GM2成因矿物学-矿物的时空分布.

Chap.2矿物的时空分布不同矿物在地球中就位，空间位置温压位置矿物的空间分布与地球内部各圈层的物质成分和物理状态有密切的关系。§1矿物的空间分布地球内部温度（t）、压力（P）的总体变化是深度（h）的函数。在不同的带内，由于物质成分和物理状态存在明显差异，因而导致所形成的矿物种类及数量的巨大差别。地球矿物学模型(E.K.拉扎连柯)矿物的稳定域由矿物反应平衡线限制。地球矿物学模型-Q-Q柯石英形成条件：35×108Pa，500-800℃斯石英形成条件：125×108Pa1200-1400℃C573C110020Kb,,常压金属及金属氢化物及碳化物之混合物一、地壳部分1．温压范围分布silicates：地壳中，按t℃由低高，矿物排列的顺序：蒙脱石╱高岭石╱叶蜡石╱绢云母╱白云母╱微斜长石╱透长石╱滑石╱绿泥石╱黑云母╱普通角闪石╱斜方辉石2．不同岩石类型中的矿物分布岩浆岩沉积岩变质岩Q石英12.430.018.3Fsp长石60.09.027.5mica云母3.823.030.9Am角闪石1.7——2.2Px辉石12.0——7.1高岭石——12.00.7蒙脱石——5.5—玄武岩层：主要成分相当于辉长岩和玄武岩类，主要分布于洋壳和陆壳的底部。在该层底部，由于温度和压力的增高，辉长岩类可能变成麻粒岩。基性－超基性岩中的主要矿物：橄榄石、辉石、角闪石、石榴石、斜长石、铬铁矿、铜鎳硫化物、铂族元素、金刚石、自然铬等。花岗岩层：主要包括各种长英质的岩浆岩和变质岩组成。主要分布在陆壳的上层，洋壳则缺乏。花岗岩类岩石的主要矿物：石英、碱性长石、斜长石、黑云母、锆石、褐帘石、独居石等。花岗伟晶岩：长石、石英、云母、晶质铀矿、锡石、黄玉、绿柱石、电气石、铌钽铁矿等。长石以碱性长石为主，包括正长石、微斜长石和钠长石，广泛发育的是条纹长石。云母以2M1型白云母最普遍。变质岩层：一些岩浆岩和沉积岩在地壳内部由于受到温度、压力以及化学活动性流体的作用，往往使其矿物组合和结构构造被重新改造，从而转变成在新的地质环境中平衡稳定的各种类型的变质岩。变质岩层约占地壳总体积的27.4%，它们的成分受原岩成分的制约，主要分布在陆壳。在论述区域变质岩中矿物的分布时，必须结合物质来源、原岩性质和变质条件来具体分析。变质作用中的矿物共生组合相系变质岩类型低绿片岩相高绿片岩相低角闪岩相高角闪岩相麻粒岩相低压相系变质泥质岩红柱石、黑云母、锰铁铝榴石、绿泥石红柱石、锰铁铝榴石红柱石、锰铁铝榴石、堇青石矽线石、堇青石、锰铁铝榴石矽线石、斜方辉石、堇青石、锰铁铝榴石变质基性岩阳起石、黑云母、绿帘石、白云母、绿泥石普通角闪石、黑云母普通角闪石、透辉石、黑云母普通角闪石、黑云母、镁铁闪石、透辉石斜方辉石、硅灰石、单斜辉石、镁橄榄石、斜长石低绿片岩相高绿片岩相低角闪岩相高角闪岩相麻粒岩相中压相系变泥质岩锰铝榴石、绿泥石、硬绿泥石、黑绿泥石硬绿泥石、铁铝榴石蓝晶石、十字石矽线石、铁铝榴石矽线石、斜方辉石、铁镁铝榴石变质基性岩阳起石、多硅白云母、绿帘石、黑云母、黑硬绿泥石、绿泥石普通角闪石、黑云母、绿帘石、铁铝榴石普通角闪石、黑云母、透辉石、铁铝榴石普通角闪石、黑云母、透辉石、铁铝榴石斜方辉石、斜长石、单斜辉石、铁镁铝榴石低绿片岩相高绿片岩相低角闪岩相高角闪岩相麻粒岩相低绿片岩相高压相系硬柱石、黑硬绿泥石、硬玉、石英、多硅白云母、文石、红帘石、硬绿泥石普通角闪石、绿帘石、铁铝帘石蓝晶石、十字石、铁铝榴石矽线石、铁铝榴石矽线石、铁铝榴石矽线石、斜方辉石、蓝晶石、铁镁铝榴石蓝闪石、绿纤石、青绿闪石、多硅白云母、阳起石、黑硬绿泥石、绿帘石普通角闪石、铁铝榴石、黑云母、绿帘石、白云母、透辉石普通角闪石、白云母、单斜辉石、黑云母普通角闪石、白云母、单斜辉石、黑云母普通角闪石、、单斜辉石、黑云母单斜辉石、石榴石、斜方辉石沉积岩层：富H2O、CO2有机质、S、Cl、B、F残留风化壳：主要是含水的氧化物和氢氧化物，如：褐铁矿、铝土矿、硬锰矿、高岭石等。淋滤形成的次生富集带：辉铜矿、铜蓝等机械沉积砂矿：自然金、自然铂、金刚石、独居石、锆石等化学沉积岩（含盐层）:石盐、钾盐、芒硝、钾盐镁矾、石膏、硬石膏滨海浅水沉积岩：硬锰矿、软锰矿、水锰矿、菱锰矿海相地层碳酸盐岩：方解石、白云石二、地幔部分压力P（或深度）由小大，矿物排列的顺序：铁铝榴石Alm╱红柱石And&硅线石Sill╱蓝晶石Ky╱镁铝榴石Pyr╱硬玉Jd╱石墨Gp╱金刚石Dm╱柯石英Coes╱镁橄榄石Fo╱顽火辉石En╱似尖晶石Dsp╱尖晶橄榄石Rw╱斯石英Stis╱方镁石PerF.Birch（1952）认为：在相当于400～1000km深度的温度和压力条件下，上地幔的主要矿物如镁橄榄石、辉石和石榴石等不稳定，将转变为新的呈紧密结构的氧化物矿物组合。而在1000～2900km深度的下地幔范围内，却没有相变作用发生。1960年一来，一些研究者先后通过实验和来自金伯利岩中深源包体和玄武岩中深源捕虏体的研究，证明了Berch关于地幔内矿物相变规律的假设。1．上地幔上地幔的化学组成为超MgFe质的，地幔岩：3份橄榄岩+1份玄武岩所组成的混合物地幔岩的主要造岩矿物：镁橄榄石Fo辉石：顽火辉石、透辉石上地幔矿物的石榴石：Pyr（镁铝榴石）95～99%据统计，在150～350km深度范围内，这些稳定矿物的质量百分比为：橄榄石Ol(Mg,Fe)2[SiO4]57%斜方辉石OPx(Mg,Fe)[SiO3]17%单斜辉石CPx：透辉石Di–硬玉JdCaMg[Si2O6]-NaAl[Si2O6]12%镁铝榴石Pyr(Mg,Fe,Ca)3(Al,Cr)2[Si3O12]14%SiO2：-Q与-Q的转变，仅限于上地幔的上部，从常压下的573℃增至20kb的1100℃。-Q-QC573C110020Kb,,常压HP实验表明，柯石英Coes存在于上地幔的下部，形成条件为：P=35kb，t=500～800℃但它随着P和t的增高而不稳定，最终转变为斯石英Stis。顽火辉石En镁橄榄石Fo+斯石英StisP2．地幔过渡带主要组成矿物：Mg2SiO4和MgSiO3的高压同质多像变体。1）Mg2SiO4同质三像矿物相化学式晶体结构相对密度（g/cm3）形成深度镁橄榄石：Fo(Mg1.6Fe0.4)2SiO4～Mg2SiO4-Mg2SiO4Ol型结构斜方晶系3.21浅部深部畸变尖晶石或似尖晶石：DSp-Mg2SiO4似Sp结构介于斜方~等轴晶系之间3.47尖晶橄榄石Rw或硅尖晶石Si-Sp-Mg2SiO4Sp型结构等轴晶系3.562）MgSiO3同质二像矿物相结构相对密度（g/cm3）产状顽火辉石：En正辉石型结构，斜方晶系3.10上地幔硅钛铁矿：Si-IlmIlm（刚玉型）结构，三方晶系3.82地幔过渡带下地幔3）SiO2同质多像HP实验表明，斯石英Stis主要存在于地幔过渡带，形成条件：P=125kb，t=1200～1400℃CoesStis矿物相相对密度（g/cm3）QCoesStis2.654.35地幔过渡带内，P，h＞600km时，则：-Mg2SiO42MgO+SiO2尖晶橄榄石Rw方镁石Per斯石英三、地核目前推断外地核是由金属氢化物和碳化物的混合物组成。地球矿物空间分布的一般规律：地核地幔地壳深部地壳浅部矿物种数及数量不断增多。一、含氧盐矿物的时间分布从早晚的大致顺序为：§2矿物的时间分布内生硅酸盐╱外生硅酸盐╱4500Ma3500Ma内、外生碳酸盐╱内生磷酸盐╱＞2500Ma2500Ma外生磷酸盐╱内生硼酸盐╱2000Ma1900Ma外生硼酸盐╱内生硫酸盐╱1450Ma1400Ma外生硫酸盐╱900Ma碳酸盐类矿物的分布特点：方解石Cc:白云石Dol(数量比)具有随地质时代的演进而增高的趋势：Cc:Dol1:33:180:1地质时代2500～570Ma（元古代）570～190Ma（古生代）135～65Ma（白垩纪）二、非含氧盐矿物的时间分布从早晚的大致顺序为：氧化物╱内生硫化物╱＞3500Ma3440Ma外生硫化物╱内生砷硒化物╱2500Ma2100Ma氟化物╱外生砷硒化物╱1950Ma1400Ma氯化物╱溴化物╱1050Ma405Ma三、金刚石的形成时间Dm的形成时代：一般为2000MaDm的形成条件：HP：hf＞180km