礦物相律

　　反映變質巖形成過程中達到熱力學多相平衡時，礦物相數與獨立組分數之間關係的法則。是吉佈斯相律在封閉體系中的應用。由挪威科學傢V.M.戈爾德施密特根據吉佈斯相律於1911年提出的，又稱戈爾德施密特礦物相律。

　　吉佈斯相律是討論平衡體系內相數、獨立組分數和自由度三者之間關係的一般規律，即在平衡條件下，組分將最大限度地形成盡可能少的相。在一般情況下，影響體系平衡狀態的因素主要是溫度和壓力。所以吉佈斯相律的一般運算式為

　　　　　　F=C+2-P

式中F（自由度數）為體系中獨立可變的強度因素（溫度、壓力等）的數目。它們在一定范圍內可以任意改變而不會引起相的數目的改變。因此，自由度又稱為獨立變量。P（相數）為體系中平衡共生的相數。巖石學中，一種礦物為一個相，固溶體礦物也算一個相，如發生瞭固溶體分離，則主、客晶各為一個相。C（獨立組分數）為平衡體系中組成各相所需的最小數目的獨立物質。例如：

　　　CaCO₃+SiO₂=CaSiO₃+CO₂↑

該平衡體系由4種物質來描述：CaCO₃、SiO₂、CaSiO₃、CO₂。但其獨立組分數是3而不是4。

　　戈爾德施密特認為，在變質地區內，變質礦物組合是按照變質帶分佈的，每一個變質帶代表一定的溫度和壓力范圍，因此由變質反應形成的礦物組合是在溫度、壓力變化的條件下進行的（即F=2）。所以相律的一般形式為

　　　　　　F=C+2-P=2

又考慮到一個礦物相並非都是一種組分所組成，因而C≥P，也就是在一定溫度和壓力范圍的封閉體系內，處於穩定平衡的礦物數等於或少於巖石的獨立組分數。例如，Al₂SiO₅的同質多象反應，如圖所示。當F=0時，即體系中所有強度因素都為一定值，P=1+2=3，稱為不變平衡體系，如圖中的O點；而F=1時，體系中隻有一個強度因素可以獨立變化，則P=1+1=2，稱為單變平衡，如圖中OA、OB及OC線；在F=2時，體系中的兩個強度因素都可以變化，稱為雙變平衡體系，如圖AOB、BOC、COA雙變區。

　　

參考書目

傅鷹著：《化學熱力學導論》，科學出版社，北京，1963。

　賀同興等著：《變質巖巖石學》，地質出版社，北京，1980。

　都城秋穗著，周雲生譯：《變質作用與變質帶》，地質出版社，北京，1979。（Akiho Miyashiro，Metamorphism and Metamorphic Belts，George Allen and Unwin Ltd.，London，1972..