碱性玄武岩中巨晶单斜辉石的矿物学特征、结晶和演化

本文样品产自辽宁宽甸黄椅山产出的巨晶单斜辉石。作者在一般矿物学、矿物谱学、晶体结构和晶体化学、结晶动力学和出熔结构等诸多方面对它们进行了较详实的研究。巨晶的矿物成分为铝质普通辉石。样品中可含不透明的硫化物包体、裂隙矿物和出溶相等杂质。绝大多数巨晶都具有不尽相同的反应边。除此以处，多项实验观察结果均表明巨晶内部的成分和结构基本均一。晶体结构修正结果表明，本文巨晶的晶体结构中出现了明显的M2晶位分裂，即分出了由较小阳离子占据的M2`位置。作者分析了该现象所蕴含的重要矿物学意义。单晶薄片红外光谱实验得到很有意义的结果：巨晶单斜辉石结构中含有OH。这种名义上不含水的矿物中的OH极有可能代表着地幔大部分地区水之储存方式，因此对深源或幔源无水矿物进行结构OH的研究具有重要意义。巨晶单斜辉石的穆斯堡尔谱出现四对双峰，此即所谓单斜辉石的“异常穆斯堡尔谱”。本文给出谱图归属，重点阐明CC'系由M1位置的Fe~(2+)的次邻近效应所致。作者得出关系式：M2分裂 → M1次邻近构型的多样化 → “异常 穆斯堡尔谱”，从而圆满解释了一直存在疑义的单斜辉石的“异常穆斯堡尔谱”的成因，此外，分析了Fe的结构态及穆斯堡尔谱的可用性。巨晶具有较高的Fe~(3+)/ΣFe反映其曾有一个相当氧化的结晶环境。应用火成岩中矿物的结晶动力学原理，本文首次对巨晶的结晶动力学及有关物理环境进行研究。通过对P与粘度η和扩散系数D的关系以及η与成核速率I和生长速率Y的关系的综合理论分析，本文证明：高压下η增大从而T和Y会减小，但变化的幅度不会超出一个数量级（就有关的压力范围）。根据硅酸盐熔体中成核理论，本文得出碱性玄武岩中主要硅酸盐矿物巨晶的成核次序（由早到晚）：Grt → Cpx → An。分析了熔体的运动及其对巨晶结晶的影响，并由此指出巨晶结晶环境的相对稳定。通过详细的光学显微观察、电子探针对TEM分析，作者确认碱性玄武岩中巨晶单斜辉石可以具有比较复杂的出溶结构。根据观察结果本文进行了全方位的讨论：解释了多种出溶相的共存、普通辉石出溶普通辉石（或透辉石）以及不同的出溶相尺寸。同时纠正了前人某些欠妥的认识，诠释了有关的疑惑。无论是出溶相的成分特征还是出溶相的尺寸都表明出溶事件延续了一段相当长的时间。出溶事件不一定只与一个滞留区有关。根据巨晶单斜辉石普遍具有反应边的事实，本文分析得出一些能够反映巨晶及其寄主岩浆演化的信息。