請問化學(xué)中的多組分是指得多種成分還是不同物質(zhì)的多組成分混合的意思？謝謝！

物理化學(xué)名詞，根據(jù)系統(tǒng)中物質(zhì)存在的形態(tài)和分布不同，又將系統(tǒng)分為相（phase）。相是指在沒有外力作用下，物理、化學(xué)性質(zhì)完全相同、成分相同的均勻物質(zhì)的聚集態(tài)。所謂均勻是指其分散度達(dá)到分子或離子大小的數(shù)量級（分散粒子直徑小于10^-9m）。相與相之間有明確的物理界面，超過此界面，一定有某宏觀性質(zhì)（如密度，組成等）發(fā)生突變。物質(zhì)在壓強(qiáng)、溫度等外界條件不變的情況下，從一個相轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪粋€相的過程稱為相變。相變過程也就是物質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生突然變化的過程。 通常任何氣體均能無限混合，所以系統(tǒng)內(nèi)無論含有多少種氣體都是一個相，稱為氣相。均勻的溶液也是一個相，稱為液相。浮在水面上的冰不論是2kg還是1kg ,不論是一大

什么是多分子自組裝體化學(xué)

分子聚集體化學(xué)是化學(xué)發(fā)展的新層次。分子聚集體化學(xué)以分子之間的弱相互作用及其協(xié)同效應(yīng)為基礎(chǔ)，自組裝是創(chuàng)造具有新穎結(jié)構(gòu)和功能的有序分子聚集體的重要手段。分子聚集體的化學(xué)為實(shí)現(xiàn)化學(xué)學(xué)科的知識創(chuàng)新提供了契機(jī)，同時它與物理、生物、材料等學(xué)科交叉融合，而成為產(chǎn)生新概念和高技術(shù)的重要源頭之一。擬解決的關(guān)鍵科學(xué)問題：多層次、多組分的分子自組裝及組裝動態(tài)過程；分子間弱相互作用的加合性、協(xié)同性和方向性；分子聚集體中的電子轉(zhuǎn)移、能量傳遞和化學(xué)轉(zhuǎn)換。研究內(nèi)容：1、分子間相互作用的協(xié)同效應(yīng)與自組裝原理：通過多識別位點(diǎn)單體的組裝，闡明分子間相互作用的加合性、協(xié)同性和方向性，建立二維及三維空間分層次組裝的有效原理和方法。2

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，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) 來說明，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，如當(dāng)時條件是溫度 ( 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，即此時只有 3 個相可平衡共生，低溫時為 Cc + Q + CO₂，高溫時為 Wo + CO₂+ Q或 Cc。若當(dāng)時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，則 p = c +2 － f =3 +2 －1 =4，此時 Cc + Q + Wo + CO2四個相能平衡共生，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)時至少應(yīng)有兩個自由度 ( 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)中無流體相或固溶體礦物時，p =c，如它們存在時則 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)提出的組分相對活動性假說。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組分，有些物化條件下，K₂O 和 Na₂O 也可呈活動組分，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，它們在平衡過程中保持質(zhì)量不變。柯爾仁斯基的礦物相律也可表示為 p≤c ( 有效組分) － c_m( 活動組分) 。其含義是在一定溫壓范圍內(nèi)，半開放系統(tǒng)中同時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)，而與活動組分?jǐn)?shù)目無關(guān)。在平衡過程，活動組分的化學(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)巖作為一個非均勻多組分系統(tǒng)來研究時，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)歷較長的地質(zhì)時間，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)階段殘留下來的礦物組合，它們與那個階段的溫壓條件可能接近平衡，但對峰期溫壓條件下發(fā)生的變質(zhì)反應(yīng)來說，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)有相對的時間概念。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，并已提出各種識別標(biāo)志。

一般認(rèn)為構(gòu)成一個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，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的石榴子石，其成分也不斷變化，稱為生長環(huán)帶，此時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，其成分會從晶體邊緣向核部不斷被改造，形成擴(kuò)散環(huán)帶，此時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}_{DFe － 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，研究時必須注意。此外一個平衡共生組合的礦物相數(shù)目一般較簡單，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，則也可出現(xiàn) p =c + 1 現(xiàn)象，此時仍為平衡狀態(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)果對于各地區(qū)變質(zhì)作用特征的對比和建立變質(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)志確定一個地區(qū)同一變質(zhì)等級的各種原巖中( 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。一個地區(qū)由它們組成的礦物相也可達(dá) 10 余種。要研究兩者之間的復(fù)雜控制關(guān)系很困難，也無法用通常的三角形或四面體圖解來表示彼此間依賴關(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活動組分，H₂O 是否活動組分，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，可認(rèn)為這些組分對礦物共生也無影響，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)為它們的總量對共生礦物有控制作用，但各自的相對含量則對礦物組合影響不大，故可合并為一個獨(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，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礦物的共生關(guān)系起決定性作用。當(dāng) H₂O 和 SiO₂飽和時，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)不考慮斜長石的牌號和鉀長石的鈉含量時，Na₂O 也可不考慮) ，可用圖解來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，可據(jù)其實(shí)測分子式計(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，即構(gòu)成一個 a、b、c 三元系七個礦物的成分 － 共生圖解。當(dāng)有些是成分不定的固溶體礦物時，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表示彼此成分的對應(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 組分相對稍高的 A 礦物共生。礦物共生線將三角形 abc 分成5 個小三角形，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，同時將與它有關(guān)的礦物鉀長石放到圖外。然后將留下的三個組分按摩爾分?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，同時將石英、鉀微斜長石、鈉長石放在圖外。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)律性對應(yīng)關(guān)系。其缺點(diǎn)是 K₂O 對許多巖石中普遍共生的黑云母、白云母和鉀長石的控制關(guān)系未能在圖解中得到反映，不能區(qū)分 K₂O 過剩與不足對礦物組合的全部影響。其次為了取消 Na₂O 的影響，將斜長石均當(dāng)作鈣長石 ( 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 列為三個獨(dú)立組分之一，又考慮到對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］作為一個獨(dú)立組分，同時考慮到此類巖石中 CaO 的含量一般只影響斜長石的牌號，可以舍去。這樣處理后的三個獨(dú)立組分為:

巖石學(xué)

將有關(guān)礦物都換算出這三個數(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 ( Fe，Mg)的類質(zhì)同象置換，故其投影為一個線段。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 為活動組分時，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)三維空間的一個點(diǎn)來表示。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，即獲得它們在 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)了另一種由正長石成分點(diǎn)向 AFM 而投影的圖解，此時:

巖石學(xué)

礦物共生分析和各種成分 － 共生圖解對研究變質(zhì)作用的物化條件和變質(zhì)相曾起重要作用。但研究時都將自然界巖石的多組分系統(tǒng)簡化成三元或四元系統(tǒng)來處理，再加上組分分析時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，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)研究內(nèi)容。

圖 21 －12 美國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，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。例如對一個三元 ( 三組分) 五個礦物相的簡單系統(tǒng)來說，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)有一個零變點(diǎn) ( f = 0) ，此時五個礦物相平衡共存; 有五條單平衡線，稱為施賴納瑪克斯束，每條線上可有四個礦物相區(qū)存，此時 f =1; 有五個雙變平衡區(qū)，各區(qū)共有 10 個 3 相平衡組合，此時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)測定、熱力學(xué)計(jì)算或應(yīng)用莫里 － 施賴納瑪克斯法則來確定不變點(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。同時也用它來確定每兩條單變線所夾扇形區(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 時稱為復(fù)式系統(tǒng)，此時必有兩個或更多零變點(diǎn)和圍繞它們的幾個單變平衡線束，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 個零變點(diǎn) ( 一個在圖外) ，由三組單變平衡線束組成，單變線上可有 5 個礦物相共存，8 個雙變區(qū)內(nèi)為四個礦物相的平衡組合。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，對于查明變質(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，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) + 鉀長石 ( Kf) + H₂O

② 普通角閃石 ( Hb) + 斜長石 ( Pl₁) →斜方輝石 ( Opx) + 單斜輝石 ( Cpx) + 斜長石 ( 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. 為什么一種礦物對溫壓計(jì)有多種計(jì)算公式? 應(yīng)用時如何選擇?

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?

求大神指導(dǎo):物理化學(xué)多組分系統(tǒng)的組成表示法公式推導(dǎo)

x是摩爾分?jǐn)?shù)，溶質(zhì)的摩爾數(shù)除以總摩爾數(shù)，b是單位質(zhì)量摩爾分?jǐn)?shù)，是溶質(zhì)的摩爾數(shù)除以溶劑的質(zhì)量。c是濃度，是溶質(zhì)的摩爾數(shù)除以總體積(就是總質(zhì)量除以密度)，寫出來就化簡吧。關(guān)系自然出來了

分子自組裝的多分子自組裝體化學(xué)

1、分子間相互作用的協(xié)同效應(yīng)與自組裝原理：通過多識別位點(diǎn)單體的組裝，闡明分子間相互作用的加合性、協(xié)同性和方向性，建立二維及三維空間分層次組裝的有效原理和方法。
2、多層次、多組分的界面分子組裝與功能：致力建立多級界面分子組裝方法，研究溶液中的有序組裝體在界面轉(zhuǎn)化的規(guī)律及其動態(tài)形成過程和解組裝過程，實(shí)現(xiàn)多組分、多層次的功能組裝體構(gòu)筑。
3、超分子復(fù)合物體系組裝及組裝過程：基于各種弱相互作用組裝形態(tài)和性質(zhì)各異的超分子復(fù)合物，實(shí)現(xiàn)由超分子復(fù)合制備功能超分子材料。
4、分子聚集體中的電子轉(zhuǎn)移、能量傳遞和化學(xué)轉(zhuǎn)換：研究分子聚集體中的電子轉(zhuǎn)移和能量傳遞，為太陽能光催化制氫提供依據(jù)；研究分子聚集體中的化學(xué)轉(zhuǎn)化，為提高化學(xué)反應(yīng)的選擇性提供新的途徑。
5、分子組裝體的手性及功能性手性組裝體：研究分子組裝體中的手性問題，并創(chuàng)造具有手性放大、手性傳遞、手性記憶等功能的手性組裝體。
6、生物膜模擬與人工酶：以聚合物囊泡作為模型體系，分別從形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能三個層面來模擬生物膜；構(gòu)筑新型高效超分子人工酶體系。 1.建立分子自組裝的新概念和新技術(shù)，揭示分子自組裝的動態(tài)過程，認(rèn)識分子間弱相互作用的加合性、協(xié)同性和方向性，闡明分子聚集體中的電子轉(zhuǎn)移、能量傳遞和化學(xué)轉(zhuǎn)換的規(guī)律，使我國分子聚集體化學(xué)的研究水平繼續(xù)躋身于國際先進(jìn)行列，某些領(lǐng)域達(dá)到國際領(lǐng)先的水平；
2.發(fā)展具有高效率、高選擇性的分子聚集體微反應(yīng)器和超分子酶催化體系，創(chuàng)造若干新型智能響應(yīng)的功能超分子材料，在分子組裝的功能研究方面做出具有重要應(yīng)用意義的成果；
3.形成一支具有堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)、創(chuàng)新能力、團(tuán)隊(duì)精神并且在國際上有重要影響的優(yōu)秀研究隊(duì)伍。