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afm送審狀態(tài)（afm多長(zhǎng)時(shí)間送審）

發(fā)布時(shí)間：2023-04-14 02:19:21 稿源：創(chuàng)意嶺閱讀： 146

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本文目錄:

1、國(guó)際上材料領(lǐng)域比較權(quán)威的雜志有哪些，AFM，AM全稱是什么
2、advancedscience和afm誰(shuí)好
3、多組分系統(tǒng)的相平衡和礦物共生分析
4、AFM（原子力顯微鏡）的問題

afm送審狀態(tài)（afm多長(zhǎng)時(shí)間送審）

一、國(guó)際上材料領(lǐng)域比較權(quán)威的雜志有哪些，AFM，AM全稱是什么

1、《Nature Reviews Materials》《自然評(píng)論材料》

2、《Nature Energy》《自然能量》

3、《NATURE MATERIALS》《自然材料》

4、《Nature Nanotechnology》《自然納米技術(shù)》

5、《ADVANCED MATERIALS》《先進(jìn)材料》

AFM：Atomic Force Microscope

AM：Advanced Materials

afm送審狀態(tài)（afm多長(zhǎng)時(shí)間送審）

擴(kuò)展資料：

AFM優(yōu)點(diǎn)：

原子力顯微鏡的出現(xiàn)無(wú)疑為納米科技的發(fā)展起到了推動(dòng)作用。以原子力顯微鏡為代表的掃描探針顯微鏡是利用一種小探針在樣品表面上掃描，從而提供高放大倍率觀察的一系列顯微鏡的總稱。原子力顯微鏡掃描能提供各種類型樣品的表面狀態(tài)信息。

AFM原理：

當(dāng)原子間距離減小到一定程度以后，原子間的作用力將迅速上升。因此，由顯微探針受力的大小就可以直接換算出樣品表面的高度，從而獲得樣品表面形貌的信息。

參考資料來(lái)源：百度百科-AFM

二、advancedscience和afm誰(shuí)好

afm好。

原子力顯微鏡（AtomicForceMicroscopy，AFM），一種可用來(lái)研究包括絕緣體在內(nèi)的固體材料表面結(jié)構(gòu)的分析儀器。它通過檢測(cè)待測(cè)樣品表面和一個(gè)微型力敏感元件之間的極微弱的原子間相互作用力來(lái)研究物質(zhì)的表面結(jié)構(gòu)及性質(zhì)。

將一對(duì)微弱力極端敏感的微懸臂一端固定，另一端的微小針尖接近樣品，這時(shí)它將與其相互作用，作用力將使得微懸臂發(fā)生形變或運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化。

三、多組分系統(tǒng)的相平衡和礦物共生分析

一、吉布斯相律和戈?duì)柼厮姑芴氐V物相律

從熱力學(xué)角度觀察，變質(zhì)巖是一種非均勻的多組分系統(tǒng)。當(dāng)達(dá)到內(nèi)部化學(xué)平衡時(shí)，其行為服從于吉布斯 ( Gibbs，1876) 相律，它的表達(dá)式如下:

巖石學(xué)

式中: p 為平衡共生的相數(shù)目，巖石學(xué)中每一種固體礦物 ( 包括固溶體) 和流體都為一個(gè)相; f 為自由度數(shù)目，即相平衡系統(tǒng)中，能在一定范圍內(nèi)改變而不引起相的種類和數(shù)目發(fā)生改變的獨(dú)立變數(shù) ( 通常為溫度、靜壓力和活動(dòng)組分化學(xué)位等外部條件) ; c 為獨(dú)立組分?jǐn)?shù)目，即描述系統(tǒng)中各種相的組成時(shí)所需的獨(dú)立物質(zhì)的最小數(shù)目，巖石學(xué)中一般為組成巖石的各種氧化物，如 SiO₂、Al₂O₃、FeO、MgO 等，也包括 H₂O、CO₂等流體相。上述相律表達(dá)式可用變質(zhì)反應(yīng) CaCO₃( Cc) + SiO₂( Q) = CaSiO₃( Wo) + CO₂( g) 來(lái)說(shuō)明，組成這些相所需組分為 CaO、SiO₂和 CO1，屬于三元系統(tǒng) ( c =3) 。當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，如當(dāng)時(shí)條件是溫度 ( T) 和壓力 ( P) 都能在一定范圍內(nèi)變化，即自由度 f =2，則 p = c +2 － f =3 +2 － 2 = 3，即此時(shí)只有 3 個(gè)相可平衡共生，低溫時(shí)為 Cc + Q + CO₂，高溫時(shí)為 Wo + CO₂+ Q或 Cc。若當(dāng)時(shí)條件是只有溫度或壓力之一能獨(dú)立改變，另一因素只能隨之作特定的改變，即 f =1 時(shí)，則 p = c +2 － f =3 +2 －1 =4，此時(shí) Cc + Q + Wo + CO2四個(gè)相能平衡共生，這種情況稱為單變系統(tǒng)。所以相律是判斷系統(tǒng)是否達(dá)到平衡的重要標(biāo)志。

戈?duì)柼厮姑芴?( Goldschmidt，1911) 將相律用于變質(zhì)巖，認(rèn)為巖石系統(tǒng)變質(zhì)反應(yīng)的平衡不可能在溫度和壓力兩者的數(shù)值都完全固定，或其中之一嚴(yán)格隨另一因素的變化而作特定變化的條件下實(shí)現(xiàn)。相反，這種平衡應(yīng)在一定的溫壓區(qū)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)，即當(dāng)時(shí)至少應(yīng)有兩個(gè)自由度 ( f≥2) 。按此由吉布斯相律可得出:

巖石學(xué)

此即為戈?duì)柼厮姑芴氐V物相律的核心內(nèi)容。當(dāng)平衡系統(tǒng)中無(wú)流體相或固溶體礦物時(shí)，p =c，如它們存在時(shí)則 p ＜ c?？傊?，在一定溫壓范圍內(nèi)平衡共生的礦物相數(shù)目不應(yīng)大于該巖石系統(tǒng)的獨(dú)立組分?jǐn)?shù)目。如出現(xiàn) p ＞ c 的情況，一種可能是系統(tǒng)處于單變平衡狀態(tài)，另一種可能是礦物相之間不都是平衡共生，或則獨(dú)立組分的選擇不正確。

上述礦物相律應(yīng)用的前提是系統(tǒng)處于完全封閉狀態(tài)，與外界完全沒有物質(zhì)交換。多數(shù)研究者認(rèn)為變質(zhì)作用過程巖石為封閉系統(tǒng)，但有些學(xué)者持不同觀點(diǎn)，如柯爾仁斯 ( 1936)提出的組分相對(duì)活動(dòng)性假說(shuō)。他認(rèn)為變質(zhì)作用過程 H₂O 和 CO₂一般均為外部緩沖的完全活動(dòng)組分，有些物化條件下，K₂O 和 Na₂O 也可呈活動(dòng)組分，能從系統(tǒng)中帶入或帶出，即變質(zhì)作用過程巖石為半開放系統(tǒng)，但仍能達(dá)到局部化學(xué)平衡。他據(jù)此對(duì)戈?duì)柼厮姑芴氐牡V物相律作了重要修正，認(rèn)為應(yīng)是 p ( 相數(shù)目) ≤c_i( 惰性組分?jǐn)?shù)目) ，后者是指擴(kuò)散能力很差，不易于環(huán)境發(fā)生物質(zhì)交換的組分，它們?cè)谄胶膺^程中保持質(zhì)量不變?？聽柸仕够牡V物相律也可表示為 p≤c ( 有效組分) － c_m( 活動(dòng)組分) 。其含義是在一定溫壓范圍內(nèi)，半開放系統(tǒng)中同時(shí)平衡共存的礦物相最大數(shù)目等于獨(dú)立的惰性組分?jǐn)?shù)，而與活動(dòng)組分?jǐn)?shù)目無(wú)關(guān)。在平衡過程，活動(dòng)組分的化學(xué)位不變，它和溫度、壓力一樣起外部控制作用。

變質(zhì)作用屬封閉系統(tǒng)還是部分開放系統(tǒng)至今仍有各種不同意見，也可能它們是隨地質(zhì)背景、物化環(huán)境及變質(zhì)作用類型不同而異。但目前多數(shù)研究者提出一系列證據(jù)說(shuō)明大多數(shù)地區(qū)在變質(zhì)作用過程中，不僅非揮發(fā)組分，而且 H₂O、CO₂、O₂等揮發(fā)組分也都基本處于封閉狀態(tài)，它們都是控制礦物共生的有效組分。

二、平衡共生礦物組合與礦物的平衡成分

將變質(zhì)巖作為一個(gè)非均勻多組分系統(tǒng)來(lái)研究時(shí)，前提是相平衡，只有達(dá)到物化平衡的情況下，才能有效地應(yīng)用相律等各項(xiàng)物化基本原理。因?yàn)樽冑|(zhì)作用一般經(jīng)歷較長(zhǎng)的地質(zhì)時(shí)間，且常在增溫過程中進(jìn)行，所以變質(zhì)反應(yīng)達(dá)到平衡是完全可能的。有些變質(zhì)礦物組合在不同地質(zhì)時(shí)代和不同地區(qū)反復(fù)出現(xiàn)也從事實(shí)上證明它們應(yīng)是趨近或達(dá)到了相平衡的共生組合。但另一方面，在低溫變質(zhì)地區(qū)或深熔和混合巖化作用廣泛發(fā)育的高溫變質(zhì)地區(qū)和復(fù)變質(zhì)巖系中，變質(zhì)反應(yīng)不平衡現(xiàn)象又十分普遍。

一次變質(zhì)事件全過程中，溫壓條件是在不斷變化的，所以同一變質(zhì)巖中常存在幾個(gè)不同世代的平衡共生礦物組合，它們分別反映不同的變質(zhì)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)的不同溫壓條件。一般認(rèn)為可區(qū)分出三階段的平衡共生組合: ① 變質(zhì)溫度高峰期的平衡共生組合，它們常是達(dá)到平衡的共生組合，是變質(zhì)巖中目前主要礦物成分; ② 早期進(jìn)變質(zhì)階段殘留下來(lái)的礦物組合，它們與那個(gè)階段的溫壓條件可能接近平衡，但對(duì)峰期溫壓條件下發(fā)生的變質(zhì)反應(yīng)來(lái)說(shuō)，則是殘留的反應(yīng)物; ③ 峰期后退變質(zhì)階段化學(xué)反應(yīng)所產(chǎn)生的新礦物，它們往往含量不多，是這階段的平衡礦物組合。由此可見平衡應(yīng)有相對(duì)的時(shí)間概念。過去文獻(xiàn)中一般只研究變質(zhì)溫度高峰期的平衡共生組合，并已提出各種識(shí)別標(biāo)志。

一般認(rèn)為構(gòu)成一個(gè)平衡共生組合的各種礦物在空間應(yīng)是隨機(jī)分布，彼此都有接觸機(jī)會(huì)，但又不是某幾種礦物的出現(xiàn)在空間上彼此過分依賴。礦物之間至少應(yīng)不存在各種交代或反應(yīng)結(jié)構(gòu)，最理想情況是彼此接觸面平直，或發(fā)育三聯(lián)點(diǎn)平衡結(jié)構(gòu)，證明其彼此同時(shí)結(jié)晶所成。但另一些研究者又指出，即使礦物之間接觸面較不規(guī)則，甚至彼此互相包裹，或分別成變斑晶和基質(zhì)等現(xiàn)象都不一定是彼此非平衡共生和分屬兩個(gè)世代的鐵證，這方面還有許多不確定性。

礦物平衡共生的另一重要標(biāo)志，是同一巖石中同種礦物晶內(nèi)和顆粒間化學(xué)成分均勻。這種化學(xué)成分反映變質(zhì)高峰期達(dá)到平衡時(shí)的物化條件，常稱為平衡化學(xué)成分，它們是進(jìn)行溫壓估算的依據(jù)。但近年來(lái)研究表明，不少情況下礦物微區(qū)和不同顆粒的化學(xué)成分不均勻，特別是像石榴子石等礦物經(jīng)常存在微區(qū)成分環(huán)帶那樣的礦物。石榴子石環(huán)帶有兩種常見類型: 一類是反映隨溫度升高而不斷生長(zhǎng)的石榴子石，其成分也不斷變化，稱為生長(zhǎng)環(huán)帶，此時(shí)只有晶體最邊緣的成分才代表其在變質(zhì)峰期的平衡成分; 另一類是石榴子石在變質(zhì)峰期完成結(jié)晶之后，由于溫度下降，通過與黑云母等礦物之間的 Fe － Mg 交換反應(yīng)及擴(kuò)散作用，其成分會(huì)從晶體邊緣向核部不斷被改造，形成擴(kuò)散環(huán)帶，此時(shí)只有粗大石榴子石核部才可能保留峰期平衡成分。輝石和角閃石等礦物中也可有類似現(xiàn)象。由此可知，按巖石組構(gòu)分析屬于平衡共生的礦物，但要確定它們是否保持峰期平衡化學(xué)成分仍需深入的巖石學(xué)和礦物微區(qū)研究。

特定礦物之間某些元素的分配系數(shù)，如 K^{Gt － Bi}_D_{Fe － Mg}等保持恒定也是平衡的物化標(biāo)志。但如前文已指出的那樣，K_D值還受其他許多因素的影響，研究時(shí)必須注意。此外一個(gè)平衡共生組合的礦物相數(shù)目一般較簡(jiǎn)單，且必須符合礦物相律的要求，即礦物種類不能超過與其有關(guān)的獨(dú)立組分?jǐn)?shù)。但當(dāng)自然界樣品剛處于某一單變反應(yīng)線位置時(shí)，則也可出現(xiàn) p =c + 1 現(xiàn)象，此時(shí)仍為平衡狀態(tài)。

三、礦物共生分析和成分－共生圖解

礦物共生分析是以礦物相律為指導(dǎo)，研究特定溫壓范圍內(nèi)達(dá)到平衡狀態(tài)的各種礦物共生組合與巖石化學(xué)成分之間的規(guī)律性對(duì)應(yīng)關(guān)系，其結(jié)果可用各種成分－共生圖解加以表示。它們是 P － T － X 關(guān)系在變質(zhì)作用和變質(zhì)巖中的進(jìn)一步體現(xiàn)，其所得結(jié)果對(duì)于各地區(qū)變質(zhì)作用特征的對(duì)比和建立變質(zhì)相 P － T 框架都有重要意義。其內(nèi)容包括以下三方面。

1. 平衡共生礦物組合的確定

根據(jù)野外地質(zhì)背景和室內(nèi)大量顯微鏡下變質(zhì)巖結(jié)構(gòu)構(gòu)造和組成礦物的系統(tǒng)化學(xué)成分研究，劃分礦物世代，按前文所述各項(xiàng)原則和標(biāo)志確定一個(gè)地區(qū)同一變質(zhì)等級(jí)的各種原巖中( 同一世代) 的代表性平衡共生礦物組合。

2. 組分分析

一般硅酸鹽變質(zhì)巖的組分包括所有造巖氧化物和 H₂O 等流體相，共 10 余種。一個(gè)地區(qū)由它們組成的礦物相也可達(dá) 10 余種。要研究?jī)烧咧g的復(fù)雜控制關(guān)系很困難，也無(wú)法用通常的三角形或四面體圖解來(lái)表示彼此間依賴關(guān)系，因此必須從全部組分中選出那些能控制主要變質(zhì)礦物的種類和含量的組分來(lái)分析彼此關(guān)系，這就稱為組分分析。其基本程序是首先要確定造巖氧化物中有無(wú)活動(dòng)組分，H₂O 是否活動(dòng)組分，然后在其中再作如下進(jìn)一步劃分。

◎ 雜質(zhì)組分: 含量很低，其存在不影響礦物共生關(guān)系，如 BaO、SrO、Ni 等，在礦物共生關(guān)系分析時(shí)可不考慮。

◎ 孤立組分: 它們只參與形成副礦物，如 ZrO、P₂O₅、TiO₂等。如果在組成礦物中不考慮與它們有關(guān)的鋯石、磷灰石和金紅石等礦物時(shí)，可認(rèn)為這些組分對(duì)礦物共生也無(wú)影響，可不考慮。

◎ 類質(zhì)同象組分: 有些造巖氧化物，如 FeO、MgO、MnO，經(jīng)常以類質(zhì)同象組成各種暗色礦物，過去認(rèn)為它們的總量對(duì)共生礦物有控制作用，但各自的相對(duì)含量則對(duì)礦物組合影響不大，故可合并為一個(gè)獨(dú)立組分 ( Fe，Mg，Mn) O。Al₂O₃和 Fe₂O₃屬于類似情況，也可合并為 ( Al，F(xiàn)e)₂O₃。但后來(lái)許多研究表明在石榴子石、堇青石、十字石等一系列礦物中，F(xiàn)e － Mg 的固溶體置換是有限的，F(xiàn)eO / MgO 比值對(duì)共生礦物有明顯控制作用。如除溫壓條件外，富 Mg 的巖石中才有利于堇青石的出現(xiàn)，所以這種合并在不少情況下可能并不合理。

◎ 過剩組分: 它們大量存在，除供組成巖石中所有礦物的需要外，或還有剩余，此時(shí)呈獨(dú)立的 “過?！钡V物相出現(xiàn)。硅酸鹽巖石中最常見為 SiO₂，它在 SiO₂飽和或過飽和巖石中均為過剩組分，其含量只決定巖石中石英的多少，不影響其他礦物的共生關(guān)系。但在 SiO₂不飽和巖石中，它就不是過剩組分。當(dāng) H₂O 處于飽和狀態(tài)時(shí)，它也不影響礦物共生組合。

◎ 有效獨(dú)立組分: 除上述各類組分之外的其他主要組分，它們之間的含量比例對(duì)礦物的共生關(guān)系起決定性作用。當(dāng) H₂O 和 SiO₂飽和時(shí)，有效獨(dú)立組分通常為 ( Al，F(xiàn)e)₂O₃、( Mg，F(xiàn)e，Mn) O、CaO、Na₂O 和 K₂O ( 當(dāng)不考慮斜長(zhǎng)石的牌號(hào)和鉀長(zhǎng)石的鈉含量時(shí)，Na₂O 也可不考慮) ，可用圖解來(lái)表示它們和礦物共生組合之間的規(guī)律性關(guān)系。

3. 成分－共生圖解的編制

這類圖解用以表示特定溫壓區(qū)間，組分種類及其相對(duì)含量與礦物共生之間的關(guān)系，通常采用等邊三角形 ( 圖 21 －8) ，也可用直角三角形或四面體。圖中三角形的三頂點(diǎn)分別代表從上述有效獨(dú)立組分中選出的 a、b、c 三種組分的投影點(diǎn)。此時(shí)據(jù)礦物相律，每一共生組合中受這三組分控制的礦物為 1 ～3 種。當(dāng)這些礦物化學(xué)成分固定時(shí)，可據(jù)其實(shí)測(cè)分子式計(jì)算出各自的 a、b、c 三組分的摩爾分?jǐn)?shù) ( %) ，然后按其比例投在三角形中。如礦物 A 中 a 組分為100%，則投在 a 點(diǎn)位置; D 礦物中 a 組分和 b 組分各50%，則 D 礦物投在 a － b 邊的1/2 處; G 礦物中組分 a 33%，b 33%，c 34%，則投影于圖中 G 點(diǎn)。這樣將A － G 七個(gè)礦物都投在圖 21 － 8a 上，再將能共生的礦物之間用直線連接起來(lái)，即構(gòu)成一個(gè) a、b、c 三元系七個(gè)礦物的成分－共生圖解。當(dāng)有些是成分不定的固溶體礦物時(shí)，如為兩組分固溶體，如圖 21 －8b 的礦物 A，則用線段加以表示其 a、b 兩組分的相對(duì)變化范圍。如為 a、b、c 三組分固溶體，則以一定面積表示其變化范圍，如圖中的 B、F、G 礦物。再在各礦物投影位置之間加直線來(lái)表示彼此成分的對(duì)應(yīng)變化關(guān)系，如圖中表明礦物 E與富組分 a 的 A 礦物共生，而礦物 G 則與 b 組分相對(duì)稍高的 A 礦物共生。礦物共生線將三角形 abc 分成5 個(gè)小三角形，當(dāng)巖石的化學(xué)成分經(jīng)換算后投影點(diǎn)落在某小三角形內(nèi)，如點(diǎn) i，則它具有 ADE 三礦物共生; 如投影點(diǎn)落在小三角形的邊上，如點(diǎn) j，則此巖石具有兩種礦物C 和 F 共生; 如投影點(diǎn)落在大三角形頂點(diǎn)，則為只具有 a、b 和 c 成分的單礦物巖。

圖 21 －8 成分－共生圖解

四、ACF、A'KF 和 AFM 圖解

這些是文獻(xiàn)中最通用的變質(zhì)巖成分－礦物共生圖解。

1. ACF 圖解

這種圖解是 Eskola ( 1915) 對(duì)芬蘭 Orijarvi 地區(qū)中溫接觸變質(zhì)巖的礦物共生分析基礎(chǔ)上建立的，用以表示各種成分原巖中的礦物共生關(guān)系。經(jīng)過類似前述的組分分析，確定 4個(gè)有效獨(dú)立組分為 ( Al，F(xiàn)e)₂O₃、CaO、K₂O 和 ( Mg，F(xiàn)e，Mn) O，為了便于在三角形圖解中表示，他舍去 K₂O，同時(shí)將與它有關(guān)的礦物鉀長(zhǎng)石放到圖外。然后將留下的三個(gè)組分按摩爾分?jǐn)?shù) ( %) 標(biāo)定如下:

巖石學(xué)

再將有關(guān)礦物按化學(xué)式計(jì)算出各自的 A、C、F 值，例如

巖石學(xué)

再按這些數(shù)值將所有礦物投在 ACF 三角形中，即得共生圖解21 －9，同時(shí)將石英、鉀微斜長(zhǎng)石、鈉長(zhǎng)石放在圖外。這圖解清楚顯示原巖主要組分特征與共生礦物組合之間的規(guī)律性對(duì)應(yīng)關(guān)系。其缺點(diǎn)是 K₂O 對(duì)許多巖石中普遍共生的黑云母、白云母和鉀長(zhǎng)石的控制關(guān)系未能在圖解中得到反映，不能區(qū)分 K₂O 過剩與不足對(duì)礦物組合的全部影響。其次為了取消 Na₂O 的影響，將斜長(zhǎng)石均當(dāng)作鈣長(zhǎng)石 ( An) 看待也不太合適。

圖 21 －9 芬蘭 Orijarvi 地區(qū)中溫接觸變質(zhì)巖的 ACF 圖解( 據(jù) Eskola，1915)

2. A'KF 圖解

由于 ACF 圖解中舍去 K₂O 引起的種種問題，Eskola ( 1915) 又設(shè)計(jì)一種對(duì)含石英泥質(zhì)巖更為合適的 A'KF 圖解，其特征是將 K₂O 列為三個(gè)獨(dú)立組分之一，又考慮到對(duì)這類巖石的礦物組合影響最大的不是 Al₂O₃總量，而是它與 K₂O以分子比1∶ 1 組成鉀長(zhǎng)石之后剩余的 Al₂O₃摩爾分?jǐn)?shù)，故將 A' =［Al₂O₃］+［Fe₂O₃］－［K₂O］代替 A =［Al₂O₃］+［Fe₂O₃］作為一個(gè)獨(dú)立組分，同時(shí)考慮到此類巖石中 CaO 的含量一般只影響斜長(zhǎng)石的牌號(hào)，可以舍去。這樣處理后的三個(gè)獨(dú)立組分為:

巖石學(xué)

將有關(guān)礦物都換算出這三個(gè)數(shù)值，再經(jīng)投影即得 A'KF 圖解 ( 圖 21 －10) 。

圖中因黑云母 ( Bi) 存在 Al 對(duì) ( Fe，Mg)的類質(zhì)同象置換，故其投影為一個(gè)線段。另將過剩礦物石英 ( Q) 和因舍去 Ca 而未能在圖內(nèi)得以反映的斜長(zhǎng)石 ( Pl) 置于三角形之外。這種圖解的最大優(yōu)點(diǎn)是以 Ms － Bi 為界劃分出富 K₂O含鉀長(zhǎng)石的組合和貧鉀富鋁出現(xiàn)鋁硅酸鹽的組合。

以上討論表明 ACF 圖解能廣泛用于各種成分變質(zhì)巖的礦物共生關(guān)研究，而 A'KF 圖解則能補(bǔ)救它在泥質(zhì)變質(zhì)巖中因 K₂O 含量引起的各種缺點(diǎn)，所以許多研究者都傾向于將兩者聯(lián)合應(yīng)用。

圖 21 －10 芬蘭 Orijarvi 地區(qū)泥質(zhì)巖石中溫接觸變質(zhì)的 A'KF 圖解( 據(jù) Eskola，1915)

3. AFM 圖解

在 ACF 和 A'KF 圖解中都將 ( Fe，Mg) O 作為一個(gè)獨(dú)立組分看待，但實(shí)際上泥質(zhì)變質(zhì)巖中 FeO/MgO 比值對(duì)礦物相有很大影響，如硬綠泥石、鐵鋁榴石出現(xiàn)于 Fe/Mg 值高的巖石中，而堇青石則易出現(xiàn)于富鎂的巖石中。Thompson ( 1957) 認(rèn)為在含石英的泥質(zhì)變質(zhì)巖中，當(dāng) H₂O 為活動(dòng)組分時(shí)，系統(tǒng)的獨(dú)立組分為 Al₂O₃、FeO、MgO 和 K₂O，其礦物組合可以 AFMK 四面體內(nèi)三維空間的一個(gè)點(diǎn)來(lái)表示。為了便于研究，選四面體棱上白云母的理想成分 KAl₃O₅( KAl₃Si₃O₁₀( OH)₂= KAl₃O₅·3SiO₂·H₂O) 點(diǎn) ( 圖 21 － 11a 中的Ms 點(diǎn)) 作為原點(diǎn)，通過各種礦物的四面體內(nèi)成分點(diǎn)向 AFM 面投影，即獲得它們?cè)?AFM面內(nèi)的位置 ( 圖 21 －11a) ，但其中不能包括白云母，所以前提是只限于含白云母的巖石。由于黑云母 ( Bi) 的成分點(diǎn)在圖 21 －11a 的 A － F － M － Ms 小四面體之外，所以投影點(diǎn)在圖21 －11 的 AFM 三角形之外，F(xiàn) － M 線的下方。各種礦物的實(shí)際投影是采用計(jì)算的方法，先將分析結(jié)果換算成氧化物摩爾分?jǐn)?shù)，再按以下公式計(jì)算出投影坐標(biāo) A 和 M:

圖 21 －11 AFM 圖解的構(gòu)成( 轉(zhuǎn)引自 Miyashiro，1994)

巖石學(xué)

各礦物投影之后，再連接共生線，即構(gòu)成 AFM 圖解。圖 21 －12 為美國(guó)新荷馬州中西部下部矽線石帶泥質(zhì)變質(zhì)巖的 AFM 圖解。這種圖解的最大優(yōu)點(diǎn)是能明顯表示巖石中 Fe/Mg 比值對(duì)礦物相的影響，且能表示類質(zhì)同象礦物中 Fe － Mg 的變化范圍，但它只能用于含白云母和石英的變質(zhì)巖。Reinhart ( 1968) 還曾設(shè)計(jì)了另一種由正長(zhǎng)石成分點(diǎn)向 AFM 而投影的圖解，此時(shí):

巖石學(xué)

礦物共生分析和各種成分－共生圖解對(duì)研究變質(zhì)作用的物化條件和變質(zhì)相曾起重要作用。但研究時(shí)都將自然界巖石的多組分系統(tǒng)簡(jiǎn)化成三元或四元系統(tǒng)來(lái)處理，再加上組分分析時(shí)難以避免的主觀因素，常使結(jié)果不符合相律，或出現(xiàn)各種難以解釋的現(xiàn)象。特別是當(dāng)流體作用加強(qiáng)，系統(tǒng)呈半開放狀態(tài)時(shí)，問題更為復(fù)雜。在目前強(qiáng)調(diào)溫壓條件定量估算和變質(zhì)作用時(shí)空演化樣式研究的新發(fā)展趨向中，這類研究方法已不再占太重要地位，但仍不失為一項(xiàng)基礎(chǔ)研究?jī)?nèi)容。

圖 21 －12 美國(guó)新荷馬州中西部變泥質(zhì)巖下部矽線石帶礦物組合的 AFM 圖解( 據(jù) Thompson，1957)

五、施賴納瑪克斯共生分析法和成巖格子的概念

荷蘭物理學(xué)家施賴納瑪克斯 ( Schreinamakers，1915) 在吉布斯相律基礎(chǔ)上，應(yīng)用數(shù)學(xué)拓?fù)鋵W(xué)計(jì)算法創(chuàng)立了零變、單變和雙變平衡的一系列幾何表示方法，稱為施賴納瑪克斯法。Grubenmann 于 20 世紀(jì)初將此法引入變質(zhì)巖石學(xué)中。按此法，當(dāng)系統(tǒng)的組分?jǐn)?shù)目 ( c)和相數(shù)目 ( p) 已知時(shí)，即可在 P － T 圖上推導(dǎo)出零變平衡點(diǎn)、單變平衡線和雙變平衡區(qū)的空間配置關(guān)系，以及各種可能的單變反應(yīng)式和雙變區(qū)內(nèi)的成分－礦物共生關(guān)系。例如對(duì)一個(gè)三元 ( 三組分) 五個(gè)礦物相的簡(jiǎn)單系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，按相律和組合公式的推導(dǎo)，可得出在P － T 圖上 ( 圖 21 － 14) 應(yīng)有一個(gè)零變點(diǎn) ( f = 0) ，此時(shí)五個(gè)礦物相平衡共存; 有五條單平衡線，稱為施賴納瑪克斯束，每條線上可有四個(gè)礦物相區(qū)存，此時(shí) f =1; 有五個(gè)雙變平衡區(qū)，各區(qū)共有 10 個(gè) 3 相平衡組合，此時(shí)f =2。此圖的構(gòu)筑程序是首先在理論基礎(chǔ)上根據(jù)5 種礦物相的化學(xué)成分關(guān)系及各自在圖21 －13 中的位置推導(dǎo)出彼此間可能出現(xiàn)的所有化學(xué)反應(yīng)式。例如圖中礦物相 ( 1) 不參加的化學(xué)反應(yīng)式應(yīng)為 2 + 3 = 4 + 5，這反應(yīng)式就用( 1) 標(biāo)記。然后據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)定、熱力學(xué)計(jì)算或應(yīng)用莫里－施賴納瑪克斯法則來(lái)確定不變點(diǎn)位置，各條單變線斜率及彼此在空間上的配置順序。目前應(yīng)用最多的還是莫里－施賴納瑪克斯法則。同時(shí)也用它來(lái)確定每?jī)蓷l單變線所夾扇形區(qū)內(nèi)的成分－礦物共生圖解。圖 21 －14 中5 條實(shí)線都是單變反應(yīng)線，各自經(jīng)零變點(diǎn)后再延伸的虛線代表準(zhǔn)穩(wěn)定平衡線。單變平衡線兩側(cè)所標(biāo)記的數(shù)字為相應(yīng)反應(yīng)式兩側(cè)的礦物相。各雙變區(qū)都有自己的三角形成分－共生圖解，其中帶斜線的小三角形代表該區(qū)間的特征礦物共生組合，其余組合則與鄰區(qū)所共有。如反應(yīng)( 1) 與 ( 5) 之間，2 +3 +4 為特征組合，1 +2 + 4 和 1 + 3 + 4 組合均是與鄰區(qū)所共有。

圖 21 －13 ［A］－［B］－［C］三組分系統(tǒng)中五個(gè)礦物相 ( 1，2，3，4，5)的化學(xué)成分關(guān)系

圖 21 －14 ［A］－［B］－［C］三組分五個(gè)礦物相共生關(guān)系的施賴納瑪克斯圖解

當(dāng)系統(tǒng)中能出現(xiàn)的礦物相數(shù)目＞ c + 2 時(shí)稱為復(fù)式系統(tǒng)，此時(shí)必有兩個(gè)或更多零變點(diǎn)和圍繞它們的幾個(gè)單變平衡線束，它們共同組成網(wǎng)狀體系，稱為巖石 ( 或礦物) 成因格子 ( 或網(wǎng)系圖) 。它們是圖示礦物共生關(guān)系隨 P － T 而變化及其間化學(xué)反應(yīng)性質(zhì)的最好方式。如 Grant ( 1973) 曾模擬 Al₂O₃－ K₂O － FeO － MgO － SiO₂－ H₂O 六組分系統(tǒng)能出現(xiàn) Q、Kf、Al₂SiO₅、Bi、Crd、Sil、Gt、Ant、St 和 H₂O 等 10 個(gè)相的巖石成因格子 ( 圖 21 － 15) 。由于其礦物總數(shù)已超過 c +2，所以為復(fù)式系統(tǒng)，共有 3 個(gè)零變點(diǎn) ( 一個(gè)在圖外) ，由三組單變平衡線束組成，單變線上可有 5 個(gè)礦物相共存，8 個(gè)雙變區(qū)內(nèi)為四個(gè)礦物相的平衡組合。如在Ⅳ區(qū)可出現(xiàn) Kf + Sil + Bi + Crd，Kf + Sil + Bi + Gt，Kf + Bi + Gt + Ant/Opx，Sil +Bi + Crd + Gt 等共生組合。

圖 21 －15 K₂O － Al₂O₃－ FeO － MgO － SiO₂－ H₂O 復(fù)式系統(tǒng)的巖石成因格子，石英和 H₂O 存在所有組合中( 據(jù) Grant，1973)

這類研究方法將礦物共生關(guān)系進(jìn)一步與變質(zhì)反應(yīng)及溫壓變化聯(lián)系起來(lái)，對(duì)于查明變質(zhì)作用演化規(guī)律有較重要意義。但仍以理論推斷為主，多數(shù)情況下缺乏定量概念，所以必須與巖礦實(shí)驗(yàn)研究結(jié)合起來(lái)，互相驗(yàn)證，才能在變質(zhì)巖成因研究中發(fā)揮更大作用。

思考題

1. 舉例說(shuō)明固－固反應(yīng)與脫揮發(fā)分反應(yīng)的不同特征及其地質(zhì)溫度壓力計(jì)意義。

2. 說(shuō)明以下兩種連續(xù)反應(yīng)的礦物變化過程

① 黑云母 ( Bi) + 石英 ( Q) →1. 5 斜方輝石 ( Opx) + 鉀長(zhǎng)石 ( Kf) + H₂O

② 普通角閃石 ( Hb) + 斜長(zhǎng)石 ( Pl₁) →斜方輝石 ( Opx) + 單斜輝石 ( Cpx) + 斜長(zhǎng)石 ( Pl₂) + H₂O

3. 交換反應(yīng)和凈轉(zhuǎn)移反應(yīng)何者更適于作地質(zhì)壓力計(jì)? 為什么?

4. 為什么一種礦物對(duì)溫壓計(jì)有多種計(jì)算公式? 應(yīng)用時(shí)如何選擇?

5. 怎樣判斷變質(zhì)巖中哪些礦物彼此為平衡共生關(guān)系? 為什么強(qiáng)調(diào)平衡成分?

6. 總結(jié)變質(zhì)巖中礦物共生分析的原理和方法，評(píng)述 ACF，A'KF 和 AFM 圖解的優(yōu)缺點(diǎn)。

7. 成分－共生圖解中如連接共生礦物的共生線出現(xiàn)相交現(xiàn)象，如何解釋?

8. 巖石成因格子是如何編制的? 能反映什么問題?

四、AFM（原子力顯微鏡）的問題

以前做過這個(gè)試驗(yàn)，你可以參考一下

1、設(shè)備信號(hào)來(lái)源：激光信號(hào)接收：PSD（Position Sensitive Detector）全稱為位置傳感檢測(cè)器，輸出的是模擬信號(hào)，線性度好、響應(yīng)快。探針：在鍍金的小矩形上，每頭有一大一小的等腰三角形，探針三角形頂端，垂直于三角形平面，肉眼只能看到三角形，看不到探針，一個(gè)矩形上有四個(gè)探針可以使用。壓電陶瓷：樣品在測(cè)試過程中，三維方向的運(yùn)動(dòng)是通過三根壓電陶瓷的位移產(chǎn)生信號(hào)放大、反饋、數(shù)據(jù)采集、顯示2、過程1、把用探針的小矩形用雙面膠貼好，矩形伸出的長(zhǎng)度一般為小于或接近長(zhǎng)邊的一半，用四個(gè)控制螺釘調(diào)節(jié)激光器，使激光照在三角形的邊上，直到產(chǎn)生衍射條紋，并且衍射條紋在PSD左側(cè)，不能在PSD光敏面上，傾斜方向 \ ，光斑中心居中，激光照在三角形邊上達(dá)到衍射條件時(shí)將產(chǎn)生強(qiáng)的反射光；

2、用雙面膠把待測(cè)樣品粘在樣品臺(tái)上，雙面膠要貼平，樣品要測(cè)得地方不能太靠樣品臺(tái)中心，因?yàn)樵跍y(cè)試時(shí)探針接觸的位置不是在樣品臺(tái)的中心，然后把樣品臺(tái)固定在三根壓電陶瓷構(gòu)成的支桿上，適當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)樣品臺(tái)，使待測(cè)樣品的中心與探針的位置相對(duì)；3、用粗調(diào)使試樣向探針運(yùn)動(dòng)，此時(shí)為了觀察可把激光關(guān)了，當(dāng)接近至1~2mm時(shí)打開激光，使用細(xì)調(diào)，觀察控制面板上PSD反饋信號(hào)、Z軸反饋信號(hào)的變化、衍射光斑的變化，但衍射光斑移動(dòng)時(shí)說(shuō)明已進(jìn)入原子力的作用范圍，應(yīng)緩慢調(diào)節(jié)旋鈕，在光斑移動(dòng)迅速的時(shí)候應(yīng)適當(dāng)方向調(diào)節(jié)旋鈕，防止調(diào)過，在PSD信號(hào)為1.6，Z軸反饋信號(hào)-200~-300時(shí)即可進(jìn)行測(cè)試。

3、出現(xiàn)的問題和解決方法

3.1 Z軸反饋信號(hào)不穩(wěn)定當(dāng)在調(diào)節(jié)的時(shí)候Z軸反饋信號(hào)不穩(wěn)定，而且跳動(dòng)很大時(shí)，就不能進(jìn)行測(cè)試，產(chǎn)生這樣的情況主要可能有兩點(diǎn)：1、表面狀態(tài)特殊，適當(dāng)旋轉(zhuǎn)樣品臺(tái)，從新選擇測(cè)試位置；2、探針?biāo)蓜?dòng)，因?yàn)樘结樖怯秒p面膠粘的，在測(cè)試過程中，來(lái)回運(yùn)動(dòng)將是探針?biāo)蓜?dòng)，這時(shí)由于探針的不穩(wěn)定跳動(dòng)將使反饋信號(hào)不穩(wěn)定；

3.2 光斑不對(duì)對(duì)光斑的主要要求有：

1）衍射條紋要清楚，這要通過調(diào)節(jié)四個(gè)旋鈕達(dá)到良好的衍射；

2）光斑要在PSD的左邊，如果不對(duì)可能是由于針粘的不平，重新調(diào)整針的位置，將針貼平；

3）光斑的中心位置不對(duì)，這可能針固定的位置不對(duì)，適當(dāng)旋轉(zhuǎn)粘貼探針的鐵圈，針的位置中間和伸出的長(zhǎng)度為長(zhǎng)邊的一半或小于一半；

4）如果在調(diào)節(jié)距離的時(shí)候光斑不僅出現(xiàn)左右運(yùn)動(dòng)還有明顯的上下運(yùn)動(dòng)，可能是由于支撐探針的三角形邊斷裂，在達(dá)到原子力范圍時(shí)探針受力不均，此時(shí)可更換探針。

3.3 反饋信號(hào)弱首先保證打開高壓電源，如果反饋信號(hào)弱將導(dǎo)致圖像不清甚至不能測(cè)試

1）電池電量不足，激光燈強(qiáng)度變?nèi)酰?

2）確認(rèn)反饋旋鈕1～2圈，PSD旋鈕2～4圈，在此前提下如果反饋信號(hào)弱可適當(dāng)調(diào)大反饋旋鈕；

3）光斑應(yīng)在PSD的左側(cè)接近光敏面而不應(yīng)該在光敏面上；

4）激光器出現(xiàn)問題，更換激光器；

3.4 像問題首先要有一塊標(biāo)準(zhǔn)樣品，在出現(xiàn)問題的時(shí)候測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)樣品，確認(rèn)設(shè)備的問題：

1）探針上被粘上東西，通過快速掃描，把探針上的東西甩掉；