3. Sử dụng tài liệu địa hoá nghiên cứu các đá biến chất trao đổi

Như trên đã nêu, trong việc nghiên cứu các đá biến chất trao đổi, điều quan trọng là xác định được lượng vật chất di chuyển đến và đi ra khỏi đá. Hiện nay có nhiều phương pháp tính toán và được phân ra hai hướng: không chú ý và có chú ý tới độ rỗng của đá. Dưới đây chúng tôi chỉ giới thiệu một vài phương pháp tính toán thông dụng nhất.

a. Phương pháp tính đến quan hệ thể tích của các đá nghiên cứu không chú ý độ rỗng

Cơ sở áp dụng các phương pháp là quy tắc thể tích không thay đổi trong biến chất trao đổi (quy tắc Lingren).

Phương pháp Elliss J.

Cơ sở phương pháp là tính số lượng các nguyên tử của các nguyên tố trong thể tích không đổi theo kết quả phân tích hoá học của đá và tỉ trọng của chúng.

Thứ tự tính toán

Tính số lượng các nguyên tử trong 1 cm³ (N_i) theo công thức N_i= A_i.x, ở đây A_i - số lượng nguyên tử của nguyên tố; x - hệ số nghịch đảo, được xác định theo công thức x= 6,0228*10²³d/16604, ở đây d-tỉ trọng đá, 6,0228*10²³- số Avogadro.

Hàm lượng các oxid tính chuyển ra số nguyên tử của các ion, sau đó theo công thức tính ra số lượng tuyệt đối của các ion trong 1 cm³ của đá bị biến đổi và đá nguyên thuỷ; tìm trị số tuyệt đối và tương đối vật chất di chuyển đi-dến (xem Bảng 4.1). Đôi khi tiến hành xác định "mức độ chặt xít" của các nguyên tử của đá, nó là tỉ số tổng thể tích của tất cả các ion tham gia vào thành phần đá (SV_i) và thể tích chung của đá do các ion này choán chỗ (V_v). "Mức độ chặt xít " bằng SV_i/V_v. Khi V_v= 1 cm³ độ rỗng của đá bằng không.

Thể tích do các ion của mỗi nguyên tố V_i chiếm chỗ được xác định bằng cách nhân số ion N_i với thể tích v_i của ion này; v_i = 4,19´r_i³, trong đó r_i là bán kính ion.

Giá trị "độ chặt xít" của các nguyên tử của đá SV_i/V_v đem so sánh với chỉ số chặt xít của Ferbern P_i, chỉ số này bằng 10 lần số thương của phép chia "thể tích nguyên tử " tất cả các nguyên tố của khoáng vật cho thể tích vật chất khoáng vật, chứa số lượng các ion này: P_i = 10SV_i^m/V_v^m.

Bằng cách nhân số nguyên tử của mỗi nguyên tố với khối lượng của nguyên tử tương ứng (r_i), có thể có được hàm lượng mỗi nguyên tố (tính bằng gram) trong 1 cm³. Tổng khối lượng các nguyên tử của tất cả các nguyên tố trong 1 cm³ cần phải tương ứng tỉ trọng đá: P_i = r_i.N_i.

Khả năng áp dụng phương pháp.

Phương pháp Ellis J. được dùng để tính lượng vật chất di chuyển đi-đến khi biến chất trao đổi của các loại đá khác nhau.

b. Phương pháp tính toán có chú ý độ rỗng của đá

Phương pháp Lindgren là một trong số phương pháp tính thể tích oxid.

Thứ tự tính toán được trình bày bằng ví dụ trong Bảng 4.2. Trước hết tính chuyển tổng hàm lượng khối lượng về 100%.

Tìm hàm lượng mỗi oxid của đá nguyên thuỷ (chưa bị biến đổi) trong thể tích nào đó (100 cm³, 1000 cm³, 100 dm³, 1 m³,...) bằng cách nhân hàm lượng oxid với tỉ trọng trung bình của đá (d_v) và với thể tích V;

Bằng cách tương tự tìm hàm lượng các oxid của đá bị biến đổi trong cùng thể tích V. Chú ý tổng hàm lượng của tất cả các oxid trong đá tính được trong thể tích tính toán phải bằng tích tỉ trọng trung bình của đá với thể tích.

Sau khi tính toán theo các thao tác đã nêu, ta so sánh từng cặp hàm lượng mỗi một oxid trong đơn vị thể tích của đá nguyên sinh và đá bị biến đổi và chỉ hiệu số bằng dấu (+) khi vật chất được vận chuyển đến và bằng dấu (-) khi vận chuyển đi. Tính tổng hàm lượng khối lượng các oxid mang đến và mang đi. Hiệu giữa chúng cho biết cân bằng vật chất khi biến chất. Khi tính đúng thì đại lượng cân bằng cần phải đúng bằng tích của thể tích với tỉ trọng trung bình của đá. Sau đó xác định sự tăng hay giảm hàm lượng khối lượng của mỗi oxid theo phần trăm so với hàm lượng của nó trong đá nguyên thuỷ. Tiếp đến tính vật chất mang đến - mang đi và cân bằng vật chất theo phần trăm (b) so với khối lượng vật chất của đá nguyên thuỷ.

Khả năng áp dụng phương pháp. Phương pháp thể tích - oxid được dùng để đánh giá cân bằng vật chất trong quá trình biến chất trao đổi. Là một trong những phương pháp đơn giản và chính xác nhất.

Bảng 4.1. Ví dụ tính toán theo phương pháp Elliss
Oxid	Hàm lượng (% khối lượng)				Số lượng nguyên tử
	Kết quả phân tích		Tính ra 100%		Đá nguyên thuỷ		Đá bị biến đổi
	Đá ng.thuỷ	Đá bị biến đổi	Đá ng.thuỷ	Đá bị biến đổi	Cation	Anion	Cation	Anion
SiO2	48,22	77,50	48,20	77,46	0,8030	1,6060	1,2896	2,5792
TiO2	2,00	0,13	2,00	0,13	0,0250	0,0500	0,0016	0,0032
Al2O3	13,26	11,60	12,25	11,59	0,2410	0,3615	0,2278	0,3417
Fe2O3	5,70	0,61	5,70	0,61	0,0720	0,1080	0,0077	0,0115
FeO	11,74	0,85	11,73	0,85	0,1632	0,1632	0,0118	0,0118
MnO	0,28	0,02	0,28	0,02	0,0390	0,0390	0,0003	0,0003
MgO	6,05	0,15	6,05	0,15	0,1502	0,1502	0,0037	0,0037
CaO	10,40	0,50	10,39	0,50	0,1850	0,1850	0,0089	0,0089
Na2O	2,38	3,317	2,38	3,316	0,0766	0,0383	0,1066	0,0533
K2O	0,47	4,887	0,47	4,884	0,0100	0,0050	0,1037	0,0518
Li2O	-	0,003	-	0,003	-	-	0,0002	0,0001
Rb2O	-	0,013	-	0,013	-	-	0,0003	0,0001
TR2O3	-	0,02	-	0,02	-	-	0,0003	0,0004
P2O5	-	0,03	-	0,03	-	-	0,0004	0,0010
F	-	0,07	-	0,07	-	-	-	0,0037
H2O^-	0,20	0,03	0,20	0,03	-	-	-	-
H2O^+	0,35	0,35	0,35	0,35	0,0388	0,0194	0,0388	0,0194
S	100,05	100,08	100,00	100,03	1,8038	2,7256	1,8016	3,0901
- O= F2	0,00	-0,03	0,00	-0,03	-	-	-	-0,0019
S	100,05	100,05	100,00	100,00	1,8038	2,7256	1,8016	3,0882
S	-	-	-	-	-	2,7256	-	3,0845

Tiếp Bảng 4.1

Nguyên tố	Số ion trong 1 cm^3, Ni.10^19		Mang đến (+), mang đi (-) cho 1 cm^3		Bán kính ion ri (nm)	Thể tích ion Vi	Thể tích ion Vi.Ni		r	Pi.10^-5g
	Đá ng.thuỷ	Đá biến đổi	Hiệu tuyệt đối 10^19	% hàm lượng ng.tử trong đá			Đá ng.thuỷ	Đá biến đổi		Đá ng.thuỷ	Đá biến đổi
Si	9,204	12,771	+3,567	+38,75	0,39	0,25	2,301	3,193	46,60	428,9	595,1
Ti	0,286	0,016	-0,270	-94,41	0,64	1,09	0,312	0,017	79,55	22,7	1,3
Al	2,762	2,256	-0,506	-18,32	0,57	0,80	2,210	1,805	44,80	123,7	101,1
Fe^+3	0,825	0,076	-0,749	-9,08	0,67	1,26	1,039	0,105	92,76	76,5	7,0
Fe^+2	1,871	0,111	-1,760	-94,07	0,83	2,39	4,472	0,265	92,76	173,5	10,2
Mn	0,447	0,003	-0,444	-99,33	0,91	3,14	1,404	0,009	91,21	40,8	0,3
Mg	1,722	0,037	-1,685	-97,86	0,78	1,97	3,392	0,073	40,39	69,3	1,5
Ca	2,120	0,088	-2,032	-95,85	1,06	4,99	10,579	0,439	66,56	141,1	5,9
Na	0,878	1,056	+0,178	+20,28	0,98	3,94	3,552	4,161	38,18	33,5	40,3
K	0,115	1,027	+0,912	+793,05	1,33	9,85	1,133	10,116	64,94	7,5	66,7
Li	-	0,002	+0,002	+	0,78	1,97	-	0,004	11,52	-	0,02
Rb	-	0,003	+0,003	+	1,47	13,31	-	0,040	141,88	-	0,4
TR	-	0,003	+0,003	+	1,14	6,20	-	0,012	230,59	-	0,5
P	-	0,004	+0,004	+	0,35	0,18	-	0,001	51,44	-	0,2
F	-	0,0037	+0,0037	+	1,33	9,85	-	0,364	31,54	-	1,2
(OH)	0,445	0,384	-0,061	-13,71	1,40	11,48	5,109	4,408	28,24	12,6	10,8
O	31,241	30,546	-0,695	-2,22	1,32	9,64	30,116	29,446	26,57	-	-
[0-(OH)]	30,796	30,162	-0,634	-2,06	1,32	9,64	29,687	29,076	26,57	818,2	801,4
S	51,471	48,036	-3,436	-6,68	-	-	65,190	54,088	-	1958,5	1643,9
+S	-	-	+4,705	+9,14
-S	-	-	-8,142	-15,82
±S	-	-	-3,437	-6,68

d_ng.thuỷ= 3,16; x_ng.thuỷ= 3,16x6,0228´10²³/166,04x100 = 11,462x10²⁹; "Độ chặt xit": (SV_i /V_v)_ng.thuỷ= 0,652 = 65,2%

d_b.đổi= 2,73; x_b.đổi= 9,903x10¹⁰ (SV_i /V_v)_b.đổi= 54,1%

Bảng 4.2. Ví dụ tính toán theo phương pháp Lindgren

	Hàm lượng khối lượng (%)				Hàm lượng các oxid trong 10cm^3 (g)		Mang đến (+), mang đi (-) trong 10cm^3 (g)
	Kết quả phân tích		Tính chuyển ra 100%
	Đá ng/thuỷ	Đá biến đổi	Đá ng/thuỷ	Đá biến đổi	Đá ng/thuỷ	Đá biến đổi	Đá ng/thuỷ	Đá biến đổi
SiO2	0,77	36,07	0,77	36,95	21,9	1315,4	+1293,5	-5906,4
TiO2	0,03	0,06	0,03	0,06	0,8	2,1	+1,3	+162,5
Al2O3	0,17	0,41	0,17	0,42	4,8	14,9	+10,1	+210,4
Fe2O3	0,06	27,3	0,06	27,96	1,7	995,4	+993,7	+5842,9
FeO	0,02	0,15	0,02	0,15	0,6	5,3	+4,7	+783,3
MnO	0,05	0,18	0,05	0,18	1,4	6,4	+5,0	+357,1
MgO	0,56	1,29	0,56	1,32	15,9	47,0	+31,1	+195,6
CaO	55,20	30,94	55,6	31,68	1563,7	1127,8	-435,9	-27,9
P2O5	0,02	0,09	0,02	0,09	0,6	3,2	+2,6	+433,4
CO2	43,37	1,16	43,26	1,19	1228,6	42,4	-1186,2	-96,6
+S	-	-	-	-	-	-	+2342,0	+82,5
-S	-	-	-	-	-	-	-1622,1	-57,1
S	100,25	97,65	100,00	100,00		3559,9	+719,9	+25,3
d	2,87	3,83
dv	2,84	3,56
b	1,1%	7,1%