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单斜辉石温压计

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本图显示在不同压力下,透辉石体积变化的校准曲线。 该反应的平衡常数可以根据数据计算出来
科马提石(komatilite)含有单斜辉石晶体的放大图像。 该晶体可用于矿物的温压计。 Cpx 代表单斜辉石,ol 代表橄榄石,gl 代表玻璃。

单斜辉石温压计(英语:Clinopyroxene thermobarometry)是利用单斜辉石矿物来测定该矿物在结晶时,岩浆温度压力的一种科学方法。单斜辉石在许多火成岩中都很普遍。许多矿物都可用来测定地温压,但单斜辉石特别有用,因为它是火成岩中常见且易于识别的斑晶[1].

此技术给出的数据用于了解岩浆结晶、顺变质作用和逆变质作用以及矿石矿床形成。[2]. 了解这些过程可以帮助产业和科学界。利用这些数据,可以更详细地推断出有关岩石圈成分的信息,并且钻石勘探行业可以确定金伯利岩含有钻石的几率。[3]

测量

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压力

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此图显示了确定不同压力透辉石体积变化的校准曲线的实验。可以根据数据计算该反应的平衡常数

压力测试实验(地质压力计)是根据摩尔体积(molar volume)的变化反应。 加压会导致总体积减少,而减压力会导致总体积增加。 因此,根据大体积的矿物与小体积的矿物的比例,可以计算出地质环境压力,因为压力是温度的函数。 必须进行实验来校准结果[2]

温度

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最适合地质温度计的测试实验是具有大量焓的矿物,在加温或减温下,它们会释放或消耗大量热量。与地质压力计类似,只要经过校准,通过释放热量与消耗热量而形成的矿物组合的比例,可计算温度[2]

反应类型

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单斜辉石有三种类型的反应,可用于计算温度和压力。

单一反应:在一定的温度和压力条件下,岩浆会结晶出一些特定的矿物。根据岩石中这些矿物的比例就可推算温度和压力。 例如硬玉石英在特定压力条件下生成钠长石[2]

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这种特殊反应涉及反应物和产物之间体积的巨大变化,因此反应对压力变化非常敏感[2]

交换反应:当矿物具有相似结构时,其离子在该结构中相互交换位置时,就会发生交换反应[2]。 这是计算温度的常用方法。大多数能进行交换反应的矿物都具有高量的焓。 例如石榴石和单斜辉石之间的交换 Fe2+ 和 Mg2+[2]。 这会导致镁铝榴石和铁辉石(辉石)变成铁铝榴石和透辉石(辉石)。

相溶平衡:是指两矿物相根据温度能相互溶解,因此它通常可用于测量温度[2]。 例如当单斜辉石和斜方辉石相互溶解时。 能改变钙和镁在整个矿物质中的分布[2]

应用

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单斜辉石温压计通常用于采矿业。它对钻石工业特别有帮助,因此许多利益相关者都拥有关于含有钻石的岩石形成的压力和温度资料。[3]这点很重要,因为钻石通常在金伯利岩中发现,但金伯利岩并不总是含有钻石。与其开采所发现的每一个金伯利岩,不如对它们进行取样,看看它们是否在有利于钻石结晶的环境中形成。

其他应用主要是科学方面;岩浆的压力和温度资料可用于提出岩石圈地幔的详细地质模型。[3]这些模型可加强对地质和火山活动的了解,有助于科学家预测火山喷发或地震等事件的能力。

参考文献

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  1. ^ Putirka, Keith; Johnson, Marie; Kinzler, Rosamond; Longhi, John; Walker, David (1996). "Thermobarometry of mafic igneous rocks based on clinopyroxene-liquid equilibria, 0-30 kbar". Contributions to Mineralogy and Petrology. 123: 92–108
  2. ^ 2.0 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 Misra, Kula C. (2012). Introduction to Geochemistry Principles and Applications. Pondicherry, India: Wiley-Blackwell. pp. 107–128. ISBN 9781444347197
  3. ^ 3.0 3.1 3.2 Grütter, Herman S. Pyroxene xenocyst geotherms: Techniques and Application. Lithos. 2009, 112: 1167–1178. doi:10.1016/j.lithos.2009.03.023.