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硫化物熔體不混溶作用模擬

1.程序功能

程序SULCAL可根據用戶提供的矽酸鹽熔體成分、壓力、溫度範圍和氧逸度、硫逸度條件,預測在矽酸鹽熔體中發生硫化物熔體不混溶作用的可能性,出現不混溶作用的起始溫度,計算矽酸鹽熔體相中硫的溶解度,估計硫酸鹽硫( )與硫化物硫(S2-)的比例,定量模擬銅鎳硫化物巖漿礦床的成礦作用過程。

2.方法原理

本程序依據的硫化物熔體-矽酸鹽熔體平衡的熱力學模型據馬鴻文(1993a,1993b,1994)及Wallance和Carmichael(1992)。前壹熱力學模型適用於玄武巖-流紋巖漿[w(SiO2)=34.5%~78.0%],後壹模型僅適用於玄武巖漿[w(SiO2)<55.0%]。程序首先根據用戶輸入的矽酸鹽巖漿成分、設定的壓力、氧逸度或氧逸度緩沖劑、硫逸度或硫逸度緩沖劑,在用戶給定的溫度範圍內,按照以下流程進行循環計算:新的循環溫度→硫逸度計算(Toulmin & Barton,1964;Witney,1984;Wallance & Carmichael,1992)→氧逸度計算(Ballhaus et al.,1991;Kress et al.,1991)→熔體相Fe2O3和FeO含量標定(Kress et al.,1991)→硫溶解度或硫含量計算(馬鴻文,1993b,1994;Wallance & Carmichael,1992)→硫的賦存狀態(S6+/∑S)計算(馬鴻文,1993a;Wallance & Carmichael,1992)。計算結果中同時給出FeS的活度,由此可預測硫化物不混溶作用。結合模擬巖漿結晶作用的其它程序,可模擬銅鎳硫化物巖漿礦床的成礦作用過程(馬鴻文,1993a,1993b,1994)。對於玄武巖類,溫度下限Tmin設定為液相線溫度(Wallance & Carmichael,1992)。

3.程序結構

結晶巖熱力學軟件

4.使用說明

(1)輸入格式

程序運行過程中,按照屏幕提示,依次提供以下參數:

method 選擇熱力學模型

OFN 輸出文件名

Nbuf 氧逸度緩沖劑

NfS2 硫逸度計算法

PGPa 設定的壓力(GPa)

Tmax 溫度上限

Tmin 溫度下限

Tstep 溫度循環增量

樣品名稱和氧化物含量通過調用子程序READIN由鍵盤輸入。

程序每次運行可設定不同的壓力,對不同的樣品進行循環計算。

(2)輸出格式

全部計算結果輸出到文件OFN中。內容包括:輸入的原始數據,即樣品名稱、氧化物含量和設定的壓力(GPa),計算結果包括溫度、氧逸度、硫逸度、硫的溶解度及賦存狀態。選擇馬鴻文(1993b)的熱力學模型時,同時給出FeS的活度。對於玄武巖類,還給出液相線溫度。當用戶設定的溫度下限Tmin低於液相線溫度時,取液相線溫度作為溫度下限。

設定不同壓力下的循環計算結果按相同格式輸出。

5.程序文本

結晶巖熱力學軟件

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6.計算實例

東太平洋中脊玄武巖(樣品GG-65-2a),實際測定的硫含量w(S)=O.12% (Mathez,1976),設?lgfO2(FMQ)=-1.0,lgf2=-1.0,分別選擇馬鴻文(1993b)、Wallance和Carmichael (1992)的熱力學模型,計算硫的溶解度。

日本國Kyushu西南部Satsuma-Iwojima流紋巖(樣品I0-7Gl),實際測定的硫含量w(S)=(65~72) ×10-6(Ueda et al.,1981),設△lgfo2(FMQ)=-0.9,lgfs,=-0.8,選擇馬鴻文(1993b)的熱力學模型,計算硫的溶解度。

輸出文件:exam72.dat

Sulfide liquid immiscibility modelling for sample: TT652a

結晶巖熱力學軟件

910 -13.49 -.80 3.5563 -8.5205 .0002 .0085

900 -13.67 -.80 3.6234 -8.5935 .0002 .0079

890 -13.85 -.80 3.6916 -8.6677 .0001 .0074

880 -14.04 -.80 3.7609 -8.7432 .0001 .0068

S(6+)/S(total)(mol%)=.00