基于深度学习前馈神经网络的单斜辉石温压计分析火山的岩浆通道系统

对火山的岩浆通道系统的深入了解,对理解岩浆如何储存和迁移,以及评估与火山活动伴生的地质灾害等问题,都是至关重要的。单斜辉石(Cpx)温压计是最重要的研究手段之一。在此之前,使用Cpx温压计的前提是准确评估天然样品中所选的Cpx是否与共存熔体平衡。然而,无论是使用Cpx-熔体Fe-Mg交换系数,或是判断Cpx组分是否与模拟计算结果一致,均不足以准确判断Cpx的平衡状态。此外,由于无法准确获得Cpx中Fe^(3+)/ΣFe而将所有Fe视为Fe^(2+)的处理将导致高估Cpx中的硬玉端元(jadeite,NaAlSi_(2)O_(6)),并忽略霓石端元(aegirine,NaFe^(3+)Si_(2)O_(6)),进而高估了温压计算结果。另外,电子探针在评估矿物和熔融物中的水含量方面存在不足,这进一步影响了温压计的准确性。

视剖面图温压计研究进展评述

视剖面图温压计是目前定量估算变质温度和压力的主要方法之一。其理论基础为热力学平衡原理与质量守恒定律。利用内恰的热力学数据库和相应的成分-活度模型对特定成分体系进行视剖面图计算,可以正演模拟给定温度和压力条件下的矿物组合、矿物丰度及其成分,与实测岩石对比,可以准确获取岩石的形成温度和压力。在应用视剖面图温压计时,应选择受全岩成分影响小、且受退变质作用影响微弱的矿物成分;对于有成分变化的体系,应结合多种方法恢复有效全岩成分。文中通过视剖面图对KFMASH(K2O-Fe O-Mg O-Al2O3-Si O2-H2O)体系下不同矿物组合内多硅白云母硅含量及其等值线斜率的研究,认为多硅白云母硅含量及其等值线斜率主要由不同矿物组合内多硅白云母参与的契尔马克替换及纯转换端元反应中的主导反应决定,进一步深化了对变质过程中控制矿物成分变化的内部缓冲反应机制的理解,从而也可为选择和应用矿物温压计提供指导。因此,视剖面图方法是目前研究变质岩石形成条件及变质作用精细过程的最佳方法之一。

胶西北郭家岭花岗闪长岩侵位深度:来自角闪石温压计和流体包裹体的证据

本文应用角闪石地质温压计和流体包裹体对胶东西北部与成矿关系密切的郭家岭花岗闪长岩结晶的温压条件、侵位深度进行了讨论。郭家岭花岗闪长岩的矿物组合为斜长石、角闪石、黑云母、石英、碱性长石、铁-钛氧化物、榍石和次生绿泥石,符合角闪石温压计的使用前提。应用角闪石-斜长石温度计和角闪石全铝压力计所获得的温压条件分别为,郭家岭岩体为694～733℃,1.3～2.4kbar,丛家岩体为702～719℃,2.4～3.9kbar,北截岩体为723～727℃,3.8～4.2kbar。未变形岩石的石英中含有5种类型包裹体,其中CO2-H2O-NaCl包裹体广泛分布,最具有代表性。由CO2-H2O-NaCl包裹体等容线相图计算的温压范围与岩石所获得的温压范围一致,表明角闪石温压计获得的结果是比较可信的。岩体的侵位深度变化较大,其中郭家岭岩体平均为6km,丛家岩体平均为10km,北截岩体平均为13km,显示从东到西侵位越来越深结晶温度越来越高的趋势。不同侵位深度的岩体同时出露到地表暗示了早白垩世以来胶东地区的剥蚀抬升速率可能是不均匀的,西部相对东部抬升更快剥蚀更多。

铜陵地区中酸性侵入岩及其包体的成因和矿物温压计的应用

铜陵地区中酸性侵入岩可划分为橄榄安粗岩系列和高钾钙碱性系列。前者岩石组合为辉石二长闪长岩+二长岩+石英二长岩,后者为辉长闪长岩+石英二长闪长岩+花岗闪长岩。两个系列岩石的组成矿物种类相似,但在不同岩石中的含量不同,主要造岩矿物为斜长石、辉石、角闪石、黑云母、钾长石、石英。橄榄安粗岩系列岩石中含有大量的深源包体,包括辉石堆积岩包体、角闪石堆积岩包体和角闪石辉长质堆积岩包体,主要矿物为辉石、角闪石,其次为尖晶石、斜长石、磷灰石、金云母;高钾钙碱性系列岩石中含大量的微粒闪长质包体、镁铁质石英二长闪长质包体和富云母包体,主要矿物为斜长石、角闪石、黑云母。在考虑温压计使用条件的前提下,选择合适的温压计计算了两个系列侵入岩及包体形成的温压条件。结果表明,橄榄安粗岩系列侵入岩侵位深度(4～6km)略小于高钾钙碱性系列侵入岩(6～7km),各种堆积包体形成于45～65km的深位岩浆房,微粒闪长质包体形成于12～15km的浅位岩浆房,镁铁质石英二长闪长质包体是早期侵入岩的边缘相,而富云母包体可能为地壳部分熔融的残余相。

榴辉岩常用温压计在应用中应注意的问题

本文通过再现相平衡实验数据和检查热力学活度模型两种手段,对榴辉岩中几种常用的温压计进行了检验,发现榴辉岩中某些常用温压计存在以下问题:(1)在 Eliis and Green(1979)、Powell(1985)、Krogh(1988)和 Ravna(2000)四种石榴石-单斜辉石温度计中只有 Ravna(2000)的版本能较好的再现相平衡实验数据。(2)将石榴石-单斜辉石温度计应用于含 X_(Jd)>0.55绿辉石的榴辉岩中会出现很大的误差。(3)Green and Hellman(1982)的石榴石-多硅白云母温度计计算的高压含多硅白云母榴辉岩变质温度普遍偏高,但是计算超高压榴辉岩的结果能较好的与 Ravna(2000)的石榴石-单斜辉石温度计计算结果保持一致。(4)Waters and Martin(1993)的石榴石-单斜辉石-多硅白云母压力计、Ravna and Terry(2004)的石榴石-单斜辉石-多硅白云母-蓝晶石-柯石英/石英温压计的精度都受到了 Holland(1990)的单斜辉石活度模型的限制,它们不能适用于绿辉石 X_(Jd)>0.55的榴辉岩,而 Waters and Manin(1996)对 Waters and Martin(1993)的版本做了一个经验校正,弥补了单斜辉石活度模型的缺陷,因此可以适用于绿辉石 X_(Jd)>0.55的榴辉岩。(5)Nakamura and Banno(1997)的石榴石-绿辉石-蓝晶石-柯石英温压计因运用了不恰当的石榴石和铁钙辉石的活度模型,从而使得计算结果与岩相学观察结果不一致。因此,我们建议:对于绿辉石 X_(Jd)<0.55的多硅白云母榴辉岩,可以运用 Waters and Martin(1993)压力计和 Ravna(2000)的温度计联合求解温压;对于含高硬玉组分(X_(Jd)>0.55)绿辉石的超高压多硅白云母榴辉岩,可选用 Waters and Martin(1996)压力计和 Green andHellman(1982)的温度计联合求解温压;对于含有石榴石+绿辉石+蓝晶石+柯石英矿物组合的榴辉岩,在 X_(Jd)<0.55的情况下。可选用 Ravna and Terry(2004)的温压计求解温压。在应用这些温压计时,应注意各温压计的适用温压范围和成分范围,尤其是石榴石 X_(Jd)、Mg~#和绿辉石 X_(Jd)的范围。另外,由于矿物中 Fe^(3+)的含量对温度计算结果影响很大,所以还必须合理地校正所选矿物的 Fe^(3+)。

河南新县地区早白垩世花岗岩矿物温压计研究

在野外地质调查、岩相学和岩石化学研究基础上,本文通过新县花岗岩岩基、宝安寨花岗岩体和大银尖花岗岩体的全岩锆饱和温度、斜长石—碱性长石平衡温度和绿泥石蚀变温度的计算,参照前人研究成果,阐述新县地区早白垩世花岗岩形成时的温度、压力和深度以及与成矿的关系等.研究表明,新县花岗岩岩基、宝安寨花岗岩体和大银尖花岗岩体的全岩锆饱和温度分别为759℃、773℃、748℃,代表各自岩体形成时的上限温度;二长石平衡温度分别为358℃、454℃、467℃左右,代表各自岩体形成时的下限温度.黑云母全铝压力计计算所得成岩压力分别为1.15kbar^2.01kbar、0.86kbar^2.31kbar以及1.46kbar^2.54kbar,对应各自成岩深度分别为4.3km^7.6km、3.3km^8.7km、5.5km^9.6km,表明岩体侵位于地壳上部.绿泥石主要为斜绿泥石,形成于还原环境,蚀变温度分别为285℃、313℃和303℃,与成矿流体沸腾作用时温度大致相近.

矿物包裹体弹性拉曼频移温压计原理及其地质应用

与目前广泛存在的传统热力学温压计相比,矿物包裹体拉曼弹性温压计是一种独立于化学平衡之外的基于力学平衡的新型温压计。其原理是利用激光拉曼频移标定矿物包裹体在常压条件下储存的残余应力,结合包裹体与寄主两相矿物弹性物理特性,可准确恢复包裹体捕获时的温度和压力条件,是一个潜在的优质温压计。作为新发展起来的技术和方法,越来越多地引起地质学家的关注,但是目前大量的研究还集中于对该温压计自身的推演和校正,而对于天然样品的研究还相对缺乏。近来年,学者们成功地将拉曼弹性矿物温压计应用到各类天然样品的研究中。有限的研究表明拉曼弹性矿物温压计具有较大的应用范围,不仅是一个潜在的优质地质温压计,而且可广泛应用于恢复俯冲带受后期热事件强烈改造的高压-超高压变质信息,进而示踪地球早期俯冲带演化的动力学过程。因此矿物包裹体拉曼弹性温压计具有广泛的地质用途和应用前景。

福建省侏罗纪-白垩纪花岗岩角闪石-斜长石矿物温压计的地质意义

应用电子探针分析和角闪石-斜长石温压计,得出闽西南构造带出露于地表不同时期花岗岩的结晶压力分别为早侏罗世花岗岩431.3 MPa、晚侏罗世花岗岩187.2 MPa、早白垩世花岗岩108.3 MPa,对应的花岗岩结晶深度分别为16 km,7 km,4 km;闽东构造带出露于地表的不同时期花岗岩结晶压力分别为晚侏罗世花岗岩186.8 MPa、早白垩世花岗岩89.5MPa,对应的花岗岩结晶深度分别为7 km,3 km。结果表明,闽东构造带与闽西南构造带侏罗纪以来的差异隆升作用不明显;同时得出研究区中晚侏罗世（175.6-145.5 Ma）的隆升剥露幅度约为9 km,对应的地壳隆升速率约为300 m/Ma;早白垩世（145.5-99.6 Ma）的隆升剥露幅度约为3-4 km,对应的地壳隆升速率约为65-87 m/Ma;晚白垩世以来（99.6-0Ma）的隆升剥露幅度约为3-4 km,对应的地壳隆升速率约为30-40 m/Ma,显示侏罗纪以来地壳隆升剥露幅度和隆升速率逐渐减小的规律,这对东南沿海中新生代构造演化研究提供了重要新资料。

高压超高压变泥质岩适用的地质温压计评述

高压超高压变泥质岩形成温压条件及p-T演化轨迹是高压超高压变质作用研究的重要内容。本文介绍了高压超高压变泥质岩适用的几种地质温压计,包括石榴子石-多硅白云母Fe^(2+)-Mg交换温度计、石榴子石-绿泥石Fe^(2+)-Mg交换温度计、硬绿泥石-绿泥石Fe^(2+)-Mg交换温度计、多硅白云母Si含量压力计、金红石Zr含量温度计、榍石Zr含量温压计、锆石Ti含量温度计、石英Ti含量温度计以及氧同位素温度计,并对上述温压计的适用条件及使用时的注意事项做了简要评述。

九十年代矿物温压计研究进展、误差来源及应用中应该注意的关键问题

尝试提出了矿物温压计分类方案和矿物温压计质量评定标准 ,论述了九十年代矿物温压计研究的多方面进展 ;探讨了温压计的系统误差和偶然误差来源 ,并指出温压计应用中应该注意的问题。最后还指出了矿物温压计未来发展的关键是精确的矿物相平衡实验。

岩浆储运系统的地质温压计测算及在峨眉大火成岩省的初步应用

岩浆从形成到喷发地表或形成岩体,在这一过程中岩浆经历了什么样的变化,是怎样运移的,受到那些因素的影响和制约,等等,是人们对岩浆活动感知中一个相对薄弱的方面。这一过程涉及到岩石学、矿床学、火山活动、火山灾害等一系列学科领域中至关重要的环节。其中,一个重要的方面是岩浆储运系统,在喷发前岩浆是怎样储存以及是如何到达地表的。

矿物温压计研究简述

９０年代以来，矿物温压计研究有了很大进展，具体表现在以下几个方面：（１）标度的温压计数量大增。（２）选择的化学组分更为全面。（３）固溶体模型更为合理。充分考虑了矿物固溶体的非理想混合性质，如Ｈｏｉｓｃｈ（１９８９）二云母温度计、Ｂｅｒｍａｎ等（１９９...

1990—1996年标度的矿物与微量元素温压计

九十年代是地质温压计的繁盛时期各国地质学家们通过实验和理论研究，标度了几十个温压计，本文对这些温压计作了一简单介绍。

建立古地温曲线的理想地质温压计

古地温曲线是岩石圈在特定地质时期热结构的集中体现。采用矿物地质温压计是建立古地温曲线的基本途径。对比研究发现，适于建立古地温曲线的温压计有Ｂｒｅｙ和Ｋｏｈｌｅｒ（１９９０）、Ｂｅｒｔｒａｎｄ和Ｍｅｒｃｉｅｒ（１９８５）的二辉石温度计，Ｅｌｉｓ和Ｇｒｅｅｎ（１９７９）、Ｋｒｏｇｈ（１９８８）、Ｂｅｒｍａｎ等（１９９５）的石榴石单斜辉石Ｆｅ２＋—Ｍｇ交换反应温度计，Ｎｉｃｋｅｌ和Ｇｒｅｅｎ（１９８５）、Ｂｒｅｙ和Ｋｏｈｌｅｒ（１９９０）的石榴石斜方辉石Ａｌ压力计。

弹性地质温压计的合理应用:以石榴子石中石英包裹体压力计为例

压力和温度是利用岩石学研究地质过程的核心参数。传统的计算岩石温压条件的方法常要求矿物间达到化学平衡,如相平衡和矿物化学温压计。但是,自然界一些岩石中的矿物组合不一定能达到平衡。基于矿物弹性开发的地质压力计则不受这一条件的影响,它的原理是利用矿物包裹体中保存的残余应力来恢复其被捕获时的压力条件。这种方法能简单快速地获取数据,以实现对温度压力的限定。目前,最常使用石榴子石中的石英包裹体及其弹性地质压力计来确定包裹体的压力。弹性地质压力计的应用与其它常规方法不同之处,在于如何选择包裹体和弹性模型用以计算捕获时的压力条件。准确应用弹性地质压力计的重点在于样品制备、拉曼光谱测量、拉曼光谱处理和弹性模型的建立与选择。同时,本文编制了计算与应用更为便捷的Excel计算表格,将测量石英包裹体的特征拉曼峰峰位直接输入Excel计算表格中即可计算出被捕获时的压力条件。以大别-苏鲁造山带中烟台郭城地区榴辉岩为例,使用弹性地质压力计获得了石榴子石生长的压力史,且与传统地质温压计的结果相对一致。本文提供的方法将为进一步限定相关地质过程中岩石压力记录和变化过程提供新的路径。

实验标定的一种地质温压计及其应用

本文简略回顾了堇青石-石榴石-矽线石-石英地质温压计的研究历史,并介绍由Aranovich等人完成的最新实验研究。以内蒙古南部贺兰山群的麻粒岩相矽线石榴堇青片麻岩的温压计算为例,用Aranovich等人实验标定的温压计计算结果与石榴石-堇青石Fe-Mg交换反应温度计和石榴石-斜长石-矽线石-石英压力计的计算结果相当吻合;而应用含有假定的热力学参数的哈奇森的温压计与其它温压计计算结果有较大差别,温度明显偏低,与岩石形成于麻粒岩相变质条件这一地质事实不符。

榴辉岩中传统地质温压计新解:来自PT视剖面图的证据

石榴石-单斜辉石(GC)温度计和石榴石-单斜辉石-多硅白云母(GCP)压力计是确定榴辉岩形成温压条件的最常用方法,二者主要依据石榴石、绿辉石和多硅白云母中相组分之间的交换和转换变质反应。依据MORB成分计算的PT视剖面图表明,在不同榴辉岩矿物组合中,控制3个矿物相成分变化的相组分之间的变质反应不同。在低温含绿泥石、滑石和蓝闪石榴辉岩组合中,石榴石和绿辉石的镁含量主要受到含水矿物脱水反应的控制,并都随温度升高而升高,二者之间的铁镁交换反应并不起主要作用。因此,在自然界含有蓝闪石等含水矿物的低温榴辉岩中,由于绿辉石相对富镁而常常导致GC温度计结果偏低。在含有硬柱石的高压-超高压榴辉岩中,石榴石中的钙含量受到硬柱石的控制,随着压力升高或温度降低,硬柱石含量增加,使石榴石中钙降低,此时石榴石-绿辉石-多硅白云母之间的转换反应对石榴石成分的影响会很微弱,由于石榴石相对贫钙而导致GCP压力计结果偏低。在含有蓝晶石的中温高压-超高压榴辉岩中,矿物成分的变化受到石榴石-绿辉石之间的铁镁交换反应和石榴石-绿辉石-多硅白云母-蓝晶石-石英/柯石英之间的一系列转换反应控制,因此,GC和GCP温压计都能给出相对合理的结果。在低压普通角闪石榴辉岩中,石榴石和绿辉石中的镁含量主要反应压力变化,有时并不指示变质作用温度。在含有蓝闪石等含水矿物的低温榴辉岩中,Thermocalc程序中的平均温压(avPT)方法可以给出比较合适的温度,但压力结果与GCP压力计一样也会偏低一些。在蓝闪石和绿帘石等含水矿物消失后的中温蓝晶石榴辉岩中,avPT方法难以给出合理的PT信息。相对来说,视剖面图方法能够给出最多的PT信息,是目前确定变质岩PT条件的最好方法。

大别山碧溪岭榴辉岩相平衡模拟及温压计算

大别山碧溪岭超高压榴辉岩主要由石榴石、绿辉石、柯石英/石英、蓝晶石、多硅白云母、金红石、黝帘石、滑石、角闪石组成.含滑石变斑晶的榴辉岩样品中石榴石变斑晶在背散射图像中可观察到深浅不一的两种色调.深色部分比浅色部分含有更高的XMg.矿物结构关系显示岩石可能曾经含有硬柱石.峰变质阶段后,随着温度和压力下降,硬柱石分解,形成硬柱石假象(蓝晶石+绿帘石+石英).但是,这些矿物所构成的结构也可以解释为帘石生长,包围属于峰变质阶段矿物组合的蓝晶石及石英(柯石英).相图计算结果指出这两种可能性对应于不同的P-T路径.浅色榴辉岩中滑石与早期形成的石榴石、绿辉石一同在榴辉岩变质演化初期已经存在.在经历峰变质阶段后,帘石开始生长.退变质过程进一步发生,滑石变斑晶生长.利用石榴石-绿辉石-多硅白云母-柯石英温压计计算得到浅色榴辉岩所经历的峰变质阶段的P-T条件为3.8GPa,640℃.

视剖面图地质温压计及其应用

视剖面图地质温压计是近年来发展迅速的一种地质温压计,在岩石学和成因矿物学研究中得到了非常广泛的应用。在视剖面图中,矿物组合稳定域、矿物含量和矿物成分等值线等方法均可用于估算岩石形成的温压条件。本文介绍了视剖面图地质温压计的基本原理,以实例探讨了这3种方法的优缺点,并分析了热力学相平衡模拟的影响因素,为该温压计的地质应用提供理论支持。结果表明,视剖面图地质温压计是目前估算岩石变质作用温压条件及p-t轨迹最好的地质温压计,其中矿物成分等值线是最为有效的方法。视剖面图地质温压计在未来具有广阔的应用前景。