Нормативна минералогија

Нормативната минералогија е пресметка на составот на примерок од карпа што ја проценува ''идеализираната минералогија'' на карпата врз основа на квантитативна хемиска анализа според принципите на геохемијата.
Нормативните пресметки на минерали може да се постигнат преку КИПВ нормата или Барт-Нигли нормата (исто така позната како катјонска норма).
Нормативните пресметки се користат за да се добие идеализирана минералогија на кристализиран растоп. Прво, карпата се анализира хемиски за да се утврдат елементарните состојки. Резултатите од хемиската анализа традиционално се изразуваат како оксиди (на пр. тежинскиот процент Mg се изразува како тежински процент MgO). Потоа се пресметува нормативната минералогија на карпата, врз основа на претпоставки за редоследот на формирање на минерали и познатите фазни односи на карпите и минералите, и со користење на поедноставени минерални формули. Пресметаната минералогија може да се користи за проценка на геохемиски концепти како што е заситеноста на растопите со силициум диоксид.
Нормативната пресметка е во суштина пресметка и таа може да се постигне преку компјутерски програми.
1 КИПВ норма
Нормата за КИПВ (CIPW) е развиена во раните 1900-ти години и е именувана по нејзините творци, петролозите Чарлс Крос, Џозеф Идингс, Луис Пирсон и геохемичарот Хенри Вашингтон. Пресметката на нормативната минералогија на КИПВ се базира на типичните минерали што можат да се таложат од безводна магма при низок притисок и ја поедноставува типичната магматска геохемија што се гледа со следните четири ограничувања:
* Магмата кристализира под безводни услови, така што не се формираат водни минерали (хорнбленда, биотит).
* Се претпоставува дека феромагнезиските минерали не содржат Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>.
* Се претпоставува дека односот Fe/Mg за сите феромагнезиски минерали е ист.
* Се претпоставува дека неколку минерали се некомпатибилни, па затоа нефелинот и/или оливинот никогаш не се појавуваат со кварцот во нормални услови.
Ова е вештачки сет на ограничувања, и затоа резултатите од нормата CIPW не го одразуваат правилниот тек на магматската диференцијација во природата.
Примарната придобивка од пресметувањето на CIPW нормата е одредувањето на идеалната минералогија на афанитска или порфиритна магматска карпа. Второ, степенот на заситеност со силициум диоксид на стопената карпа што ја формирала може да се процени во отсуство на дијагностички фелдспатоиди.
Заситеноста на карпата со силициум диоксид варира не само во зависност од содржината на силициум диоксид, туку и од пропорцијата на различните алкалии и метални видови во стопената маса. Евтектичката рамнина на заситеноста со силициум диоксид е различна за различни семејства на карпи и не може лесно да се процени, па оттука и потребата да се пресмета дали карпата е заситена со силициум диоксид или не.
Ова се постигнува со доделување катјони од главните елементи во карпата на силициумските анјони во модален сооднос, за да се формираат минерали во цврст раствор во идеализираниот минерален склоп почнувајќи со фосфор за апатит, хлор и натриум за халит, сулфур и FeO во пирит, FeO <sub>и</sub> Cr<sub>2</sub>O<sub>3</sub> се распределуваат за хромит, FeO и еднаква моларна количина на TiO<sub>2</sub> за илменит, CaO и CO<sub>2</sub> за калцит, за да се комплетираат најчестите несиликатни минерали. Од преостанатите хемиски состојки, Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> и K<sub>2</sub>O се распределуваат со силициум за ортоклас; натриум, алуминиум и калиум за албит, се додека не остане силициум (во кој случај се пресметуваат фелдспатоиди) или вишок, во кој случај карпата содржи нормативен кварц.
2 Нормативна и модална минералогија
Нормативната минералогија претставува проценка на минералошкиот состав на карпата. Таа обично се разликува од визуелно набљудуваната (модалната) минералогија, барем во однос на типовите минерални видови, особено кај феромагнезиските минерали и фелдшпатите, каде што е можно постоење на многу серии на цврсти раствори на минерали, или минерали со слични соодноси на Fe и Mg што се заменуваат меѓусебно, особено во присуство на вода (на пр., амфибол и биотит кои го заменуваат пироксенот).
Сепак, кај афанитски карпи, или кај карпи со фенокристали кои очигледно не се во рамнотежа со основната маса (groundmass), нормативната минерална пресметка често е најдобриот начин да се разбере еволуцијата на карпата и нејзиниот однос со други магматски карпи во регионот.
3 Предупредувања
КИПВ нормата или катјонската норма е корисна алатка за процена на заситеноста или презаситеноста со силициум диоксид; проценките на минералите во еден математички модел се засноваат на многу претпоставки и резултатите мора да се усогласат со набљудуваната минералогија. Следните фактори создаваат најмногу грешки во пресметките:
* Кумулатни карпи. Иако нормативната минерална пресметка не е нужно неправилна за кумулатни карпи, добиените информации имаат сомнителна вредност, бидејќи кумулатната карпа не го претставува стопениот материјал од кој е издвоена. Меѓутоа, ако може да се анализира основната маса на кумулатот, оправдано е да се користи нормативна пресметка за да се добијат информации за родителскиот мелт.
* Оксидативна состојба. Бидејќи нормативната пресметка го распределува железото помеѓу оксидните фази и достапноста за силикатните фази, врз основа на проценки за односот Fe²⁺/Fe³⁺, погрешна проценка на овој однос за конкретната карпа може да даде неточни количини на магнетит или хематит, или да ја измени силикатната минералогија. Ако односот Fe²⁺/Fe³⁺ е познат за примерокот, добиената пресметка треба подобро да се совпаѓа со набљудуваната минералогија.
* Притисок и температура. Бидејќи CIPW нормата се базира на безводни мелтови и кристализација при релативно низок притисок, добиената нормативна минералогија не ја одразува секогаш реалната минералогија на сите типови карпи, особено оние формирани во мантијата. Нормативната минералогија не е целосно точна за карпи формирани при висок притисок, каде што, на пример, флогопит може да го замени амфиболот, амфиболот – оливинот и слично. Развиени се модифицирани нормативни пресметки кои поточни го одразуваат специфичниот притисочен режим на длабоката кора и мантијата.
* Јаглерод диоксид. Влијанието на CO₂ врз повеќето силикатни мелтови е релативно мало, но во некои случаи, особено кај карбонатитите, како и кај одредени лампрофирски типови карпи, кимберлити и лампроити, присуството на јаглерод диоксид и калцит во мелтот или во акцесорните фази доведува до погрешна нормативна минералогија. Ова се должи на фактот дека, ако јаглеродот не е анализиран, се појавува вишок калциум, што предизвикува нормативна силикатна незаситеност и го зголемува буџетот на калциум-силикатни минерали. Слично, ако е присутен графит (како кај некои кимберлити), може да се добие вишок C и со тоа да се искриви пресметката кон прекумерно количество карбонат. Вишокот елементарен C во природата, исто така, резултира со намалена кислородна фугитивност и ги менува односите Fe²⁺/Fe³⁺.
* Халиди. Присуството на одредени халиди и неметални елементи во мелтот ја менува резултантната хемија. На пример, борот формира турмалин; вишокот хлор може да доведе до формирање на скаполит наместо фелдспат. Ова е генерално ретко, освен кај некои A-тип гранити и сродни карпи.
* Минерална нерамнотежа. Слично на кумулатните карпи, една карпа може да содржи туѓи минерали наследени од претходни мелтови, или дури да содржи ксенолити или рестит. Не е соодветно да се пресметува нормативна минералогија за магматска брекча.
Поради оваа причина, не се препорачува употреба на КИПВ норма за одредување кимберлити, лампроити, лампрофири и некои силициум-незаситени магматски карпи. Во случај на карбонатит, не е соодветно да се користи КИПВ норма на стопена маса богата со карбонат.
Можно е да се примени КИПВ нормата за одредување на метаморфозирани магматски карпи. Валидноста на методот важи и за метаморфозирани магматски карпи како и за која било магматска карпа, и во овој случај е корисна за изведување на претпоставена минералогија од карпа која можеби нема преостаната минералогија на протолитни остатоци.
4 Поврзано
* Геохемија
* Минералогија
5 Наводи
* Хес, П.К. (1989), ''Потекло на магматски карпи'', претседател и соработници на Харвард колеџот (стр. 276–285), .
* Блат, Харви и Роберт Трејси (1996), ''Петрологија'', 2-ро издание, Фримен (стр. 196–7), .