵礦棒狀體，并提出其形成機制可能為： 9 Fe7?Si3?O10(OH)6 (含水橄欖石） = 27 Fe2SiO4 (olivine) + 3 Fe2O3 (hematite) + Fe3O4 (magite) + 23 H2O + 4 H2 但， Hwang et al (2022) 的這一模型要求出溶前橄欖石含 (OH) 要高達 %，折合成 H2O為 wt％，對此，目前還缺乏實驗礦物學(xué)資料的支撐 . 爭論焦點（ 3）－高溫高壓實驗資料（ A）： Gudfinnsson and Wood (1998) 在溫度介于 14001600?C和壓力為 以橄欖石和地幔橄欖巖為起始材料 ，實驗確定了 平衡共存橄欖石與瓦茲利石 中微量元素 Ti, Al, Cr, Ni, Ca和 Na的分配 . 結(jié)果表明： 瓦茲利石中 TiO2的最高含量為 wt %，而橄欖石中 TiO2的最高含量僅為 wt %。 爭論焦點（ 3）－高溫高壓實驗資料（ C）： 新近， Hermann et al (2022)利用合成的 TiO2MgOSiO2體系 進行實驗研究，發(fā)現(xiàn)： 在 12001500?C 和 1 bar壓力條件下， 橄欖石中 TiO2的溶解度不僅隨溫度的升高而增大，而且還與共生的礦物相密切相關(guān) . 如： 與尖晶石共生的橄欖石中 TiO2的溶解度最高可達 wt %，而與板鈦礦共生的橄欖石 TiO2的溶解度最高僅為 wt %； 在 1400?C 和 壓力條件， 橄欖石中TiO2的溶解度并不與壓力呈現(xiàn)明顯的相關(guān)，在所有的實驗中橄欖石的 TiO2含量均為 約 wt%. 據(jù)此， Hermann et al (2022)提出含 Ti橄欖石以及橄欖石出溶鈦鐵礦不能作為指示其源于超深地幔深度的標(biāo)志 . 然而，該實
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