岩石化学及地球化学三角图解计算新方法介绍
2-岩石地球化学之一--岩石化学数据检(查)调(整)及参数计算
岩石化学的表达形式-1
1. 过去，氧化物重量百分数（wt%） 2. 现在，氧化物质量百分数（wB%）
岩石化学以氧化物形式表达是人为的，实际
上组成岩石的矿物成分并非以氧化物形式结合 中。硅酸盐熔体的近代物理和测试研究表明， 不存在氧化物，但已形成习惯，且易于组合在 造岩矿物，故仍以氧化物形式表达。
化学成分是岩石的主要成分的一种表现形式。岩石化 学成分研究的范围日益广泛，其重要性也与日俱增。
岩石化学基本概念-2
1946年，扎瓦里茨基定义：“从广义来解释， 岩石化学应该包括当研究岩石的化学性质时， 我们所碰到的一切化学问题”
1956年，契特维里科夫认为：“查明各个岩石 及天然组合（岩系）中的全部化学联系属于岩 石化学的研究领域，岩石化学的任务不仅在于 研究岩石及其共生组合的化学亲合性，而且还 要发现岩石组分和矿物成分中的规律性，并且 查明它们在矿物成分上的发生的变化规律”
19世纪以来，随着硅酸盐物理化学和结晶化学 的发展，把氧化物进行合理的归并，换算成少 数几个参数或换算成标准矿物成分，因而出现 了不同类型的计算方法。 CIPW法（ 1900 ）、尼格里法（1919）、扎瓦 里茨基法（1933）巴尔特法（1948）…
岩石化学发展简史-2
20世纪50年代到21世纪初，发展迅速。 1. 矿床的火山成因说受到极大重视，岩石化学走
关于烧失量
当样品加热到灼烧温度（一般为1000℃ ）时， CO2 、 H2O+ 、 F、Cl、S、有机质等这些组分 分解放出，样品重量的变化 。是灼烧过程中 各种化学反应所引起的重量增加或减少的代数 和。大多是变轻（只有FeO很高时灼烧变重）。
重量增加或减少是很复杂的，很难明确确定， 测烧失量就没有意义，因此在计算时应剔出。
岩石化学计算方法讲解之四
岩石化学计算方法讲解之四——CIPW标准矿物计算法（一）方法的任务和原理本方法为美国岩石学家克劳斯（Cross）、伊丁斯（Iddings）、皮尔逊（Pirsson）和华盛顿（Washington）四人，于本世纪初（1903年）所创立，后又经A·约翰森、凯尔西等多人修改。
方法的基本任务和内容是根据岩石化学全分析数据，按照各组分间组成矿物的一般规律，将其换算为理论上所应出现的各种矿物成分。
并进而根据矿物成分进行岩石的定量矿物分类。
因此法在计算中，仅只考虑各组分间的化学组合关系和矿物的简单化学成分，而对其形成的物理化学条件和各种矿物实际的复杂成分考虑不多，故所计算出的矿物多与岩石中实际存在的矿物成分有较大出入，故将所计算出的矿物称为“标准矿物”（或“虚拟成分”）。
“标准矿物”成分的计算，主要的依据是其通用的化学分子式中各种组分的数量关系。
CIPW将“标准”矿物划分为硅铝质（SAL）和铁镁质（FEM）两组，即：矿物代号矿物名称分子式SAL组 Q 石英SiO2C 刚玉Al2O3E 锆石ErO2·SiO2or正长石K2O·Al2O3·6SiO2Ab钠长石Na2O·Al2O3·6SiO2An钙长石CaO·Al2O3·2SiO2Lc白榴石K2O·Al2O3·4SiO2Ne 霞石Na2O·Al2O3·2SiO2Kp钾霞石K2O·Al2O3·2SiO2NL石盐NaClTh 无水芒硝Na2SO4Nc钠碳酸盐Na2CO3FEM组Ac 锥辉石Na2O·FeO3·4SiO2Ns 钠硅酸盐Na2O·SiO2Ks 钾硅酸盐K2O·SiO2Di 透辉石CaO·（Mg,Fe）O·2SiO2Wo 硅灭石CaO·SiO2Hy 紫苏辉石（Mg,Fe）O·SiO2En 顽大辉石MgO·SiO2Fs 斜铁辉石FeO·SiO2Ol 橄榄石2（Mg·Fe）O·SiO2Fo 镁橄榄石2MgO·SiO2Fa 铁橄榄石2FeO·SiO2Cs 钙硅酸盐2CaO·SiO2Mt 磁铁矿FeO·Fe2O3Cm 铬铁矿FeO·Cr2O3Hm 赤铁矿Fe2O3ILm 钛铁矿FeO·TiO2TPn 榍石CaO·TiO2·SiO2Pf 钙钛矿CaO·TiO2Ru 金红石TiO2Ap 砱灰石3（3CaO,P2O5）·CaF2F 萤石CaF2Py 黄铁矿FeS2Cc方介石CaO·CO3 标准矿物成分计算的基本原则和程序也是本书第一节所述的那些，这里再着重说明如下几点：1、除可做为常量组分的类质同象混入物以外的所有微量组分，均同相应的组分组成各种副矿物，如石盐（HL—Nacl）、黄铁矿（Pr—FeS2）、砱灰石（Ap—3（3CaO·P2O5）·CaF2）、铬铁矿（Cm—FeO·Cr2O3）、钛铁矿（ILm —FeO·TiO2）……等。
实习五应用Grapher绘制岩石矿物成分三角图
实习五应用Grapher绘制岩石矿物成分三角图实验报告学生姓名：专业班级：指导教师：时间：2014-5-131．实验目的三角图是石油地质学中用于确定岩石分类、石油分类、组分分区等常用的图件之一。
三角图中的任意一点由三个代表不同含义的数值构成，如岩石学分类中的三端元一般是石英、长石和岩屑。
本次实习要求掌握应用Grapher软件绘制岩石矿物成分三角图的方法。
2．实验方案由于各家采用的分类准则不同，所选的三角图的端元也就不一样，成因解释也就不同。
目前在国内较为流行的是曾允孚等的成分一成因分类方案，现概述如下：首先，根据杂基占全岩的百分含量分为两大类，即杂基少于15% 的净砂岩(简称砂岩)和杂基大于15% 的杂砂岩。
再把碎屑颗粒的总含量视为100% ，通过三个端元在三角图中的投点来细分砂岩类型。
其三个端元所代表的碎屑物质组分为：Q(石英)端元、F(长石)端元、R(岩屑)端元。
砂岩分类三角图被进一步划分为三个大区、七种砂岩类型，即首先根据Q 端元的含量95% 和75% 值为界分为三大区，依次为石英砂岩区(I)、过渡区(Ⅱ～IlI)、长石砂岩一岩屑砂岩区(Ⅳ～Ⅶ)。
然后再根据F端元和R端元的相对含量将后两个区加以细分，总共划分了七种类型(I．石英(杂)砂岩；Ⅱ．长石石英(杂)砂岩；Ⅲ．岩屑石英(杂)砂岩；lV．长石(杂)砂岩；V．岩屑长石(杂)砂岩；VI．长石岩屑(杂)砂岩；Ⅶ．岩屑(杂)砂岩)。
3、关键步骤描述3.1 步骤一打开Grapher，依次选择【File】-【New】-【Worksheet】选项，新建一个Worksheet。
将鼠标选定Worksheet的某个单元格，通过【File】-【import】将所要用到的Excel文件中的数据导入到Worksheet中，保存Worksheet文件。
3.2 步骤二从【Graph】菜单的下拉菜单中选择【Specialty Graph】–【Ternary Diagram…】命令，软件会自动弹出打开文件对话框，从打开文件对话框中打开步骤一中保存的Worksheet文件，软件就会根据所提供的数据绘制一个三角图。
岩石地球化学计算
岩石地球化学计算1. TFe2O3=FeO+0.9Fe2O3FeOT(wt.%)=FeO(wt.%)+Fe2O3(wt.%)*0.8998=FeO(wt.%)+Fe2O3(wt.%)*(71.844/(159.6882/2))2. LOI 烧失量3. Mg#=100*(MgO/40.3044)/(MgO/40.3044+FeOT/71.844)FeOm71.85 ；MgOm40.31上述是分别测试分析了FeO和Fe2O3的计算方法，如果是测试的全铁，也可以近似计算。
通常说的高Mg，是指岩石具有较高的MgO含量，如火山岩中的高镁安山岩（通常情况下，异常高的MgO含量指示着可能有地幔物质参与，如俯冲带地幔楔或者软流圈熔体上涌等等）。
Mg#（镁指数）也可以定量的表示岩石中的Mg含量高低。
Mg#通常用于镁铁质岩石，可以粗略指示地幔岩石的部分熔融程度，高Mg#的地幔橄榄岩可能经历了更高程度的部分熔融，常在92-93左右，而原始地幔会相对富集，Mg#较低，在88-89左右。
4. 里特曼组合指数δ或里特曼指数δ=（K2O+Na2O）2/（SiO2-43）（wt%）δ<3.3 者称为钙碱性岩，δ=3.3-9 者为碱性岩，δ>9 者为过碱性岩。
5.A/NK = Al2O3/102/(Na2O/62+K2O/94)6.A/CNK = Al2O3/102/(CaO/56+Na2O/62+K2O/94)7.全碱ALK = Na2O+K2O8.AKI = (Na2O/62+K2O/94)/Al2O3*1029.AR = (Al2O3+CaO+Na2O+K2O)/(Al2O3+CaO-Na2O-K2O)10.固结指数(SI) =MgO×100/(MgO+FeO+F2O3+Na2O+K2O) (Wt%)11.阳离子R1-R2图（岩石氧化物wt%总量不用换算成100%）R1=（4Si-11(Na+K)-2(Fe+Ti)*1000R2=（6Ca+2Mg+Al）*100012.(La/Sm)N对δEu的双变量斜边图解认识Eu异常。
岩石化学计算方法基础知识讲解
岩石化学计算方法基础知识讲解1、岩石类型（或岩石系列）用以说明岩石主要化学组分之间的含量关系。
岩石类型（或系列）不同，不仅其化学组成上有重大差异，而且更表现在其矿物组成上具有明显的不同特点。
同时其岩石化学的计算程序和结果也各有差异。
因此在计算中，应首先根据各组分之间含量上的相互关系确定岩石所属的类型（或系列）。
在岩石化学计算中，一般是将岩浆岩划分如下四个类型（或系列）。
(1) 正常类型，也称为钙硷系列。
指岩石中Al的含量能全部和K、Na及部分Ca组成长石类矿物，而多余的Ca则参加到暗色矿物中去。
因而岩石中既可有钾长石、钠长石及斜长石，也可以有单斜石和角闪石的存在，其表达方式因计算方法不同而有所不同，但基本意义是相同的。
即：查氏公式：K+NaAl）（2）硷极度过饱和：指岩石中K、Na含量不仅使全部的Al消耗殆尽而组成硷性长石，同时也能使全部Fe3+和Fe2+，Mg2+、Mn2+等消耗完而组成霓石类矿物，并且还有剩余。
少数情况下出现霞石等硅不饱和矿物。
表达式：查氏公式：K+Na;Al+Fe2++Mn2+ 尼氏公式：AlK;Fe3++Fe2++Mn2+2、分子数与原子数岩石化学全分析结果，都是用重量百分含量表达的，但岩石化学在把各种元素或其氧化物按其组成矿物的规律进行换算时，是根据各矿物分子式中各元素的原子或氧化物的分子之间的量比关系进行的。
故在计算时，都要根据某一方法的需要，将化学分析结果的氧化物重量百分含量换算为原子数或分子数。
例如：SiO2的重量百分含量为50%，其分子量为60.08，则分子数为50/6008=0.833，为消除小数点，均将计算结果乘以1000，故SiO2的分子数为0.833×1000=833。
由于岩石的分析结果多用氧化物表示，故原子数一般都不便单独计算，而均根据分子数换算而得。
它与分子数的关系有几种不同情况，需区别对待，其一，当在一个氧化物分子中有一个原子时，其分子数即等于原子数。
岩石化学计算方法基础知识讲解之一
岩石化学计算方法基础知识讲解之一——岩浆岩的化学组成及主要造岩矿物的化学特征许多地质工作者反映，对岩石化学计算方法的道理不好理解。
其原因主要是许多讲述这些方法的文献没有对其有关原理没有说明。
为此在讲述各种计算方法之前，有必要说明一下有关的道理和依据，弄清楚这些道理就很容易理解和掌握各种计算方法了。
因为岩石化学计算方法主要是用于解决和说明岩浆岩的化学及有关特征的，因而这里在论述有关内容时均以岩浆岩为主，只有在涉及其它类型岩石时，再做具体的说明。
众所周知，岩浆岩主要是由硅酸盐熔浆经冷却结晶作用所形成的。
组成硅酸盐熔浆的主要化学成份是：SiO2、TiO2、Al2O3、Fe2O3、FeO、MnO、MgO、CaO、Na2O、K2O、H2O等。
这些组分在结晶作用中，按照其各自的晶体化学特征互相结合组成各种造岩矿物。
已知岩浆岩的主要造岩矿物可分如下两大类：1、暗色矿物：以铁镁硅酸盐为主，包括杆栏石、辉石、角闪石、霓石等。
2、浅色矿物：以钾、钠、钙的铝硅酸盐为主。
主要有钾长石，斜长石、石英、霞石、白榴石等。
所有矿物尽管各方面都有很多特点和性质，彼此也有很多差别，但在大多数情况下之所以做为一种矿物存在的最本质的因素则是其化学成分。
正是这一内在的因素，决定了各种矿物间许多的不同特点和性质，现将各主要造岩矿物化学组成上的特点分述于后：1、暗色（铁镁）矿物（1）杆栏石：属岛状硅酸盐，为一类质同象系列矿物的总称。
其化学通式为（Mg,Fe）2SiO4。
其中铁镁可以任意比例混合形成相对应的各种杆栏石。
如图4所示（所标的百分数为镁杆栏石的含量）Mg2SiO4 镁杆栏石贵杆栏石镁铁杆栏石铁镁杆栏石铁杆栏石Fe2SiO4100% 90 70 50 10 0图4：杆栏石的种属划分杆栏石在化学组成上的特点是：（i）为含铁、镁组分的简单硅酸盐；（ii）其中的金属离子（Mg,Fe）与硅离子之比例关系为2：1。
即每一个硅离子需要两个Mg或Fe或（Mg+Fe）离子相匹配。
岩石化学计算方法基础知识讲解之一
岩石化学计算方法基础知识讲解之一——岩浆岩的化学组成及主要造岩矿物的化学特征许多地质工作者反映，对岩石化学计算方法的道理不好理解。
其原因主要是许多讲述这些方法的文献没有对其有关原理没有说明。
为此在讲述各种计算方法之前，有必要说明一下有关的道理和依据，弄清楚这些道理就很容易理解和掌握各种计算方法了。
因为岩石化学计算方法主要是用于解决和说明岩浆岩的化学及有关特征的，因而这里在论述有关内容时均以岩浆岩为主，只有在涉及其它类型岩石时，再做具体的说明。
众所周知，岩浆岩主要是由硅酸盐熔浆经冷却结晶作用所形成的。
组成硅酸盐熔浆的主要化学成份是：SiO2、TiO2、Al2O3、Fe2O3、FeO、MnO、MgO、CaO、Na2O、K2O、H2O等。
这些组分在结晶作用中，按照其各自的晶体化学特征互相结合组成各种造岩矿物。
已知岩浆岩的主要造岩矿物可分如下两大类：1、暗色矿物：以铁镁硅酸盐为主，包括杆栏石、辉石、角闪石、霓石等。
2、浅色矿物：以钾、钠、钙的铝硅酸盐为主。
主要有钾长石，斜长石、石英、霞石、白榴石等。
所有矿物尽管各方面都有很多特点和性质，彼此也有很多差别，但在大多数情况下之所以做为一种矿物存在的最本质的因素则是其化学成分。
正是这一内在的因素，决定了各种矿物间许多的不同特点和性质，现将各主要造岩矿物化学组成上的特点分述于后：1、暗色（铁镁）矿物（1）杆栏石：属岛状硅酸盐，为一类质同象系列矿物的总称。
其化学通式为（Mg,Fe）2SiO4。
其中铁镁可以任意比例混合形成相对应的各种杆栏石。
如图4所示（所标的百分数为镁杆栏石的含量）Mg2SiO4 镁杆栏石贵杆栏石镁铁杆栏石铁镁杆栏石铁杆栏石Fe2SiO4100% 90 70 50 10 0图4：杆栏石的种属划分杆栏石在化学组成上的特点是：（i）为含铁、镁组分的简单硅酸盐；（ii）其中的金属离子（Mg,Fe）与硅离子之比例关系为2：1。
即每一个硅离子需要两个Mg或Fe或（Mg+Fe）离子相匹配。
岩石化学计算方法讲解之五
岩石化学计算方法讲解之五——尼格里标准分子计算法（一）方法的任务鉴于CIPW法在计算岩石的矿物成分时，仅仅考虑到各种组分间的化学组合关系，而很少考虑岩石的成因条件，因而所计算出来的矿物成分往往同岩石中实际存在的矿物组成有较大的误差。
为此，尼格里1937年提出了他所创立的标准分子计算法。
其主要任务是将岩石的化学分析结果，尽可能计算成为符合岩石实际存在的矿物成分，这样就不仅可以将岩石的化学分析同显微镜下的研究紧密结合起来，而且由于此法可以计算出反映岩石不同成因条件（岩浆、交代、变质）的不同的矿物组成方案，通过对这些方案的分析和比较，或者根据所计算中的矿物组合做出的物理化学图解，可以得出有关岩石成因和演变的某些有重要意义的认识和结论（鉴于该法的许多用途大体与CIPW法相近，故此处对这方面不再具体介绍）。
（二）方法的原理1、概述：该法所依据的基本原理，不仅是岩石化学组分间的化学组合关系，而且考虑到不同成因条件下矿物形成的特点和规律。
由于同样的化学组分在不同的成因条件下，可以形成不同的矿物组合方案的可能性。
而为了寻求同岩石实际矿物组成相符合的矿物方案，往往需要在计算中把一种矿物方案换算成另一种方案。
为了给此种转变矿物方案的工作提供便利的基础和条件，尼格里提出了原始分子和矿物标准分子的概念。
整个计算方法是先把组成岩石的各种氧化物计算为原始分子，然后再进一步根据岩石的实际情况把原始分子换算为标准矿物分子。
2、原始分子及其组成：所谓原始分子（或称基本分子），即是由各氧化物按一定组合规律和量比关系而组成的原子团。
它并非是岩石中实际存在的矿物，而仅仅是人为设置的一个“建造单元”，是为了供进一步计算的一些原子团，是组成各种矿物的基础。
为了实现既便于把原始分子换算为标准矿物，又便于把计算出的一种矿物方案转变成另一种矿物方案，尼格里巧妙地把各种原始分子（包括以后的标准矿物分子）的当量，设计为等于其化学式的分子量被其化学式中的正价数目而除所得的分子量。
岩石地球化学1
玄武岩的TiO2-Y/Nb判别图解
玄武岩的P2O5-Zr判别图解
玄武岩的TiO2-Zr/(P2O5×104)判别图解
玄武岩Nb/Y-Zr/（P2O5×104)判别图解
2.三角图解
AI为板内碱性玄武岩；AII为板内碱性玄武岩与板内拉斑玄武岩；B为E型MORB；C为 板内拉斑玄武岩与火山弧玄武岩；D为N型MORB与火山弧玄武岩
砂岩判别函数图解
判别别函1 0.0447SiO 0.140MgO 0.195CaO 0.719Na 2 0.972TiO 2 0.008Al 2 O3 0.267Fe 2 O3 0.208FeO 3.028MnO 2 O 0.032K 2 O 7.510P 2 O5 0.303
玄武岩的La/10-Y/15-Nb/8三角判别图解
花岗岩Hf-Rb/10-Ta×3判别图解
花岗岩Hf-Rb/30-Ta×3判别图解
1.2.2 微量元素地球化学
ΣREE LREE/HREE δEu （La/Sm）N （La/Yb）N （Gd/Yb）N δCe 总分配系数D
CL 1 C0 D (1 D)F CL 1 C0 D (1 P)F
WPG
qz alkali syenite
ORG
alk . gr
granite
granodiorite
qz syenite
qz qz monzosy. monzon.
e alit ton
qz diorite
Alkali feldspar
COLG
Plagioclase feldspar
玄武岩TiO2－K2O－P2O5判别图解
火成岩类R1-R2因子判别图
R1 4Si 11(Na K) 2(Fe T i)
岩石化学计算方法讲解之四
岩石化学计算方法讲解之四——CIPW标准矿物计算法（一）方法的任务和原理本方法为美国岩石学家克劳斯（Cross）、伊丁斯（Iddings）、皮尔逊（Pirsson）和华盛顿（Washington）四人，于本世纪初（1903年）所创立，后又经A·约翰森、凯尔西等多人修改。
方法的基本任务和内容是根据岩石化学全分析数据，按照各组分间组成矿物的一般规律，将其换算为理论上所应出现的各种矿物成分。
并进而根据矿物成分进行岩石的定量矿物分类。
因此法在计算中，仅只考虑各组分间的化学组合关系和矿物的简单化学成分，而对其形成的物理化学条件和各种矿物实际的复杂成分考虑不多，故所计算出的矿物多与岩石中实际存在的矿物成分有较大出入，故将所计算出的矿物称为“标准矿物”（或“虚拟成分”）。
“标准矿物”成分的计算，主要的依据是其通用的化学分子式中各种组分的数量关系。
CIPW将“标准”矿物划分为硅铝质（SAL）和铁镁质（FEM）两组，即：矿物代号矿物名称分子式SAL组 Q 石英SiO2C 刚玉Al2O3E 锆石ErO2·SiO2or正长石K2O·Al2O3·6SiO2Ab钠长石Na2O·Al2O3·6SiO2An钙长石CaO·Al2O3·2SiO2Lc白榴石K2O·Al2O3·4SiO2Ne 霞石Na2O·Al2O3·2SiO2Kp钾霞石K2O·Al2O3·2SiO2NL石盐NaClTh 无水芒硝Na2SO4Nc钠碳酸盐Na2CO3FEM组Ac 锥辉石Na2O·FeO3·4SiO2Ns 钠硅酸盐Na2O·SiO2Ks 钾硅酸盐K2O·SiO2Di 透辉石CaO·（Mg,Fe）O·2SiO2Wo 硅灭石CaO·SiO2Hy 紫苏辉石（Mg,Fe）O·SiO2En 顽大辉石MgO·SiO2Fs 斜铁辉石FeO·SiO2Ol 橄榄石2（Mg·Fe）O·SiO2Fo 镁橄榄石2MgO·SiO2Fa 铁橄榄石2FeO·SiO2Cs 钙硅酸盐2CaO·SiO2Mt 磁铁矿FeO·Fe2O3Cm 铬铁矿FeO·Cr2O3Hm 赤铁矿Fe2O3ILm 钛铁矿FeO·TiO2TPn 榍石CaO·TiO2·SiO2Pf 钙钛矿CaO·TiO2Ru 金红石TiO2Ap 砱灰石3（3CaO,P2O5）·CaF2F 萤石CaF2Py 黄铁矿FeS2Cc方介石CaO·CO3 标准矿物成分计算的基本原则和程序也是本书第一节所述的那些，这里再着重说明如下几点：1、除可做为常量组分的类质同象混入物以外的所有微量组分，均同相应的组分组成各种副矿物，如石盐（HL—Nacl）、黄铁矿（Pr—FeS2）、砱灰石（Ap—3（3CaO·P2O5）·CaF2）、铬铁矿（Cm—FeO·Cr2O3）、钛铁矿（ILm —FeO·TiO2）……等。
岩石地球化学
粗面英安岩
响岩质 碱玄岩
(Q ＞ 20% ) 粗安岩
7
( O l＜ 1 0 % ) 玄 武 碧玄岩 粗面粗安岩
玄武岩 5
流纹岩
3
玄武岩
玄武 安山岩
安山岩
英安岩
1
37 41 45 49 53
超基性
基性
45
52
57 61 65 69
中性
酸性
63
73 77 W t%
二、火成岩类型的划分
（3） SiO2—K2O
四、火成岩系列的划分
3个主要系列：碱性系列、钙碱性系列和拉斑玄武岩系列 （1）碱性和亚碱性系列的划分
➢ SiO2－（Na2O+K2O）变异图：适用于侵入岩和火山岩
Alkali vs. Silica diagram for Hawaiian volcanics: Seems to be two distinct groupings: alkaline and subalkaline
Pla板te块M边a缘rgin
Ser系ies 列 Con汇v聚er的gent Di离ve散rg的ent
Alkaline
yes
Tholeiitic
yes
yes
Calc-alkaline yes
W板ith块in内P部late
O大ce洋a的nic Co大nt陆in的ental
yes
yes
yes
yes
七、火成岩形成构造环境的判别
四、火成岩系列的划分
（3）其它的划分方法
五、岩浆演化－ Harker图解
问题的提出：在一个地区常出现一组密切共生、成分变化大的火成岩－－ 那么这些岩石间的成因关系如何？演化方式如何？
岩石化学计算方法基础知识讲解之二
岩石化学计算方法基础知识讲解之二——岩石中主要化学组分的性状及组成矿物的一般规律组成硅酸卤盐岩石的主要氧化物有：SiO2、Al2O3、Fe2O3、FeO、MgO、CaO、Na2O、K2O等八种，这也是造岩矿物的主要成分。
根据大量的实际资料和有关的物理化学实验，它们组成矿物的主要规律是：SiO2：在岩浆岩中含量为24-80%，在岩浆结晶过程中，SiO2首先同各种金属元素组成各种饱和的硅酸盐矿物，其中镁铁硅酸盐有辉石、角闪石、铝硅酸盐为斜长石，钾长石。
在形成饱和矿物后，若SiO2仍有剩余，则以游离的SiO2即石英出现，当SiO2不足时，即不能和全部金属离子形成硅饱和矿物，而只能形成硅不饱和矿物。
其中镁铁硅酸盐为杆栏石，铝硅酸盐为白榴石和霞石。
因此，在一般情况下，硅不饱和矿物（杆栏石、白榴石、霞石等）在岩石中是不能同石英共生的，但在喷出岩中因来不及反应，也可以出现这种共生。
Al2O3：在火成岩中平均含量15.5%，变动在0-20%之间，极少数情况可达28%。
Al首先可以取代硅，即占据硅氧四面体中硅的位置，但此时由于Al3+代替了Si4+，则周围的氧有1/4电价未满足，这就要求有一个较大的一价或二价阳离子进入格架中，以平衡此1/4电价。
这些大的阳离子需要被8个或更多的氧离子所包围，此种离子只能是半径小，配位数为8或8以上的K、Na、Ca，而不能是半径小于6次配位的Mg、Fe离子。
由此则形成了一方面是K、Na、Ca的铝硅酸盐（长石类）；另一方面则是Mg、Fe的简单硅酸盐（辉石、角闪石）两个系统，从而构成了浅、暗两大矿物系列。
但当岩石中的Al量在使全部K、Na、Ca组成长石后，仍有剩余时，剩余的Al也参加到暗色矿物中，首先代替6次配位的Mg2+、Fe2+，但因这样替换造成原子价不平衡，因此也就必须同时代替4次配位的Si4+，结果就使(MgFe)2[Si2O6]分子中混入了Al2[Si2O6]分子。
形成普通辉石、角闪石类矿物。
岩石化学计算法 01
• (4)X Cr2O3+X FeO=X Cm（见第28项）
2、将主要组份结合成主要矿物
• 主要组份:SiO2、Al2O3、Fe2O3、FeO(FeO+MnO)、MgO、 CaO、Na2O、K2O等。按三种岩石化学类型进行计算：
• Ⅰ正常类型
• CaO+K2O+Na2O＞Al2O3＞K2O+Na2O(分子数) • ① X K2O+X Al2O3 + 6X SiO2 =X Or (见第4项) • ② X Na2O+X Al2O3 + 6X SiO2 =X Ab (见第5项) • 根据正常类型的特点Al2O3在与K2O、Na2O结合成钾长石、 钠长石之后，剩余的Al2O3分子数为： • Al2O3’＝ Al2O3-(K2O+Na2O) • ③X Al2O3’+ X CaO+2X SiO2 =X An (见第6项) • 则剩余的CaO的分子数为：CaO’＝Ca0- Al2O3’-3Ap
• 一个岩石样品化学成分常用氧化物的重量百分数
来表示。在新鲜硅酸盐岩石中一般分析十三项：
即SiO2、Al2O3、Fe2O3、FeO、MnO、MgO、CaO、
Na2O、K2O、TiO2、P2O5、H2O+、H2O-。 • 较详尽的分析，还有ZrO2、Cr2O3、NiO、BaO、 SrO、CO2等。 • H2O+代表结晶水及化合水； H2O- 代表吸附水(加
• 岩浆岩岩石化学计算方法始于十九世纪六十年代。 以后陆续提出了很多计算方法，还有不少人对前
人方法进行了修改和补充。
• 计算方常见的岩浆岩岩石化学计算法： CIPW的标准矿物法和扎瓦里茨基的特征数值法。
1.1 CIPW标准矿物计算法
岩石化学计算方法之一 ——查瓦里茨基计算法
(一)、方法原理 一、这一方法是 A·H·查瓦里茨基于一九三五年提出的。它主要用来研究岩浆岩的化学特征及进行火成 岩的化学分类。几十年来一直颇为流行。直到目前在我国的大量有关文献中仍广泛使用着。 该方法的基本原理，主要的就是我们前面所阐述的那些内容。即岩石中的各种化学组分均按一定的原 子比例组合成各类矿物，而决定一种岩石的主要特征的矿物成分则由下列四个方面反映出来： 1、硅酸盐的饱和度，即岩石中是否有硅不饱和矿物存在或有无石英； 2、浅色矿物与暗色矿物在岩石中的比例，即铝硅酸盐（长石）与铁镁硅酸盐（暗色矿物）的各自含量； 3、长石的性质，亦即碱铝硅酸盐（钾钠长石）同钙铝硅酸盐的比例； 4、有无碱性辉石、角闪石的出现。 此外，还有一些次要特征，也由岩石的化学组分体现出来。其中主要有： 1、碱性长石中的 K、Na 比例； 2、暗色矿物中 Mg、Fe、Ca 等各占的比例。查瓦里茨基为了反映出岩石的上述主要和次要特征，而制 定了相应的主要指标和次要指标，并以投形图示的方法简明地表示出这些指标的情况和其间的相互关系。 (二)、数值计算： 1、主要指标：有四个，即 s、a、c、b，它们分别反映岩石前述四个方面的主要特征。即： s—为岩石中硅原子的相对数目， 用以反映二氧化硅的饱和程度 （进一步尚有次要指标 Q 值具体说明） 。 a—组成碱性长石的碱金属原子的相对数，用以反映岩石中碱性长石的相对含量； c—组成钙长石的钙原子数，用以反映岩石中钙长石的相对含量； b—组成简单硅酸盐（暗色矿物）的所有的金属原子相对数，用以反映岩石中暗色矿物的相对含量。 鉴于岩石中矿物的组成尚受岩石系列类型的控制，故各指标的计算方法和公式，视岩石所属系列不同 而有所不同。现按不同岩石系列介绍各指标的计算方法和公式。 （1）正常系列：即当 K+Na<Al<K+Na+2Ca 时，岩石中各成分组成矿物的情况是： i 全部的钾和钠均同硅、铝组成碱性长石。 ii 部分的钙组成钙长石，其数量等于 1/2[Al-（K+Na）]（因为每个钙长石 CaAl2Si2O8 分子中，钙与铝的 原子比为 1： 2， 故消耗在钙长石中的钙的原子数， 只能相当于组成碱性长石后剩下的铝原子数的二分之一） 。 剩余的钙则参加到暗色矿物中，同镁、铁、硅等组成单斜类简单硅酸盐（单斜辉石、单斜角闪石等） 。 iii 所有的镁铁（包括 Fe2+和 Fe3+）均同硅组成简单硅酸盐。在此情况下组成岩石的主要矿物成分是：长石 类（钾长石和斜长石） ，单斜和斜方辉石、闪石类，当二氧化硅饱和时有石英出现。用以表示这一类矿物组 成部分特征的指标计算公式是：
实习五 应用Grapher绘制岩石矿物成分三角图
实验五 应用Grapher绘制岩石矿物成分三角图实验报告学生姓名：萱冰伊寒专业班级：DL指导教师：吴老师时间：2014年5月9日1．实验目的（1）实验的目的与意义：要求掌握应用Grapher软件绘制岩石矿物成分三角图的方法；（2）软件特点与应用：Grapher是美国Golden软件公司的二维、三维绘图软件包中的二维绘图软件，运行于Windows环境之下，操作简便。
2．实验方案本实验的方案设计：应用Grapher绘制岩石矿物成分三角图，在三角图中，任意点三端元组分之和为100，即Q+F+L=100，图中各端元顶点的成分含量为100，其相对边含量则为0，数据点位置为沿两边所截取各端元数值点连线的交点。
3、关键步骤描述中完成数据输入并保存；3.1 步骤一 启动Grapher，在Worksheet3.2 步骤二 新建图形文件：- 2 -3.3 步骤三 绘制三角图：【Grapher】中执行【Specialty Grapher】-【Ternary Diagram…】命令，弹出【Open Worksheet】对话框，选择上一步输入的文件并打开，系统缺省生成如图所示的图形；00.20.40.60.81X Axis1- 4 - 3.4 步骤四 岩石矿物三角图编辑：调出【Object Manager】对话框，打开Ternary 图形的【Properties】对话框选定参数，系统生成岩石矿物三角图初始图形；00.20.40.60.81X Axis13.5 步骤五 调整坐标轴：弹出【Properties-X Axis】对话框；坐标标注形式：在【Axis】选项卡中对【Axis Limits】设置参数；坐标标题调整：在【Axis】选项卡中对【Title】设置参数；坐标刻度调整：【Tick Marks】对话框中【Major ticks】和【Minor ticks】设置<Show ticks on top>、<Show ticks on bottom>参数均为不显示，【Tick Labels】取缺省参数不做修改，完成后X轴显示图为；- 6 - 020*********完成Y 、Z 轴的调整，完成后的图形如下：20406080L QF3.6 步骤六 标准图版制作：依据石油行业标准的岩石类型划分图版，在图中画出岩性分区线，最终结果图；【附：岩石类型分类标准：采用三端元分类（即，石英、长石、岩屑），Q>95%石英砂岩；95%>Q>75%，25%>F>5%,次长石砂岩；95%>Q>75%，25%>L>5%，次岩屑砂岩；Q<75%，F>25%，L<25%，长石砂岩；Q<75%，F>25%，25%<L<50%，岩屑长石砂岩；Q<75%，L>25%，F<25%，岩屑砂岩；Q<75%，L>25%，25%<F<50%，岩屑长石砂岩。
地球化学图解应用
标准矿物岩石命名
CIPW标准矿物（Cross、Iddings、Pirrson、Washingdon，1903） 阳离子标准矿物（Barth-Niggli）
5
R1-R2岩石命名
另外，沉积岩、变质岩中矿物成分和化学 成分之间的简单关系十分困难，不能用简单 的图解来进行分类。
6
（2）协变图解
三变量图解
二变量图解
Harker图解：反映岩浆分离
结晶、部分熔融。沉积岩中
不同矿物组分混合的结果； 变质岩中的混合作用等等。
7
（3）成因系列判别
花岗岩K2O-SiO2图解
花岗岩SiO2-AR图解
花岗岩A/NK-A/KNC判别图
花岗岩SiO2-AR图解 8
2、微量元素图解
当地幔发生部分熔融作用时，微量元素优 先进入矿物相的元素称为相容元素；择优 进入熔体相的微量元素叫做不相容元素 （亲岩浆元素）。
酸性熔岩及玄武岩； （3）识别火山弧玄武岩
效果特别好。 注意：
样品不能含有大量的 蚀变玻璃及磁铁矿。
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火山弧玄武岩优先使用的图解
La/10-Y/15Nb/8图解
Cr-Y图解
Cr-Ce/Sr图解
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F1-F2-F3图解
成分范围：20wt%>CaO+MgO>12wt%
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MgO-FeO-Al2O3图解
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其他补充
U-Pb同位素：中生代及其以前的岩浆岩、变质岩、 沉积岩的沉积岩年龄、变质年龄、热事件年龄。
氢、氧、硫、碳同位素：计算成岩、成矿温度等物 理化学条件。
铅同位素：计算模式年龄，判别成因。
关于岩石成因系列：涉及到成因岩石学，不同的划 分方法和种类，内容繁琐。
岩石地球化学计算
岩石地球化学计算1. TFe2O3=FeO+0.9Fe2O3FeOT(wt.%)=FeO(wt.%)+Fe2O3(wt.%)*0.8998=FeO(wt.%)+Fe2O3(wt.%)*(71.844/(159.6882/2))2. LOI 烧失量3. Mg#=100*(MgO/40.3044)/(MgO/40.3044+FeOT/71.844)FeOm71.85 ；MgOm40.31上述是分别测试分析了FeO和Fe2O3的计算方法，如果是测试的全铁，也可以近似计算。
通常说的高Mg，是指岩石具有较高的MgO含量，如火山岩中的高镁安山岩（通常情况下，异常高的MgO含量指示着可能有地幔物质参与，如俯冲带地幔楔或者软流圈熔体上涌等等）。
Mg#（镁指数）也可以定量的表示岩石中的Mg含量高低。
Mg#通常用于镁铁质岩石，可以粗略指示地幔岩石的部分熔融程度，高Mg#的地幔橄榄岩可能经历了更高程度的部分熔融，常在92-93左右，而原始地幔会相对富集，Mg#较低，在88-89左右。
4. 里特曼组合指数δ或里特曼指数δ=（K2O+Na2O）2/（SiO2-43）（wt%）δ<3.3 者称为钙碱性岩，δ=3.3-9 者为碱性岩，δ>9 者为过碱性岩。
5.A/NK = Al2O3/102/(Na2O/62+K2O/94)6.A/CNK = Al2O3/102/(CaO/56+Na2O/62+K2O/94)7.全碱ALK = Na2O+K2O8.AKI = (Na2O/62+K2O/94)/Al2O3*1029.AR = (Al2O3+CaO+Na2O+K2O)/(Al2O3+CaO-Na2O-K2O)10.固结指数(SI) =MgO×100/(MgO+FeO+F2O3+Na2O+K2O) (Wt%)11.阳离子R1-R2图（岩石氧化物wt%总量不用换算成100%）R1=（4Si-11(Na+K)-2(Fe+Ti)*1000R2=（6Ca+2Mg+Al）*100012.(La/Sm)N对δEu的双变量斜边图解认识Eu异常。