Нормативная минералогия

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

CIPW Нормативные расчеты минералов могут быть выполнены с помощью нормы или нормы Барта-Нигли (также известной как катионная норма).

Нормативные расчеты используются для получения идеализированной минералогии закристаллизовавшегося расплава. Сначала горная порода подвергается химическому анализу для определения элементарных составляющих. Результаты химического анализа традиционно выражают в виде оксидов (например, массовый процент Mg выражается как массовый процент MgO). Затем рассчитывается нормативная минералогия породы на основе предположений о порядке образования минералов и известных фазовых отношениях пород и минералов и с использованием упрощенных минеральных формул. Рассчитанная минералогия может быть использована для оценки таких понятий, как кремнеземом насыщенность расплавов .

Поскольку нормативный расчет по сути представляет собой вычисление, его можно выполнить с помощью компьютерных программ.

Норма CIPW

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

Магма кристаллизуется в безводных условиях, поэтому не водные минералы ( роговая обманка , биотит ). образуются
минералы ферромагнезиальные Предполагается, что _{не содержат Al 2} O ₃ .
Соотношение Fe/Mg для всех железомагнезиальных минералов предполагается одинаковым.
Некоторые минералы считаются несовместимыми, поэтому нефелин и/или оливин никогда не встречаются с кварцем . в норме

Это искусственный набор ограничений, и поэтому результаты нормы CIPW не отражают истинного хода магматической дифференциации в природе.

Основное преимущество расчета нормы CIPW заключается в определении идеального минералогического состава афанитовой или порфировой магматической породы. Во-вторых, степень насыщенности кремнеземом расплава, сформировавшего породу, можно оценить при отсутствии диагностических фельдшпатоидов видов .

Насыщенность породы кремнеземом зависит не только от содержания кремнезема, но и от доли различных щелочей и металлов в расплаве. плоскость насыщения кремнеземом Таким образом, эвтектическая различна для разных семейств горных пород и ее нелегко оценить, поэтому необходимо рассчитать, насыщена ли порода кремнеземом или нет.

Это достигается путем отнесения катионов основных элементов породы к анионам кремнезема в модальной пропорции с образованием минералов твердого раствора в идеализированном минеральном комплексе, 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 равное молярное количество TiO ₂ для ильменита , CaO и CO ₂ для кальцита , чтобы завершить наиболее распространенные несиликатные минералы. Из остальных химических составляющих Al ₂ O ₃ и K ₂ O выделяются кремнеземом для ортоклаза ; натрий, алюминий и калий для альбита и так до тех пор, пока либо не останется кремнезема (в этом случае рассчитываются фельдшпатоиды), либо избыток, и в этом случае порода будет содержать нормативный кварц.

Нормативная и модальная минералогия

Нормативная минералогия - это оценка минералогии породы. Обычно он отличается от визуально наблюдаемой минералогии, по крайней мере, так же, как и типы минеральных видов, особенно среди ферромагнезиальных минералов и полевых шпатов, где возможно наличие многих рядов минералов в твердом растворе или минералов с близкими соотношениями Fe и Mg, заменяющих , особенно с водой (например, амфибол и биотит, заменяющие пироксен).

Однако в афанитах или породах с вкрапленниками , явно находящимися в равновесии с основной массой , нормативный минеральный расчет часто является лучшим способом понять эволюцию породы и ее связь с другими магматическими породами в регионе.

Предостережения

Норма CIPW или катионная норма — полезный инструмент для оценки насыщения или перенасыщения кремнеземом; 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;

Накопление камней . Хотя нормативный расчет минералов не обязательно непригоден для использования с кумулятивными породами, полученная информация имеет сомнительную ценность, поскольку кумулатная порода не представляет собой расплав, из которого она была извлечена. Однако если можно проанализировать основную массу кумулята, то для получения информации о исходном расплаве можно использовать нормативный расчет.
Состояние окисления . Поскольку нормативный расчет разделяет Fe между оксидными фазами и наличием силикатных фаз, исходя из оценок соотношения Fe ²⁺/Фе ³⁺, неправильный расчет соотношения для рассматриваемой породы может привести к ошибочному количеству магнетита или гематита или изменить минералогию силиката. Если Фе ²⁺/Фе ³⁺ соотношение для образца известно, результирующий расчет должен более точно соответствовать наблюдаемой минералогии.
Давление и температура. Поскольку норма CIPW основана на безводных расплавах и кристаллизации при довольно низких давлениях, результирующая нормативная минералогия не отражает наблюдаемую минералогию для всех типов горных пород, особенно тех, которые образовались в мантии. Нормативная минералогия не совсем точно отражает минералогию пород, образовавшихся при высоких давлениях, где, например, флогопит может замещать амфибол, амфибол — оливин и т. д. Разработаны измененные нормативные расчеты, более правильно отражающие особенности режима давления глубокой коры и мантии.
Углекислый газ. Влияние CO ₂ на большинство силикатных расплавов довольно незначительно, но в некоторых случаях, особенно в карбонатитах , а также в некоторых лампрофирового породах типа, кимберлитах и лампроитах , присутствие углекислого газа и кальцита в расплаве или акцессорных фазах приводит к ошибочной нормативной минералогии. Это связано с тем, что если углерод не анализируется, имеется избыток кальция, что приводит к нормативному недонасыщению кремнезема и увеличению минерального баланса силиката кальция. Точно так же, если присутствует графит (как в случае с некоторыми кимберлитами), это может привести к избытку углерода и, следовательно, исказить расчет в сторону избытка карбоната. Избыток элементарного C также в природе приводит к снижению летучести кислорода и изменению Fe. ²⁺/Фе ³⁺ соотношения.
Галиды . Присутствие некоторых галогенидов и неметаллических элементов в расплаве меняет химический состав. Например, бор образует турмалин ; избыток хлора может образовывать скаполит вместо полевого шпата. Обычно это редкость, за исключением некоторых гранитов А-типа и родственных им пород.
Минеральное неравновесие. Подобно кумулятивным породам, порода может содержать посторонние минералы, унаследованные от более ранних расплавов, или даже содержать ксенолиты или реститы . неправильно рассчитывать нормативную минералогию магматической брекчии . Например,

По этой причине не рекомендуется использовать норму CIPW для кимберлитов , лампроитов , лампрофиров и некоторых магматических пород, недонасыщенных кремнеземом. В случае карбонатита нецелесообразно применять норму CIPW для расплава, богатого карбонатом.

Норму CIPW можно применять к метаморфизованным магматическим породам. Применимость метода справедлива как для метаморфизованных магматических пород, так и для любой магматической породы, и в этом случае он полезен для получения предполагаемой минералогии из породы, в которой может не остаться остаточной минералогии протолита .

См. также

Ссылки

Гесс, ПК (1989), «Происхождение магматических пород» , президент и члены Гарвардского колледжа (стр. 276–285), ISBN 0-674-64481-6 .
Блатт, Харви и Роберт Трейси (1996), Петрология , 2-е изд., Фриман (стр. 196–7), ISBN 0-7167-2438-3 .

Внешние ссылки

Базовый расчет CIPW , за исключением шагов по экзотическим минералам, с помощью калькулятора таблиц Excel.
CIPW Norm с пояснениями. Альтернативный ресурс