DATA PROCESSING OF MANTLE MINERALS IN THE SYSTEM CaO-FeO-MgO-Al2O3-SiO2.

(1)

DATA

PROCESSING

OF

MANTLE

MINERALS

IN

THE

SYSTEM

ＣａＯ-ＦｅＯ-ＭｇＯ-A1203-Si02･

■ ■ ■

・

Kawasaki

Toshisuke

ｓｔitｕtｅ of

Ｅａｒtｈ

ａｎｄ

Ｐｌａｎｅtａｒｙ

Ｓｃｉｅｎｃｅｓ, Ｆａｃｕlｔ＼ｉｏｆＥｄｕｃａtｉｏｎ.

ABSTRACT

Ａpersonl computer

is used for processing

of chemical

data

of mantle

minerals

involving

olivine (or spinel), orthopyroxene,

clinopyroxene

and

garnet

synthesized

under

high

pressures

and high temperatures.

This routine is programed

in the FORTRAN

７７language

and

then is

carried out in ａ conversational

mode.

Results

are transferred

to destination

file and graphical

outputs

are also made

through

hard

copy

technique

for pictures illustrated on CRT

display

to

a serial printer.

INTRODUCTION

Ａ large number

of raw

data is derived through quantitative analyses of rock forming

minerals by the use of an electron-probe χ-ray microanalyzer. For example, we can obtain 30

sets of chemical data with 5 elements (Si, Al, Fe, Mg

and Ca) for an hour. It requires that

we hit keyboards in 104 orders" to process raw data produced throughout

one day job from ａ

microprobe with an energy-dispersive spectrometer （ＥＤＳ）.Ａpersonal computer is useful to

deal with such a huge data｡

In this paper, the FORTRAN

program “MANTLE

６”is given for the systematic

calcula-tions of structure formulae, mole fraccalcula-tions of divalent ions and mean

chemical compositions

with standard errors, and graphical and/ or stereographical plots in the ternary Ca-Fe-Mg

pyroxene trapezoid and in CaO-FeO-MgO-ALOa

tetrahedron.

FORTRAN

７７PROGRAM

“MANTLE

６”AND

DATA

PROCESSING

〉 The

FORTRAN77

program

“MANTLE

６”is written

for a personal

computer

in the

inter-active batch

job with

an input/output

referencing

system.

The numeric

results of the

calcula-tions are stored in a file and are demonstrated

as the graphical

processings

in ａ visual display

unit. These

output

data

are transferred

to a line printer by the users request. Figures

1, 2 and

3 show

the examples

of graphic

outputs

through

ａ hard

copy technique

for pictures illustrated

on ａ CRT

display to ａ serial printer. These

procedures

are also similar t6:the previous

publica-tｉＱｎ２）.Ａｎ

example

of the numeric

results is given in appendix

1. The program

list of

(2)

２ Mo

En

Fig.

1 An〕example

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hard

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output

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, respectively,

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十‥

Fs

andトＦｅＯ＋

noleｿpercent.

(3)

DATA

PROCESSING

OF MANTLE

ＭＩＮＥＲＡＬＳ（ＫＡＷＡＳＡＫＩ

Toshisuke)

RESULTS

AND

DISCUSSIONS

３ Fig. 1 shows

the plots of the mole

fractions

of Ca, Fe and Mg

on pyroxene

trapezoid.

Ａ

diagram

for ＣａＯ-A1203-(ＭｇＯ＋ＦｅＯ)ｒａtio is graphically

displayed

on ａ CRT

screen and is

given to the serial printer through

hard

copy

technique

(Figレ2). A stereographic

projection

of

the CaO-FeO-MgO-ALOs

system

is given in Fig. 3. ∧

Mantle

minerals

involving

olivine, orthopyroxene,

clinopyroxene

and

garnet

recrystal-liｚed3)fｒｏｍthe mineral

mixture

of fayalite, enstatite, diopside

and

pyrope

at 50 kbar

and

900°C for 7;hours in ａ molybdenum

capsule using the tetrahedral

anvils of high pressure

appa-ratus at the Institute

for Solid State Physics, the University

of Ｔｏｋｙ０｡

From

these figures, we can estimate

that

the equilibrium

composition

of olivine would

become

more

magnesian

０１７ would

be equal to the value represented

at the point Ａ because

the

original olivine was

to be pure fayalite and started from

the point denoted

Hd. In the c臨ｅ of

orthopyroxene,

the starting

composition

is pure

enstatite. and

so orthopyroxene

changed

in

its composition

to be enriched in Fe''+ , Ｃａ２゛

and ＡＰ゛ and

finally attained

to the point Ｂ.

Garnet

started

from

pure

pyrope

projected

to the point

denoted

En.

of Fe"

and

Ca^ + varried

to be more

iron^

and calcium-rich

and

attained

to the point Ｃ. Clinopyroxene

started

at a pure

diopside

and

then

final composition

was

given

by the point Ｄ. From

this

figure, we

can

also

find

the

stability

field for

clinopyroxene

in

equilibrium

with

ortho-pyroxene.

Thus

we can easily estimate

the final compositions

from

the reversal runs.

CONCLUSIONS

Processing of chemical data for mantle minerals are carried out by ａ personal computer

aid in the interactive mode

for the graphical outputs on ａ CRT

display. This software is

written in ａ FORTRAN

７７programing

language. ト

ACKNOWLEDGMENTS

This work

was financially supported by the Grant-in-Aid for ScientificResearch from

the Ministry of Education, Science, and Culture of the Japanese Government

(No.5960048).

This programme

was written by the use of Microsoft FORTRAN

Ver. 4. 10 and was executed

(4)

４

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(5)

５

DATA

PROCESSING

OF MANTLE

MINERALS (Kawasaki

Toshisuke)

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(7)

７ DATA

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(KAWASAKI

Toshisuke)

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DATA

PROCESSING

OF

MANTLE

ＭＩＮＥＲＡＬＳ（ＫＡＷＡＳＡＫＩ

Toshisuke)

APPENDIX

2. List of FORTRAN

PROGRAM

“ＭＡＮＴＬＥ６””

９

PAGE １

07-04-90

11：５８：５２

Source

Line Micr･osof

t

･FORTRAN

Op

t i m i

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Compiler･

Version

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2.PICKUP1 from

'OLGADIEN.DAT'

3.MANTLE6

from ･ EPMAPART.DAT'

3.MANTLE7

from ･COEXIST.･ＤＡＴ･゛

4.MANT･LE8

from ゛ＣＡＬＣ．ＲＳＴ゛

to

゛EPMAPART.DAT'

'CALC.RST゛

゛CALC.RST'

･TABLE.DAT゛

Ｃ＊＊＊＊＊●＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊●＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊帛＊＊●＊＊●＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊●＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊

$STORAGE：２ =．

COMMON/INITIAL/NRMPH,NRMWT.OXIDE,ELM,MET,0,PHASE.BASE,OX,TOT

COMMON

Ｐ･I .RUNO.STM,CAP,PRESS,TEMP,HRS

DIMENSION O(11),BASE(35),OX(11)･，ＴＯＴ（３５）

REAL NRMWT(26),MET(11)

ＣＨＡＲＡＣＴＥＲ＊３０

STM 犬

ＣＨＡＲＡＣＴＥＲ＊２０．ＲＵＮＯ士

ＣＨＡＲＡＣＴＥＲ＊１０

PRESS

ＣＨＡＲＡＣＴＥＲ＊９ニＨＲＳ･土

CHARACTER*

7 TEMP

CHARACTER*

5 NRMPHOl)

,OXIDE(12),ELM(12)

CHARACTER*

4 PHASE(35).CAP・

DIMENSION

WT(12),ST(12),R(･８），Ｑ（1000）．・

DIMENSION

･ＷＴＰ（1000d･2),STF(1000,12),RAT

10(1000,8),I

PHASE(1000)

DIMENSION

SWT(35,12),SST(35,12･),SRATI･0(35,8)

DIMENSION

SWT17(17,12),SST17(17,12),SR17(17,8)

DIMENSION･WT17(.17.J2･),ST･17(17,12),R17･（･17,8),ID17(17),BASE17(17)

DIMENSION

NMPH･（３５） ∧

Ｉ REAL

MWT(35,12),MST(35,12),MRATIO(･35,8),NOPH(35),･MR(12)・･．

ＣＨＡＲＡＣＴＥＲ＊１６

FNAME6,BLK16,DTFL 上･･

･CHARACTER*

4 MNRL,MNRL17(1･７）

ＣＨＡＲＡＣＴＥＲ＊１

YN,Q17(17) 尚

１

６６０

６００ INTEGER*2

RET

ＰＩ＝４．＊ＡＴＡＮ･(1.)

BLK16

=゛゛

CONTINUE

WRITE(,)

'

ＷＲＩＴＥ（＊，＊）゛

WRITEC,)

'

ＷＲＩＴＥ（＊，＊）゛

ＷＲＩＴＥ（＊，＊）゛．

ＷＲＩＴＥ（＊，＊）゛

WRITE(,)

'

WRIT･Ｅ（＊，６６０）

＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊゛

＊＊゛

＊＊＊＊＊＊

Data

Processing

of Minerals

i

n

CaO-FeO-MgO-A12O3-SiO2

ＩＩｌｔｇｔ＊＊＊＊＊＊

＊＊＊＊＊＊＊４＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊’

＊＊

FORMAT(lHO,'All results

are transfered to

ａ destination

file.

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１Ｈ ,

'Raw

data

are

transfered

from

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file.'/)

WRITEC*.

'( '゛File

to be

saved

？゛’，￥）゛）

READ(*,'(A16)

' ) FNAME6 １．

WRITE(*

,' ( ' ' Data･ f 1le

？

ＲＥＡＤ（･＊／（･A16)゛）ＤＴＦＬ

WRITE(*,600)

FNAME･6,DTFL

１１

FORMAT(1

HO,

'･Results

１Ｈ，゛Data

ＷＲＩＴＥ（＊／（¨ＯＳｕｒｅ（Ｙ／Ｎ）？

ＲＥＡＤ（＊／（Ａ１）’．）･YN

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・．･．･･･．・･READ･(：５し,/5101.:)

5011‥‥‥‥‥‥ＦＯＲＭＡＴ‥･(Ａ･20･，

_{コFORMAT･(:A20･,A30･=j･}

……I･F[RUNO･.]EQ.BL

ＣＡＬ･L BIITﾚ2(20,

0･.，

ＣＡＬＬﾄBIｹTj2:(20･,16.･

・ＣＡＬ･ＬＢ ! T I ･ 2 ( 2 0 , ∧ o ･ . 2 0 , 2 ｡ R U N O : , = ･ . ＣＡＬＬﾄ B I ｹ T j 2 : ( 2 0 , 1 6 . ･ 3 0 , 2 , S T M , ｹ O ･ : C A L L ･ B I T 2 ( 2 ゛ O ｀ , ･ 3 2 , 1 : O ･ぶ . P R E S S : 犬ＣＡＬＬ / Ｂ･ I T 2 ( 2 ･ 0 , 4 8 , 7 ･ , ﾚ 2 , T E M P ･ , ･･ C A L L ∧ B I T 2 ( 2 0 , ﾀﾞ Q ･ 4 ･ , 9 , 2 ﾚ , ﾚ H R S , ｹﾞ 0 ( ＣＡＬＬ｡ B I ･ : Ｔ : 2 ･ ( 2 0 , ﾚ 8 Q : , ﾄ : 4 . ･ 3 ･･ , C A P , ･ o ･･ . ･ C A L L パ L O C A T ･耳 ( O ･， 6 , ÷ 1 ∇ ･ ; ･ R E T ) ∧ 六大 … … : . ﾌﾞ J W R I T E C * , ' ( リ ∧ Ｄか＼ｙｏ . Ｕ ∧ w a n t t i ＲＥＡＤ ( ＊ . , ﾊﾞ . ･ ( A l ･･ ) ト ' ) ＼ＹＮ … … … : . . ･･ . J : ･ J ･ I l j ･ : ＣＯＮＴＩﾌﾟＮＵＥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ﾀﾞ … … … … = ･･ … … … ＣＡＬＬ ∧ S T R U C T U R E ｡ ( ･ J M : , ･ S T . W T ぺ Q ( I ) = A B S ( T O T ( I M ) - S T ･ ( 1 2 ) : C A L L D T P L O T ･ 1 ( R ｡｡ 8 , ･ 3 2 0 , 2 ･｡ 0 (

107

108 109･

１１０・ 40

1111

112

113

114

111 11：5

116 １２

･ＤＯ･.40ﾌﾟﾆNN=1,35ダ∧………1………I･，

・＼ I･Ｆ･(MNRL.EQ･，

PHASE(NN･)＼)T

.･ IFI･(MNRL↓=耳Ｑ･,ﾚＰＨＡＳ=Ｅ･(NN)：)し

l 曲号ﾄ自然科学 ∧ レ犬 … … … = ▽ 〉 … … … 1 … … ☆ L … … … ∧ … … … 1 . . = ‥ ‥ ‥ ＰＡＧＥ . ・ 2 … … … : しﾚﾚ : … … … … ∧ ﾐﾚ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ０７ − ０４ − ９０： … … ：ﾉ … … … 〈 ▽ … … … I = , . . ･･〉 1 … … … : . ：．Ｉ．・ニ 1 1 : 5 8 ･：５２ i m i ] 之 ↓ J n : ｇ / ･ , : C o m p i 丁色 r V e ･ r s i o n 4 . 1 0

t＆ト(Y/N)

９ ● ’ プ゛．￥） ’ ）

＊＊・＊＊y＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊

＊＊＊＊＊＊冰＊＊＊＊＊＊＊＊＊

(11)

井

DATA

PROCESSING

OF MANTLE

ＭＩＮＥＲＡＬＳ（ＫＡＷＡＳＡＫＩ

Toshisuke)

Line# Source

Line

11 PAGE ３

０７−０４-90

11：５８：５２

Microsoft

FORTRAN

Optimizing

Compiler

Version

4.10

１１７ NN=MOD(I.17)

１１８ IF(NN.EQ.O)

NN=17

119 C＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊

１２０ IFCQCO.GT.l.)・ Q17(NN)='D'

１２１ IF(Q(I).LE.l.) Q17(NN)='C'

１２２ IF(Q(I).LE.0.5)

Q17(NN)='B'

１２３ IF(Q(I).LE.0.01)

Q17(NN)=゛Ａ゛

１２３ IF(Q(I

)

.LE.O.Oi;

≪J.･／ iiNi＼;

=一八’

＃１２４Ｃ＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊４＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊

125

126

127

128

129

130

131

132 133 440

134

135

136

137 138 501･

139

140 141 1０0

142 150

143

144

145

146

147

148

149 150 160

151

152

153 154 162

155

156 157 164

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167

168

169

170 171 170

172

173

174 ＩＤ１７（ＮＮ）＝ＩＤ

MNRL17(NN)=MNRL

BASE17(NN)=BASE(IM)

･DO ４４０IEL=1.12

ＷＴＰ（Ｉ，ＩＥＬ）＝ＷＴ（ＩＥＬ）

ＷＴ１７（ＮＮ，ＩＥＬ）＝ＷＴ（ＩＥＬ）

ST17(NN.IEL)=ST(IEL)

ＳＴＦ（Ｉ，ＩＥＬ）＝ＳＴ（ＩＥＬ）

CONTINUE

IPHASE(I)=IM

DO５０ J =l,8

R17(NN.J)=R(J)

ｊ RATIOCI,J)=R(J)

CONTINUE

IF(NN.NE.17)

GO

TO １００

CALL DISP(MNRL17,rD17,WT17,BASE17,ST17.R17,17.12.8.NN.Q17.1)

CONTINUE

11 = 0

DO ２００IMNRL=1,35

ＩＦ（ＮＯＰＨ（ＩＭＮＲＬ）．ＬＥ．０．）ＧＯ

TO ２００

11 = 11 + 1

IM=IMNRL

DO１６０ IEL=1,12

MWTCIM,IEL)=MWT(IM,IEL)/NOPH(IM)

WT(IEL)=MWT(IM,IEL)

CONTINUE

CALL STRUCTURE(IM,ST,WT,MR,R)

DO１６２ IEL=1,12 ●･

MSKIM,IEL)

= ST(IEL)

CONTINUE

DO１６４ IEL=1,8

MRATIO(IM.IEL)=R(IEL)

CONTINUE

ＱＤ=ＡＢＳ（ＴＯＴ（ＩＭ）−ＳＴ（１２））／ＴＯＴ（ＩＭ）＊１００．

IFCOD.GT.l.

) Q17(II)='D'

IFCQD.LE. 1 . ) Q17(II)=

'C゛

IF(QD.LE.0.5) Q17(II)='B'

IF(QD.LE.O.Ol)

Q17(II)='A'

CALL DTPLOT1(R,8,320,200,5

40,0.5,2,IM)

ID17(II)=INT2(NOPH(IM))

MNRL17(II)=PHASE(IM)

BASE17(II)=BASE(IM)

NMPH(II)=IM

DO １７０ IEL=1,12

V/T17(II

,IEL)=WT(IEL)

ST17(n,IEL)=ST(IEL)

CONTINUE

DO 180

J =l,8

ＭＲＡＴＩＯ（ＩＩ，Ｊ）＝Ｒ（Ｊ）

R17(n ,J)=R(J)

(12)

Ｏ）

12 Line# Source

Line

175

176

177

178

179

180

181

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200

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210

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216

180

200

２７０

280

300

３２０

３３０ ２１７ 410

218

219

220

221

222

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224

225

226

227

228

229

230

231

232

４００ 高知大学学

CONTINUE

NPHASE=II

研究報告……

自然科学∧………

PAGE ４

０７-０４-90

11：５８：５２

Microsoft

FORTRAN

Opti：ｍｊﾚ!･ing

Corapiler

Version

4.10 CALL

SIGMA(WTP,STF.RATIO,IPHASE.MWT,MST,MRATIO,NOPH

＊

11=0

DO ３００ IMNRL・1,35

IF(NOPH(IMNRL).LE.O.)

GO：TO ３００

IM=IMNRL

11 = 11 + 1

DO

２７０IEL=1,12

SWT17(n,IEL)=SWT(IM.

I EL)

SST17(･II,IEL)=SST(IM,IEL)

ＣＯＮＴＩＮＵＥ･．犬上

トＤＯ２８０Ｊ＝･１

，

８ １． SR17(II,J)=SRATIO(IM,･･Ｊ）

CONTINUE

CALL

SV(MNRLl7,IDl7,WTl7,BASEl7,STl7,

K

＊ dP!

7ト

WRITEC*,

'(･' ' Copy

(Y/N)?･‥，￥）・）

ＲＥＡＤ（＊，゛（ＡＩ･）゛）ＹＮ。＼

SWT,SST,SRATIO,NDT)

7,SWT17,SST17,

７･,12,8,n.Q17)

READC*.･(Al･)

･ )

YN ．ノ・ノ……=･．・．･･．∧

IFCYN.EQ.'Y'

.･OR.YN.EQ,.

'y≒OR.YN.EQ･.

'0 ' )

CALL

ＣＯＰＹ（．･2,RET)

CALL

GRAPH2･(320,150,540,0.25)

CALL

BIT2(20,

0,･20,2.RUNO,0,0,0,0)

CALL

BIT2(2O,1･６･,30,2,STM,0･,0,0,0)

CALL

Ｂ･IT2(20,32･,･１ﾚ０,･2,PRESS,0,･0,0,0)

ＣＡＬＬ･BIT2(2O,ﾀﾞ41恥∧7=･,2,TEMP,0,0,0,0)

CALL

BIT2(20,∧6ﾚ4√ﾔ9/,ｽ2,HRS。0↓O･,0･，0･）

ＣＡ･LL BIT2（･20,80,ﾄ4,2,CAP,0,0,0,0)

DO

３３０ 1=1,NDT

DO

３２０ J = l,8

R(J)=RATIO(I,J)

CONTINUE

IM=IPHASE(I)

Ｒ（２一一）Ｊ=Ｒ（６）＋Ｒ（７）

R(4)=R(5)

CALL

DTPLOT1CR,8,32

0,15

0,540,0.25,1,

IM･）

CONTINUE ∧上

DO

４００ I=1,NPHASE 。

DO ４１０ J = l ,8 ／

R(J)=MRATIO(I,J)

CONTINUE …………

R(2)=R･（６）４･Ｒ（７） ………

Ｒ（４）＝Ｒ●（５）･ …………

CALL DTPLOTl(R.8.320,150,540,0.25,2,IM)

CONTINUE 。ト

CALL

LOCATE(0,6,1,RET)

WRITE(*,

'･（¨ Ｃｏｐｙ（Ｙ／Ｎ）？。¨，￥）’）………

READC*,'(Al)')

YN ／一一し，

■■■■

IF(YN.EQ･．’Ｙ≒ＱＲ．･YN.EQ.'y-･･．０Ｒ･．ＹＮ･,･ＥＱ･．．ﾀﾞ．’･．･．Ｑ．･=’．･･）．ＣＡＬＬ

DATA PROCESSING OF MANTLE MINERALS IN THE SYSTEM CaO-FeO-MgO-Al2O3-SiO2.

DATA

PROCESSING

OF

MANTLE

MINERALS

IN

THE

SYSTEM

ＣａＯ-ＦｅＯ-ＭｇＯ-A1203-Si02･

■ ■ ■

・

Kawasaki

Toshisuke

ｓｔitｕtｅ of

Ｅａｒtｈ

ａｎｄ

Ｐｌａｎｅtａｒｙ

Ｓｃｉｅｎｃｅｓ, Ｆａｃｕlｔ＼ｉ ｏｆ Ｅｄｕｃａtｉｏｎ.

ABSTRACT

Ａpersonl computer

is used for processing

of chemical

data

of mantle

minerals

involving

olivine (or spinel), orthopyroxene,

clinopyroxene

and

garnet

synthesized

under

high

pressures

and high temperatures.

This routine is programed

in the FORTRAN

７７language

and

then is

carried out in ａ conversational

mode.

Results

are transferred

to destination

file and graphical

outputs

are also made

through

hard

copy

technique

for pictures illustrated on CRT

display

to

a serial printer.

INTRODUCTION

Ａ large number

of raw

data is derived through quantitative analyses of rock forming

minerals by the use of an electron-probe χ-ray microanalyzer. For example, we can obtain 30

sets of chemical data with 5 elements (Si, Al, Fe, Mg

and Ca) for an hour. It requires that

we hit keyboards in 104 orders" to process raw data produced throughout

one day job from ａ

microprobe with an energy-dispersive spectrometer （ＥＤＳ）.Ａpersonal computer is useful to

deal with such a huge data｡

In this paper, the FORTRAN

program “MANTLE

６”is given for the systematic

calcula-tions of structure formulae, mole fraccalcula-tions of divalent ions and mean

chemical compositions

with standard errors, and graphical and/ or stereographical plots in the ternary Ca-Fe-Mg

pyroxene trapezoid and in CaO-FeO-MgO-ALOa

tetrahedron.

FORTRAN

７７PROGRAM

“MANTLE

６”AND

Ｓｃｉｅｎｃｅｓ, Ｆａｃｕlｔ＼ｉｏｆＥｄｕｃａtｉｏｎ.

＼50kb＼＜ ‥‥‥ ‥‥‥1‥‥‥‥