Порядок вычислений нормативного состава породы из ее химического состава, выраженного в оксидной форме, основан на определенных положениях, точнее-на петрохимических особенностях. А.Н.Заварицкий (1950) приводит два таких положения, с учетом которых и разработаны правила пересчета:
а. В зависимости от содержания КРЕМНЕЗЕМА (Si02)различают три
случая:
1) пересыщение,
2) насыщение и
3) недосыщение кремнеземом породы;
б. В зависимости от содержания ГЛИНОЗЕМА (Аl2О3) также
различают три случая:
1. А1203 > (K20+Na20+CaO);
2. (K20+Na20+CaO) > A1203 > (K20+Na20);
3. (K20+Na20)>Al203.
Нами предлагаются еще три дополнительных положения (условия):
в. Учитывать соотношение СаО с (FeO+MgO); это соотношение
определяет существование взаимоисключающих минальных и минеральных
ассоциаций: (ol+opx) и (wo+cs), но при определенных значениях f;
г. Учитывать соотношение FeO и MgO; это соотношение определяет
существование ассоциаций: при f < 80 - (ol+opx+cpx), при f = 80-90 -
(ol+q+cpx), при f > 90 - (ol+wo+q), что детерминировано особенностями
пироксенов (Дубровский, 1993);
д. Учитывать не только (Na+K)>A1, но и К>А1. При К>А1
образуются специфические минальные и минеральные ассоциации.
Учет этих условий позволит детализировать метод пересчета и охватить практически все возможные варианты химизма пород, что, естественно, улучшит корреляцию минальных (компонентных) и минеральных (фазовых) составов любых пород. Кроме того, такая детализация, по мнению автора, несколько упростит понимание смысла пересчета, который и заключается в распределении молекулярных количеств (МК) кремнезема по простейшим химическим соединениям - МИНАЛАМ, приведенным в таблице 3.1, в зависимости от соотношения других оксидов. В результате набирается 4 варианта и 23 подварианта алгоритмов пересчета (табл.3.5). А сам прием пересчета в каждом подварианте аналогичен таковому в системе CIPW и легко может быть автоматизирован.
|
Основой пересчета являются данные химического анализа:
Пересчет начинается переводом весовых содержаний всех компонентов химического анализа в молекулярные (МК) и атомные (АК) количества, что дает возможность составлять любые молекулы из оксидов и других элементов (F, Cl, J, С02 и т.д.).
Основой пересчета являются данные химического анализа:
Данные анализа | Мол. вес оксида | |
Si02 | 60.06 | |
ТiO2 | 79.90 | |
А120з | 101.94 | |
Fe203 | 159.68 | |
FeO | 71.94 | |
MnO | 70.93 | |
MgO | 40.32 | |
CaO | 56.08 | |
Na20 | 61.994 | |
K20 | 94.20 | |
P205 | 142.04 | |
C02 | 44.011 | |
S | 32.06 | |
CI | 35.46 | |
F | 19.00 | |
NiO | 74.69 | |
Cr203 | 152.02 | |
BaO | 153.36 | |
SrO | 103.63 | |
Zr02 | 123.22 | |
Rb20 | 186.96 | |
SO; | 80.06 |
Пересчет начинается переводом весовых содержаний всех компонентов химического анализа в молекулярные (МК) и атомные (АК) количества, что дает возможность составлять любые молекулы из оксидов и других элементов (F, CI, J, С02 и т.д.).
ПОРЯДОК ВЫЧИСЛЕНИЙ
1. Вычисляют МК окислов делением массовых процентов оксида на его молекулярный вес; массовые проценты элементов переводятся в атомные количества (АК) делением их на атомные веса. Для упрощения этого действия имеются таблицы (Четвериков, 1956; Заварицкий, 1950; Ефремова, Стафеев, 1985 и др.). Можно получаемые дробные цифры умножать на 1000, а при окончательном расчете вес.% миналов их МК делить на 1000.
2. МК МnО и NiO присоединяются (плюсуются) к МК FeO, а МК ВаО и SrO - к МК СаО.
|
3. Вначале (до установления вариантов и подвариантов пересчета) рассчитываются молекулы малых ("акцессорных") компонентов и карбонатов:
За. ар -апатит рассчитывается по МК Р2О5 согласно формуле: З.ЗЗСаО ·Р2О5 или 3Ca · OP2O5 · 0.33F, если есть F.
Если МК СаО > З.ЗЗМК Р205, вычисляется остаток МК СаО, далее СаО'. Если МК СаО < З.ЗЗМКР205, вычисляется остаток МК Р205, далее Р205'. Вычисляется остаток АК F, далее - F'.
3 б. Если МК СаО < З.ЗЗМК Р2О5, (на апатит не хватает МК СаО), то рассчитывается Na-ap: З.ЗЗNa2O·Р2О5' или ЗNa2O·Р2О5'·О.ЗЗF'. Вычисляется остаток МК Na20, далее Na20'. Вычисляется остаток F', далее F".
Таблица 3.5
Варианты и подварианты алгоритмов пересчета оксидов на нормативные миналы
Варианты алгоритмов | CaO"'<(FeO"+MgO') | CaO">(FeO"+MgO) | CaO"=(FeO"+MgO) | ||||
f<80 | f =80-90 | Р90 | f<90 | f>90 | f<90 | f>90 | |
Вариант А, КАlа1к <0 | А-1 | А-2 | - | - | - | - | |
Вариант Б КАlа1к =0÷1,0 | Б-1 | Б-2 | Б-3 | Б-4 | Б-5 | Б-6 | Б-7 |
Вариант В, КАlа1к >1,0; (K20+Na20)> А1203 | В-1 | В-2 | В-3 | В-4 | В-5 | В-6 | В-7 |
Вариант Г, КАlа1к >1,0; K20 > А1203 | Г-1 | Г-2 | г-з | Г-4 | Г-5 | Г-6 | Г-7 |
Зв. hl -галит рассчитывается по АК С1 согласно формуле NaCl (здесь берется
АК Na - определяется умножением Na20' на 2).
Вычисляется остаток Na20', далее Na20".
Зг. pr -пирит рассчитывается по АК S согласно формуле FeS2. АК Fe равно
МК FeO.
Вычисляется остаток МК FeO, далее FeO'.
Зд. сm -хромит рассчитывается по МК Сг2О3 согласно формуле FeO . Сг2О3
Вычисляется остаток FeO', далее FeO".
Зе. fr - флюорит рассчитывается по АК F согласно формуле CaF2, если
имеется F" и СаО. (АК Са равно МК СаО).
Вычисляется остаток СаО, далее СаО".
Зж. Если СаО = 0, то рассчитывается vl- виллиомит согласно формуле NaF.
|
Вычисляется остаток Na20", далее Na20"'.
Зз. сс -кальцит рассчитывается по МК СО2 согласно формуле СаО·СО2, используя СаО". Вычисляется остаток СаО", далее СаО'".
Зи. Если останется СО2, то рассчитывается вначале mc -магнезит MgO- СО2, а
затем - fс -сидерит FeO. Вычисляются остатки FeO" и MgO, далее FeO" и MgO'.
Зк. Если еще останется СО2, то образуется nс -натрокарбонат по формуле
Na20·C02, если не будет хватать Na20'" для этого вычисления, то можно
использовать К2О для образования kc -калийкарбонат по формуле К2О·СО2.
Вычисляются остатки Na20'", далее Na20"" и К2О, далее К2О′.
Зл. ml -магнетит рассчитывается по МК FeO согласно формуле FeO·Fe203,
используя FeO"" (в подвариантах В и Г mt рассчитывается после ас);
вычисляются остатки FeO"" и МК Fе2О3, далее FeO'"" и Fе2О3'.
Зм. hm -гематит определяется по остатку Fе2О3 от п. Зл, т.е. если не хватит FeO"".
Зн. ilm -ильменит рассчитывается по МК ТiO2 согласно формуле FeO · ТiO2;
если FeO'" < МК ТiO2, то вычисляется размер остатка МК ТiO2, если МК
ТiO2 < FeO'", то вычисляется размер остатка FeO'", далее FeO"".
Зо. ru -рутил рассчитывается по остатку МК ТiO2 из п. Зн. МК rи = МК ТiO2.
Зп. th -тенардит рассчитывается по МК S03 согласно формуле Na20.S03,
используя Na20""; вычисляется остаток Na20"", далее Na20""'.
Зр. Вычисляются остатки МК оксидов после вычисления "акцессорных"
миналов: СаО' = CaO'", Na20' = Na20, К20' = К20', FeO' = FeO, MgO = MgO'.
Далее рассчитывается коэффициент щелочности
,
по которому определяется вариант пересчета (см. табл.3.5).
Вариант А
Этот вариант пересчета применяется к породам, пересыщенным А1203, здесь отсутствует СаО", идущий на фемические миналы: СаО" = СаО' - [А12О3 - (Na20 + К20')].
В этом варианте имеются два подварианта, различающиеся по
.
ПОДВАРИАНТ А-1: <0;CaO<(FeO+MgO);f<80,
Образовываем миналы, максимально насыщенные Si02:
4а. or -ортоклаз K2O·Al203·6Si02, по К20; количество Al203, пошедшее на формирование or, обозначаем Al203". Вычисляем остаток Al203, далее Al203.
46. ab -альбит Na20· Al203·6Si02, по №гО'; количество Al203, пошедшее на формирование аl, обозначаем А12О3'".Вычисляем остаток Al203, далее Al203"".
4в. an -анортит CaO· Al203·2Si02, по СаО'; количество Al203, пошедшее на формирование an, обозначаем Al203'"". Вычисляем остаток Аl2Оз, далее Al203'
4г. als -альсилит Al203-Si02 по Al203""".
4д. en -энстатит MgO·Si02 по MgO.
4е fs -ферросилит FeO·Si02 по FeO'.
4ж. z -циркон Zr02·Si02 по Zr02.
4з. Суммируем МК Si02 всех вычисленных миналов и сравниваем с МК Si02 в анализе, если МК Si02 в анализе больше, чем полученная сумма, то избыток обозначаем q- кварц.
Если сумма MK Si02 всех вычисленных миналов будет больше МК Si02 в анализе, то q не будет, а избыточная ΣMK Si02 по сравнению с величиной МК Si02 в анализе должна устраняться путем десиликации вычисленных миналов в такой последовательности:
(en+fs) → (fo+fa); als → с; ab → nе; z → bd; or → lс; an → gh; lc → kp; (fo+fa) → (per+wu).
4и. Общее ПРАВИЛО ДЕСИЛИКАЦИИ миналов, которое относится ко всем подвариантам:
Из ΣМК Si02 всех вычисленных миналов вычитается МК Si02, которое пошло на образование минала, первым предназначенного для десиликации, и полученная разность вычитается из МК Si02 в анализе.
Если полученная величина будет иметь отрицательный знак, то минал, предназначенный для десиликации, полностью пересчитывается на менее насыщенный Si02 и п. 4з повторяем.
Если снова ΣMKSi02 всех вычисленных миналов будет больше MKSi02 в анализе, то производится десиликация следующего минала по п.4и.
Если разность [MKSi02 в анализе] - [ΣMKSi02 - MKSi02, которое пошло на образование минала, предназначенного для десиликации] будет иметь положительный знак, то величина этой разности сравнивается с величиной MKSi02, которое пошло на образование минала, предназначенного для десиликации. Если первая величина будет меньше второй в определенное число раз, которое для разных пар миналов имеет свое значение - таблица 3.6, то минал, предназначенный для десиликации, десилицируется полностью. Пункт 4з повторяем. Но если соотношение этих величин будет больше определенного значения (табл.3.6), то распределение Si02 производится путем решения соответствующих уравнений.
Пример 1.
Исходное МК Si02 = 600 (МКх 1000);
Сумма МК Si02 всех миналов - 650; МК Si02 (en+fs) = 40.
Вычитаем последнюю величину из предыдущей: 650-40=610; и далее 600-610= -10. Отсюда (en+fs) полностью пересчитываем на (fo+fa) и переходим к очередным миналам (миналу) для их десиликации.
Пример 2.
Исходное МК Si02 = 600 (МК×1000);
Сумма МК Si02 всех миналов - 630; МК Si02 (en+fs) = 40.
630-40 = 590; 600-590 = 10; 40:10 = 4:1; а соотношение МК Si02 (en+fs):(fo+fa) =2:1, следовательно, и в этом примере (en+fs) полностью
пересчитываем на (fo+fa) и переходим к следующему шагу десиликации.
Таблица 3.6
Соотношение молекулярных количеств Si02 буферных пар (или троек)
Реакция десиликации | Соотношение МК SiO2 буферных пар |
орх → ol | 2: 1 |
als→с | 1:0 |
z→bd | 1:0 |
ab→ne | 3:1 |
dsn → ns | 2:1 |
tn→pf | 1:0 |
or→lc | 1.5:1 |
an → gh+c | 4:1 |
an+(di+hd) → gh+(fo+fa) | 2:1 |
an+wo → gh | 3:1 |
(di+hd) →+(ak+Feak)+(fo+fa) | 1.6:1 |
(di+hd) +wo → (ak+Feak) | 1.5:1 |
wo+cs | 2:1 |
Ic→kp | 2:1 |
dsk → kp | 2:1 |
(ak+Feak)+(fo+fa) → (mo+kir) | 1.25:1 |
(ak+Feak) → cs+(mo+kir) | 1.33:1 |
(fo+fa) → (per+wu) | 1:0 |
(mo+kir) → cs+(per+wu) | 2:1 |
Пример 3.
Исходное МК Si02 = 600 (МК×1000);
Сумма МК Si02 всех миналов - 610; МК Si02 (en+fs) = 40.
610-40 = 570; 600-570 = 30; 40:30 = 1.33:1, что меньше, чем 2:1, поэтому необходимо распределить MKSi02 = 30 между (en+fs) и (fo+fa), решая
следующие уравнения:
[en+fs] + [fo+fa] = 30; в квадратных скобках заключено МК миналов;
[en+fs] + 2[fo+fa] = 40 - MK(FeO + MgO) в (en+fs).
- MK(FeO' + MgO) в (en+fs).
Получим [en+fs] - 20 - молекулярное количество нормативного ортопироксена, [fo+fa] = 10 - молекулярное количество нормативного оливина; распределение MKSiO2 между en и fs и fo и fa производится по/ Для сокращения написания аббревиатур нормативных миналов предлагаются следующие их объединения: (ab+an) = pl; (en+fs) = орх; (di+hd) =срх; (fo+fa) = ol; (ak+Feak) = ак; (mo+kir) -то; (per+wu) =pw. Десиликация миналов производится в следующем порядке:
5. (en+fs) → (fo+fa): решением следующих уравнений:
[en+fs] + [fo+fa] – MKSiO2, которое необходимо распределить;
[en+fs] + 2[fo+fa] = (MgO'+FeO') (т.е. MKMgO и MKFeO в (en+fs)),
6. als → с, от МК SiO2, приходящее на als, отнимается избыточное количество MK SiO2, а остаток Аl2О3 олределяется как с -нормативный корунд.
7. аb → пе, решением следующих уравнений:
[аb] + [пе] = Na20' (т.е. MKNa20 в аb)
6[ab] + 2[пе] – MKSiO2, которое необходимо распределить.
8. z → bd, от MKS SiO2, приходящегося на z, отнимается избыточное количество MK SiO2, а остаток Zr02 определяется как bd -бадделеит.
9. or → lc: решением следующих уравнений:
[or] + [lc] – К2О' MKSiO2, пошедшее на формирование or;
6[or] + 4[lc] = MKSi02, которое необходимо распределить.
10. an → gh+c, решением следующих уравнений: [an] + 2[gh] = CaO' MKCaO, пошедшее на формирование an; 2[an] + \gh] - MKSi02, которое необходимо распределить; [an] + [gh] + [с] = А120з""' MKA1203 в an;
полученное [с] прибавляем к ранее полученному (п.6) с и сумма их с"
идет в таблицу результатов.
11. 1с → кр, решением следующих уравнений: [1с] + [кр] = К20', МКК20 в lс;
4[1с] + 2 [кр] = MKSi02, которое необходимо распределить.
12. (fo+fa) → (per+wu), от MKSi02, приходящегося на (fo+fa), отнимается избыточное MKSi02, а остаток FeO+MgO определяется как per+wu- периклаз+вюстит.
Наиболее характерные ассоциации главных нормативных миналов подварианта А-1 приведены в табл.3.7 (прил.1).
.
ПОДВАРИАНТ А-2: < 0; СаО"< (FeO'+MgO); f = 80-100
Образовываем миналы, максимально насыщенные Si02:
4а. or- ортоклаз К2О·Аl2О3·6Si02, по К2О ', см. А-1, п.4а;
46. аb -альбит Na2О · Аl2О3·6Si02, по Na2О', см. А-1, п.46;
4в. an- анортит CaO· Аl2О3·2Si02, по СаО', см. А-1, п.4в;
4г. als- альсилит Аl2О3· Si02 по Аl2О3""", см. А-1, п.4г;
4д ,.fо- форстерит 2MgO·Si02 по MgO;
4г. fa- фаялит 2FeO·Si02 по FeO';
4ж. z - циркон Zr02·Si02 по Zr02;
4з. Суммируем MKSi02 всех вычисленных миналов и сравниваем с MKSi02
в анализе, если MKSi02 в анализе больше, чем полученная сумма, то избыток обозначаем q- кварц.
Если ∑MKSi02 всех вычисленных миналов будет больше MKSi02 в анализе, то десиликация вычисленных миналов производится в такой последовательности:
als → с; аk → пе; z → bd; or → lc; an → gh+c; (fo+fa) → (per-wu).
Приемы десиликации аналогичны описанным в подварианте А-1.
Наиболее характерные ассоциации главных нормативных миналов
подварианта А-2 приведены в табл.3.8 (прил.1)
Вариант Б
Этот вариант пересчета применяется к породам нормальной щелочности с
=0-0.1
В зависимости от соотношения СаО" с (FeO'+MgO), а (СаО"=СаО'-[Аl2О3-(Nа2О+К2О)] - кальций, идущий на образование фемических миналов, FeO' и MgO - после образования акцессорных миналов) и значения f, в этом варианте имеется 7 подвариантов (см. табл.3.5):
4а. or- ортоклаз К2О· Аl2О3·6SiO2, по К2О ', см. А-1, п.4а;
46. ab- альбит Nа2О· Аl2О3·6SiO2, по Na20', см. А-1, п.46;
4в. an- анортит CaO· Аl2О3·2SiO2, по Аl2О3 после образования or и ab;
Если Аl2О3< 0, то вычисляем остаток СаО' и обозначаем СаО";
сравниваем СаО" с (FeO'+MgO), вычисляем f, а затем определяем подвариант.
подвариант б-1: = 0÷ 1.0; СаО" < (FeO'+MgO); f < 80
4г.Распределяем СаО" на di и hd пропорционально f, обозначаем CaOdi и CaOhd;
образуем d i-диопсид CaO·MgO·2Si02, по CaOdi, вычисляем остаток MgO, обозначаем MgO'.
4д. hd - геденбергит CaO·FeO·2Si02, по CaOhd, вычисляем остаток FeO', обозначаем FeO".
4е. en- энстатит MgO·Si02,по MgO'.
4ж. fs -ферросилит FeO·Si02, по FeO".
4з. z -циркон Zr02-Si02, по Zr02.
4и. Суммируем MKSi02 всех вычисленных миналов и сравниваем с MKSi02 в анализе, если МКSiO2 в анализе больше, чем полученная сумма, то избыток обозначаем q- кварц.
Если ΣMKSi02 всех вычисленных миналов будет больше MKSi02 в анализе, то десиликация вычисленных миналов производится в следующей последовательности:
5. (en+fs) -» (fo+fa), см. А-1, п.5;
6. ab → пе, см. А-1, п.7;
7. z →bd, см. А-1, п.8;
8. or → Ic, см. А-1, п.9.
9. В этом варианте десиликация an производится по-иному, чем в варианте А, поскольку здесь не может существовать свободный с (корунд – Аl2О3), он будет соединяться с (di+hd), образуя gh+(fo+fa). Поэтому для компенсации Аl2О3, выделяющегося при десиликации an, к последнему добавляется (di+hd), т.е. реакция взаимодействия Аl2О3 и Ca(Mg,Fe)Si06 сразу учитывается при расчете согласно уравнению:
2CaAl2Si208 + 2CaMgSi206 = 2 Ca2Al2Si07 + Mg2Si04 + 5Si02 2CaAl2Si208 + 2CaFeSi206 = 2 Ca2Al2Si07 + Fe2Si04 + 5Si02 an + (di+hd) → gh+(fo+fa):
Поскольку для десиликации берутся два минала, то возможны два случая (две ветви а и b) десиликации.
Ветвь а) подварианта Б-1:
9а. (di+hd) > an, что определяется по МКСаО в (di+hd) и an.
В этом случае для десиликации берется весь an и равное ему количество (di+hd) и решаются четыре уравнения:
[an] + [di+hd] + 2[gh] = СаО, МКСаО в an + МК СаО в (di+hd);
2[ап] + 2[di+hd] + [gh] + [fo+fa] = Si02, МК Si02, которое нужно распределить;
[di+hd] + 2[fo+fa] = (FeO + MgO), MKFeO и MgO, содержащееся в (di+hd);
[an] + [gh] = Al2O3, MKAl2O3 в анортите, взятом на десиликацию.
10а. (di+hd) → (ak+Feak)+(fo+fa):
согласно реакции:
4Ca(Mg,Fe)Si206 = 2Ca2(Mg,Fe)Si207 + (Mg,Fe)2Si04 + 3Si02 или
4CaMgSi206 = 2Ca2MgSi207 + Mg2Si04 + 3Si02; 4CaFeSi206 = 2Ca2FeSi207 + Fe2Si04 + 3Si02;
решением следующих уравнений:
2[di+hd] + 2[ak+Feak] + [fo+fa] = Si02, MK Si02, которое нужно распределить;
[di+hd] + 2[ak+Feak] = CaO, МК CaO в (di+hd);
[di+hd]+[ak+Feak]+2[fo+fa]= (FeO+MgO), MK FeO и MgO в (di+hd).
11a. Ic → кр, см. A-l, n.l 1.
12a. (ak+Feak)+(fo+fa) (mo+kir):
согласно реакции:
2Ca2(Mg,Fe)Si207+(Mg,Fe)2Si04=4Ca(Mg,Fe)Si04+Si02 или
2Ca2MgSi207+Mg2Si04=4CaMgSi04+Si02;
2Ca2FeSi207+Fe2Si04=4CaFeSi04+Si02,
для расчета берется все МK(аk+Feak) и количество MK(fo+fa), равное половине от МK(аk+Feak), и решаются уравнения: 2[ak+Feak]+[fo+fa]+[mo+kir]= Si02, MKSi02, которое необходимо распределить;
2[ak+Feak] + [mo+kir] = СаО, МКСаО в (ak+Feak);
[ak+Feak]+2[fo+fa]+[mo+kir]=FeO+MgO), MK(FeO+MgO) в (ak+Feak)+(fo+fa);
13а. (fo+fa) → (per+wu), см. А-1, п. 12. 14а. (mo+kir) → cs + (per+wu), согласно реакции: 2Ca(Mg,Fe)Si04=Ca2Si04+2(MgO+FeO)+Si02 или 2CaMgSi04=Ca2Si04+2MgO+Si02; 2CaFeSi04=Ca2Si04+2FeO+Si02, решением следующих уравнений:
[mo+kir] + [cs] = Si02, MKSi02, которое необходимо распределить; [mo+kir] + [per+wu] = (FeO+MgO), MK(FeO+ MgO) в (mo+kir).
Ветвь б) подварианта Б-1:
9б. an > (di+hd),что определяется по МКСаО в (di+hd) и ап,в этом случае для
десиликации берется все МК (di+hd) и равное ему количество МК an и
решаются уравнения п.9а.
9в. an → gh + с, см. А-1, п. 10.
106. к →кр, см. А-1, п.11.
116. (fo+fa) → (per+wu), см. А-1, п. 12.
Характерные ассоциации главных нормативных миналов подварианта Б-1 приведены в табл.3.9 (прил.1).
ПОДВАРИАНТ Б-2: = 0 ÷ 1.0; СаО" < (FeO'+MgO); f = 80-90
Образовываем насыщенные SiO2 миналы:
4r. di - диопсид CaO·MgO·2Si02, см. Б-1, п, 4г;
4д. hd -геденбергит CaO·FeO·2Si02, см. Б-1, п. 4д;
4е. fo -форстерит 2MgOSi02, по MgO после образованиия диопсида;
4ж. fа -фаялит 2FeOSi02, по FeO' после образования геденбергита;
4з. z-циркон Zr02-Si02 по Zr02;