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在地球科学领域,准确区分斜方辉石(Orthopyroxene,Opx)和单斜辉石(Clinopyroxene,Cpx)不仅是岩石学和矿物学研究的基础,还对理解地球内部的成岩过程、地幔动力学以及岩石圈演化具有重要意义。这两种辉石虽然同属于辉石族矿物,但它们在晶体结构、光学性质、化学成分和地质分布上存在着微妙而关键的差异,这些差异反映了它们形成于不同的物理化学条件。 每个辉石种类都有其独特的化学组成、晶体结构和外观特征,这使得它们在地质学研究和宝石学中扮演着不同的角色。肉眼快速区分斜方辉石和单斜辉石可能比较困难,因为许多关键的区分特征(如晶体结构、消光类型、干涉色)需要借助显微镜或更专业的分析工具来识别。不过,在野外或没有显微镜的情况下,可以尝试以下方法进行初步区分:
形态观察:虽然单凭形态很难确切区分,但斜方辉石和单斜辉石在岩石中的晶体形态可能有所不同。斜方辉石倾向于形成较为规则的晶体,而单斜辉石的晶体可能显得更倾向于某一方向。然而,这种形态差异不是绝对的,且受岩石类型和其他因素的影响。
颜色和条纹:观察颜色和是否存在特定的条纹或纹理。某些斜方辉石(如紫苏辉石)中可能含有出溶的单斜辉石,形成条纹状或文象交生结构,但这需要仔细观察且不是所有样本都具备此特征。
共生矿物:考虑矿物的共生组合。斜方辉石和单斜辉石虽然都常与橄榄石共生,但在特定岩石类型中,某类辉石可能更为常见。例如,二辉橄榄岩中同时含有斜方辉石和单斜辉石,但它们的比例和共生关系可能有规律可循。
二辉橄榄岩中的单斜辉石、斜方辉石尖晶石和橄榄石
了解所处岩石的类型有助于推测可能存在的辉石类型。例如,基性侵入岩中单斜辉石(如普通辉石)较为常见,而在超镁铁质岩石中,斜方辉石(如埃及石)可能更普遍。在手标本尺度上,单斜辉石的晶体倾向于向一侧倾斜,形态较为简单。斜方辉石则可能表现出更复杂的形态,有多个方向的倾斜,呈现出方解石样的特征。
斜方辉石:斜方辉石通常具有较好的晶体形态,晶体可以展现出斜方晶系的对称性,意味着它们在空间中的三个主要轴向长度各不相同,且相互垂直。这可能导致它们在岩石薄片中显示较为规则的形状,与单斜辉石相比,可能显得更为对称。光学性质:在偏光显微镜下,斜方辉石最显著的特征是其平行消光现象,这意味着当旋转岩石薄片时,矿物颗粒的消光始终平行于一个特定方向,而不像单斜辉石那样表现出斜消光。此外,斜方辉石的干涉色通常较低,大多数情况下不超过一级,这与单斜辉石可能展现的更高干涉色形成对比。颜色与条纹:斜方辉石的颜色可以是绿色、棕色或无色,具体取决于镁(Mg)和铁(Fe)的比例。它们可能含有细小的条纹或文象结构,这是由于成分的微小变化或是类质同像替换所造成的。解理:斜方辉石具有两组良好的解理,解理夹角接近90度,这与单斜辉石的两组或一组不等解理角度不同。物理硬度与光泽:斜方辉石的硬度介于5-6之间(莫氏硬度标度),并展现出玻璃至油脂光泽。
单斜辉石
描述:单斜辉石是一种成分介于顽火辉石和钙铁辉石之间的辉石类型。它在某些方面与普通辉石相似,但含有较少的钙且原子排列不同。其通用化学式可表示为(Mg,Fe,Ca)2Si2O6。形成于高温条件下,许多样本在冷却过程中会转变为普通辉石和/或斜方辉石。此标本的直径约为5厘米。地点:美国 ▹ 弗吉尼亚州 ▹ 劳登县;摄影师:内萨·欧尔。拍摄日期:2001年4月24日。
单斜辉石的显著特征体现在其单斜晶系结构,导致独特的斜消光现象和较高的干涉色,可至二级或以上,与斜方辉石的平行消光及较低干涉色区分。晶体形态多样,解理面不等角交切。颜色丰富,受镁、铁、钙含量影响,从无色至黑色,并可能有条带或内含物展现成分变化。在偏光显微镜下观察,单斜辉石展现出复杂的光学特性和结构细节,是研究岩石成因和地质历史的重要线索。
单斜辉石和斜方辉石比较
辉石分类
辉石是一类重要的链状结构硅酸盐造岩矿物,广泛分布于火成岩和变质岩中。根据其晶体结构和化学成分的差异,辉石可以被细致分类为两个主要亚族斜方辉石(orthopyroxene)和单斜辉石(clinopyroxene)。辉石的分类也涉及它们的化学组成,主要围绕硅酸盐骨架中的阳离子(如镁、铁、钙)比例变化,以及铝或其他元素的部分替代。这些分类不仅反映了辉石的化学多样性,也与其形成条件和地质环境紧密相关。
图1:辉石的三元组成图
在辉石的三元组成图中,每个内部点表示一个具体矿物样品的化学成分,而连接三个角落的线段划分出的区域则代表不同矿物相的稳定区。例如,三角形的一个角落到对边的中点连线代表了从纯镁辉石(如顽火辉石)渐变到镁铁辉石(如紫苏辉石)的范围,而包含钙成分增加的区域则可能指向钙镁辉石(如钙铁辉石)的稳定区。
参考资料:
https://www.alexstrekeisen.it/english/vulc/structurepyroxene.php
http://sites.und.edu/dexter.perkins/opticalmin/cpx.htm
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