Геотермобарометрия - Geothermobarometry

Геотермобарометрия наука об измерении предыдущей истории давления и температуры метаморфический или навязчивый огненный горные породы. Геотермобарометрия - это комбинация геобарометрия, где разрешено давление минералообразования, и геотермометрия где разрешена температура образования.

Методология

Геотермобарометрия основана на понимании температуры и давления образования минералов в метаморфических и магматических породах и особенно полезна для метаморфических пород. Существует несколько методов измерения температуры или давления минерального образования, основанных на химических равновесие между метаморфическими минералами или путем измерения химического состава отдельных минералов.

Термобарометрия основана на том факте, что минеральные пары / ассоциации меняют свой состав в зависимости от температуры и давления. Следует учитывать множество дополнительных факторов, таких как кислород. летучесть и активность воды (примерно такая же, как концентрация). Распределение составляющих элементов между минеральными ассоциациями затем анализируется с помощью электронный микрозонд или же растровый электронный микроскоп (SEM).

Данные о геотермометрах и геобарометрах получены как из лабораторных исследований искусственных минеральных ассоциаций, где минералы выращиваются при известных температурах и давлениях и химическое равновесие измеряется напрямую, так и в результате калибровки с использованием естественных систем.

Например, одним из самых известных и наиболее широко применяемых геотермометров является соотношение гранат-биотит, при котором относительные пропорции Fe и Mg в гранате и биотите изменяются с повышением температуры, поэтому измерение состава этих минералов дает Fe-Mg распределение между ними позволяет рассчитать температуру кристаллизации с учетом некоторых допущений.

Предположения

В природных системах химические реакции происходят в открытых системах с неизвестной геологической и химической историей, и применение геотермобарометров основывается на нескольких допущениях, которые должны выполняться для того, чтобы лабораторные данные и природные составы соответствовали достоверным образом:

  • Наличие полного минералогического комплекса, необходимого для термобарометра. Если не все минералы, участвующие в реакции, присутствуют или не уравновешиваются друг с другом одновременно, то любые давления и температуры, рассчитанные для идеальной реакции, будут отличаться от тех, которые фактически испытывает горная порода.
  • Это химическое равновесие было достигнуто в удовлетворительной степени. Это было бы невозможно продемонстрировать окончательно, если бы не все минералы комплекса термобарометров наблюдались в контакте друг с другом.
  • Любые минералы в двухминеральном барометре или термометре росли в равновесии, что предполагается, когда минералы находятся в контакте.
  • Что минеральный комплекс не был изменен ретроградным метаморфизмом, что в большинстве случаев можно оценить с помощью оптического микроскопа.
  • Присутствуют определенные минералогические комплексы. Без этого точность показаний может отличаться от идеальной, и может быть больше погрешности измерения.

Методы

Некоторые методы включают:

Геотермометры

  • Содержание насыщения Ti биотит слюда.[1]
  • Fe-Mg обмен между гранат-биотит и гранат -амфибол.
  • Систематика Mg-Fe в голубитах и ​​авгитах [2]
  • Zr содержание рутил, эффективен при более высоких температурах, чем термометр на основе титана в биотите. Требуется кварц, рутил и циркон быть уравновешенным.[3]
  • Ti-в-цирконе термометр кристаллизации

Обратите внимание, что обменные термометры Fe-Mg являются эмпирическими (испытаны и откалиброваны в лаборатории), а также рассчитаны на основе теоретического термодинамического понимания компонентов и фаз. Термометр на основе титана в биотите является исключительно эмпирическим и недостаточно понятным термодинамически.

Геобарометры

  • ГАСП; аббревиатура от ассамбляжа гранат- (Al2SiO5) -силика (кварц )-плагиоклаз
  • GPMB; акроним ассоциации гранат-плагиоклаз-москвич -биотит
  • Гранат-плагиоклаз-роговая обманка-кварц.[4][5]
  • Роговая обманка [6][7][8]

Различные минеральные ассоциации больше зависят от давления, чем от температуры; например, реакции с большим изменением объема. При высоком давлении определенные минералы принимают меньшие объемы (следовательно, плотность увеличивается, поскольку масса не изменяется) - именно эти минералы являются хорошими индикаторами палеодавления.

Клинопироксеновая термобарометрия

Основная статья: Клинопироксеновая термобарометрия

Рекомендации

  1. ^ http://www.geol.lsu.edu/henry/Research/biotite/TiInBiotiteGeothermometer.htm Ti-in биотитовый геотермометр, Генри и др. 2005 г.
  2. ^ Линдсли и Андерсен 1983 - Двухпироксеновый термометр; Журнал геофизических исследований, т. 88
  3. ^ http://www.rpi.edu/~watsoe/research/Watson_etal_CMP06.pdf Кристаллизационные термометры для циркона и рутила, Watson et al. 2006; Вклад в минералогию и петрологию v. 151
  4. ^ Кон, М.Дж., Спир, Ф.С. (1989): Am. Мин. 74: 77-84. (Паргаситовый компонент)
  5. ^ Кон, М.Дж., Спир, Ф.С. (1990): Am. Мин. 75: 89-96. (Чермакитовый компонент)
  6. ^ Hammerstrom, J.M., Zen, E.-an. (1986): Am. Мин. 71: 1297-1313.
  7. ^ Холлистер, Л.С., Гриссом, Г.К., Петерс, Е.К., Стоуэлл, Х.Х., Сиссон, В.Б. (1987): Am. Минеральная. 72: 231-239.
  8. ^ Джонсон и Резерфорд (1989): Геология 17: 837-841.
  • Винтер, Д. Джон, Термодинамика метаморфических реакций: Геотермобарометрия, 543-556.
  • Генри Д. Дж., Гуидотти К. В. и Томсон Дж. А. (2005) Поверхность насыщения титаном для метапелитового биотита низкого и среднего давления: последствия для геотермометрии и механизмов замещения титана. Американский минералог, 90, 316-328.
  • Guidotti, CV, Cheney, JT и Henry, DJ (1988) Вариация состава биотита в зависимости от метаморфических реакций и минеральной ассоциации в пелитовых сланцах западного штата Мэн: American Journal of Science-Wones Memorial Volume, v. 288A, 270- 292.