크리노피록센 열포라메트리

Clinopyroxene thermobarometry
피록세네 구성도. Diopside, Hedenbergite, agugite는 크리노피록센의 주요 하위 물질이다. 옥사이트는 알루미늄을 함유하고 있으므로 다이어그램에 표시되지 않는다.

크리노피록센 열포라메트리는 미네랄 크리노피록센을 사용하여 미네랄이 결정되었을 때 마그마의 온도와 압력을 결정하는 과학적인 방법이다. 크리노피록센은 많은 화성암에서 발견되기 때문에, 이 방법은 전체 암석에 대한 정보를 결정하는 데 사용될 수 있다. 지오토모바로메트리에 여러 가지 미네랄을 사용할 수 있지만, 크리노피록센은 화강암에서 흔히 볼 수 있는 페노크리스틴이고 식별이 용이하기 때문에 특히 유용하며, 크리노피록센의 일종인 옥산염의 결정화는 어금니 부피의 성장을 내포하여 압력의 좋은 지표가 된다.[1]

이 기법에 의해 주어진 데이터는 매그매틱 결정, 프로그램 및 역행 변성, 광석 퇴적 형성을 이해하는 데 사용된다.[2] 이러한 과정을 이해하면 과학계는 물론 산업계에도 도움이 될 수 있다. 이 데이터로 암석권 구성에 대한 정보를 보다 상세하게 추론할 수 있으며, 다이아몬드 탐사 산업은 킴벌라이트가 다이아몬드를 함유할 확률을 결정할 수 있다.[3]

방법들

크리노피록신 결정체가 들어 있는 코마틸라이트 확대 이미지. 이 결정들은 코마틸라이트 광물의 열도 측정에 사용될 수 있다. Cpx는 clinopyroxene을, ol은 올리빈을, gl은 유리를 나타낸다.

열량계측법은 평형 상수를 사용하여 암석이 형성되는 동안 존재하는 환경 조건에 대한 정보를 계산한다.[2] 각 암석이 형성되는 동안 주변 원소와 반응하여 불활성화 될 정도로 식는다. 암석 안의 각 광물은 서로 다른 지점에서 냉각되고 결정화될 것이다; 유전학 그리드는 각 광물 결정체를 순차적으로 시각화하는 유용한 방법이다.[2]

특정 광물의 개별 반응은 온도나 압력을 계산하는 데 사용될 수 있다. 따라서 하나의 바위에 대한 마그마의 온도와 압력을 모두 계산하기 위해서는 두 가지 다른 반응이 필요하다. 어떤 반응은 압력에 더 좋고 어떤 반응은 열역학 및 르 샤텔리어의 원리에 기초하여 온도에도 더 좋다.

이 기법은 실험과 데이터 분석을 통해 이루어지는 각 반응을 보정해야 한다. 실험에는 이러한 암석이 형성되는 온도와 압력을 시뮬레이션하고 그러한 조건에서 반응이 어떻게 진행되는지 관찰하는 반면, 데이터 분석은 암석 샘플의 큰 데이터베이스를 압력과 온도 정보와 함께 축적하는 것에 의존한다. 실험 데이터는 상당한 변동을 갖는 경향이 있으므로, 자연 형성의 데이터를 사용할 수 있다면 더 정확하다.[2]

압력

이 이미지는 다른 압력에서 diopside 볼륨 변화에 대한 검정곡선을 결정하는 실험을 보여준다. 이 반응에 대한 평형 상수는 데이터에 기초하여 계산할 수 있다.

압력에 가장 적합한 반응(기압계)은 반응하는 동안 어금니 부피에 큰 변화가 있는 반응이다. 압력이 높을수록 총 부피에서 반응이 감소하고, 압력이 낮아지면 총 부피에서 반응이 증가할 수 있다. 따라서 부피가 큰 광물의 비율과 부피가 작은 광물의 비율에 기초하여, 반응 중의 환경 압력을 온도의 함수로 계산할 수 있다. 각 반응을 보정하고 압력의 변화에 따라 볼륨이 변화하는 속도를 결정하기 위한 실험을 수행해야 한다. [2]

온도

온도에 가장 적합한 반응(기하계)은 반응 엔탈피가 큰 반응으로, 이는 열을 방출하거나 많이 소비한다는 것을 의미한다. 온도가 높을수록 반응이 열을 소비하는 반면 온도가 낮을수록 반응이 열을 방출한다. 지오바로미터와 마찬가지로 열을 방출하여 형성된 광물의 비율과 소비 열을 계산하는 데 사용할 수 있으며, 반응이 보정되는 한 온도를 계산할 수 있다. [2]

반응 유형

크리노피록센이 관여하는 반응에는 세 가지 유형이 있으며 열도바로메트리에 사용할 수 있다.

일변량 반응이나 편향된 평형 반응들은 마그마 내에서 위상을 만들거나 파괴한다.[2] 각 국면은 결국 독특한 광물로 수정될 것이다. 온도와 압력 조건에 따라, 이 단계들의 다른 비율이 최종 암석에 나타날 것이다. 대표적인 반응은 옥나이트와 석영들이 항문을 만들기 위해 반응하는 것이다.[2][1] 옥타이트는 피록센의 일종이기 때문에 이 반응은 크리노피록센 바오메트리에 사용된다.

이 특별한 반응은 반응 물질과 제품 사이의 부피의 큰 변화를 수반하기 때문에, 그 반응은 압력 변화에 매우 민감하다.[2]

교환반응은 유사한 구조를 가진 미네랄이 있을 때 발생하며, 이온은 그 구조 내에서 서로 자리를 바꿀 때 발생한다.[2] 대부분의 교환 반응은 엔탈피가 높기 때문에 온도를 계산하는 일반적인 방법이다. 한 가지 반응의 예는 가넷과 크리노피록센 내에서2+ Fe와2+ Mg의 교환이다.[2] 이로 인해 피로프와 헤덴베르크사이트(피록신)가 알만딘과 디옵사이드(피록신)로 변하게 된다.

Solvus Equilibria 반응은 온도에 따라 두 상이 서로 용해될 때 발생하기 때문에 보통 지오토메트리에 유용하다.[2] 그러한 반응 중 하나는 크리노피록센과 정형외과피록센이 서로 녹을 때 일어난다. 이것은 광물 전체의 칼슘과 마그네슘의 분포를 변화시킨다.[2]

적용들

크리노피록센 열포라메트리는 광공업에서 주로 사용된다. 다이아몬드 산업에 특히 도움이 되기 때문에 다이아몬드를 함유한 암석 형성에 관한 압력 및 온도 데이터를 많은 이해관계자가 보유하고 있다.[3] 다이아몬드는 보통 킴벌라이트에게서 발견되지만, 킴벌라이트에는 항상 다이아몬드가 들어 있는 것은 아니기 때문에 이것은 중요하다. 발견된 모든 킴벌라이트를 채굴하는 대신에, 그것들은 다이아몬드의 결정화를 선호할 만한 환경에서 형성되었는지 보기 위해 샘플링될 수 있다.

다른 용도는 대체로 과학적이다; 마그마에 대한 압력과 온도 데이터는 암석권과 맨틀의 상세한 모델을 제안하는 데 사용될 수 있다.[3] 이 모델들은 지질학적, 화산 활동에 대한 이해를 높인다. 이것은 폭발이나 지진과 같은 사건을 예측하는 과학자들의 능력에 기여할 수 있다.

참조

  1. ^ a b Putirka, Keith; Johnson, Marie; Kinzler, Rosamond; Longhi, John; Walker, David (1996). "Thermobarometry of mafic igneous rocks based on clinopyroxene-liquid equilibria, 0-30 kbar". Contributions to Mineralogy and Petrology. 123: 92–108.
  2. ^ a b c d e f g h i j k l m Misra, Kula C. (2012). Introduction to Geochemistry Principles and Applications. Pondicherry, India: Wiley-Blackwell. pp. 107–128. ISBN 9781444347197.
  3. ^ a b c Grütter, Herman S. (2009). "Pyroxene xenocyst geotherms: Techniques and Application". Lithos. 112: 1167–1178. doi:10.1016/j.lithos.2009.03.023.