Нормативная минералогия

Нормативная минералогия - это расчет композиции образца породы, который оценивает идеализированную минералогию породы на основе количественного химического анализа в соответствии с принципами геохимии .

CIPW Нормативные вычисления минералов могут быть достигнуты с помощью нормы или нормы Barth-Niggli (также известной как катионная норма).

Нормативные расчеты используются для получения идеализированной минералогии кристаллизованного расплава. Во -первых, порода химически анализируется, чтобы определить элементарные компоненты. Результаты химического анализа традиционно экспрессируются в виде оксидов (например, процент веса мг выражается как процент веса MGO). Затем рассчитывается нормативная минералогия породы, основываясь на предположениях о порядке образования минералов и известных фазовых взаимосвязи пород и минералов, а также с использованием упрощенных минеральных формул. Рассчитанная минералогия может быть использована для оценки таких концепций, как кремнезема насыщение , таблицы расплавов.

Поскольку нормативный расчет по сути является вычислением, его можно достичь с помощью компьютерных программ.

CIPW Норма

Норма CIPW была разработана в начале 1900 -х годов и назван в честь ее создателей, петрологов Чарльз Кросс , Джозефа Иддингса , Луи Пирссона и геохимика Генри Вашингтона . Расчет нормативной минералогии CIPW основан на типичных минералах, которые могут быть осаждены из безводного расплава при низком давлении, и упрощает типичную магматическую геохимию, наблюдаемую в природе со следующими четырьмя ограничениями:

Магма кристаллизуется в безводных условиях, так что не водовородных минералов ( Hornblende , Biotite ). образуется
минералы ферромагнесские Предполагается, что _{свободны от AL 2} O ₃ .
Соотношение Fe/Mg для всех ферромагнесских минералов считается одинаковым.
Предполагается, что несколько минералов являются несовместимыми, поэтому Nepheline и/или Olivine никогда не появляются с кварцем в норме.

Это искусственный набор ограничений, и, следовательно, результаты нормы CIPW не отражают истинный курс магматической дифференциации в природе.

Основным преимуществом расчета нормы CIPW является определение идеальной минералогии афанитной или порфиритовой магматической породы. Во -вторых, степень насыщения кремнезема расплава, которая образовала породу, может быть оценена в отсутствие диагностических полевых шпатоидов видов .

Насыщение кремнезема в породе варьируется не только в зависимости от содержания кремнезема, но и доля различных щелочных и металлических видов внутри расплава. плоскость насыщения кремнезема Таким образом, эвтектическая отличается для различных семейств пород и не может быть легко оценена, следовательно, требование рассчитать, является ли порода, насыщенная кремнеземами или нет.

Это достигается путем назначения катионов основных элементов внутри породы на анионы кремнезема в модальной пропорции, образуя минералы твердого раствора в идеализированной минеральной сборке, начиная с фосфора для апатита , хлора и натрия для галита , серы и FEO в пирит , FEO и CR ₂ O ₃ выделяется для хромита , FEO и равного молярного количества TIO ₂ для ильменита , CAO и CO ₂ для кальцита , чтобы завершить наиболее распространенные нежиматические минералы. Из оставшихся химических компонентов AL ₂ O ₃ и K ₂ O выделяются кремнезмом для ортоклаза ; Натрий, алюминий и калий для альбита , и так далее, пока не останется ни кремния (в этом случае, в этом случае рассчитываются полевые пальдпатоиды), либо избыток, и в этом случае порода содержит нормативный кварц.

Нормативная и модальная минералогия

Нормативная минералогия является оценкой минералогии скалы. Обычно он отличается от визуально наблюдаемой минералогии, по крайней мере, столько же, сколько типы минеральных видов, особенно среди ферромагнесийских минералов и полевых шпатов, где можно иметь много твердых растворов серии минералов или минералов с аналогичными коэффициентами Fe и Mg, заменяющими Fe -Catitiosing , особенно с водой (например, амфибол и биотит, заменяя пироксен).

Тем не менее, в афанитах или породах с фенолистами явно из равновесия с наземной массой , нормативный расчет минералов часто является лучшим для понимания эволюции породы и ее связи с другими магматическими породами в регионе.

Предостережение

Норма CIPW или катионная норма является полезным инструментом для оценки насыщения или перенасыщения кремнеземами; Оценки минералов в математической модели основаны на многих предположениях, и результаты должны быть сбалансированы с наблюдаемой минералогией. Следующие области создают наибольшее количество ошибок в расчетах;

Кумалируйте камни . Хотя нормативный расчет минералов не обязательно является ненадлежащим использованием на кумалисных породах, полученная информация имеет сомнительную ценность, поскольку кумуляция породы не представляет расплав, из которого она была извлечена. Однако, если можно проанализировать заземляющую массу кумуляции, верно использовать нормативный расчет для получения информации о расплаве родителей.
Состояние окисления . Поскольку нормативный расчет делит Fe между оксидными фазами и доступностью для силикатных фаз, на основе оценки отношения Fe ²⁺/Fe ³⁺, Отказ от соотношения рассматриваемой породы может привести к ошибочным количествам магнетита или гематита или изменять силикатную минералогию. Если Fe ²⁺/Fe ³⁺ Соотношение известно для образца, результирующий расчет должен совпадать с наблюдаемой минералогией.
Давление и температура. Поскольку норма CIPW основана на безводных расплавах и кристаллизации при довольно низком давлении, результирующая нормативная минералогия не отражает наблюдаемую минералогию для всех типов пород, особенно те, которые образованы в мантии. Нормативная минералогия не является полностью точной при отражении минералогии пород, образованных при высоких давлениях, где, например, флогопит может заменить амфибол, амфибол для оливина и так далее. Были разработаны измененные нормативные расчеты, которые более правильно отражают конкретные режимы давления глубокой коры и мантии.
Углекислый газ. Влияние CO ₂ на большинство силикатных расплавов довольно незначительно, но в некоторых случаях, особенно карбонатит , но также и определенные LamProphyre породы типа , кимберлит и лампрот , наличие углекислого газа и кальцита в расплавах или аксессуарах, получает ошибочную нормативную минералогию. Это связано с тем, что если углерод не анализируется, существует избыточный кальций, вызывая нормативное недостаток кремнезема и увеличение бюджета минерального силиката кальция. Точно так же, если присутствует графит (как в случае с некоторыми кимберлитами), это может привести к избытке C и, следовательно, искажать расчет в направлении избыточного карбоната. Избыток элементарного C также, по природе, приводит к снижению безажизности кислорода и изменяет Fe ²⁺/Fe ³⁺ соотношения
Галогениды . Присутствие некоторых галогенидов и неметаллических элементов в расплаве изменяют полученную химию. Например, бор формирует турмалин ; Избыток хлора может образовывать Scapolite вместо полевого шпата. Как правило, это редко, за исключением некоторых гранитов A-типа и родственных камней.
Минеральное неравновесное. Подобно накопленным породам, камень может содержать посторонние минералы, унаследованные от более ранних расплавов, или даже содержать ксенолиты или рестораны . неправильно рассчитать нормативную минералогию на магматической брекчии . Например,

По этой причине не рекомендуется использовать норму CIPW на кимберлитах , лампроатах , лампрофирах и некоторых магматических породах, насыщенных кремнеземами. В случае карбонатита неправильно использовать норму CIPW на расплаве, богатого карбонатом.

Можно применить норму CIPW на метаморфизируемые магматические породы. Достоверность метода относится как к метаморфизированным магматическим породам, как и любая магматическая порода, и в этом случае она полезна для получения предполагаемой минералогии из скалы, которая может не иметь оставшейся минералогии протолита .

Смотрите также

Ссылки

Hess, PC (1989), Происхождение магматических скал , президент и стипендиаты Гарвардского колледжа (стр. 276–285), ISBN 0-674-644481-6 .
Блатт, Харви и Роберт Трейси (1996), Петрология , 2 -е изд., Фриман (стр. 196–7), ISBN 0-7167-2438-3 .

Внешние ссылки

Основной расчет CIPW , исключая этапы экзотических минералов, с калькулятором электронных таблиц Excel
CIPW Норм Альтернативный ресурс, с объяснениями.