郭 盼， 吳 波， 房 龍， 羅 華， 李琳靜， 龔志愚

(1.湖北省地質(zhì)調(diào)查院,湖北 武漢 430034； 2.新泰市礦產(chǎn)業(yè)發(fā)展中心，山東 新泰 271200)

隨著定量化學(xué)分析的快速發(fā)展，各種技術(shù)手段如電子探針(EMPA)、離子探針(IMA)、激光等離子質(zhì)譜儀(LA-ICP-MS)等不斷完善，單礦物化學(xué)研究受到越來(lái)越多的重視[1]。

角閃石族礦物是重要的鏈狀硅酸鹽礦物，標(biāo)準(zhǔn)晶體化學(xué)通式為A0-1B2C5[T8O22](OH)2，化學(xué)成分十分復(fù)雜，類質(zhì)同象替換極為發(fā)育且多樣[2]。隨著研究的深入，前人發(fā)現(xiàn)在不同成巖條件下形成的角閃石亞類，其化學(xué)成分能夠提供巖漿結(jié)晶過(guò)程中的壓力、溫度、氧逸度和含水量等重要信息，指示巖漿演化的物理化學(xué)條件變化特征，是區(qū)分巖漿來(lái)源的重要依據(jù)[3]，因此被廣泛應(yīng)用于巖漿或巖漿熱液來(lái)源以及成巖成礦演化等方面的研究。

近年來(lái)有關(guān)角閃石的研究主要集中于利用角閃石全鋁壓力計(jì)、溫度計(jì)等指標(biāo)定量獲得巖漿巖的物理化學(xué)條件。結(jié)合前人實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與研究成果，本文綜述角閃石礦物化學(xué)研究進(jìn)展，以期進(jìn)一步促進(jìn)對(duì)角閃石礦物化學(xué)的深入研究。

1 角閃石族礦物成分分類及命名

角閃石族礦物標(biāo)準(zhǔn)晶體化學(xué)通式為A0-1B2C5[T8O22](OH)2，式中：A可以是Na+、K+、H3O+、Ca2+，占據(jù)結(jié)構(gòu)中的A位(6～12次配位位置)；B可以是Na+、Li+、K+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Mn2+，占據(jù)結(jié)構(gòu)中的M4位(6～8次配位位置)；C可以是Mg2+、Fe2+、Mn2+、Al3+、Fe3+、Ti4+、Cr3+，占據(jù)結(jié)構(gòu)中的M1、M2、M3位(6次配位位置)；T可以是Si4+、Al3+、Ti4+，占據(jù)硅氧骨干中四面體中心[2,4-5]。根據(jù)B位的占位，國(guó)際礦物學(xué)協(xié)會(huì)新礦物及礦物分類命名委員會(huì)(IMA/CNMNC)角閃石專業(yè)委員會(huì)[3,6]將角閃石族礦物分為以下五類：

(1) 當(dāng)B(Mg2++Fe2++Mn2++Li+)≥1.50，則屬于Mg-Fe-Mn-Li角閃石組；

(2) 當(dāng)B(Mg2++Fe2++Mn2++Li+)≤0.50，B(Ca+Na)≥1.00且BNa<0.50，則屬于Ca角閃石組；

(3) 當(dāng)B(Mg2++Fe2++Mn2++Li+)≤0.50，B(Ca+Na)≥1.00且0.50≤BNa<1.50，則屬于Na-Ca角閃石組；

(4) 當(dāng)B(Mg2++Fe2++Mn2++Li+)≤0.50，且BNa≥1.50，則屬于Na角閃石組；

(5) 當(dāng)0.50

具體每組角閃石命名以Si離子數(shù)為橫坐標(biāo)，Mg/(Mg+Fe2+)值為縱坐標(biāo)，以不同價(jià)態(tài)元素替換為基礎(chǔ)，角閃石族被劃分為具有獨(dú)立名稱的礦物種，目前角閃石族入編礦物種共有69個(gè)。再根據(jù)不同的化學(xué)特征，添加相應(yīng)的前綴(表1)及修飾詞(表2)即可確定角閃石的最終定名[3-6]。

表1 角閃石族礦物命名前綴的成分意義和應(yīng)用范圍[3-6]Table 1 Compositional meaning and application scope of prefixes in the nomenclature of amphibole group minerals

1.1 Mg-Fe-Mn-Li角閃石組的礦物分類命名

在滿足Mg-Fe-Mn-Li角閃石組分組原則的基礎(chǔ)上，根據(jù)B位和C位的Li+離子數(shù)，分為貧Li和富Li兩組，具體分類命名方案見(jiàn)圖1。

表2 角閃石族礦物命名修飾詞的成分意義和應(yīng)用范圍[3-6]Table 2 Compositional meaning and application scope of modifiers in the nomenclature of amphibole group minerals

1.2 Ca角閃石組的礦物分類命名

在滿足鈣角閃石組分組原則的基礎(chǔ)上，以A(Na+K)≥0.50和A(Na+K)<0.50為劃分依據(jù)分為2組，具體分類命名方案見(jiàn)圖2。

圖1 Mg-Fe-Mn-Li角閃石組的礦物分類命名圖解(據(jù)參考文獻(xiàn)[3-6])Fig.1 Mineral classification and nomenclature of the Mg-Fe-Mn-Li amphibole group

圖2 Ca角閃石組的礦物分類命名圖解(據(jù)參考文獻(xiàn)[3-6])Fig.2 Nomenclature diagram of mineral classification of calcium amphibole group

1.3 Na-Ca角閃石組的礦物分類命名

在滿足Na-Ca角閃石組分組原則的基礎(chǔ)上，再根據(jù)A(Na+K)≥0.50和A(Na+K)<0.50分為2組，具體分類命名方案見(jiàn)圖3-a。

1.4 Na-Ca-Mg-Fe-Mn-Li角閃石組的礦物分類命名

在滿足Na-Ca-Mg-Fe-Mn-Li角閃石組分組原則的前提下，再根據(jù)B位的Li陽(yáng)離子數(shù)，可分為富Li(BLi>0.50)和貧Li(BLi≤0.50)2組。具體分類命名方案見(jiàn)圖3-b。

(a).Na-Ca角閃石組礦物分類命名圖解;(b).Na-Ca-Mg-Fe-Mn-Li角閃石組礦物分類命名圖解圖3 Na-Ca角閃石組及Na-Ca-Mg-Fe-Mn-Li角閃石組的礦物分類命名圖解(據(jù)參考文獻(xiàn)[3-6])Fig.3 Nomenclature diagram of mineral classification of sodium-calcium amphibole group and the Na-Ca-Mg-Fe-Mn-Li amphibole group

1.5 Na角閃石組的礦物分類命名

在滿足Na角閃石組分組原則的基礎(chǔ)上，根據(jù)Li<0.50和Li≥0.50分為兩組，具體分類命名方案見(jiàn)圖4。

圖4 Na角閃石組的礦物分類命名圖解(據(jù)參考文獻(xiàn)[3-6])Fig.4 Nomenclature diagram of mineral classification of sodium amphibole group

2 地質(zhì)壓力計(jì)

關(guān)于角閃石全鋁壓力計(jì)的研究有很多[7-16]，本文主要介紹幾個(gè)常用的角閃石壓力計(jì)。

角閃石全鋁壓力計(jì)的理論基礎(chǔ)是相律，當(dāng)體系處于9相(角閃石+石英+斜長(zhǎng)石+堿性長(zhǎng)石+黑云母+榍石+Fe-Ti氧化物+熔體相+流體相)、10組分(SiO2-TiO2-MgO-Al2O3-Fe2O3-FeO-CaO-Na2O-K2O-H2O)狀態(tài)時(shí)，存在氧逸度、溫度和壓力三個(gè)自變量。當(dāng)氧逸度被二價(jià)鐵鈦氧化物或綠簾石所緩沖，減弱其影響，而溫度在等溫固相線(存在花崗質(zhì)流體)附近時(shí)，壓力便是唯一變量，也就滿足壓力是角閃石中全鋁含量的唯一影響因素這一線性條件[8]。

在上面理論基礎(chǔ)的影響下，最初的角閃石全鋁壓力計(jì)僅考慮全鋁含量這一唯一因素。

Hammarstrom et al.[12]對(duì)科迪勒拉造山帶的鈣堿性侵入巖體采用接觸變質(zhì)礦物組合等方法進(jìn)行了研究，指出角閃石在鈣堿性巖體近固相線附近的結(jié)晶壓力(P)與全鋁含量(AlT)存在某種線性關(guān)系，即：

P=-0.392+0.503AlT，r2=0.80

式中：P的單位為GPa；AlT取角閃石分子式中所有Al的摩爾分?jǐn)?shù)。誤差為±0.3 GPa。

Hollister et al.[13]通過(guò)實(shí)驗(yàn)證實(shí)了這一觀點(diǎn)，并在上述工作的基礎(chǔ)上增加統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)量，擴(kuò)展適用的壓力范圍，得到以下經(jīng)驗(yàn)公式：

P=-0.476+0.564AlT，r2=0.97

式中：P的單位為GPa；AlT取角閃石分子式中所有Al的摩爾分?jǐn)?shù)。誤差為±0.1 GPa。

Johnson et al.[9]通過(guò)在水和二氧化碳飽和、760℃、壓力>0.2 GPa的條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，第一次完成了對(duì)該壓力計(jì)的校正，并標(biāo)定了角閃石全鋁含量與結(jié)晶壓力的相關(guān)關(guān)系，得到線性回歸公式：

P=-0.346+0.423AlT，r2=0.99

式中:P的單位為GPa;AlT取角閃石分子式中所有Al的摩爾分?jǐn)?shù)。誤差為±0.05 GPa。

Thomas et al.[14]采用在純水、750℃、壓力0.6～1.2 GPa條件下進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)，與Johnson et al.[9]所得結(jié)果相類似。

Schmidt[8]在水飽和、675℃、壓力>0.2 GPa條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，標(biāo)定角閃石全鋁含量與結(jié)晶壓力的相關(guān)關(guān)系為：

P=-0.301+0.476AlT，r2=0.99

式中:P的單位為GPa;AlT取角閃石分子式中所有Al的摩爾分?jǐn)?shù)。誤差為±0.06 GPa。

之后部分學(xué)者認(rèn)為角閃石全鋁壓力計(jì)還應(yīng)考慮溫度、氧逸度等因素。

Anderson et al.[10]認(rèn)為，溫度和氧逸度會(huì)影響角閃石的陽(yáng)離子占位，適用該角閃石全鋁壓力的FeT/(FeT+Mg)應(yīng)該標(biāo)定在0.40～0.65范圍內(nèi)，根據(jù)Johnson et al.[9](760℃)和Schmidt[8](675℃)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得到了含溫度項(xiàng)校正后的壓力計(jì)：

P=4.76AlT-3.01-[(t-675)/85]×
[0.530AlT+0.005 294(t-675)]

式中:P的單位為kbar(0.1 GPa);AlT取角閃石分子式中所有Al的摩爾分?jǐn)?shù)；t的單位為℃。

使用該公式時(shí)，Anderson et al.推薦使用Blundy et al.[17]、Holland et al.[18]的角閃石—斜長(zhǎng)石溫度計(jì)估算巖漿的近固相線溫度，且公式僅限于計(jì)算高氧逸度條件下結(jié)晶的角閃石。

以上線性角閃石全鋁壓力計(jì)應(yīng)用較為廣泛，但使用時(shí)應(yīng)注意以下前提條件[19-21]：

(1) 無(wú)論是理論分析還是進(jìn)行標(biāo)定實(shí)驗(yàn)，僅適用于結(jié)晶壓力>0.2 GPa的鈣堿性侵入巖。

(2) 適用于相對(duì)氧化條件下結(jié)晶的鈣堿性火成巖，其礦物組合為角閃石+黑云母+斜長(zhǎng)石+堿性長(zhǎng)石+石英+榍石+鐵鈦氧化物，與角閃石共存的斜長(zhǎng)石牌號(hào)應(yīng)在An25～An35之間。

(3) 角閃石必須是在近固相線溫度下結(jié)晶。

(4) 熔體中Si的活度必須≥1。

為滿足低壓條件下的適用性，不同學(xué)者嘗試對(duì)上述壓力計(jì)進(jìn)行新的標(biāo)定。

汪洋[15]根據(jù)Uchida et al.[22]的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，采用冪函數(shù)形式標(biāo)定了新的角閃石壓力計(jì)：

P=0.082 3(AlT)2.401，r2=0.89

式中：P的單位為GPa；AlT取角閃石分子式中所有Al的摩爾分?jǐn)?shù)。

基于Hollister et al.[13]的理論研究，汪洋[15]認(rèn)為鈣堿性侵入巖的角閃石全鋁含量在<0.2 GPa或>0.2 GPa壓力區(qū)間對(duì)壓力敏感程度不同，因此應(yīng)用冪函數(shù)形式分別對(duì)Johnson et al.[9]與Schmidt[8]的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸處理并得到如下公式：

P=0.130 7(AlT)1.842，r2=0.98(適用于固相線溫度高于700℃)

P=0.215 4(AlT)1.524，r2=0.99(適用于固相線溫度低于700℃)

式中：P的單位為GPa；AlT取角閃石分子式中所有Al的摩爾分?jǐn)?shù)。

但由于該公式是由線性壓力計(jì)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得來(lái)，所以適用壓力范圍仍然是0.2～1.3 GPa，且其他適用條件與前文相同。如果存在壓力<0.2 GPa的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，后期可對(duì)該公式進(jìn)行完善。

隨著研究深入，角閃石全鋁壓力計(jì)不斷完善，出現(xiàn)了適用范圍更廣的公式。

Ridolfi et al.[11,16]根據(jù)前人實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對(duì)Schmidt[8]、Johnson et al.[9]及Anderson et al.[10]壓力計(jì)進(jìn)行標(biāo)定，發(fā)現(xiàn)應(yīng)用于中酸性火山巖時(shí)，計(jì)算的噴發(fā)前壓力值與地質(zhì)、地球物理資料估計(jì)的結(jié)果之間往往存在很大偏差，因此通過(guò)對(duì)大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的檢驗(yàn)分析和重新篩選，在滿足相平衡的前提下采用指數(shù)形式標(biāo)定了新的計(jì)算公式：

P=19.209×exp(1.438AlT)，r2=0.99

式中:P的單位為MPa(0.001 GPa);AlT取角閃石分子式中所有Al的摩爾分?jǐn)?shù)。

鈣堿性火山巖中的鈣質(zhì)角閃石成分?jǐn)?shù)據(jù)，可以直接運(yùn)用Ridolfi et al.[11]所提供的軟件進(jìn)行該公式適應(yīng)性的判別，若適合可得到壓力值與誤差，反之則無(wú)結(jié)果。并且所得結(jié)晶壓力<500 MPa時(shí)表明數(shù)據(jù)是可靠的，誤差為±44 MPa[23-24]。同時(shí)汪洋[19]指出，該指數(shù)形式角閃石全鋁壓力計(jì)適用于估算火山巖斑晶結(jié)晶時(shí)的壓力，而不適用于計(jì)算侵入體的結(jié)晶壓力。

Mutch et al.[7]在接近固相線溫度(725±75℃)和0.8～10 kbar的壓力條件下，利用多種花崗巖體成分合成巖漿角閃石，發(fā)現(xiàn)相對(duì)高壓條件(>2.5 kbar)下得到的P和AlT的相關(guān)關(guān)系與前人標(biāo)定的角閃石全鋁壓力計(jì)一致，而低壓條件(<2.5 kbar)時(shí)二者不再趨于線性關(guān)系，由此標(biāo)定了新的公式：

P=0.5+0.331(8)×AlT+0.995(4)×(AlT)2

式中：P的單位為kbar(0.1 GPa)；AlT取角閃石分子式中所有Al的摩爾分?jǐn)?shù)。括號(hào)中數(shù)字為標(biāo)準(zhǔn)誤差。

該公式綜合考慮了流體、溫度和氧逸度等因素對(duì)壓力的影響，對(duì)Fe3+/(Fe3++Fe2+)值沒(méi)有嚴(yán)格要求，且共生的角閃石Mg/(Mg+FeT)值范圍在0.32～0.81，長(zhǎng)石牌號(hào)在An15～An80之間，相比于前述壓力計(jì)成分其應(yīng)用范圍非常廣。

利用角閃石全鋁壓力計(jì)估算鈣堿性侵入巖的侵位深度案例較多。黎敦朋等[25]應(yīng)用Anderson et al.[10]角閃石全鋁壓力計(jì)得出閩西南與閩東構(gòu)造帶的侏羅紀(jì)—白堊紀(jì)花崗巖結(jié)晶壓力，進(jìn)而得到相應(yīng)的結(jié)晶深度，總結(jié)出不同時(shí)期巖體隆升剝蝕速率，為東南沿海中新生代構(gòu)造演化研究提供了新的重要資料；陸麗娜等[26]采用Johnson et al.[9]角閃石全鋁壓力計(jì)計(jì)算郭家?guī)X花崗閃長(zhǎng)巖的結(jié)晶壓力為0.13～0.42 GPa，對(duì)應(yīng)結(jié)晶深度為5～14 km，得出巖體的侵位深度從東部到西部逐漸增大，其被剝蝕程度也逐漸增加；陳東歡等[27]采用Hollister et al.[13]的方法計(jì)算出贊比亞西北省地區(qū)變輝長(zhǎng)巖中角閃石形成壓力為600～900 MPa；雷敏等[28]使用Schmidt[8]角閃石全鋁壓力計(jì)估算銅陵地區(qū)中酸性侵入巖中包體和寄主巖體中角閃石的形成壓力，用以解釋二者礦物含量與化學(xué)成分的較大差異；李亞琦等[29]利用Ridolfi et al.[11,16]角閃石全鋁壓力計(jì)計(jì)算邯鄲—邢臺(tái)地區(qū)高鎂角閃閃長(zhǎng)巖中角閃石的結(jié)晶壓力,為36.55～266.21 MPa，形成于低壓條件；秦超等[24]使用Ridolfi et al.[11,16]角閃石全鋁壓力計(jì)對(duì)南太行叩天井地區(qū)超基性巖捕擄體中的角閃石形成壓力進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果顯示壓力范圍在241～535 MPa，對(duì)應(yīng)深度為8.5～19 km。

3 地質(zhì)溫度計(jì)

3.1 角閃石—斜長(zhǎng)石溫度計(jì)

Plyusnina[30]指出，在角閃石—斜長(zhǎng)石組合中，斜長(zhǎng)石中的鈣長(zhǎng)石含量隨溫度變化，而與壓力無(wú)關(guān)。由此他提出了一個(gè)角閃石—斜長(zhǎng)石等溫圖解(圖5)，通過(guò)角閃石中的Al與斜長(zhǎng)石中的Ca投圖獲得相應(yīng)溫度[31]。

圖5 角閃石—斜長(zhǎng)石等溫圖解(據(jù)參考文獻(xiàn)[30])Fig.5 Isotherm diagram of amphibole-plagioclase

在鈣堿性巖石中，角閃石和斜長(zhǎng)石通常共生出現(xiàn)，在某些情況下可應(yīng)用于地質(zhì)溫度計(jì)[17-18,21,26]。根據(jù)角閃石固溶體模型和實(shí)驗(yàn)研究，Blundy和Holland[17-18]提出了由角閃石和斜長(zhǎng)石礦物對(duì)組成的地質(zhì)溫度計(jì)A和B。

溫度計(jì)A基于淺閃石—透閃石的反應(yīng)平衡(淺閃石+4石英=透閃石+鈉長(zhǎng)石)，適用于含石英的組合，溫度公式為：

TA=

溫度計(jì)B基于淺閃石—鈉透閃石的反應(yīng)平衡(淺閃石+鈉閃石=鈉透閃石+鈣長(zhǎng)石)，適用于含石英或無(wú)石英巖的組合[18,21,26,31]，溫度公式為：

TB=

根據(jù)Stein et al.[21]的使用經(jīng)驗(yàn)，角閃石—斜長(zhǎng)石溫度計(jì)的溫度計(jì)算與其他獨(dú)立方法計(jì)算的結(jié)果十分吻合[26]。Anderson[32]總結(jié)認(rèn)為，溫度計(jì)B得到的結(jié)果更加準(zhǔn)確[31]。

國(guó)內(nèi)很多學(xué)者運(yùn)用角閃石—斜長(zhǎng)石溫度計(jì)進(jìn)行巖漿巖溫度計(jì)算。黎敦朋等[25]運(yùn)用該溫度計(jì)得出閩西南與閩東構(gòu)造帶出露地表的侏羅紀(jì)—白堊紀(jì)花崗巖結(jié)晶溫度為596～777℃，并結(jié)合地質(zhì)壓力計(jì)得出相應(yīng)時(shí)代花崗巖的隆升剝蝕速率；周忠友等[33]利用該溫度計(jì)計(jì)算出黃陵三斗坪二長(zhǎng)花崗巖和花崗閃長(zhǎng)巖的結(jié)晶溫度分別為671℃和687℃；陸麗娜等[26]使用該溫度計(jì)得出膠西北郭家?guī)X花崗閃長(zhǎng)巖的結(jié)晶溫度為694～733℃，與使用流體包裹體測(cè)試所得的溫壓范圍一致。

3.2 角閃石其他溫度計(jì)

Ridolfi et al.[11,16]在對(duì)角閃石全鋁壓力計(jì)標(biāo)定的同時(shí)，經(jīng)過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和礦物成分?jǐn)?shù)據(jù)的重新篩選，在滿足相平衡的前提下提出了新的角閃石全鋁溫度計(jì)公式：

T=-151.487×Si*+2 041

Si*=Si+ⅣAl/15-2ⅣTi-ⅥAl/2-ⅥTi/1.8+Fe3+/9+Fe2+/3.3+Mg/26+BCa/5+BNa/1.3-ANa/15+AK/2.3

式中：T的單位為℃，誤差為±30℃。

運(yùn)用Ridolfi et al.[11]文中所附軟件，輸入實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可直接得到角閃石結(jié)晶溫度。適用條件與上文Ridolfi et al.[11,16]角閃石全鋁壓力計(jì)一致。

目前該溫度計(jì)應(yīng)用較多，李亞琦等[29]運(yùn)用該溫度計(jì)計(jì)算邯鄲—邢臺(tái)地區(qū)中生代角閃閃長(zhǎng)巖角閃石的結(jié)晶溫度為702.08～924.35℃，并提出存在兩個(gè)角閃石群體：第一部分溫度為907.21～924.35℃，形成于深部，第二部分溫度為702.08～860.12℃；王凱凱等[34]利用該溫度計(jì)計(jì)算得出魯西地區(qū)角閃石巖中角閃石結(jié)晶溫度為702～781℃，并結(jié)合其他實(shí)驗(yàn)結(jié)果認(rèn)為華北克拉通魯西地區(qū)在(1 817±35) Ma處于板內(nèi)構(gòu)造環(huán)境，存在幔源巖漿上侵；季根源等[35]使用該溫度計(jì)計(jì)算大興安嶺南段毛登礦區(qū)阿魯包格山斑狀二長(zhǎng)花崗巖角閃石結(jié)晶時(shí)的溫度為709～753℃(平均729℃)，并使用黑云母Ti飽和溫度計(jì)算出黑云母結(jié)晶溫度為650～712℃(平均678℃)，計(jì)算結(jié)果符合巖漿冷卻時(shí)角閃石先于黑云母結(jié)晶這一規(guī)律。

Putirka[36]基于角閃石中Si、Fe、Mg、Ti、Na以及已知壓力與角閃石結(jié)晶溫度之間的相關(guān)性，提出了一個(gè)新的角閃石溫度計(jì)公式：

胡榮國(guó)等[37]運(yùn)用該溫度計(jì)獲得桂北新寨花崗巖自形角閃石結(jié)晶溫度為767～783℃(平均773℃)，未蝕變半自形或他形角閃石結(jié)晶溫度為740～764℃(平均755℃)，并與其他方法獲得的溫度結(jié)果較為接近；秦超等[24]使用該溫度計(jì)得到南太行叩天井地區(qū)超基性巖捕擄體中的角閃石結(jié)晶溫度范圍為853～933℃，并結(jié)合其他實(shí)驗(yàn)結(jié)果提出母巖漿源自幔源區(qū)域的鈣堿性巖漿。

4 氧逸度

角閃石的化學(xué)成分可以用來(lái)推斷其形成時(shí)熔體的氧逸度[10-11,16,24]。早期的計(jì)算方法都需要對(duì)其結(jié)晶溫度進(jìn)行計(jì)算或預(yù)設(shè)[38-39]。Anderson et al.[10]提出ⅣAl-Fe/(Fe+Mg)氧逸度圖解(圖6-a)，可以運(yùn)用角閃石半定量評(píng)價(jià)氧逸度。

圖6 角閃石ⅣAl-Fe/(Fe+Mg)氧逸度圖解(據(jù)參考文獻(xiàn)[10,24])及AK-ⅣAl堿度圖解(據(jù)參考文獻(xiàn)[23])Fig.6 AmphiboleⅣ Al-Fe/(Fe+Mg) oxygen fugacity diagram and AK-ⅣAl basicity diagram

Ridolfi et al.[11,16]在對(duì)角閃石全鋁壓力計(jì)標(biāo)定的同時(shí)，經(jīng)過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和礦物成分?jǐn)?shù)據(jù)的重新篩選，在滿足相平衡的前提下提出了新的角閃石氧逸度計(jì)算公式(誤差為±0.22)：

ΔNNO=1.644×Mg*-4.01

Mg*=Si/47-ⅥAl/9-1.3ⅥTi+Fe3+/3.7+
Fe2+/5.2-BCa/20-ANa/2.8+AK/9.5

運(yùn)用Ridolfi et al.[11]文中所附軟件，輸入實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可直接得到角閃石氧逸度數(shù)據(jù)。

秦超等[24]與李亞琦等[29]分別使用兩種方法評(píng)價(jià)各自研究區(qū)角閃石氧逸度情況，結(jié)果表明兩種方法結(jié)論相符。鄭瑜林等[40]運(yùn)用Ridolfi et al.[11]計(jì)算公式獲得姚安正長(zhǎng)斑巖中角閃石結(jié)晶時(shí)氧逸度為△NNO+0.20～+0.91，平均為△NNO+0.60，表明其形成的氧逸度較高。

5 含水量和堿度

近年來(lái)利用角閃石對(duì)巖漿含水量的研究，中國(guó)學(xué)者[24,29,35,41-43]多使用Ridolfi et al.[11,16]提出的角閃石含水量計(jì)算公式(誤差為±0.41%)：

H2Omelt=5.215ⅥAl*+12.28

ⅥAl*=ⅥAl+ⅣAl/13.9-(Si+ⅥTi)/5-CFe2+/3-Mg/1.7+(BCa+AK)/1.2+ANa/2.7-1.56K-(Fe#)/1.6

Fe#=Fe3+/(Fetot+Mg+Mn)

該公式與上文Ridolfi et al.[11,16]提出的三個(gè)公式相同，運(yùn)用所附軟件，輸入相應(yīng)數(shù)據(jù)即可獲得角閃石結(jié)晶時(shí)巖漿的含水量。

Ridolfi et al.[23]通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，角閃石中AK和ⅣAl的含量是有效地反應(yīng)巖漿堿度的重要參數(shù)，并建立了AK和ⅣAl堿度圖解(圖6-b)。

6 巖石成因

除上述角閃石成分可以估算地質(zhì)溫壓計(jì)、氧逸度、含水量和堿度外，在某些情況下，角閃石的成分也可以作為巖石成因的指示劑[2,24-25,27-29,35,43-52]。

劉勁鴻[2]利用581份角閃石化學(xué)資料建立了角閃石成因礦物族，分為巖漿成因、正變質(zhì)成因、副變質(zhì)成因、接觸變質(zhì)成因、超變質(zhì)成因、熱液和接觸交代成因，構(gòu)建了角閃石晶體化學(xué)成因圖解；陳光遠(yuǎn)等[44]提出Mg-(Fe2++Fe3+)-(Li-Na-K-Ca)角閃石族礦物成因三角圖解(圖7-a)；馬昌前等[47]根據(jù)不同成因鈣質(zhì)角閃石的Si、Ti含量，做出了角閃石成因Si-Ti判別圖解(圖7-b)，將鈣質(zhì)角閃石成因劃分為基性—超基性侵入巖中的角閃石、中酸性火山巖中的角閃石、各種變質(zhì)巖中的角閃石、酸性侵入巖中的角閃石、蝕變和交代角閃石五類；姜常義等[53]通過(guò)搜集全球具有代表性的271組鈣質(zhì)角閃石成分?jǐn)?shù)據(jù)，建立了TiO2-Al2O3圖解(圖7-c),用以區(qū)分殼源、幔源與殼?；旌辖情W石；謝應(yīng)雯等[54]提出角閃石M值[Mg/(Mg+Fe2+)]，可用來(lái)區(qū)分花崗巖源區(qū)類型，其中M>0.7為幔源型，M<0.5為殼源型，0.5

(a).Mg-(Fe2++Fe3+)-(Li-Na-K-Ca)圖解(據(jù)參考文獻(xiàn)[45])(Ⅰ1.超基性—基性成因區(qū)；Ⅰ2.中—酸性成因區(qū)；Ⅰ3.堿性成因區(qū)；Ⅱ.接觸交代成因區(qū)；Ⅲ.區(qū)域副變質(zhì)成因區(qū));(b).Si-Ti圖解(據(jù)參考文獻(xiàn)[48])(Ⅰ.基性—超基性侵入巖中的角閃石；Ⅱ.中酸性火山巖中的角閃石；Ⅲ.各種變質(zhì)巖中的角閃石；Ⅳ.中酸性侵入巖中的角閃石；Ⅴ.蝕變和交代角閃石)；(c).TiO2-Al2O3圖解(據(jù)參考文獻(xiàn)[54])；(d).CaB-(Fe2++Fe3+)-Mg圖解(據(jù)參考文獻(xiàn)[49])圖7 角閃石成因及分類圖解Fig.7 Origin and classification diagram of amphibole

結(jié)合地質(zhì)溫壓計(jì)、氧逸度、含水量等參數(shù)，使用上述判別方法可以較好地判斷角閃石寄主巖石成因。如李亞琦等[29]通過(guò)對(duì)邯鄲—邢臺(tái)地區(qū)高鎂角閃閃長(zhǎng)巖開(kāi)展角閃石礦物化學(xué)研究，獲得了角閃石結(jié)晶時(shí)的熔體屬性，總結(jié)出該巖體源自幔源基性巖漿，其演化過(guò)程經(jīng)歷了下地殼物質(zhì)混染以及角閃石的結(jié)晶分離作用。

角閃石成分對(duì)巖體成因及其構(gòu)造背景是一種非常好的指示劑，但仍然需要結(jié)合其他資料，比如母巖體主量元素、微量元素、同位素以及區(qū)域地質(zhì)資料等。

7 結(jié)論

(1) 角閃石地質(zhì)壓力計(jì)公式眾多，可大致分為線性關(guān)系角閃石全鋁壓力計(jì)、冪函數(shù)關(guān)系角閃石全鋁壓力計(jì)與指數(shù)函數(shù)角閃石全鋁壓力計(jì)，使用各類壓力計(jì)公式時(shí)要注意其適用條件。

(2) Ridolfi et al.[11,16]提出的角閃石壓力計(jì)、溫度計(jì)、氧逸度、含水量的公式使用方便且可計(jì)算的參數(shù)全面，應(yīng)用較為普遍。但在條件允許的情況下，應(yīng)盡量與其他方法手段進(jìn)行對(duì)比，不斷檢驗(yàn)其適用性。

(3) 目前基于角閃石主量元素的分析方法眾多，但在微量元素方面還缺乏較為系統(tǒng)的研究。