成岩成矿物理化学条件示踪
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发布时间：2022-04-27 10:15
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时间：2023-09-12 04:39
5.4.3.1 微量元素地质温度计
在影响分配系数的各种因素中,温度是很重要的。分配系数(DK)与体系温度的倒数呈线性关系:
地球化学
在一定范围内,△H可看做常数,一个理想的地质温度计应具有尽可能大的△H值。在设计地质温度计时,需要在不同温度条件下测定分配系数值,用最小二乘法计算出△H和B值。Hakil和Wright(1967)研究了夏威夷现代火山熔岩湖中1965年3月5日至15日喷发的玄武岩浆和正在结晶的橄榄石和单斜辉石之间Ni的分配。通过在不同的温度下取样,并测定橄榄石(Ol)、单斜辉石(Cpx)和玻璃(Gl,淬火的熔浆)中的Ni含量,计算出了Ni的分配系数(表5.6),用分配系数的对数值与相对应的绝对温度倒数(103/T)作图(图5.17)。求出三直线的斜率和截距,由此得到三对△H和B值。图中直线的斜率均较大,表明Ni在三个两相间的分配系数对温度均比较敏感,都可以作为地质温度计。因橄榄石—单斜辉石是两个固相,因此这一个矿物对温度计被应用得更广泛。两矿物间Ni的分配系数与温度的关系式为:
地球化学
式中:△H单位为kJ/mol;R为8.314J/mol·K;T单位为K,绝对温度。上式可简化为:
地球化学
与此类似,Se在共生的方铅矿和闪锌矿中的分配也与温度有确定的线性关系,其分配系数K与温度关系为(600~890℃):
地球化学
表5.6 Ni在橄榄石、单斜辉石和玻璃之间的分配系数
(据Hakli和Wirght,1967)
使用微量元素地质温度计时一定要满足以下条件:①微量元素在各相间的分配达到平衡;②被研究作用的温度范围在微量元素分配系数与温度关系式的适用范围内。如Bethke和Barton(1971)实验的温度范围为600~890℃,就不能应用于200~500℃温度范围作用的研究;③测定微量元素在各相中的含量时一定要注意矿物的纯度,否则会影响DK的精度;④微量元素在固相中的浓度变化只引起体积的极小变化,即分配系数受压力的影响可忽略。
5.4.3.2 微量元素地质压力计
与温度相比,微量元素分配系数与压力关系的研究较少,其原因主要是分配系数对压力变化的不敏感,也有实验技术条件的*。从热力学基础关系式来说,在恒温条件下,分配系数与压力的关系应为:
地球化学
图5.17 Ni在橄榄石、单斜辉石及玻璃间分配系数与温度的关系(据Hakli和Wright,1967)
该式是微量元素地质压力计的理论基础。在理论上微量元素压力计适用于△H小和△v大的反应。实验证明在300~700℃范围内闪锌矿中FeS的含量是压力的函数:压力越高,FeS含量越低(图5.18)。压力对与黄铁矿和六方磁黄铁矿平衡共存的闪锌矿成分的影响如下:
图5.18 FeZn-S体系中压力、温度和FeS的关系
地球化学
式中:N为闪锌矿中FeS的质量分数;γ为活度系数;α为活度;P为压力。在测得闪锌矿的FeS含量后,即可在图5.18中查出闪锌矿形成时的压力。
成岩成矿物理化学条件示踪
5.4.3.2 微量元素地质压力计 与温度相比，微量元素分配系数与压力关系的研究较少，其原因主要是分配系数对压力变化的不敏感，也有实验技术条件的限制。从热力学基础关系式来说，在恒温条件下，分配系数与压力的关系应为：图5.17 Ni在橄榄石、单斜辉石及玻璃间分配系数与温度的关系 地球化学 该式是微...
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