估算鈣堿性長英質(zhì)侵入巖結(jié)晶壓力的地質(zhì)壓力計評述

徐鴻雪,汪洋

中國地質(zhì)大學(xué)(北京)地球科學(xué)與資源學(xué)院,北京,100083

內(nèi)容提要：筆者等對4種常見的礦物壓力計(角閃石全鋁壓力計、黑云母壓力計、榍石壓力計和“石英”壓力計)的適用性進行了經(jīng)驗性檢驗?；趪鴥?nèi)外典型鈣堿性長英質(zhì)巖體的礦物化學(xué)和全巖化學(xué)成分?jǐn)?shù)據(jù),采用不同壓力計估算巖體侵位壓力,并與角閃石全鋁壓力計結(jié)果對比。結(jié)果表明:角閃石六次配位Al壓力計與廣泛使用的角閃石全鋁壓力計的估算值存在系統(tǒng)相關(guān)性;榍石壓力計計算的壓力與角閃石全鋁壓力計的估計結(jié)果相關(guān)性較為顯著;基于Qtz—Ab—Or簡并花崗巖體系的“石英”壓力計可以用于估計準(zhǔn)鋁質(zhì)—弱過鋁質(zhì)鈣堿性(狹義)花崗巖的結(jié)晶壓力。但是,經(jīng)驗性的黑云母壓力計和基于實驗數(shù)據(jù)的黑云母壓力壓計均不能很好地復(fù)現(xiàn)角閃石全鋁壓力計的結(jié)果。黑云母壓力計不適用于估算鈣堿性侵入巖的結(jié)晶壓力。

定量研究侵入巖體的結(jié)晶壓力并推算其侵位深度,對研究巖體的侵位深度對恢復(fù)相關(guān)礦床的剝蝕深度、探討造山帶構(gòu)造熱演化史等具有重要意義(Zen,1989; Anderson,1996; Anderson et al.,2008; 龔松林,2004; 汪洋,2014)。鈣堿性長英質(zhì)侵入巖分布非常廣泛(Bonin et al.,2020)。前人根據(jù)野外觀察和實驗研究提出了若干適用于估算鈣堿性長英質(zhì)侵入巖的地質(zhì)壓力計,主要有角閃石全鋁壓力計(Anderson,1996; 汪洋,2013,2014)、黑云母壓力計(Uchida et al.,2007; Li Xiaoyan and Zhang Chao,2022)、榍石壓力計(Erdmann et al.,2019)和“石英”壓力計(Yang Xueming,2017; Yang Lei et al.,2022)。這些地質(zhì)壓力計的適用條件和范圍不盡相同,同時對壓力計的實驗標(biāo)定和經(jīng)驗性標(biāo)定相對有限。筆者等采用經(jīng)驗性方法對上述地質(zhì)壓力計的適用條件和可靠性進行檢驗,為選擇合理的地質(zhì)壓力計估算鈣堿性長英質(zhì)侵入體的結(jié)晶壓力及其侵位深度提供可靠依據(jù)。

1 角閃石鋁壓力計

鈣質(zhì)角閃石的全鋁含量與其結(jié)晶壓力之間有良好的相關(guān)性,被廣泛應(yīng)用于估計鈣堿性長英質(zhì)侵入巖的結(jié)晶壓力(Hammarstrom and Zen,1986; Hollister et al.,1987; Anderson and Smith,1995; Anderson et al.,2008)。該壓力計最早由Hammarstrom和Zen(1986)、Hollister等(1987)根據(jù)鈣堿性長英質(zhì)侵入巖圍巖的地層厚度、接觸變質(zhì)帶的變質(zhì)礦物組合及其壓力估計等地質(zhì)觀測資料、結(jié)合巖體所含鈣質(zhì)角閃石成分測試數(shù)據(jù)而提出的經(jīng)驗性壓力計,經(jīng)過Johnson和Rutherford(1989)、Thomas和Ernst(1990)、Schmidt(1992)等學(xué)者的實驗標(biāo)定逐步完善,并得到廣泛應(yīng)用(Anderson,1996)。近四十年的大量實踐表明,角閃石全鋁壓力計在其適用范圍內(nèi)可以合理地估計鈣堿性長英質(zhì)侵入巖的結(jié)晶壓力(Ague and Brandon,1996; Ague,1997; Anderson et al.,2008; Molina et al.,2021)。有關(guān)角閃石全鋁壓力計在鈣堿性侵入巖結(jié)晶壓力估算中的應(yīng)用條件、適用范圍等內(nèi)容,請參考前人的綜述(汪洋,2014),筆者等不再贅述。

Mutch等(2016)根據(jù)近固相線溫度(725 ± 75 ℃)和0.08～1.0 GPa壓力范圍條件的實驗巖石學(xué)數(shù)據(jù)和低壓下(～0.1 GPa)的經(jīng)驗數(shù)據(jù),標(biāo)定了新的角閃石全鋁壓力計:

(1)

式中,n(Altot)為單位角閃石分子中Al的原子數(shù)(a.p.f.u.)。該壓力計將前人(Hammarstrom and Zen,1986; Hollister et al.,1987; Johnson and Rutherford,1989; Thomas and Ernst,1990; Schmidt,1992)基于實驗數(shù)據(jù)的角閃石全鋁壓力計的標(biāo)定范圍擴展到約 0.1 GPa的低壓區(qū)。Mutch等(2016)壓力計與汪洋(2013,2014)公式:

(2)

相比,在全鋁含量n(Altot)為0.5～2.5范圍內(nèi)結(jié)果在壓力計誤差(± 60 MPa)內(nèi)一致(表1)。

表1 三種角閃石全鋁壓力計計算結(jié)果對比

Mutch等(2016)的角閃石全鋁壓力計公式是基于新的實驗標(biāo)定并綜合前人的地質(zhì)觀測、實驗研究的結(jié)果,提高了精度并擴大了壓力標(biāo)定范圍。由于角閃石全鋁壓力計是相當(dāng)成熟并得到廣泛應(yīng)用的巖漿巖壓力計,Mutch等(2016)壓力計的估算結(jié)果可以視為鈣堿性長英質(zhì)侵入巖結(jié)晶壓力的可信參考值。

Medard和Le Pennec(2022)基于實驗數(shù)據(jù)認(rèn)為,巖漿中角閃石的六次配位Al含量(AlⅥ)與其結(jié)晶壓力成正相關(guān),得到的壓力計公式為:

(3)

Medard和Le Pennec(2022)認(rèn)為該壓力計不受溫度影響,并且可以適用于缺少石英和透長石相的中性巖漿成分體系。我們注意到,該中性巖漿體系實驗的角閃石Mg#>0.57(Rondet et al.,2019),處于相對氧化的條件。因此,Anderson和Smith(1995)提出的角閃石Mg#>0.385的壓力估算前提條件仍然成立。

筆者等以Mutch等(2016)角閃石全鋁壓力計得到的壓力估算值作為參考值,對Medard和Le Pennec(2022)角閃石六次配位Al壓力計進行檢驗。檢驗數(shù)據(jù)來自美國西部Tuolumne、大興安嶺南段阿魯包格山、北京房山、廣西姑婆山—花山、膠東半島和秦嶺東江口、柞水等鈣堿性長英質(zhì)侵入巖的匯編(數(shù)據(jù)來源表2,下同)。

表2 壓力計檢驗所涉及的侵入巖體簡況

圖1b顯示,部分巖體(如:Tuolumne巖基,秦嶺東江口、柞水、蟒嶺巖體)角閃石6次配位Al壓力計的估算值[PHbl(Ⅵ)]相對全鋁壓力計結(jié)果[PHbl(tot)]系統(tǒng)偏高,兩種壓力估計值的線性相關(guān)性好且近平行于1∶1參考線;另一些則相對偏低(圖1a),但各巖體的兩組估算值之間仍然存在正相關(guān)關(guān)系。Sierra de Guasayan巖基的數(shù)據(jù)點分布在1∶1參考線附近(圖1a)。這表明角閃石6次配位Al壓力計與全Al含量壓力計之間差異主要是系統(tǒng)偏差。因此,Medard和Le Pennec(2022)的角閃石6次配位Al壓力計應(yīng)該與全鋁壓力計配合使用。同時我們注意到,角閃石Al壓力計的適用范圍可以擴展到石英不飽和的中性巖漿體系(Medard and Le Pennec,2022),可以相對合理地估計鈣堿性二長—正長質(zhì)侵入巖的結(jié)晶壓力。

圖1 角閃石全鋁壓力計(Mutch et al.,2016)與巖體角閃石6次配位Al壓力計(Medard and Le Pennec,2022)估算結(jié)果對比

2 黑云母壓力計

黑云母(包括狹義的黑云母和金云母)在巖漿巖中廣泛存在(Saha et al.,2021; Samadi et al.,2021; Gion et al.,2022),其化學(xué)成分可以指示其形成的溫度、壓力、氧逸度、水活度等重要成巖參數(shù)(Saha et al.,2021; Samadi et al.,2021; Gion et al.,2022; Li Xiaoyan and Zhang Chao,2022)。許多長英質(zhì)火成巖的主要鎂鐵礦物是黑云母而不含鈣質(zhì)角閃石,且黑云母多為長英質(zhì)巖漿近固相線礦物組合的重要組份(Scaillet et al.,2016)。所以,如果黑云母成分能夠作為可靠的地質(zhì)壓力計,對估計這些巖體的結(jié)晶壓力具有重要意義。

Uchida等(2007)對低壓(P<0.2 GPa)下固結(jié)的鈣堿性侵入巖黑云母全鋁含量進行了經(jīng)驗標(biāo)定,提出如下公式:

(4)

有許多研究者應(yīng)用該壓力計估算侵入體的結(jié)晶壓力(蔡永豐等,2020; Gupta and Kumar,2023)。汪洋(2013,2014)針對該壓力計的經(jīng)驗性檢驗表明,Uchida等(2007)黑云母全鋁壓力計的壓力估算不準(zhǔn)。Li Xiaoyan和Zhang Chao(2022)亦指出該壓力計無法合理復(fù)現(xiàn)實驗標(biāo)定的結(jié)晶壓力值(圖1b)。

筆者等以Mutch等(2016)角閃石全鋁壓力計得到的壓力估算值作為參考值,采用第一節(jié)所述的數(shù)據(jù)集對Uchida等(2007)黑云母壓力計進行檢驗(圖2)。結(jié)果表明該壓力計的估算值顯著偏低,甚至出現(xiàn)較大的負(fù)值(約-300 MPa)!黑云母壓力計與角閃石壓力計結(jié)果之間不存在相關(guān)性(如:Tuolumne巖基、叢家?guī)r體)或者顯示負(fù)相關(guān)的趨勢(如:房山巖體)。所以,Uchida等(2007)黑云母全鋁壓力計不適用于估算鈣堿性長英質(zhì)侵入體的結(jié)晶壓力。

Li Xiaoyan和Zhang Chao(2022)基于高溫高壓實驗數(shù)據(jù)采用機器學(xué)習(xí)方法構(gòu)建了巖漿體系黑云母溫壓計,包括:黑云母成分溫壓計和黑云母—熔體溫壓計。由于侵入巖全巖成分與熔體成分存在偏差(Bachmann and Huber,2016; Weinberg et al.,2021),所以黑云母成分溫壓計的實用性更為廣泛。筆者等以Mutch等(2016)角閃石全鋁壓力計得到的壓力估算值作為參考值,對Li Xiaoyan和Zhang Chao(2022)黑云母溫壓計的結(jié)果進行檢驗(圖3)。對該黑云母壓力計得到的壓力值取其最小值進行比較分析。

圖3 角閃石全鋁壓力計(Mutch et al.,2016)與黑云母壓力計(Li Xiaoyan and Zhang Chao,2022)對比

相較于角閃石全鋁壓力計的估算值,Li Xiaoyan和Zhang Chao(2022)黑云母溫壓計總體高估了結(jié)晶壓力(圖3),對于Tuolumne巖基、叢家?guī)r體等,黑云母壓力計結(jié)果與角閃石全鋁壓力計結(jié)果之間不具有相關(guān)性,而房山巖體則顯示負(fù)相關(guān)的趨勢。這表明Li Xiaoyan和Zhang Chao(2022)黑云母溫壓計難以合理地估算鈣堿性長英質(zhì)侵入巖的結(jié)晶壓力。

綜合上述筆者等認(rèn)為,Uchida等(2007)、Li Xiaoyan和Zhang Chao(2022)的黑云母壓力計均不適用于估算鈣堿性長英質(zhì)巖體的侵位深度。

3 榍石壓力計

Erdmann等(2019)基于含角閃石花崗質(zhì)侵入巖中的巖漿成因榍石成分,經(jīng)驗性地標(biāo)定了榍石Al2O3含量與結(jié)晶壓力的線性關(guān)系:

(5)

式中w(Al2O3)為Al2O3在榍石中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。該壓力計適用于估算石英+堿性長石+斜長石+角閃石+黑云母+磁鐵礦±鈦鐵礦組合、近固相線溫度條件下的花崗質(zhì)巖漿結(jié)晶壓力;在150～400 MPa范圍內(nèi)的誤差為 ± 60～100 MPa。

筆者等收集了秦嶺地區(qū)、阿爾卑斯、南美洲阿根廷Sierra de Guasayan等地5個鈣堿性長英質(zhì)侵入巖體14組樣品的角閃石—榍石礦物對組合,以Mutch等(2016)角閃石全鋁壓力計得到的壓力估算值作為參考值對榍石壓力計進行檢驗。檢驗數(shù)據(jù)不包含Erdmann等(2019)構(gòu)建榍石壓力計所涉及的巖體。

如圖4所示,榍石壓力計與Mutch等(2016)角閃石全鋁壓力計所得結(jié)果線性相關(guān)性較好。巖漿成因榍石可以在準(zhǔn)鋁質(zhì)到弱過鋁質(zhì)花崗巖中存在(Brooks,2019; Scibiorski and Cawood,2022),因此榍石壓力計具有廣泛的應(yīng)用潛力。

圖4 角閃石全鋁壓力計(Mutch et al.,2016)與榍石壓力計(Erdmann et al.,2019)對比

4 “石英”壓力計

Yang Xueming(2017)基于簡并花崗巖(haplogranite)石英(Qtz)—鈉長石(Ab)—鉀長石(Or)三元體系的實驗結(jié)果,擬合了該體系熔體的CIPW標(biāo)準(zhǔn)礦物石英(Qtz)、鈉長石(Ab)和鉀長石(Or)相對含量與結(jié)晶壓力之間的多項式關(guān)系:

26.392 ×[n(Qtz)]2-

980.74 ×[n(Qtz)]+ 12563

(6a)

46.397 ×[n(Ab) +n(Or)]2+

2981.3 ×[n(Ab) +n(Or)]-64224

(6b)

式中n(Qtz)、n(Ab)、n(Or)為三者含量歸一化后的相對物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)。

公式(6)形式的“石英”壓力計,其原理是:Qtz—Ab—Or三元體系中,低壓(< 500 MPa)下石英與一種長石(鈉長石或鉀長石)共結(jié),在約500 MPa以上壓力下石英與兩種長石(鈉長石和鉀長石)共結(jié),石英在上述三元系中的穩(wěn)定域隨壓力增加而增大(Tuttle and Bowen,1958; Luth et al.,1964; Johannes and Holtz,1996; Blundy and Cashman,2001; Bachmann et al.,2002; Blundy et al.,2006),其實質(zhì)是Qtz—Ab—Or三元系估計花崗質(zhì)巖漿結(jié)晶壓力圖解的定量表述。所以,這里的“石英”不是指樣品中的石英礦物,而是指全巖化學(xué)成分換算為CIPW標(biāo)準(zhǔn)礦物之后的“石英”標(biāo)準(zhǔn)分子(Qtz)。

應(yīng)用Yang Xueming(2017)“石英”壓力計的前提條件是:① Qtz + Ab + Or不低于85%,即:樣品成分盡可能接近簡并花崗巖;② 避免富含斑晶、暗色組分過多以及富含鈣質(zhì)斜長石的樣品,減少鈣長石組分對Qtz—Ab—Or共結(jié)點位置的影響。在此我們提出的經(jīng)驗性準(zhǔn)則用以篩選進行“石英”壓力計估算的樣品:① 無水化后 SiO2含量大于等于68%; ② 鈣長石CIPW標(biāo)準(zhǔn)分子An含量小于11%; ③ A/CNK值小于1.2。據(jù)此選擇美國加州出露的中生代巖體(含Tuolumne巖基)(Ague and Brimhall,1988; Gray et al.,2008)、廣西姑婆山—花山巖基里松單元(康志強等,2010)、膠東半島周官巖體(Chi Naijing et al.,2022)和印度新太古宙Bundelkhand巖基(Sensarma et al.,2021)中含角閃石的狹義花崗巖樣品,采用Mutch等(2016)角閃石全鋁壓力計對“石英”壓力計的適用性進行檢驗,“石英”壓力計計算采用Yang Xueming等(2021)的Excel表格,結(jié)果見圖5。

圖5 角閃石全鋁壓力計(Mutch et al.,2016)與“石英”壓力計(Yang Xueming,2017)估算結(jié)果對比

圖5表明,在100～500 MPa范圍內(nèi)狹義花崗巖“石英”壓力計與角閃石全鋁壓力計的估算結(jié)果相關(guān)性較好,且擬合直線接近1:1斜線。因此,我們認(rèn)為“石英”壓力計可以適用于估計準(zhǔn)鋁質(zhì)—弱過鋁質(zhì)鈣堿性(狹義)花崗巖的結(jié)晶壓力。

花崗閃長巖、英云閃長巖以及奧長花崗巖鈣質(zhì)斜長石含量高,其全巖成分明顯偏離簡并花崗巖(haplogranite),所以“石英”壓力計不適用于估算其結(jié)晶壓力。對于強過鋁質(zhì)花崗巖(A/CNK >1.2),過量的Al使得Qtz—Ab—Or共結(jié)點遠離Qtz端元(Holtz et al.,1992; Yang Lei et al.,2022)。Yang Lei等(2022)提出了矯正過量鋁的經(jīng)驗性“石英”壓力計,用于估計過鋁質(zhì)花崗巖的結(jié)晶壓力。但是Yang Lei等(2022)的壓力計公式對強過鋁質(zhì)花崗巖的實際應(yīng)用效果欠佳(見該文圖9)。

有相當(dāng)數(shù)量的鈣堿性花崗巖其主要的鎂鐵質(zhì)礦物為黑云母而不含角閃石,本文第三節(jié)的檢驗表明黑云母壓力計不適于估算鈣堿性長英質(zhì)侵入巖的結(jié)晶壓力。在此情況下,我們認(rèn)為可以采用“石英”壓力計估算鈣堿性(狹義)花崗巖的結(jié)晶壓力。

5 討論

采用經(jīng)驗性方法檢驗溫壓計的準(zhǔn)確度既符合科學(xué)原理(如:Erdmann et al.,2014; Molina et al.,2021)也符合日常經(jīng)驗。市場稱重的衡器需要根據(jù)相關(guān)管理部門的“公平秤”進行校準(zhǔn),保證其(在一定精度下的)計量準(zhǔn)確性。如果某待驗衡器的一系列稱量值與“公平秤”的參考值之間不存在較好的相關(guān)性,人們很難相信該待驗衡器稱重的準(zhǔn)確性。角閃石全鋁壓力計作為一種相當(dāng)成熟的估計鈣堿性長英質(zhì)巖體結(jié)晶壓力的方法,用其檢驗其他壓力計能否相對準(zhǔn)確地估計鈣堿性長英質(zhì)巖體結(jié)晶壓力的做法既合理亦可行。

筆者等在對壓力計的校驗中,并非僅憑待驗壓力計估算結(jié)果與參考值之間的相關(guān)系數(shù)來下論斷。好的溫壓計在準(zhǔn)度(accuracy)和精度(precision)都表現(xiàn)良好。本文涉及的壓力計中,待驗壓力計的壓力估算數(shù)值與參考值相近時,若兩組數(shù)據(jù)的相關(guān)系數(shù)較好,大概率表明待驗壓力計的準(zhǔn)度和精度都相對較好;若待驗壓力計的壓力估算數(shù)值明顯偏離參考值,則至少表明其準(zhǔn)度欠佳。在此意義上,我們認(rèn)為黑云母壓力計對于估算鈣堿性長英質(zhì)侵入巖結(jié)晶壓力而言準(zhǔn)確性差。

需要強調(diào)的是,筆者等的研究目的是鑒別不同壓力計能否相對準(zhǔn)確地估計鈣堿性長英質(zhì)侵入巖體的結(jié)晶壓力,而非判別具體的造巖礦物自身的結(jié)晶壓力估算值是否可靠。角閃石全鋁壓力計、榍石壓力計、“石英”壓力計乃至Uchida等(2007)的經(jīng)驗性黑云母壓力計都是針對近固相線條件下鈣堿性長英質(zhì)巖漿結(jié)晶壓力的估計,明顯偏離固相線條件結(jié)晶的造巖礦物其壓力估算值不在筆者等探討范圍之內(nèi)。所以,這些壓力計適用于鈣堿性長英質(zhì)巖漿的固相線溫度范圍,這在相應(yīng)壓力計提出者和研究者的論文中均有明確闡述。壓力大于～100 MPa時鈣堿性長英質(zhì)巖漿的飽和水固相線溫度為700°C ±50℃(Tuttle and Bowen,1958; Luth et al.,1964; Johannes and Holtz,1996)。所以,應(yīng)用這些壓力計估算鈣堿性長英質(zhì)巖漿結(jié)晶壓力時,溫度對壓力估算的影響相對次要(請見汪洋,2014的相關(guān)討論)。A型花崗巖不屬于鈣堿性巖漿巖系列(汪洋等,2013;仝立華和汪洋,2013),不在筆者等討論范圍之內(nèi)。A型花崗巖的角閃石富鐵,形成于還原環(huán)境,角閃石全鋁壓力計對其不適用(Anderson and Smith,1995;汪洋,2014)。

限于篇幅,詳細論述角閃石全鋁壓力計的熱力學(xué)解釋超出了筆者等的范圍,有興趣的讀者可以參考Hollister等(1987)、Ague(1997)的論述。由于角閃石族礦物晶體化學(xué)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性,角閃石全鋁壓力計可以說是基于地質(zhì)觀察和實驗標(biāo)定的半經(jīng)驗性壓力計。提出不久的榍石壓力計是基于地質(zhì)觀察和實驗標(biāo)定的經(jīng)驗性壓力計。Uchida等(2007)的黑云母全鋁壓力計是純粹的經(jīng)驗性壓力計。Li Xiaoyan和Zhang Chao(2022)黑云母壓力計則是在統(tǒng)計黑云母所有主要氧化物組分與實驗標(biāo)定溫壓值的基礎(chǔ)上得出的多元回歸結(jié)果,沒有基于熱力學(xué)的詳細解釋。根據(jù)觀察和數(shù)據(jù)統(tǒng)計得出經(jīng)驗性的規(guī)律和/或公式,以此作為進一步研究的工具或手段,這在科學(xué)研究中屢見不鮮。受制于主客觀條件,在科學(xué)研究中總是存在尚未揭示某些經(jīng)驗性規(guī)律或公式背后的因果規(guī)律或?qū)ζ湔J(rèn)識程度不足的發(fā)展階段,但這不是否定經(jīng)驗性規(guī)律或公式實用性的理由。以現(xiàn)代的眼光來看,現(xiàn)代天文學(xué)出現(xiàn)之前的漫長歷史時期內(nèi)人類對于天體運動的內(nèi)在規(guī)律的認(rèn)識很原始,但這未妨礙古代學(xué)者根據(jù)對天體運動軌跡的觀測確立天文歷法,進而指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和紀(jì)年。因此,雖然目前學(xué)術(shù)界對角閃石全鋁壓力計、榍石壓力計乃至黑云母壓力計的原理了解得不夠深入,但這并不構(gòu)成否認(rèn)這些經(jīng)驗性/半經(jīng)驗性壓力計實用性的理由。

值得指出的是,在一些研究中對于角閃石全鋁壓力計、黑云母壓力計的使用存在不顧其適用條件、標(biāo)定范圍的“拿來主義”做法。例如:將Schmidt(1992)角閃石全鋁壓力計用于估算含橄欖石高鎂閃長巖的角閃石結(jié)晶壓力(王艷玲,2011);對屬于A型花崗巖的密云環(huán)斑花崗巖,用角閃石全鋁壓力計估算其富鐵質(zhì)角閃石的結(jié)晶壓力(張拴宏等,2007);將Uchida等(2007)的黑云母壓力計用于結(jié)晶壓力大于200 MPa的侵入體(Azadbakht et al.,2020; Gupta and Kumar,2023)。基于這些做法所得的壓力數(shù)值的地質(zhì)意義值得商榷。

最后再次強調(diào),Hammarstrom和Zen(1986)、Hollister等(1987)、Johnson和Rutherford(1989)、Schmidt(1992)、Mutch等(2016)、Medard和Le Pennec(2022)的角閃石全鋁壓力計僅適用于相對氧化條件下近固相線的9相(角閃石+黑云母+斜長石+堿性長石+石英+Fe-Ti氧化物+熔體+流體相)、10組分(SiO2—TiO2—Al2O3—Fe2O3—FeO—MgO—CaO—Na2O—K2O—H2O)體系,不適用于估算遠離固相線溫度范圍或者不滿足相組合的情況。榍石壓力計的適用條件與之類似。角閃石全鋁壓力計不能用于變質(zhì)作用成因角閃石的壓力估計,也不適用于A型花崗巖?！笆ⅰ眽毫τ嫷幕A(chǔ)是簡并花崗巖體系的固相線礦物結(jié)晶關(guān)系,不能用于明顯偏離簡并花崗巖成分的巖石,也不適用于遠離固相線的溫度條件。筆者等的檢驗結(jié)果顯示,Li Xiaoyan和Zhang Chao(2022)黑云母壓力計所得壓力值通常不能代表鈣堿性長英質(zhì)侵入巖的結(jié)晶壓力。以上所述各種壓力計的估計上限限定在500 MPa左右為宜。

6 結(jié)論

(1)角閃石鋁壓力計是估算鈣堿性長英質(zhì)侵入巖結(jié)晶壓力(侵位深度)的相對可靠的地質(zhì)壓力計。Mutch等(2016)角閃石鋁壓力計可適用于低至50～100 MPa的壓力條件。Medard和Le Pennec(2022)六次配位鋁壓力計可能適用于硅質(zhì)欠飽和的中性巖漿體系結(jié)晶壓力的估計。相對氧化條件下結(jié)晶的鈣質(zhì)角閃石才適用于估算鈣堿性長英質(zhì)的結(jié)晶壓力。

(2)榍石壓力計和“石英”壓力計可以作為角閃石壓力計的補充。建議選擇估算鈣堿性長英質(zhì)侵入巖結(jié)晶壓力時的優(yōu)先順序為:角閃石鋁壓力計 ≈ 榍石壓力計 >“石英”壓力計,其中“石英”壓力計(Yang Xueming,2017)的適用對象應(yīng)限于準(zhǔn)鋁質(zhì)—弱過鋁質(zhì)的狹義花崗巖。

(3)經(jīng)驗性的黑云母壓力計(Uchida et al.,2007)和基于實驗數(shù)據(jù)的黑云母壓力計(Li Xiaoyan and Zhang Chao,2022)均不適合用于估算鈣堿性長英質(zhì)侵入巖的結(jié)晶壓力。

致謝:張碩、馬藝博同學(xué)幫助整理了部分相關(guān)資料,審稿專家對本文提出了寶貴的修改建議,在此一并表示感謝。