矿物双晶律对温压条件的指示意义及双晶晶格结构机制

Twinning is very abundant in minerals,especially for feldsfar and quartz. These two kinds of minerals with the most amount in the earth have the the most twin laws among the minerals. This project researches the twinning in rock-forming minerals. The electron backscattered diffraction technique, combining with the transmssion electron microscopy, will be used to analyze the twin laws in feldspar, quartz, pyroxene and mica, occurring in different kinds of rocks, such as eclogite,granulite,gneiss,migmatite,gabbro,diorite and granite.The relation ship between the frequency of the twin laws and the parent rock type will be analyzed, and then the indication of twin laws to the rock formation condition will be found out.The lattice theory of twin will be applied to calculate the twin index and obliquity of the twin laws. Twin index and obliquity can be used to measure the probability of the occurrence of the twin law. This measurment will be compared with the frequency of the twin law. Finally we will analyze the relationship among the frequency, P-T condition of the rocks and twin index and obliquity. This relationship will reveal the twin formation mechanism depending on the outside P-T conditions and the inside lattice index. This research clarifies the typomorphism of twin laws, and also illuminate the crystal structure and crystal symmetry principles in twin laws.

矿物双晶现象非常丰富多彩，特别是长石和石英，这两种在地壳上最常见的矿物，其双晶现象也是最为丰富多彩的。项目选择造岩矿物的双晶为研究对象，用背散射电子衍射技术，结合透射电子衍射技术，详细测定在不同类型岩石（榴辉岩、麻粒岩、片麻岩、混合岩、辉长岩、闪长岩、花岗岩等）中长石、石英、辉石、云母的双晶律。统计双晶律的分布概率与岩石类型的关系，总结双晶律对成岩的温压条件指示意义。应用双晶晶格结构机制理论，计算出每种双晶律的双晶指数和倾斜角两个参数，从结构上来衡量该双晶律形成的难易程度，并将这个结构衡量因素与该双晶出现的概率对比分析。最后综合分析双晶律出现概率－双晶律的寄主岩的成岩温压条件-双晶形成的结构衡量参数这三者的有机联系，从外部温压条件与内部结构机制研究双晶的成因。该研究揭示了双晶律对温压条件的标型意义，同时也阐明了双晶成因的晶体结构与晶体对称理论意义。

用电子背散射衍射技术（EBSD）查明了造岩矿物双晶的分布规律，探讨矿物双晶出现概率与寄主岩石类型、成岩条件的关系。主要研究成果有：1）建立了石英6种双晶律的理论极图，在此基础上查明了花岗岩、闪长岩、片岩、片麻岩、糜棱岩等岩石中石英各双晶律出现概率，道芬双晶最多，其概率从岩浆岩到变质岩减少，其他双晶律发育很少。2）岩石中大部分石英具双晶或交生关系（某个结晶学面平行），任意接触的石英很少；有些交生是由对称性控制的，如道芬双晶面与第三个晶体的Lane对称面平行。3）建立了长石12种双晶律的理论极图，在此基础上查明了玄武岩、辉长岩、花岗岩、片麻岩中斜长石各双晶律的出现概率，钠长石律、卡斯巴律、卡钠复合律三种双晶律占80-90%，其他双晶很少；花岗岩中钠长石律最多，玄武岩中卡钠复合律最多；花岗岩和辉长岩中斜长石双晶种类少，玄武岩和片麻岩中斜长石双晶种类多。4）辉长岩中斜长石肖钠长石双晶接合面为（405），探讨了肖钠长石律与钠长石律共存形成格子双晶的生长模型。5）建立了云母3种双晶律的理论极图（即：以(130)、(001)、(110)为双晶面的三种双晶），在此基础上查明了一些片岩中白云母双晶出现概率，(130)双晶律占60-75%，(001)双晶律占10-15%，(110)双晶律占15-25%；(130)双晶面可形成三联晶，如果同时还与(001)双晶面复合，可以形成六联晶。6）富AlVI贫Si（低压条件）的白云母(130)双晶律概率低，反之则(130)双晶律概率高。7）计算了地幔橄榄石中的三联晶的晶格匹配程度，三联晶以(031)/[011]（双晶面/垂直双晶面的轴）定义它的双晶格子，具有低双晶指数和倾斜角，说明其晶格匹配程度高。8）测试了单斜辉石中出溶结构的结晶学取向，提出了一种确定出溶片晶晶面符号的“晶带相交法”，提出了一种应用“exact phase boundary”理论估算出溶压力的新方法。9）测试了角闪石中出溶的5组钛铁矿的结晶学取向，分析了它们的形成机理。10）查明了4种贝壳珍珠层中文石的择优取向与双晶，发现了生物成矿作用形成的的不同级别的畴结构。这些成果挖掘了矿物双晶的地质意义，拓展了结晶学理论在地质方面的应用。