Geotermobarometria

Geotermobarometria to nauka zajmująca się mierzeniem historii ciśnienia i temperatury metamorficznych lub natrętnych skał magmowych . Geotermobarometria jest połączeniem geobarometrii , w której określa się ciśnienie powstawania minerałów, oraz geotermometrii , w której określa się temperaturę formowania.

Metodologia

Geotermobarometria polega na zrozumieniu temperatury i ciśnienia powstawania minerałów w skałach metamorficznych i magmowych i jest szczególnie przydatna w przypadku skał metamorficznych. Istnieje kilka metod pomiaru temperatury lub ciśnienia tworzenia się minerałów w oparciu o równowagę chemiczną między minerałami metamorficznymi lub poprzez pomiar składu chemicznego poszczególnych minerałów.

Termobarometria opiera się na fakcie, że pary/zespoły minerałów zmieniają swój skład w zależności od temperatury i ciśnienia. Należy wziąć pod uwagę wiele dodatkowych czynników, takich jak lotność tlenu i aktywność wody (w przybliżeniu taka sama jak stężenie). Rozmieszczenie elementów składowych między zespołami minerałów jest następnie analizowane za pomocą mikrosondy elektronowej lub skaningowego mikroskopu elektronowego (SEM).

Dane dotyczące geotermometrów i geobarometrów pochodzą zarówno z badań laboratoryjnych sztucznych zespołów mineralnych, w których minerały hoduje się w znanych temperaturach i ciśnieniach, a równowaga chemiczna jest mierzona bezpośrednio, jak i z kalibracji przy użyciu systemów naturalnych.

Na przykład jednym z najbardziej znanych i najszerzej stosowanych geotermometrów jest zależność granat-biotyt, w której względne proporcje Fe i Mg w granacie i biotycie zmieniają się wraz ze wzrostem temperatury, więc pomiar składu tych minerałów w celu uzyskania Fe-Mg rozkład między nimi pozwala obliczyć temperaturę krystalizacji przy pewnych założeniach.

Założenia

W systemach naturalnych reakcje chemiczne zachodzą w systemach otwartych o nieznanej historii geologicznej i chemicznej, a zastosowanie geotermobarometrów opiera się na kilku założeniach, które muszą być spełnione, aby dane laboratoryjne i naturalne składy były ze sobą powiązane w prawidłowy sposób:

  • Obecność pełnego zestawu mineralogicznego wymaganego dla termobarometru. Jeśli nie wszystkie minerały biorące udział w reakcji są obecne lub nie osiągnęły równowagi między sobą jednocześnie, wówczas wszelkie ciśnienia i temperatury obliczone dla idealnej reakcji będą odbiegać od tych, których faktycznie doświadcza skała.
  • Ta równowaga chemiczna została osiągnięta w zadowalającym stopniu. Może to być niemożliwe do ostatecznego wykazania, jeśli minerały zespołu termobarometru nie zostaną zaobserwowane w kontakcie ze sobą.
  • Że wszelkie minerały w dwumineralnym barometrze lub termometrze rosły w równowadze, co zakłada się, gdy minerały są w kontakcie.
  • Że zespół minerałów nie został zmieniony przez metamorfizm wsteczny, który w większości przypadków można ocenić za pomocą mikroskopu optycznego.
  • Że obecne są pewne zespoły mineralogiczne. Bez nich dokładność odczytu może odbiegać od ideału, a pomiar może zawierać więcej błędów.
  • Że minerały obecne w cienkim przekroju są w tym samym stanie roztworu stałego, co w modelu. Wiele minerałów, takich jak skalenie i augit, ma szereg odmian roztworów stałych. Każda odmiana może wpływać na model i sposób metamorfozy skały w czasie.

Techniki

Niektóre techniki obejmują:

Geotermometry

Należy zauważyć, że termometry wymienne Fe-Mg są empiryczne (testowane i kalibrowane laboratoryjnie), a także obliczane na podstawie teoretycznego termodynamicznego zrozumienia zaangażowanych składników i faz. Termometr Ti-w-biotycie jest wyłącznie empiryczny i nie jest dobrze poznany termodynamicznie.

Geobarometry

  • DECH ZAPIERAĆ ZE ZDZIWIENIA; akronim oznaczający zespół granat-(Al 2 SiO 5 )-krzemionka ( kwarc )- plagioklaz
  • GPMB; akronim dla zespołu granat-plagioklaz- muskowit -biotyt
  • Granat-plagioklaz-hornblenda-kwarc.
  • Hornblenda

Różne zespoły minerałów bardziej polegają na ciśnieniu niż na temperaturze; na przykład reakcje, które obejmują dużą zmianę objętości. Pod wysokim ciśnieniem określone minerały przyjmują mniejsze objętości (a więc gęstość wzrasta, ponieważ masa się nie zmienia) - to właśnie te minerały są dobrymi wskaźnikami paleociśnienia.

Oprogramowanie

Oprogramowanie obejmuje:

  • Oprogramowanie Thermo-Calc
  • THERMOCALC (Holandia i Powell)

Termobarometria klinopiroksenowa

Główny artykuł: Termobarometria klinopiroksenu

Minerał klinopiroksen jest używany do obliczeń temperatury i ciśnienia magmy , z której wytworzyła się skała magmowa zawierająca ten minerał.

Zobacz też

  • Zima, D.John.Termodynamika reakcji metamorficznych: Geotermobarometria, 543-556
  • Henry, DJ, Guidotti, CV i Thomson, JA (2005) Powierzchnia nasycenia Ti dla metapelitycznego biotytu o niskim i średnim ciśnieniu: implikacje dla geotermometrii i mechanizmów substytucji Ti. Amerykański mineralog, 90, 316-328.
  • Guidotti, CV, Cheney, JT i Henry, DJ (1988) Zmienność kompozycyjna biotytu jako funkcja reakcji metamorficznych i zbiorowisk mineralnych w łupkach pelitycznych zachodniego Maine: American Journal of Science-Wones Memorial Tom, t. 288A, 270- 292.

Linki zewnętrzne

Pobrano z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Geothermobarometry&oldid=1088907477 ”