PHÂN TÍCH HÓA LÝ
TỔ HỢP KHOÁNG VẬT CỘNG SINH

-
Bằng phương pháp xây dựng giản đồ các loại “bắt” được các quy luật
(thực nghiệm) hóa lý của các tổ hợp cộng sinh khoáng vật
-
Làm sáng tỏ điều kiện hóa lý (thành phần, áp suất, nhiệt độ, hóa thế, hoạt
độ v.v ) hình thành chúng (sự phụ thuộc của thành phần các tổ hợp cộng
sinh với các thông số của hệ nhiệt động)

Các dữ liệu địa chất,
khoáng vật học,
thạch học
Xây dựng, phân tích
các giản đồ
- Xác lập các quy luật (thực nghiệm)
-
Sự phụ thuộc thành phần THKVCS
với các thông số của hệ nhiệt động
Xác định điều kiện
thành tạo
Số liệu thực
nghiệm
Tính toán
hóa lý
Các nghiên cứu
thực nghiệm

Các loại giản đồ cơ bản

1. Giản đồ phụ thuộc thành phần pha và tổ hợp cộng sinh (cần bằng pha)
với các thông số khuyếch độ (cân bằng)
•
Giản đồ “thành phần - tổ hợp cộng sinh”
Thành phần khoáng vật, tổ hợp cộng sinh ↔ Thành phần hóa học (m)
•
Giản đồ “tổ hợp cộng sinh - các thông số khuyếch độ khác (S, V )
2. Giản đồ phụ thuộc thành phần pha và tổ hợp cộng sinh (cần bằng pha)
với các thông số cường độ (cân bằng)
►T - P ►T - µ ► µ - P ► a
i
- a
k
hay lga
i
- lga
k
►p
i
- p
k
hay lgp
i
- lgp
k
► Eh - pH
3. Giản đồ phụ thuộc thành phần pha và tổ hợp cộng sinh (cần bằng pha)
với các thông số cường độ và khuyếch độ (cân bằng)
►T - x ►P - x ►µ - x
hoặc phức tạp hơn như: T - P - x hay P - µ - x

Sự lựa chọn loại giản đồ nào tùy thuộc vào mục đích và đối tượng nghiên cứu

Tổ hợp cộng sinh khoáng vật
“Tổ hợp cộng sinh khoáng vật là tập hợp các khoáng vật được
thành tạo đồng thời”
Tổ hợp khoáng vật cộng sinh là tập hợp các khoáng vật đồng tồn tại
và nằm ở trạng thái cân bằng.
Hay: tổ hợp khoáng vật cộng sinh là tổ hợp các khoáng vật đồng tồn
tại trong điều kiện cân bằng dưới các điều kiện hóa lý xác định

Tổ hợp khoáng vật cộng sinh cho đặc tính nguồn gốc duy nhất của đất
đá (hay quặng) với thành phần cho trước
⇒
Các đá có thành phần hóa học khác nhau dưới điều kiện bên ngoài
như nhau sẽ cho các tổ hợp cộng sinh khác nhau
⇒
Tướng khoáng vật
Là tập hợp các tổ hợp cộng sinh khoáng vật được thành tạo dưới
các giá trị khác nhau của các thông số khuyếch độ cân bằng
nhưng dưới các giá trị như nhau của các thông số cường độ cân
bằng của các hệ tự nhiên
!!! Phân biệt với tướng biến chất, tướng đá magma, tướng biến chất
trao đổi

Giản đồ “thành phần - tổ hợp cộng sinh
Đặc trưng cho sự phụ thuộc của thành phần khoáng vật và tổ hợp cộng sinh
với thành phần hóa học (khôi lượng) các cấu tử dưới điều kiện các thông số
cường độ không đổi cho trước
Mỗi một giản đồ thành phần - tổ hợp cộng sinh tương ứng với một tướng
khoáng vật xác định nào đó

Mức tự do của hệ:
n = k + 2 -r
n
T,p,µ
= k
i
- r
n
T,µ
= k
i
+ 1 - r
n
p,µ
= k
i
+ 1 - r

Các phương pháp đồ thị biểu diễn thành phần
Hệ tọa độ trọng tâm được xây dựng theo nguyên tắc tâm trọng lực
Cho hệ hai cấu tử A và B
Thành phần pha hai cấu tử bất kỳ M(a,b):
( , )
a b
M a b A B
a b a b
= +
+ +
a, b - lượng cấu tử A, B trong pha M
A

B
M(a,b)
a
b

Hệ 3 cấu tử
A, B, C
Pha M(a,b,c):
( , , )
a b c
M a b c A B C
a b c a b c a b c
= + +
+ + + + + +
Biểu diễn trên tam giác thành phần (ABC)
Tam giác đều hoặc tam giác vuông
Thành phần thường được cho dưới dạng tỷ lệ %

Hệ 3 cấu tử
A
B
C
M(a,b,c)
a
c
b
a
’
b
’

c
’

A
B
C
a
c
b
b'
c'
a'
M(a,b,c)


Hệ 4 cấu tử
( , , , )
aA bB cC dD
M a b c d
a b c d
+ + +
=
+ + +
Giản đồ 4 cấu tử là một tứ diện
D
B
C
A
c
a+d

b
M
M"

Pha có thành phần không đổi: điểm
Pha có thành phần thay đổi 2 cấu tử: đường
Pha có thành phần thay đổi 3 cấu tử: trường
Pha có thành phần thay đổi 4 cấu tử: khối
A
B
C
c"
a"
b"
D
A
2
C
AC
2
ABC
2
AB
2
C

Đơn vị (cấu tử đơn vị )
Giản đồ thành phần - tổ hợp cộng sinh xây dựng theo khối lượng hoặc mol
⇒
Đơn vị thường dùng là gam, gram-mol, gram-nguyên tử

⇒
Tại mỗi điểm thành phần bất kỳ tổng các cấu tử = 1 (đơn vị của cấu tử)
Ví dụ: Cho khoáng vật andalusit (Al
2
SiO
5
) và mulit (Al
6
Si
2
O
13
)
Chọn đơn vị là g.mol Al
2
O
3
và SiO
2
, ta có
-
Andalusit: Al
2
SiO
5
: 1 g.mol Al
2
O
3
và 1 g.mol SiO

2
= 2g.mol
Thành phần andalusit trên giản đồ sẽ là:
2 3 2 2 5
1 1 1
2 2 2
Al O SiO Al SiO+ =
-
Mulit: Al
6
Si
2
)
13
: 3 g.mol Al
2
O
3
, 2 g.mol SiO
2
= 5 g.mol
Thành phần mulit trên giản đồ sẽ là:
2 3 2 6 2 13
3 2 1
5 5 5
Al O SiO Al Si O+ =
Tổng g.mol các cấu tử trong andalusit và mulit = 1

SiO
2

MgO
CaO
Cho hệ: SiO
2
- CaO - MgO
2
1 1
2 2
MgO SiO+
Forsterit: Mg
2
SiO
4
(2MgOSiO
2
):
2 1
2
3 3
MgO SiO+
Wolostonit: CaSiO
3
(CaOSiO
2
):
1 1
2
2 2
CaO SiO+
Diopcit (CaMgSi

2
O
6
) (CaOMgO2SiO
2
):
2
1 1 2
4 4 4
CaO MgO SiO+ +
Q
En
Fo
Wol
Di
Enstantit: MgSiO
3
: (MgOSiO
2
):

Tuy nhiên cần khảo sát hệ: TA - Fo - Woll (SiO
2
- Mg
2
SiO
4
- CaSiO
3
)

Vị trí của các điểm thành phần vẫn giữ nguyên? Đơn vị vần phải là 1 mol oxyt:
SiO
2
~1 mol; Mg
2
SiO
4
~ 3mol; CaSiO
3
~ 2 mol ⇒ tọa độ mới:
2 2 4
1 3 1
4 4 3
SiO Mg SiO
 
+
 ÷
 
Diopcit (CaMgSi
2
O
6
):
2 2 4 3 2 6
1 3 1 4 1 1
8 8 3 8 2 4
SiO Mg SiO CaSiO CaMgSi O
   
+ + =
 ÷  ÷

   
Enstantit: MgSiO
3
:
2 2 4 3
1 1
3 2
SiO Mg SiO CaSiO− −
SiO
2
MgO
CaO
Q
En
Fo
Wol
Di
SiO
2
Mg
2
SiO
4
CaSiO
3
Q
Fo
Wol
Di
En


Nếu lấy đơn vị là mol cấu tử trong hệ mới SiO
2
- Mg
2
SiO
4
- CaSiO
3
Vị trí của các điểm thành phần sẽ thay đổi
SiO
2
~1 mol; Mg
2
SiO
4
~ 3mol; CaSiO
3
~ 2 mol ⇒ tọa độ mới:
2 4 2
1 1
2 2
Mg SiO SiO+
Diopcit: CaMgSi
2
O
6
(CaSiO
3
1/2Mg

2
SiO
4
.1/2SiO
2

2 2 4 3
1 1
2 2
SiO Mg SiO CaSiO+ +
Enstantit: MgSiO
3
(1/2Mg
2
SiO
4
.1/2SiO
2
):
2 2 4 3
1 1
3 2
SiO Mg SiO CaSiO− −
SiO
2
MgSiO
4
CaSiO
3
MgSiO

4
Q
En
Fo
Wol
Di
SiO
2
MgO
CaO
Q
En
Fo
Wol
Di
SiO
2
Mg
2
SiO
4
CaSiO
3
Q
Fo
Wol
Di
En

SiO

2
MgSiO
4
CaSiO
3
MgSiO
4
Q
En
Fo
Wol
Di
SiO
2
MgO
CaO
Q
En
Fo
Wol
Di
SiO
2
Mg
2
SiO
4
CaSiO
3
Q

Fo
Wol
Di
En

Thành phần nhiều cấu tử
Thành phần của hệ 2 cấu tử: các đường,
Thành phần của hệ 3 cấu tử: tam giác trên mặt phẳng,
Thành phần của hệ 4 cấu tử: tứ diện không gian - phức tạp !!!
Nếu k > 4 → không thể thể hiện trong không gian 3 chiều
⇒ sử dụng hình chiếu lên các mặt của đa diện (làm giảm chiều không gian của
giản đồ)

Tứ diện ABCD của hệ abcd với các pha A, B, C, D, AD, B
2
D, BD
2
, CD, BCD
và A
2
BCD
d
a
b
c
D
A
B
C
AD

CD
BD
2
B
2
D
A
2
BCD
AB

Phép chiếu từ đỉnh D xuống mặt phẳng ABCD

Kết quả phép chiếu từ đỉnh D xuống mặt phẳng ABCD


Kết qủa: 4 hình chiiếu
1. Số các hình chiếu cần thiết để phản ánh hết các tổ hợp pha của tứ diện phụ
thuộc vào số lượng và thành phần pha vì mỗi hình chiếu được đặc trưng bởi
miền thành phần riêng mà nó bao phủ.
Trong ví dụ trên cần sử dụng cả 4 hình chiếu nhưng cũng có trường hợp 4 hình
chiếu như vậy vẫn không đủ để phản ánh hết các thành phần pha của tứ diện,
2. Phương pháp chiếu từ một đỉnh lên mặt đối diện thực chất là gồm hai phép
phân tích.
•
Loại bỏ cấu tử nằm ở chính đỉnh đó ra khỏi các cấu tử xác định vị trí của điểm
biểu diễn thành phần trên giản đồ.
•
Thành phần của cấu tử bị loại bỏ đó trở thành dư đối với các cấu tử khác, nghĩa
là từ các pha thành phần trung gian có thể có với thì trên hình chiếu chỉ thể hiện

pha có thành phần chứa tối đa cấu tử dư bị loại bỏ đó. Dễ dàng thấy rằng các
điểm này sẽ che mất các điểm thành phần của các pha khác nếu tỷ lệ các cấu tử
khác trong chúng như nhau.