辉石角闪石三价铁及晶体化学式计算材料

1、1、辉石等矿物的电子探针分析值中及晶体化学式计算电价差值法于矿物中阳离子正电价总数与阴离子负电价总数应平衡,而电子探针得出的FeO*值把Fe3+也当成了Fe2+,因此分子式中的阳离子总电价必然低于理论电价。据此差值则可求出Fe3+含量,即:Fe3+ =理论电价-计算电价Fe2+=FeO*-Fe3+计算步骤: A、按阳离子法计算出矿物各阳离子系数;B、算出阳离子总电价,该电价与理论电价之差即为的Fe3+阳离子系数;C、据分子式由Fe3+求出Fe2O3含量(重量%D、由Fe2+=FeO*-Fe3+求出Fe2+的阳离子系数并求出FeO含量。下面以辉石为例,计算电子探针数据中的Fe2+和Fe3+:2+

2、3+ Fe3+=理论电价-计算电价=12-11.7858=0.2142Fe2+=Fe总-Fe3+=0.3880-0.2142=0.1738Fe2O3=0.2142÷(4/1.7941÷2×159.7=7.67% FeO=0.1738 ÷(4/1.7941×71.85=5.60%剩余氧计算法:对于含变价Fe的矿物,电子探针分析值以FeO*形式给出全铁含量。把Fe2O3换算成FeO 的关系式为:Fe2O3=2FeO+Ox可见由于Fe3+和Fe2+的价态差异,在换算过程中损失了部分氧(剩余氧,用Ox表示,即FeO*中未包含剩余氧Ox。对于阳阴离子总数

3、有固定比值的矿物,如辉石为4:6,石榴石为8:12,钛铁矿为2:3等,可由电子探针分子值分别算出阳、阴离子总数,又可据其理论比值算出理论阴离子总数。理论阴离子总数与计算阴离子总数之差则为剩余氧Ox。由于Fe2O3=2FeO+Ox,所以Fe2O3的分子数与Ox原子数相同,将其乘以Fe2O3的分子量就得出的Fe2O3含量。2+3+ 计算阳离子总数=1.7941理论阳离子总数计算阴离子总数=2.6432理论比值:理论阳离子总数/理论阴离子总数=4/6 理论阴离子总数=6/4×1.7941=2.6912 剩余氧Ox =理论阴离子总数-计算阴离子总数=2.6912-2.6432=0.048因为

4、Fe2O3的分子数与Ox原子数相同,所以Fe2O3=0.048×159.70(Fe2O3的分子量=7.67%因为2Fe/(Fe2O3:(Fe/FeO=0.8998(Fe2O3与中FeO含Fe量之比即FeO=0.8998×Fe2O3(等量Fe由Fe2O3形式换算成FeO形式所以FeO=FeO*-0.9 Fe2O3 =12.5-0.9×7.67%=5.60%通用公式计算法(Droop,1987原理:如果Fe是矿物中唯一的变价元素,则单位分子式中Fe3+的系数可以依据如下原理计算出来(1若氧是唯一的阴离子,则阳离子正电价之和是氧原子数的2倍;(2单位分子式中阳离子的总数

5、符合理论化学计量系数;按照晶体化学原理,Fe3+与其他元素的含量具有确定的函数关系。Droop(1987根据上述原理,推导出计算铁镁硅酸盐和氧化物Fe3+的通用公式为: F=2X(1-T/S;其中X为分子式中的氧原子数;T为阳离子的理论数目;S为将Fe均作为Fe2+时的阳离子数;F为分子式中Fe3+的系数。该式适用的矿物包括:铝榴石、钙榴石、铝酸盐尖晶石、磁铁矿、辉石、硬绿泥石和钛铁矿。部分矿物的X和T值 计算步骤:(1由电子探针结果(wt%,计算以X个O为基准,全Fe作为Fe2+的离子系数。(2计算S值(将Fe均作为Fe2+时的阳离子数(各阳离子系数之和;如果S>T,进入下一步计算,否

6、则所有的Fe均应为Fe2+。(3由F=2X(1-T/S计算的Fe3+系数(X为分子式中的氧原子数,T为分子式中阳离子的理论数目。(4各阳离子系数×T/S,将离子系数标定为T个阳离子的分子式单位。(5如果F<经标定的全Fe离子数,则按Fe3+=F,剩余的Fe作为Fe2+,写出分子式。否则,所有的Fe均应为Fe3+。(6计算wt(FeO(%=wt(FeO*×Fe2+/(Fe2+Fe3+wt(Fe2O3(%= 1.1111×wt(FeO*×Fe3+/(Fe2+Fe3+F=2X(1-T/S=2×6×(1-4/4.072=2.122若F小

7、于标定的全Fe离子数,按Fe3+=F,剩余的Fe作为Fe2+,写出分子式。否则,所有的Fe均应为Fe3+。Fe3+=0.2122;Fe2+=0.388-0.2122 =0.1756wt(FeO(%=wt(FeO*×Fe2+/(Fe2+Fe3+=12.5×0.1756/0.388=5.66%Wt(Fe2O3(%= 1.1113×wt(FeO*×Fe3+/(Fe2+Fe3+=7.6% 2、角闪石族矿物的Fe3+和晶体化学式计算角闪石的化学通式: (AX2(M4Y5(M1M2M3T4O112(OH2A A:Na K X:Na Ca Mn2+ Fe2+ Mg2+

8、 Y:Al3+ Fe3+ Ti4+ Mn2+ Mg2+ Fe2+ T: Si4+ Al3+由于角闪石没有固定的阳离子数,因此用于计算辉石族Fe3+含量的电价差值法、剩余氧计算法都不适用。目前常按照理想配比,分别计算Fe3+最大值和最小值,Fe3+的真实值被限定在此范围内。A=1(即A位被K Na充满时,反映处于最强还原状态,Fe3+为最小值。即迫使K Na进入A位,则Ca以上的阳离子总数应等于15,此时计算的Fe3+为最小值。A=0时,反映处于最强氧化状态,Fe3+为最大值。即A位空缺,K Na进入M4位,则全部阳离子总数应该为15,据此计算的Fe3+为最大值。角闪石Fe3+的计算步骤: 如果

9、所有Fe最小值计算的标准化因子(8Si,16CAT,全部Fe,15eNK都大于Fe3+最大值计算的标准化因子(8SiAl ,15eK,10Fe3+,13eCNK的话,那么Fe3+的最小值和最大值可以计算出来,否则,不能进行Fe3+的最小值、最大值的计算。2、计算角闪石Fe3+最小值时的标定系数在四个标准化因子(8Si,16CAT,全部Fe2+,15eNK中选最小值进行Fe3+最小值的计算。如果这四个参数都大于1.0000,那么下限为Fe3+=0.0000。在本例中,15eNK值最小,用于Fe3+最小值的计算。3、计算角闪石Fe3+最大值时的标定系数四个标准化因子(8SiAl ,15eK,10F

10、e3+,13eCNK中的最大值被用于计算Fe3+最大值。如果8SiAl、15eK、13eCNK都小于全部Fe3+的值,那么全部Fe3+则用于计算Fe3+最大值。在本例中,15eK为四个参数中的最大值,被用于计算Fe3+最大值。4、在估算角闪石电子探针分析值中的三价铁含量时,通常取中间值,中间值的估算方法是:取估算最大值和最小值时的标定系数的平均值,重新计算表中第8列的值。该例中为(0.99714+0.98621/2=0.99167角闪石Fe3+最小值的计算 15/15.043=0.99714 Fe3+=(23-22.9337×2=0.1326 Fe2+=Fe-0.133=0.8854

11、-0.1326=0.7528 角闪石 Fe3+最大值的计算 1 2 3 4 5 =列 4× 23/2.72185 wt% 物质的 量 阳离子 数 O 原子 数 以 Of.u. 23 为基准 的 O 原子 数 6 =列 3× 23/2.72185 以 Of.u. 23 为基准 的阳离子 数 理想状态下的离 子占位安排 7 8 列 6× 以单位分 子 T+Y+X=15 为基准时 的阳离子 系数 7.1608 1.2080 0.0000 0.0000 0.8757 0.0197 3.7406 1.8304 0.1637 0.0000 以单位分子 T+Y+X=15 为 基

12、准的氧原子 系数 以 单 位 分 子 T+Y+X=15 计算的 Fe3+最小值 9 10 SiO2 Al2O3 TiO2 Cr2O3 FeO* MnO MgO CaO Na2O K2O 51.63 7.39 0.00 0.00 7.55 0.17 18.09 12.32 0.61 0.00 0.85928 0.07248 0.00000 0.00000 0.10509 0.0024 0.44884 0.21969 0.00984 0.00000 0.85928 1.4496 0.00000 0.00000 0.10509 0.00240 0.44884 0.21969 0.01968 0.00

13、000 1.71857 0.21744 0.00000 0.00000 0.10509 0.00240 0.44884 0.21969 0.00984 0.00000 14.52208 1.83736 0.00000 0.00000 0.88799 0.02025 3.79274 1.85641 0.08317 0.00000 7.261 1.225 0.000 0.000 0.888 0.020 3.793 1.856 0.166 0.000 Si Al Al IV 7.261 0.739 0.486 0.000 0.000 3.793 0.721 0.000 0.000 0.167 0.0

14、20 1.856 0.000 0.166 0.000 14.3216 1.8120 0.0000 0.0000 0.8757 0.0197 3.7407 1.8304 0.0818 0.0000 Si Al IV 7.161 0.839 0.369 0.636 0.000 3.740 0.240 0.015 0.000 0.000 0.005 1.830 0.164 0.000 0.000 SumT=8.000 VI 3+ SumT=8.000 AlVI Fe 3+ Fe Cr Mg Fe 2+ Cr Mg Fe 2+ Mn Mg Fe 2+ Mn Mg Fe 2+ sumY=5.000 sumY=5.000 Mn