3.5 几个计算实例 前面几节简要介绍了地球化学热力学的基本内容。本节仅举几个计算实例，说明地球化学热力学方法在地球化学研究中的应用。由于成功的例子极多，本节的例子只是沧海一粟，且都是很简单的。 3.5.1 橄榄石—石英组合不稳定性的热力学计算 矿物学和岩石学的实际观察表明，在各种产状的岩石中都不存在橄榄石—石英的稳定共生组合。这种现象已从热力学相平衡计算得到了解释。虽然橄榄石通常是镁橄榄石（Mg2SiO4）和铁橄榄石（Fe2SiO4）两种端元成分构成的连续固溶体，但是为了使处理问题简单起见，本例中暂且以纯镁橄榄石端元代表泛指的橄榄石。 实验岩石学早已获得在常压下Mg2SiO4-SiO2的二元系相图（图3.3）。实际上它是MgO-SiO2二元系相图的一部分。相图中Mg2SiO4－SiO2是典型的异成分熔融型的。在Mg2SiO4和 SiO2之间存在着组成为 MgSiO3的顽火辉石相。它在1557℃（即B 点——转熔点）发生异成分熔融，生成镁橄榄石和液相，其逆向反应为降 温 过程 中镁橄榄石与 液相反应生成顽火辉石，在顽火辉石和石英之间存在低 共熔点（A点）。由相图表明在此体系中可能的稳定共生组合是镁橄榄石与顽火辉石；顽火辉石与石英；而镁橄榄石与石英的共生组合是不能稳定存在的。 下面从热力学相平衡计算解释上述现象。镁橄榄石与石英不能稳定共生可以表示为下列反应式， Mg2SiO4＋SiO2=2MgSiO3 （3.31） 镁橄榄石 石英 顽火辉石 如果我们能够证明，在三种矿物相各自都能稳定存在的温度—压力范围内，该反应的自由能均小于零，就意味着在该温压范围内，式（3.31）反应均自发地向右进行。亦即证明了镁橄榄石和石英的组合是不稳定的，它们将发生反应形成顽火辉石。 式（3.31）中的三个矿物相若都是组成不变的纯相，该反应的反应自由能△Gr（T，p）为， 由热力学数据手册查得矿物相标准生成自由能数据如表（3.1）。 （相对于元素的，单位：kJ/mol） 同时查得各矿物相的摩尔体积（J/bar）分别为： =2×3.1470－4.3790－2.2688 =－0.3538＜0 于零，因为p 永远大于等于 1。表明压力增大有利于式（3.31）反应自发地向右进行，亦即压力增大不利于镁橄榄石和石英的稳定共生 表 3.1 中矿物相的标准生成自由能数据代入下式计算反应自由能， （3.31）反应都是自发地向右进行的。总之在有意义的温度—压力范围内，镁橄榄石和石英是不能稳定共生的。 本例中为了计算方便起见，直接采用了数据手册中给出的不同温度下矿物相的标准生成...
