許旭 鄭改紅

摘 ?要：花崗巖是巖漿在地下深處經(jīng)冷凝而形成的深成酸性火成巖。而角閃石石花崗巖中重要的組成礦物。從成因礦物學(xué)角度出發(fā)，通過對花崗巖中角閃石進(jìn)行電子探針分析確定角閃石中的組成成分、化學(xué)成分分析、角閃石-斜長石溫壓計的計算原理及適用條件以及該溫壓計在計算巖漿體系成巖成礦的溫度、壓力，進(jìn)而估算巖漿侵位深度及上升速率方面的應(yīng)用，揭示了其在巖漿演化過程中的重要意義。

關(guān)鍵詞：花崗巖;角閃石;成因礦物學(xué);電子探針;溫壓計

引言

角閃石在自然界分布很廣，是巖漿巖中主要的造巖礦物。也是石花崗巖中重要的組成礦物，是角閃石族礦物的總稱，角閃石屬閃石族中一員。鎂、鐵、鈣、鈉、鋁等的硅酸鹽或鋁硅酸鹽?？梢酝ㄟ^角閃石命名法判斷其具體名稱。也可以通過其與斜長石的化學(xué)成分特征，對花崗巖結(jié)晶過程中的物理化學(xué)條件的變化反應(yīng)十分靈敏，同時從成因礦物學(xué)的角度出發(fā)，運(yùn)用電子探針技術(shù)，選擇對其合適的角閃石溫壓計對其化學(xué)成分進(jìn)行估算，對巖體形成時溫度、壓力、氧逸度等進(jìn)行估算，最終判別巖體形成的環(huán)境。因此，通過對花崗巖中的角閃石開展成巖過程中物理化學(xué)條件的研究，從而推測巖漿演化及其與成礦關(guān)系。

1.研究現(xiàn)狀

1.1角閃石的礦物學(xué)特征

角閃石族礦物屬雙鏈硅酸鹽。由SiO基團(tuán)所聯(lián)成雙鏈結(jié)構(gòu)，陽離子[1 1（100）]沿C軸延伸，聯(lián)接而成。存在被記作M、M 、M 的配分位置。近似于正八面體配位位置，一種記作M的六～八次配位，配位多面體相對較大，易崎變。結(jié)晶學(xué)上分屬斜方晶系和單斜晶系這五個空間群。其類質(zhì)同象成分系列十分復(fù)雜，主要依據(jù)陽離子成分特征進(jìn)行系列劃分和礦物種命名。

1.2角閃石的地球化學(xué)特征

根據(jù)大量實驗測定結(jié)果，對角閃石中稀有元素和金屬元素的平均含量進(jìn)行計算。數(shù)據(jù)一部分引自文獻(xiàn)資料;另一部分是通過對蘇聯(lián)各地區(qū)的鈣質(zhì)堿性侵入花崗巖體中分離出的角閃石單礦物相進(jìn)行分析而得到的結(jié)果。角閃石的光性和化學(xué)特點(diǎn)較早就用于巖石學(xué)目的：安山巖角閃石和花崗巖角閃石，當(dāng)它們的含鐵量相近時，可以根據(jù)折射率區(qū)別開。這與鐵的不同氧化程度和鐵的含量有關(guān)。

1.3角閃石的應(yīng)用

1.3.1角閃石-斜長石溫度計

根據(jù)角閃石固溶體模型和實驗，提出了由角閃石和斜長石礦物對組成的地質(zhì)溫度計，反應(yīng)方程式如下：

NaCaMg（AlSi）O（OH）+4SiO=CaMgSiO（OH）+NaAlSiO

即：淺閃石+石英=透長石+ 鈉長石

溫度表達(dá)式：

式中：□代表結(jié)晶位空缺;A、T1和M2分別表示角閃石中的結(jié)晶位;

對于 Yab，當(dāng) Xab > 0. 5 時，Yab = 0;否則，Yab = 12.0·（1-Xab）2-3.0kJ。

（2），依據(jù)淺閃石 - 鈉透閃石（edenite - richterite）的反應(yīng)方程式：

NaCaMg（AlSi）SiO（OH）+NaAlSiO=Na（CaNa）MgSiO（OH）+CaAlSiO

即：閃長石+鈉長石=堿鎂閃石+鈣長石

溫度表達(dá)式（適用于含石英和無石英巖漿巖）：

式中：Yab - an代表 RTlnγan - RTlnγab;對于 Yab - an，當(dāng) Xab > 0. 5 時，Yab - an = 3. 0 kJ;否則，Yab - an = 12. 0（2Xab-1）+ 3. 0 kJ。

（T的單位為開爾文（K），P的單位為千巴（kbar），Xφ i 表示組份i在晶格位置φ中的摩爾分?jǐn)?shù)。）

1.3.2角閃石全鋁壓力計

提出了利用角閃石中全鋁（Altot）的含量計算壓力：

P（± 0. 30 GPa）= - 0. 392 + 0. 503 Altot（HAMMARSTROM，et al，1986）

P（± 0. 10 GPa）= - 0. 476 + 0. 564 Altot（HOLLISTER，et al，1987）

P（± 0. 05 GPa）= - 0. 346 + 0. 423 Altot（JOHNSON，et al，1989）

P（± 0. 06 GPa）= -0.301 + 0. 476 Altot（SCHMIDT，1992）

P（± 0. 06 GPa）= -3 .01 + 4 .76 Altot -[（t -675）/85] [ 0.53 Altot +0 .005 294（t -675）]

其適用范圍：0.4<Fe/（Fe+Mg）< 0.65且Fe3+/（Fe2++Fe3+）≥0.25

2.存在問題

角閃石作為地質(zhì)溫壓計進(jìn)行溫度壓力的估算時，雖然估算結(jié)果相對準(zhǔn)確，但其適用條件十分苛刻，具有很大的約束性。如使用角閃石全鋁壓力計時應(yīng)滿足于以下條件：

①選用 0. 4 < Fe /（Fe + Mg）< 0. 65 且 Fe3 + /（Fe2 + + Fe3 +）≥0. 25（或 0. 2）的角閃石。

②石英、斜長石、鉀長石、角閃石、黑云母、榍石和磁鐵礦/鈦鐵礦須和熔融物共存。

③壓力計只能應(yīng)用于 2 ～ 13 kbar 壓力范圍內(nèi)結(jié)晶的巖石。

④熔體中 Si 的活度必須≥1。

⑤與角閃石共存的斜長石牌號應(yīng)在 An25 和 An35 之間。

⑥角閃石應(yīng)在花崗巖類的固相線附近結(jié)晶。

⑦角閃石應(yīng)與鉀長石共存。

⑧考慮⑤、⑥和⑦條件的影響，成分測定點(diǎn)必須位于與石英和（或）鉀長石相互接觸的角閃石邊緣。

3.發(fā)展方向

目前，礦物溫壓計正處于飛速發(fā)展的時期。高溫高壓實驗巖石學(xué)、熱力學(xué)數(shù)據(jù)庫、礦物固溶體理論研究等方面的進(jìn)展，為溫壓計的發(fā)展打下了堅實的基礎(chǔ)。實際上，溫壓計自出現(xiàn)以來，一直在不斷地改良著。所以，在應(yīng)用的同時，應(yīng)密切關(guān)注溫壓計研究的最新進(jìn)展。如何獲得 符合客觀實際的礦物熱力學(xué)數(shù)據(jù)庫，仍是實驗巖石學(xué)家的重要任務(wù)。在礦物溫壓計標(biāo)度過程中，礦物固溶體模型幾乎成了核心內(nèi)容。礦物成分-活度關(guān)系即礦物固溶體模型，最終仍需要通過礦物反應(yīng)的相平衡實驗來決定。同時，有些溫壓計的實驗標(biāo)度工作仍顯不夠。可以預(yù)料，礦物熱力學(xué)數(shù)據(jù)庫和礦物溫壓計發(fā)展最關(guān)鍵的問題仍是礦物相平衡實驗。實驗方面可以獲得符合客觀實際的內(nèi)洽熱力學(xué)數(shù)據(jù)，另一方面實驗數(shù)據(jù)又可以用來建立合理的礦物成 分-活度模型，標(biāo)度礦物溫壓計。所以精確的礦物相平衡實驗將是今后研究工作的重點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)

[1] ?周曄，沈陽，侯增謙，謝鑫，羅晨皓.滇西六合正長斑巖中角閃石、黑云母和鋯石的特征及其指示意義[J].巖石礦物學(xué)雜志，2018，37（04）：547-561.

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