簡介
地質壓力計能夠用來確定地質作用壓力的地質產物。地質壓力計往往結合地質溫度計進行測定和套用。因此,有的文獻中將二者統稱為地質溫壓計。目前套用比較普遍的地質壓力計主要有如下幾種。礦物包裹體地質壓力計、閃鋅礦地質壓力計、同質多象壓力計、礦物組合壓力計。
種類
礦物包裹體地質壓力計
在礦物中往往看到很多含液體CO2的包裹體。根據H2O-CO2體系相圖,CO2與H2O是部分地相混溶,其混溶程度(即溶於H2O中的CO2量)與壓力密切相關,隨壓力的增大,CO2溶解量增多,因此可用含液體 CO2的包裹體來測定壓力。這種方法又叫等值線法,即根據被測礦物的均一溫度和CO2的比容求出壓力值。另外,測定氣體包裹體壓力也是壓力計之一。氣體包裹體是在溶液沸騰條件下形成的,形成時的壓力應等於其蒸氣壓。因此,可根據NaCl-H2O溶液沸騰曲線求出壓力,即測出氣體包裹體的均一溫度和鹽度,溫度與鹽度的相交點就是蒸氣壓。氣體包裹體壓力計適用於高溫氣成條件下形成的礦床。
閃鋅礦地質壓力計
在290~550℃溫度範圍內,閃鋅礦中FeS的含量是壓力的函式,隨壓力增加FeS含量減少。因此可根據閃鋅礦中 FeS的含量測定壓力。套用閃鋅礦地質壓力計時須注意以下幾點:①閃鋅礦必須與黃鐵礦及六方磁黃鐵礦平衡共生;②對閃鋅礦成分需精確分析,若分析誤差約0.5%時,則造成壓力誤差達4~5×107帕;③適用溫度範圍為290~550℃。
同質多象壓力計
柯石英和斯石英的成分均為SiO2,但是它們的出現,分別反映了不同的壓力條件。當溫度≥1000℃時,轉變成柯石英的最低壓力≥3×109帕。因此,在深度大於 100公里的地幔內才有可能出現柯石英。金剛石包裹體中柯石英的存在,就證明了這一點。當壓力更高,約大於11×109帕時,柯石英轉變為斯石英。
礦物組合壓力計
在深變質岩中,石榴子石-斜長石-夕線石-石英組合可作為地質壓力計。根據實驗相平衡校正和對石榴子石、斜長石等的熱力學數據測定,提出了地質壓力計的計算公式。測定參與反應的各組分活度係數和反應系統的溫度後,可計算出壓力。
此外,還可根據地殼厚度平均增壓率粗略估算壓力,如上覆岩層厚度每增加1公里,壓力約增250~270標準大氣壓;利用流體包裹體熱力學方程聯解來計算壓力等。
參考書目
中國科學院地球化學研究所包裹體實驗室著:《礦物中的包裹體及其在地質上的套用》,地質出版社,北京,1977。
陳光遠等編著:《成因礦物學與找礦礦物學》,重慶出版社,重慶,1987。 E. Roedder, Fluid Inclusions, pp. 266~286,Mineralogical Society of America,Virginia,1984.