Геотермометрия граната-биотита

Геотермометрия граната-биотита -это метод, используемый для оценки пиковой температуры, при которой метаморфические образовались породы. Геотермометрия составляет один компонент геотермобарометрии , которая также включает в себя оценку давления (геобарометрия). Есть много геотермометров, но гранат-биотит особенно полезен из-за частого возникновения биотита и граната вместе в метаморфических породах среднего уровня. Гранатный биотитный термометр коррелирует температуру с разделением Fe и Mg в совпадающем гранате и биотите. ^{[ 1 ]} Гранат-биотитный термометр был «калиброван» много раз с 1970-х годов как экспериментальными , так и эмпирическими методами, однако экспериментальное калибровое исследование Ferry и Spear 1978 года ^{[ 2 ]} сообщается тщательно и обычно цитируется. Учитывая камень, содержащую как гранат, так и биотит, равновесную константу (K _D ) можно найти, просто используя анализ микрозонирования . Затем, сравнивая обнаруженное значение k _D с расчетным геотермометром граната-биотита, пиковая температура образования пород может быть определена.

Экспериментальная петрология

Определение температуры и/или давления образования метаморфических пород началось как в основном качественная наука. пелитового Минералы индекса использовались для оценки метаморфического уровня пород и относительные условия метаморфизма по всей территории. ^{[ 1 ]}

Экспериментальная петрология позволила исследователям выйти за рамки качественного подхода и использовать количественные методы. Экспериментальная петрология состоит из моделирования природных геологических систем при различных температурах и давления в лабораторной обстановке. Одним из количественных методов, полученного в результате экспериментов, является геотермобарометрия . Геотермобарометрия допускает расчет равновесных температур и давлений от измеренных распределений элементов между сосуществующими фазами. ^{[ 1 ]} Геотермобарометрия охватывает как геотермометрию (в отношении температуры), так и геобарометрии (в отношении давления).

Калибровка геотермометра обмена гранат-биотитом

Расчет паром и копья геотермометра граната-биотита (1978), ^{[ 2 ]} Вовлекла в бег экспериментальные реакции между биотитом и гранатом при постоянном давлении (0,207 ГПа ) и различными температурами между 500 ° C до 800 ° C. В центре внимания реакции было уделено обмене Fe - Mg :

Fe ₃ Al ₂ Si ₃ O ₁₂ + ₃ alsi ₃ O ₁₀ (OH) ₂ = Mg ₃ Al ₂ Si _{+ KFE} O ₁₂ Kmg _{3 Alsi} 3 ₃ O ₁₀ (OH) ₂ ^{[ 1 ]}

Паром и копь (1978) ^{[ 2 ]} Использовал твердый раствор граната альмандина и пиропа (все ₉₀ PRP ₁₀ ) с железной молой доли x _Fe = 0,9 для всех реакций. Различные биотитные композиции (от x _fe = 0,5 до x _fe = 1,0) были выбраны на основе известного кронштейна распределения равновесия для Mg и Fe, которые соответствовали составу граната. Чтобы компенсировать медленную природу равновесия граната в метаморфических условиях, использовалось соотношение граната 98: 2 к биотиту. Использование избытка граната заставило биотит выполнить большую часть работы, чтобы достичь равновесного значения (K _D ), ускоряя процесс реакции. ^{[ 1 ]} Эксперименты проводились в течение 13-56 дней, чтобы обеспечить достаточно времени для достижения равновесия. ^{[ 2 ]}

Полученные данные экспериментов (конечный биотитный состав и концентрация Fe / Mg) были использованы для расчета равновесной постоянной (K _D ) при каждой температуре реакции. Конкретные данные и цифры можно найти зимой (2010) ^{[ 1 ]} и паром и копь (1978). ^{[ 2 ]} Взаимосвязь между обратной температурой (1/k) и естественным журналом k _D участков в качестве прямой линии. Кроме того, линейная регрессия данных соответствует той же линии тренда, указывающей на действительный геотермометр. ^{[ 1 ]}

Экспериментальный расчет константы равновесия: k _d = ⁠ (x _мг /x _fe ) ^Герт (X _мг / x _fe ) ^Бт⁠ ^{[ 1 ]} Линейная регрессия данных: LNK _D = -2109 / T + 0,782 ^{[ 1 ]}

Изоплаты , построенные на диаграмме PT различных значений K _D, почти вертикальны. Это указывает на то, что реакция граната-биотита гораздо более восприимчива к температуре и относительно нечувствительна к давлению (еще одна линия доказательства хорошего геотермометра) ^{[ 3 ]}^{[ 1 ]}

Таким образом, Ferry and Spear (1978) ^{[ 2 ]} Создал график, который определяет значения K _D в зависимости от температуры для реакции обмена граната-биотита. K _D Значения граната и биотита в образцах породы могут быть легко определены с использованием анализа микрозонсов . Таким образом, учитывая породу, содержащую гранат и биотит, температура формирования может быть определена путем поиска значения k _D и сравнения ее с расчетной линией тренда. ^{[ 1 ]}

Ограничения

Давление : паром и калибровка паром и копья (1978) ^{[ 2 ]} был выполнен при постоянном давлении 0,207 ГПа, что делает различное давление ограничением для точного расчета. Тем не менее, Спир утверждает, что геотермометр граната-биотита относительно нечувствителен к изменениям давления и может применяться к камням на любом уровне средней крошки. ^{[ 3 ]} Эта нечувствительность давления демонстрируется по графику k _- изоплат для реакции обмена граната-биотита против давления (оси Y) и температуры (ось X). Изоплат, график ближайшего к вертикали, что указывает на относительную незначительность давления. ^{[ 1 ]}

Неидеальные минералы : паром и копь (1978) ^{[ 2 ]} Используются идеализированные биотитовые и гранаты композиции. Поскольку ничего не идеально по своей природе, CA можно найти в гранате, а AL и TI можно найти в биотите. Следовательно, хотя этот геотермометр полезен для пород, обнаруженных в метаморфических фациях зеленых или амфиболитов , он не так полезен для пород в других фациях с более высокими Ca-Garnets и смешанными биотитами. ^{[ 1 ]} Было завершено несколько калибровки, которые принимают во внимание неидальный характер минералов (см. Ниже).

Приложения

Геотермометрия играет роль в определении тектонической истории камней и геологических регионов по всему миру.

Другие исследования калибровки

Геотермометр граната биотита был откалиброван в многочисленных исследованиях с 1970-х годов.

Томпсон (1976)
Goldman and Albee (1977)
Паром и копь (1978)
Перчук и Лаврент были (1981)
Hodges and Spear (1982)
Pigage and Greenwood (1982)
Гангули и Саксена (1984)
Indares and Martignole (1985)
Chipera and Perkins (1988)
Берман (1990)
Перчук (1991)
Bhattacharya et al. (1992)
Sweet Patino et al. (1993)
Kleeman and Reinhardt (1994)
Кулеруд (1955)
Alcock (1996)
Holdaway et al. (1997)
Gessmann et al. (1997)
Holdaway (2000, 2004)
Канеко и Мияно (2003)

Смотрите также

Ссылки

^ Подпрыгнуть до: ^а ^{беременный} ^в ^{дюймовый} ^и ^фон ^глин ^час ^я ^Дж ^k ^л ^м Winter, JD, 2010, Принципы магматической и метаморфической петрологии, второе издание: Prentice Hall, Нью -Джерси.
^ Подпрыгнуть до: ^а ^{беременный} ^в ^{дюймовый} ^и ^фон ^глин ^час Ferry, JM and Spear, FS, 1978, Экспериментальная калибровка разделения Fe и Mg между биотитом и гранатом: вклад в минералогию и петрологию, т. 66, с. 113–117, Два : 10.1007/bf00372150 .
^ Подпрыгнуть до: ^а ^{беременный} Флоренция, FP и Spear, FS, 1993, Влияние истории реакции и химической диффузии на расчеты PT для сланцев старолита из формирования Литтлтона, Северо -Западный Нью -Гемпшир. Американский минералогист v.78, p. 345–35.

[Winter-1] Подпрыгнуть до: ^а ^{беременный} ^в ^{дюймовый} ^и ^фон ^глин ^час ^я ^Дж ^k ^л ^м Winter, JD, 2010, Принципы магматической и метаморфической петрологии, второе издание: Prentice Hall, Нью -Джерси.

[Ferry-2] Подпрыгнуть до: ^а ^{беременный} ^в ^{дюймовый} ^и ^фон ^глин ^час Ferry, JM and Spear, FS, 1978, Экспериментальная калибровка разделения Fe и Mg между биотитом и гранатом: вклад в минералогию и петрологию, т. 66, с. 113–117, Два : 10.1007/bf00372150 .

[Florence-3] Подпрыгнуть до: ^а ^{беременный} Флоренция, FP и Spear, FS, 1993, Влияние истории реакции и химической диффузии на расчеты PT для сланцев старолита из формирования Литтлтона, Северо -Западный Нью -Гемпшир. Американский минералогист v.78, p. 345–35.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]