Perple_X 礦物模型選用指南

# Perple_X 礦物模型選用 :::success 這是針對 `hp62ver.dat` 資料庫的參數清單。 ::: ### 一、初始成分 (Thermodynamic Components) 所有模擬建議使用此標準組合 (MnNCKFMASHT)： `SiO2` `TiO2` (重要) `Al2O3` `FeO` `MgO` `MnO` `CaO` `Na2O` `K2O` `H2O` (若做隱沒帶脫水，Amount 設為變數；若做一般相圖，設為 Saturated) --- ### 二、構造環境與礦物模型選用此清單依照 **構造環境 (Tectonic Setting)** 分類。在 `build` 過程中，請依據岩石是否可能接觸水、或是否經歷脫水反應，選擇對應的 **Solution Models**。 * Solution Models (固溶體)：是可以調整成分的礦物（如橄欖石，可以是純鎂、純鐵或混合）。您必須主動挑選它們。 * Pure Phases (純礦物)：是固定成分的礦物（如石英，永遠是 SiO2）。它們預設全部都在，除非您把這踢出去。 #### 1. 隱沒洋殼 (Subducted Oceanic Crust / MORB) 這是隱沒帶模擬中最複雜的區域，因為它會經歷從「藍片岩相 (含水)」轉變為「榴輝岩相 (乾燥)」的劇烈變化。 * **乾燥 / 高溫環境 (Dry / Eclogite Facies)** * **適用情境：** 深部隱沒帶 (>60km)、脫水後的板塊、高溫變質。 * **必選 Solution Models：** * **`Omph(GHP)`** (綠輝石)：**核心！** 這是定義榴輝岩 (Eclogite) 的關鍵礦物。 * **`Gt(W)`** (石榴子石)：**核心！** 榴輝岩的骨架，隨壓力增加而增多。 * **`Pl(h)`** (斜長石)：在淺部或高溫麻粒岩相存在，深部會消失。 * **`Cpx(HP)`** (單斜輝石) & **`Opx(HP)`** (斜方輝石)：常見的伴生輝石。 * **必備純礦物 (Pure Phases)：** * `coe` (柯石英)：**超高壓 (UHP)** 指標，深度 > 80km 時石英會轉變為此。 * `q` (石英)、`ru` (金紅石)。 * **含水 / 低溫環境 (Wet / Blueschist Facies)** * **適用情境：** 淺部冷隱沒帶、藍片岩、富水環境。 * **必選 Solution Models (需疊加在乾燥清單上)：** * **`Amph(DP)`** 或 **`Gl(G)`** (角閃石 / 藍閃石)：藍片岩相的靈魂，主要儲水礦物。 * **`Ep(HP)`** 或 **`Zo`** (綠簾石 / 黝簾石)：常見的含水鈣鋁矽酸鹽。 * **`Chl(W)`** (綠泥石)：低溫高壓下的重要含水相。 * **必備純礦物 (Pure Phases)：** * **`law`** (硬柱石)：**極重要！** 它是冷隱沒帶將水帶入深部的主力，通常沒有 Solution model，務必保留純礦物。 --- #### 2. 地函與地函楔 (Mantle & Mantle Wedge) 背景物質，體積最大。區分重點在於是否受到板塊脫水的影響（蛇紋岩化）。 * **乾燥環境 (Dry Mantle / Asthenosphere)** * **適用情境：** 一般岩石圈地函、軟流圈、遠離隱沒帶區域。 * **必選 Solution Models：** * **`Ol(HP)`** (橄欖石)：地函主體，佔 60% 以上體積。 * **`Opx(HP)`** (斜方輝石) & **`Cpx(HP)`** (單斜輝石)。 * **`Sp(W)`** (尖晶石)：淺部地函 (<60-80km) 的鋁相。 * **`Gt(W)`** (石榴子石)：深部地函 (>80km) 的鋁相。 * **含水環境 (Wet Mantle / Serpentinite)** * **適用情境：** 地函楔 (Mantle Wedge) 鼻端、蛇紋岩、斷層帶。 * **必選 Solution Models (需疊加在乾燥清單上)：** * **`Atg(PN)`** (葉蛇紋石)：**最重要！** 高溫蛇紋石，負責將水運送到深部。 * **`Tlc(HP)`** (滑石)：常見於板塊介面的富矽地函岩。 * **`Chl(W)`** (綠泥石)：在地函楔冷端非常穩定。 * **`Br(W)`** (水鎂石)：低溫富水環境。 --- #### 3. 穩定大陸地殼 (Stable Continental Crust) 以花崗岩質為主，化學成分富含 K (鉀) 和 Na (鈉)。 * **一般 / 乾燥環境** * **適用情境：** 克拉通基底、一般地殼。 * **必選 Solution Models：** * **`San(VC)`** (鉀長石) & **`Pl(h)`** (斜長石)：地殼的主要組成礦物。 * **`Bio(TCC)`** (黑雲母) & **`Mica(W)`** (白雲母)：少量的雲母通常存在。 * **高溫深熔環境 (Anatexis)** * **適用情境：** 地殼下部受熱、造山帶深部。 * **必選 Solution Models：** * **`Melt(W)`** (矽酸鹽熔體)：**必加！** 若溫度 > 650°C 且有水/雲母，岩石會熔融。若不選此模型，計算可能會崩潰或產生錯誤的高溫礦物組合。 --- #### 4. 陸域造山帶 / 沉積岩 (Collisional Orogen / Sediments) 如台灣中央山脈或喜馬拉雅山，富含鋁 (Al) 和鉀 (K) 的變質泥質岩。 * **特徵：** 地殼增厚、高溫變質。 * **必選 Solution Models：** * **`Mica(W)`** (多矽白雲母)：變質沉積岩的主要含鉀礦物。 * **`Bio(TCC)`** (黑雲母)：較高溫變質區。 * **`Gt(W)`** (石榴子石)：常見變質礦物。 * **`St(W)`** (十字石)：中溫高壓指標礦物。 * **`Crd(W)`** (堇青石)：高溫低壓（接觸變質或減壓）指標。 * **必備純礦物 (Pure Phases - 溫度計)：** * `ky` (藍晶石)：高壓。 * `sill` (矽線石)：高溫。 * `and` (紅柱石)：低壓。 :::info **快速檢查清單** 1. **有水嗎？** * 若系統中有 H2O，務必加入 `Amph`, `Mica`, `Chl`, `Atg` 等含水模型。 * 若系統極度乾燥，可僅選 `Ol`, `Px`, `Gt`, `Fsp` 以節省運算時間。 2. **有鉀 (K) 嗎？** * 若岩石含 K2O (如沉積物、花崗岩)，一定要選 `Mica`, `Bio`, `San`。 3. **有深部 (>80km) 嗎？** * 一定要確認有選 `Gt(W)` (石榴子石) 和 `Coe` (柯石英)。 ::: --- ### 三、操作建議總結 #### 第一類：地殼岩石 (Crustal Rocks) | 岩石類型 | 環境 / 構造 | **必選 Solution Models** | **必留純礦物 (Pure)** | **地質意義** | | :--- | :--- | :--- | :--- | :--- | | **1. 洋殼** (MORB) | **乾燥 / 深部** *(Eclogite, Granulite)* | `Omph(GHP)`, `Gt(W)`, `Pl(h)` `Cpx(HP)`, `Opx(HP)` | `q`, `coe`, `rut` | **榴輝岩 (Eclogite)** 隱沒帶深部 (\>60km) 或加厚洋殼底部。無水，高密度。 | | | **含水 / 淺部** *(Blueschist, Amphibolite)* | **`Amph(DP)`** (or `Gl(G)`), **`Ep(HP)`** **`Chl(W)`**, `Pheng(HP)` *(+乾燥組)* | **`law`**, `ttn`, `ab`, `pmp` | **藍片岩 / 角閃岩** 冷隱沒帶關鍵。Lawsonite (硬柱石) 是冷板塊儲水主力。 | | **2. 大陸地殼** (Felsic/Granitic) | **乾燥 / 基底** *(Dry Basement)* | `Pl(h)`, `San(VC)` `Opx(HP)`, `Gt(W)` | `q`, `ilm`, `ttn` | **麻粒岩 (Granulite)** 克拉通基底或碰撞帶下部地殼。主要由長石與輝石組成。 | | | **含水 / 造山** *(Orogenic / Anatexis)* | **`Mica(W)`**, **`Bio(TCC)`** **`Melt(W)`** (高溫必選) *(+乾燥組)* | `zOi`, `als` | **沉積型花崗岩 / 片麻岩** 碰撞造山帶（如喜馬拉雅、台灣深部）。雲母脫水導致深熔。 | | | **超高溫 (UHT)** *(T \> 900°C)* | `Sapp(HP)` (假藍寶石) `Sp(W)`, `Opx(HP)` | `sill`, `q` | **UHT 變質** 極端熱流環境（如熱柱頂部或弧後張裂）。 | | **3. 沉積物** (Metapelites) | **一般 / 隱沒** *(Subduction)* | `Pheng(HP)`, `Chl(W)` `Bio(TCC)`, `Ctd(W)` | `q`, `ab` | **片岩 / 板岩** 台灣中央山脈主體。多矽白雲母 (Pheng) 是關鍵。 | | | **高溫 / 碰撞** *(Collision)* | `St(W)`, `Crd(W)` `Melt(W)`, `Gt(W)` | `ky`, `sill`, `and` | **變質核心雜岩** 高溫低壓環境常見堇青石 (Crd)；高溫高壓常見十字石 (St)。 | | **4. 碳酸鹽岩** (Carbonates) *(NEW)* | **變質石灰岩** *(Marble / Skarn)* | `Do(HP)` (白雲石) `Cpx(HP)` (透輝石成分) `Gt(W)` (鈣鋁榴石成分) | **`cc`** (方解石) **`tr`** (透閃石) **`wo`** (矽灰石) | **大理岩 / 矽卡岩** 隱沒帶脫碳 (Decarbonation) 或接觸變質。需在成分加 **CO2**。 | ----- #### 第二類：地函岩石 (Mantle Rocks) | 岩石類型 | 環境 / 構造 | **必選 Solution Models** | **必留純礦物 (Pure)** | **地質意義** | | :--- | :--- | :--- | :--- | :--- | | **5. 上部地函** (Upper Mantle) | **乾燥 / 正常** *(Lithosphere / Asthenosphere)* | `Ol(HP)`, `Opx(HP)` `Cpx(HP)` `Sp(W)` (淺), `Gt(W)` (深) | - | **二輝橄欖岩 (Lherzolite)** 地球體積最大的部分。軟流圈建議加 `Gt(W)`。 | | | **含水 / 楔** *(Mantle Wedge / Forearc)* | **`Atg(PN)`** (葉蛇紋石) **`Tlc(HP)`**, `Chl(W)` **`Br(W)`** | - | **蛇紋岩 (Serpentinite)** 弧前與地函楔冷端。Atg 是最重要的含水相。 | | | **交代作用** *(Metasomatized)* | `Amph(DP)` (韭閃石/帕家閃石) `Phl(HP)` (金雲母) | - | **富集地函** 岩漿通道或受隱沒流體影響的區域。 | | **6. 過渡帶** (Transition Zone) *(410-660 km)* | **高壓相變** *(HP-Transition)* | **`Wad(HP)`** (Wadsleyite) **`Ring(HP)`** (Ringwoodite) `Maj(HP)` (Majorite Gt) | - | **瓦茲利石 / 林伍德石** 控制 410km 與 660km 不連續面。這裡的石榴子石會變成 Majorite。 | | **7. 下部地函** (Lower Mantle) *(\> 660 km)* *(需換資料庫)* | **深部地球** *(Deep Earth)* **建議用 `stx11ver.dat`** | **`Pv(stx)`** (Bridgmanite) **`Wus(stx)`** (Ferropericlase) `CaPv(stx)` | `st` (斯石英) `cf` (鈣鐵氧體) | **布里奇曼石** 地球最主要的組成礦物。極高壓環境。 | | **8. D" 層** (CMB) | **核幔邊界** *(\> 2700 km)* **建議用 `stx11ver.dat`** | **`PPv(stx)`** (Post-Perovskite) `Wus(stx)` | - | **後鈣鈦礦** 極深部的相變，影響地核熱流。 | ----- ### 四、實戰判定流程圖 (Decision Tree) 當您面對一個新的構造環境，請依照此流程選礦物： 1. **先看深度 (壓力)：** * **\> 660 km?** $\rightarrow$ 用 **`stx` 資料庫**，選 `Pv`, `Wus`. * **\< 660 km?** $\rightarrow$ 用 **`hp` 資料庫** (繼續往下)。 2. **再看岩性 (成分)：** * **是地函 (Mg, Fe高)?** $\rightarrow$ `Ol`, `Opx`, `Cpx`. * **是地殼/沉積物 (Si, Al, K高)?** $\rightarrow$ `Fsp`, `Mica`, `Gt`. 3. **最後看水 (H2O)：** * **確定乾燥 (Dry)?** $\rightarrow$ 只要選上述基礎礦物。 * **可能含水 (Wet)?** $\rightarrow$ **加選** `Amph`, `Mica`, `Chl` (地殼) 或 `Atg`, `Tlc` (地函)。 * **極高溫 (\>800°C) 且含水/雲母?** $\rightarrow$ **必選 `Melt(W)`**。