Normativ mineralogi

Normativ mineralogi är en beräkning av sammansättningen av ett bergprov som uppskattar den idealiserade mineralogin för en bergart baserat på en kvantitativ kemisk analys enligt geokemins principer .

Normativa mineralberäkningar kan uppnås via antingen CIPW- normen eller Barth-Niggli-normen (även känd som katjonnormen).

Normativa beräkningar används för att producera en idealiserad mineralogi av en kristalliserad smälta. Först analyseras en sten kemiskt för att bestämma de elementära beståndsdelarna. Resultaten av den kemiska analysen uttrycks traditionellt som oxider (t.ex. viktprocent Mg uttrycks som viktprocent MgO). Bergartens normativa mineralogi beräknas sedan, baserat på antaganden om ordningen för mineralbildning och kända fasförhållanden för bergarter och mineraler, och med hjälp av förenklade mineralformler. Den beräknade mineralogin kan användas för att bedöma begrepp som kiseldioxidmättnad av smältor .

Eftersom den normativa beräkningen i huvudsak är en beräkning, kan den uppnås via datorprogram.

CIPW-norm

CIPW-normen utvecklades i början av 1900-talet av petrologerna Cross , Iddings , Pirsson och geokemisten Washington . CIPW:s normativa mineralogiska beräkning är baserad på de typiska mineraler som kan fällas ut från en vattenfri smälta vid lågt tryck, och förenklar den typiska magmatiska geokemin som ses i naturen med följande fyra begränsningar:

  1. Magman kristalliserar under vattenfria förhållanden så att inga vattenhaltiga mineraler ( hornblende , biotit ) bildas.
  2. De ferromagnesiska mineralen antas vara fria från Al 2 O 3 .
  3. Fe/Mg-förhållandet för alla ferromagnesiska mineraler antas vara detsamma.
  4. Flera mineraler antas vara oförenliga, därför förekommer aldrig nefelin och/eller olivin med kvarts i normen.

Detta är en artificiell uppsättning begränsningar, och därför återspeglar resultaten av CIPW-normen inte det verkliga förloppet av magmatisk differentiering i naturen.

Den främsta fördelen med att beräkna en CIPW-norm är att bestämma vad den ideala mineralogin för en afanitisk eller porfyritisk magmatisk bergart är. För det andra kan graden av kiseldioxidmättnad av smältan som bildade berget bedömas i frånvaro av diagnostiska fältspatoidarter .

Kiseldioxidmättnaden i en sten varierar inte bara med kiseldioxidhalten utan andelen av de olika alkalierna och metallarterna i smältan. Det eutektiska planet för kiseldioxidmättnad är således olika för olika bergarter och kan inte lätt uppskattas, därav kravet på att beräkna om berget är kiseldioxidmättat eller inte.

Detta uppnås genom att tilldela katjoner av huvudelementen i berget till kiseldioxidanjoner i modal proportion, för att bilda fasta lösningsmineraler i den idealiserade mineralsammansättningen som börjar med fosfor för apatit , klor och natrium för halit , svavel och FeO till pyrit , FeO och Cr 2 O 3 tilldelas för kromit , FeO och lika molär mängd TiO 2 för ilmenit , CaO och CO 2 för kalcit , för att komplettera de vanligaste icke-silikatmineralerna. Från de återstående kemiska beståndsdelarna tilldelas Al 2 O 3 och K 2 O med kiseldioxid för ortoklas ; natrium, aluminium och kalium för albit , och så vidare tills det antingen inte finns kvar kiseldioxid (i vilket fall fältspatoider beräknas) eller överskott, i vilket fall bergarten innehåller normativ kvarts.

Normativ och modal mineralogi

Normativ mineralogi är en uppskattning av bergartens mineralogi. Det skiljer sig vanligtvis från den visuellt observerbara mineralogin, åtminstone lika mycket som typerna av mineralarter, särskilt bland ferromagnesiska mineraler och fältspatar, där det är möjligt att ha många serier av fast lösning av mineraler, eller mineraler med liknande Fe- och Mg-förhållanden som ersätter , speciellt med vatten (t.ex. amfibol och biotit som ersätter pyroxen).

Men i afaniter, eller bergarter med fenokristaller som tydligt inte är i jämvikt med grundmassan , är en normativ mineralberäkning ofta den bästa för att förstå bergartens utveckling och dess förhållande till andra magmatiska bergarter i regionen.

Varningar

CIPW-normen eller katjonnormen är ett användbart verktyg för att bedöma kiseldioxidmättnad eller övermättnad; uppskattningar av mineraler i en matematisk modell bygger på många antaganden och resultaten måste balanseras med den observerbara mineralogin. Följande områden skapar flest fel i beräkningar;

  • Samla stenar . Även om en normativ mineralberäkning inte nödvändigtvis är olämplig för användning på ackumulerade bergarter, är informationen som samlas in av tveksamt värde eftersom en ackumulerad bergart inte representerar smältan från vilken den extraherades. Men om grundmassan för ett kumulat kan analyseras är det giltigt att använda en normativ beräkning för att få information om föräldrasmältan.
  • Oxidationstillstånd . Eftersom den normativa beräkningen delar Fe mellan oxidfaser och tillgänglighet för silikatfaser, baserat på uppskattningar av förhållandet Fe 2+ /Fe 3+ , kan felberäkning av förhållandet för berget i fråga producera felaktiga mängder magnetit eller hematit, eller ändra silikatmineralogi. Om Fe 2+ /Fe 3+ -förhållandet är känt för provet, bör den resulterande beräkningen matcha den observerade mineralogin bättre.
  • Tryck och temperatur. Eftersom CIPW-normen är baserad på vattenfria smältor och kristallisation vid ganska låga tryck, återspeglar den resulterande normativa mineralogin inte observerad mineralogi för alla bergarter, särskilt de som bildas i manteln. Den normativa mineralogin är inte helt korrekt när det gäller att återspegla mineralogin hos bergarter som bildas vid höga tryck där till exempel flogopit kan ersätta amfibol, amfibol för olivin och så vidare. Ändrade normativa beräkningar har utvecklats som mer korrekt återspeglar de särskilda tryckregimerna för den djupa skorpan och manteln.
  • Koldioxid. Inverkan av CO 2 på de flesta silikatsmältor är ganska liten men i vissa fall, särskilt karbonatit , men även vissa bergarter av lamprofyrtyp , kimberlit och lamproite , härleder närvaron av koldioxid och kalcit i smältan eller accessoriska faser felaktig normativ mineralogi. Detta beror på att om kol inte analyseras finns det överskott av kalcium, vilket orsakar normativ kiseldioxidundermättnad och ökar kalciumsilikatmineralbudgeten. På liknande sätt, om grafit är närvarande (som är fallet med vissa kimberliter) kan detta producera överskott av C, och följaktligen skeva beräkningen mot överskott av karbonat. Överskott av elementärt C resulterar också i naturen i minskad syrefugacity och förändrar Fe2 + /Fe3 + -förhållanden.
  • Halider . Närvaron av vissa halogenider och icke-metalliska element i smältan förändrar den resulterande kemin. Till exempel bildar bor turmalin ; överskott av klor kan bilda skapolit istället för fältspat. Detta är i allmänhet sällsynt, förutom i vissa graniter av A-typ och relaterade bergarter.
  • Mineralojämvikt. I likhet med kumulerade stenar kan en sten innehålla främmande mineraler som ärvts från tidigare smältor, eller kan till och med innehålla xenoliter eller restit . Det är olämpligt att till exempel beräkna normativ mineralogi på en magmatisk breccia .

Av denna anledning rekommenderas det inte att använda en CIPW-norm på kimberliter , lamproiter , lamprofyr och vissa kiselundermättade magmatiska bergarter. När det gäller karbonatit är det olämpligt att använda en CIPW-norm på en smälta som är rik på karbonat.

Det är möjligt att tillämpa CIPW-normen på metamorfoserade magmatiska bergarter. Giltigheten av metoden gäller lika mycket för metamorfoserade magmatiska bergarter som alla magmatiska bergarter, och i detta fall är den användbar för att härleda en antagen mineralogi från en bergart som kanske inte har någon återstående protolitmineralogi kvar .

Se även

  •   Hess, PC (1989), Origins of Igneous Rocks , President and Fellows of Harvard College (s. 276–285), ISBN 0-674-64481-6 .
  •   Blatt, Harvey och Robert Tracy (1996), Petrology , 2:a upplagan, Freeman (s. 196–7), ISBN 0-7167-2438-3 .

externa länkar

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Normative_mineralogy&oldid=1094856076 "