岩石化学
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。
岩石学
1.岩浆：岩浆是上地幔和地壳深处形成的，以硅酸盐为主要成分的炽热、粘稠、含有挥发份的熔融体(熔体)。
2.次火山岩：是与火山岩同源的、呈侵入产状的岩石。
它与火山岩有“四同”：同时间但一般较晚；同空间但分布范围较大；同外貌但结晶程度较好；同成分但变化范围及碱度较大。
侵入深度一般<3.0km，又可分为：近地表相0～0.5km；超浅成亚相0.5～1.5km；浅成亚相1.5～3.0km。
3.辉长结构：基性斜长石和辉石的自形程度几乎相等，均呈半自形－它形粒状。
这种结构是辉石和斜长石含量近于共结比时，同时从岩浆中析出的结果，是基性深成相的典型结构。
4.安山岩：是与闪长岩化学成分相当的喷出岩，致密块状，有时具气孔构造。
具斑状结构或隐晶质结构，斑晶为斜长石(中性斜长石)、辉石、角闪石和黑云母。
基质常见交织结构或玻晶交织结构。
5.原生岩浆：岩浆起源于上地幔和地壳底层，把直接来自地幔或地壳底层的岩浆叫原生岩浆。
5．解释斑状结构与似斑状结构的概念，并对比分析这两种结构类型的区别。
岩石中所有矿物颗粒可分为大小截然不同的两群，大的称为斑晶，小的称为基质，其中没有中等大小的颗粒，这点可与不等粒结构相区别。
斑状与似斑状结构的区别是：如果基质为隐晶质及玻璃质，则称斑状结构；如果基质为显晶质，则称似斑状结构。
斑状结构中斑晶和基质为不同世代的产物，似斑状结构中斑晶和基质基本上为同一世代的产物。
试述钙碱性系列超基性岩、基性岩、中性岩和酸性岩的化学成分，矿物组合特征及其演化规律。
超基性岩主要代表性岩石为橄榄岩－苦橄岩。
本类岩石的化学成分特点是SiO2含量很低(<45%)，贫K2O和Na2O，而富含FeO和MgO。
岩石中铁镁矿物占绝对优势，主要是橄榄石和辉石，其次是角闪石，黑云母则很少出现，不含或很少含斜长石(0～10%)。
常见的副矿物有磁铁矿、钛铁矿、铬铁矿和尖晶石等。
岩石颜色深，色率大于75%，比重大，常呈块状构造。
超基性侵入岩在地表出露有限，按出露面积计约占整个岩浆岩的0.4%。
岩石地球化学特征
岩石地球化学特征1火山岩岩石学特征1.1主量元素特征该旋回岩石化学成分平均值与黎彤值和戴里值相比，该旋回火山熔岩，总体具高硅、高镁，低铁、铝、钙的特点；A/NKC值反映该旋回为铝过饱和岩石类型；分异指数（DI）为32.63～88.51，均值为61.04，各氧化物随着DI值的增大有不同变化，如SiO2、K2O明显升高，Na2O稍有增高，Al2O3变化不明显，TiO2、Fe2O3、FeO、MgO、CaO明显降低，MnO、P2O5稍微降低。
总体上反映了该旋回火山岩正常的分异趋势；里特曼组合指数说明本区义县旋回火山岩具钙碱性向碱性演化的趋势。
总体上来看，依据同源岩系的δ值事连续且相近的原理，说明义县旋回火山岩浆是同源的。
1.2微量元素特征该旋回火山岩各岩石过渡元素分配型式曲线基本协调一致，呈明显的“W”型，表明为同源岩浆分异产物。
岩石曲线出现相交现象，是因为个别元素在不同岩石中富集水准不同所致，反映了岩浆在运移和成岩过程中可能有外界物质的介入和混染。
图中给类岩石的Ba、Nb呈明显的波谷，说明其在该旋回岩浆演化分异过程中分异较好，而Zr具有明显的波峰说明该元素在该旋回中比较富集。
仅在流纹岩中Th元素具有明显的波谷，说明其在流纹岩中分异较好。
1.3稀土元素特征该旋回火山熔岩各岩石稀土总量差别较大，∑REE在94.6～230.17，平均值为152.4。
与世界同类岩石维氏值相比，该旋回火山岩基性-中性岩，为富稀土岩石，中酸性-酸性岩为贫稀土岩石。
LREE/HREE值为9.26～15.49，（La/Yb）N值为11.8～27.33，（Ce/Yb）N值为7.98～17.35，La/Sm值为3.36～8.83之间，以上参数值及稀土配分曲线特征反映该旋回火山岩各岩石均具轻稀土富集，分馏较好；重稀土亏损，分馏较弱的特点，火山岩浆可能来源于壳幔混源。
2火山岩形成环境及源区2.1火山岩岩浆源及成因分析义县旋回火山岩在（La/Yb）N-（Yb）N 图解中，该旋回火山岩的投影点一部分投在大陆壳源区，一部分投在大陆壳源区左侧及上侧，主要由角闪岩组成的源区产生的熔体趋势线附近。
岩石学中的岩石分类与岩石化学组成分析
岩石学中的岩石分类与岩石化学组成分析岩石学是地球科学的一个重要分支，研究岩石的形成、组成及演化过程。
在岩石学中，岩石的分类与岩石化学组成分析是其中的两个核心内容。
本文将探讨岩石学中的岩石分类和岩石化学组成分析的基本概念、方法和应用。
一、岩石分类岩石分类是根据岩石的起源、组成及结构等特征将其分为不同类别的过程。
岩石分类有助于我们理解岩石的形成和演化过程，可以为地质研究提供重要的基础数据。
1. 岩石的主要分类岩石主要分为三类：火成岩、沉积岩和变质岩。
火成岩是由地幔或地壳中的熔岩在地表或地下凝固而成的岩石。
火成岩又分为火山岩和深成岩。
沉积岩是由风化、侵蚀和沉积等过程形成的岩石。
变质岩是在高温高压条件下由其他岩石转变而成的岩石。
2. 岩石分类的依据岩石分类依据主要包括岩石的矿物成分、岩石的结构、岩石的颜色和岩石的化学成分等因素。
根据不同的依据，我们可以将岩石分为具体的类别。
3. 岩石分类的应用岩石分类在地质勘探、矿产资源评价和地质灾害预测等方面具有重要应用价值。
通过岩石分类，我们可以判断某个地区的地质特征，并为相关的资源开发和灾害防治提供科学依据。
二、岩石化学组成分析岩石化学组成分析是研究岩石中元素含量及元素组成比例的过程。
通过分析岩石的化学成分，可以了解岩石的形成环境、成因及演化过程。
1. 岩石化学组成分析方法岩石化学组成分析方法主要包括光谱分析、电子探针分析、质谱分析和化学分析等。
不同的方法可以从不同的角度揭示岩石的化学组成。
2. 岩石化学组成分析的内容岩石化学组成分析的内容主要包括岩石中主量元素和微量元素的含量及其组成比例、元素的分布规律和特征等方面。
通过分析这些内容，我们可以研究岩石的形成机制和演化历史。
3. 岩石化学组成分析的应用岩石化学组成分析在矿产勘探、岩石演化研究和环境地质等领域具有广泛应用。
通过分析岩石的化学组成，我们可以评价矿产资源的潜力、揭示岩石的演化历史，并为环境保护和污染治理提供科学依据。
岩浆岩分类说明
一.按岩石化学成分——2.碱度
2.岩石的碱度——即指岩石中碱的饱和程度， 岩石的碱度与碱含量多少有一定关系。通 常把Na2O+K2O的重量百分比之和，称为 全碱含量。Na2O+K2O含量越高，岩石的 碱度越大。
一.按岩石化学成分——1.酸度
1.岩石的酸度——是指岩石中含有 SiO2的重量百分数。通常，SiO2含量 高时，酸度也高；SiO2含量低时，酸 度也低。而岩石酸度低时，说明它的 基性程度比较高。 SiO2是岩浆岩中最主要的一种氧化物， 因此，它的含量有规律的变化是岩浆 岩分类的主要基础。
一.按岩石化学成分——1.酸度-岩浆岩分成四个大类
1.侵入岩 1）深成岩位于地下深处，岩浆冷凝速 度慢，岩石多为全晶质、矿物结晶颗 粒也比较大，常常形成大的斑晶； 2）浅成岩靠近地表，常具细粒结构和 斑状结构； 2.喷出岩由于冷凝速度快，矿物来不及 结晶，常形成隐晶质和玻璃质的岩石。
目录
一.按岩石化学成分 1.按岩石的酸度--分大类 1)超基性岩（SiO2 <45%） 2)基性岩（SiO2 45-53%） 3)中性岩（SiO2 53-66%） 4)酸性岩（SiO2 >66% 2.按岩石的碱度—分岩类 1)钙碱性、 2)碱性
3)过碱性 二.按矿物成分 1.浅色矿物比例 2.暗色矿物 比例 三。根据产状分 1.侵入岩 1）深成岩 2）浅成岩 2.喷出岩
构成岩浆岩大家族的主要成员
根据上述原则，首先把岩浆岩按酸度 分成四大类，然后再按碱度把每大类 岩石分出几个岩类，它们就是构成岩 浆岩大家族的主要成员 1.超基性岩大类： 钙碱性系列的岩石是橄榄岩-苦橄岩类； 偏碱性的岩石是含金刚石的金伯利岩； 过碱性岩石为霓霞岩-霞石岩类和碳酸 岩类。
岩石学-岩石学4-超基性-基性岩
(1) 颜色：暗绿色，黑色
(2) 矿物成分： 与辉长岩相似，pl+py为主（比例约1:1）， 可呈斑晶。 可含有Ol，Or(正长石)，Q
(3) 结构：辉绿结构，斑状结构
辉绿结构：基性斜长石和辉石颗粒大小相近，但是 自形程度不同，自形程度好的斜长石呈板状，搭成三角形 孔隙，其中充填它形的辉石颗粒。可与辉长结构过渡，称 辉长辉绿结构。
地幔橄榄岩的概略相图
左边点线为地盾区的地热曲线，右边点线为大洋区的地热曲线 （Wyllie,1970）。Ga：石榴石；Sp：尖晶石；Pl：斜长石
喷出岩的主要类型
喷出岩又被称为火山岩
超基性岩类的喷出岩在自然界分布很少， 常见有： 苦橄岩，
玻基纯橄岩（麦美奇岩）， 金伯利岩 科马提岩，等。 。
橄榄岩——超基性深成岩 （peridotite）
斑晶由橄榄石和辉石组成，基质具间粒-间隐结构，在板条状 的斜长石微晶间充填了细粒的辉石和玻璃（正交偏光）
皮羌碱性橄榄玄武岩
间隐结构
普鲁橄榄玄武岩
间粒间隐结构（拉斑玄武结构）
（2）构造 气孔构造，杏仁构造普遍发育 枕状构造—— 海水冷却，有内部结构 柱状节理—— 4，5，6，7边形， 多为五方柱和六方柱 如江苏六合，福建牛头山
超基性岩体一般都次生变化
（8）次生变化：主要是蛇纹石化，碳酸盐化（滑石菱镁 岩）
次生变化的本质：由于H2O、CO2、SiO2等组分的加入，使得原来 新鲜的岩石发生化学反应，生成了新矿物。
例1：水化
2Mg2SiO4+3H2O = Mg3Si2O5(OH)4+ Mg(OH)2
橄榄石
蛇纹石
水镁石
例2：水化和硅化
科马提岩的鬣刺结构
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。
《岩石化学》课件
沉积岩的演化
沉积岩的形成过程中，由于沉积物的来源、沉积环境和沉积时间的差异，形成不 同种类的沉积岩，如砾岩、页岩等。
04
岩石的化学分析方法
化学分析方法
01
02
03
滴定法
通过滴定实验，测定岩石 中各种元素的含量。
VS
详细描述
选取具有代表性的岩石样品，采用化学分 析方法（如X射线荧光光谱、原子吸收光 谱等）对其化学成分进行测定。分析结果 可揭示该地区岩石的元素组成和含量，为 进一步研究该地区的地质特征和矿产资源 提供基础数据。
某地区岩石的分类与鉴别
总结词
根据岩石的化学成分、结构、构造等特征， 对某地区岩石进行分类和鉴别，确定其所属 的岩石类型。
变质岩的形成与演化
变质岩的形成
变质岩是由已有的岩石在高温、高压环境下经过变质作用形 成的岩石，其形成过程包括岩石受压变形、矿物成分改变和 重结晶等。
变质岩的演化
变质岩的形成过程中，由于温度和压力的变化，岩石的成分 和结构会发生演化，形成不同种类的变质岩，如片麻岩、大 理岩等。
沉积岩的形成与演化
沉积岩的形成
岩石结构
结构分类
岩石的结构可以分为砾状结构、砂状结构、粉状结构、致 密状结构和块状结构等。
结构特征
每种结构的岩石都有其特定的形成环境和地质年代，例如 砾状结构的岩石通常形成于河流沉积作用，而块状结构的 岩石则形成于高温高压的环境。
结构分析
岩石的结构对其物理性质和化学性质有很大的影响，因此 在进行岩石分析时，需要对岩石的结构进行详细的描述和 分类。
岩石分类
01
岩石化学计算法01汇总
• (1) SiO2不饱和矿物：似长石、橄榄石。 • (2) SiO2 过饱和矿物：石英。 • (3) SiO2饱和矿物：长石、辉石等。 • 饱和矿物和不饱和矿物的出现及其数量，主要取决于岩石
中SiO2含量的饱和程度。 • 岩石中SiO2过饱和时，形成石英+饱和矿物； SiO2饱和时，
分析结果换算成CIPW标准矿物再投到有关的相图中； • 此外，一些岩石学中常用的参数，不少是通过CIPW标
准矿物进行换算的。 • 所以这种方法应熟练掌握。
• 其计算法思想，是将岩石化学分析中各主要氧化物按其化 学性质，结合成理想的标准矿物分子。这些理想的标准矿 物分子，虽与岩石中实际矿物的种类及含量有差别，但可 以作为统一的对比标准。
• H2O+代表结晶水及化合水； H2O- 代表吸附水(加 热到110℃时，全部逸去)。岩浆岩中含H2O、CO2 等较多者，多与岩石次生变化有关(碳酸岩例外)。
• 对于地质、岩矿工作来说，要进行化学分析，首先 要取样。采集化学分析样品，应该注意：
• (1)应在野外地质及室内薄片鉴定的基础上进行取 样，以避免取样太多，盲目性太大；
• 若把氧化物按照结晶化学原理，系统计算该岩石标准 矿物成特征数值者，通常称为岩石化学计算。
• 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。
• 计算方法视研究任务而定，不同的研究任务选择 不同的计算方法。
• 这里仅介绍两种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
• CIPW标准矿物(Normative mineral)计算法，目前应 用仍比较广泛：
岩石化学计算方法讲解之六
岩石化学计算方法讲解之六——吴利仁超基性岩石化学计算方法（一）方法的原理鉴于超基性岩在理论上和实际应用中均有着重要的意义，在化学和矿物组成上也有着一定的特殊性，因而许多研究者，如苏联的索博列夫、我国的王恒升、白文吉、吴利仁、肖序常、高纪璞、李军等地质学者，都提出了专门用于超基性岩的岩石化学计算方法。
这里我们仅将吴利仁的计算方法予以介绍。
其它方法读者可参考有关文献。
吴氏关于超基性岩的岩石化学计算方法的基础是查瓦里茨基计算法，即在查法的基础上，结合超基性岩的岩石化学特点加以修改和补充而成。
他对查法的主要改动是：1、超基性岩中K、Na含量甚微，但它们对超基性岩浆的来源和含矿性有着重要的指示作用，因而不可忽略，仍需予以表示。
为此对超基性岩的主要特征数值仍沿用s、a、b、c等四个。
但因a、c值均很小，若仍按查氏法那样在T形图上投影，则将使全部投影点集中于Sb轴两侧的附近处，使其难以分辩。
为此，吴氏在做投影图时将主要数值从四个减少为三个，即将a和c或a和c值予以合并，做为一个数值表示。
也即是超基性岩的主要数值为s、b和（a+c）或（a+c），且s+b+（a+c）或（a+c）=100。
2、对补充数值，除仍保留了查氏的Q值外，其余根据超基性岩本身的特点予以改动，即：（1）鉴于超基性岩中的镁铁的相对含量，即所称的镁铁比值（m/f），不仅是划分超基性岩的类型和探讨岩浆来源的重要依据，而且也是其含矿性的主要标志。
为此，将其做为超基性岩的一个重要补充数值。
且在计算m/f时，根据Ni2+常同Mg2+、Mn2+常同Fe2+成类质同象混入的实际情况，分别将Ni2+合并到Mg2+中，将Mn2+合并到Fe2+中。
则m/f的计算公式为：++++++++=23222/MnFe Fe Ni Mg f m 根据m/f 值，吴利仁将我国的超基性岩划分为如下三类，即： 岩石类型 m/f 镁质超基性岩 >7-6.5 铁质超基性岩 2-6.5 富铁质超基性岩 0.5-2实践证明，工业铬铁矿床均产于镁质超基性岩中，而铁质超基性岩则与硫化铜镍矿床有密切联系，富铁质超基性岩与钒钛磁铁矿物及碳酸盐矿床（烧绿石）有密切关系。
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。
岩石化学计算方法之一
岩石化学计算方法之一——查瓦里茨基计算法(一)、方法原理这一方法是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，亦即硷铝硅酸盐（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。
7、岩石化学
2）亚碱性系列的进一步划分 拉斑玄武岩系列 钙碱性系列
教材中的：w（FeO）/w（MgO）—w（SiO2）% w（FeO）/w（MgO）—w（FeO）% （注：更适用于基性岩） AFM三角变异图解——更适用于中酸性岩 A—w（ Na2O+K2O）% F—w（FeO+Fe2O3）% M—w（MgO） %
右图：球粒陨石标准化的 spider diagrams 从右到左：元素的不相容程 度增加（ L R） 元素排列顺序：没有统一标 准，不同作者稍有差异 (poor standardization)
洋中脊玄武岩（MORB）标准化Spider diagram
Separates LIL and HFS
1). SiO2： 超基性岩：<45%
基性岩：45-53% 中性岩：53-66% 酸性岩： >66% Na O+K Owt%
2 2
2). SiO2 变异图
—（Na
13 2O+K2O） 11 9 7 5 3 1 37 49 53 41 45 超基性 基性 45 52 碱玄质 响岩 副长石岩 响岩质 碱玄岩
<3.3者为钙碱性岩 =3.3—9者为碱性岩 >9者为过碱性岩 4）w（K2O）/w（Na2O）比值： S型花岗岩： >1.0（一般情况） I型花岗岩： <1.0 （一般情况） 5）Al2O3： 亚碱性玄武岩： w（ Al2O3 ） >16.0%为高铝玄武岩 mole（ Al2O3 ）/mole（K2O+Na2O+CaO） >1.1者 多为S型花岗岩
B.应用—REE配分形式-探索岩石的成因及演化 原理：火成岩的REE型式-受控于源岩的REE 地球化学和岩浆演化过程中矿物—熔 体的平衡——分配系数 所用参数： REE总量（丰度）： LREE/HREE比值：LREE—La~Eu HREE—Gd ~Lu MREE—Sm ~Ho Eu=2EuN/（SmN+GdN）：铕异常 实例：石榴石橄榄岩的部分熔融 斜长石的分离结晶或源区残留 大陆弧岩浆作用
岩石地球化学课件赵志丹
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计算CIPW的软件，Norm3
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A TEXTURAL ATLAS OF MINERALS IN THIN SECTION, 软件, 编写者为Daniel J. Schulze,
University of Toronto.
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霞石正 长岩响岩类
花 岗 岩 -流 纹 岩 类
SiO2
< 45 %
45-53 %
53-66 %
> 66 %
<3.3 3.3-9 >9 <3.3 3.3-9
>9 <3.3 3.3-9
Na2O+K2O <3.5
>3.5 平均3.6 平均4.6 平均7 平均5.5
平均9
平 均 14
平 均 6-8
(N2O aK2O2)
代表性岩浆岩的化学成分
SiO2 TiO2 Al2O3 Fe2O3 FeO MnO MgO CaO Na2O K2O H2O+
Total
橄榄岩 42.26 0.63 4.23 3.61 6.58 0.41 31.24 5.05 0.49 0.34 3.91
98.75
玄武岩 49.20 1.84 15.74 3.79 7.13 0.20 6.73 9.47 2.91 1.10 0.95
玄武岩
花岗闪长岩
花岗岩
SiO2饱和度与矿物共生组合的关系
(1) SiO2过饱和——SiO2很多（过多），除形成硅酸盐矿物外，还有剩余—石英， Q就 是过饱和矿物，含有Q的岩石，就是SiO2过饱和岩石。
SiO2过饱和岩石
岩石地球化学..
制作REE配分曲线图解时，为消除其原子序数的奇 偶效应，需用球粒陨石标准化（CN）。用作标准化的 球粒陨石的REE值已由许多学者提出，这里建议采用 泰勒值（Taylor，et al.，1977，GCA，41，1375～ 80）:La 0.315ppm，Ce 0.813，Pr 0.116，Nd 0.597，Sm 0.192，Eu 0.0722，Gd 0.259，Tb 0.049，Dy 0.325，Ho 0.0730，Er 0.213，Tm 0.0300，Yb 0.208，Lu 0.0323。 进行REE地质地球化学含义解释时，较常使用的参 数，除上述∑REE和∑LREE/（∑HREE+Y）以外， 是dEu、（La/Yb）CN、（La/Sm）CN和（Gd/Yb） CN，后三种可简写为La/YbN、La/SmN和Gd/YbN。
在计算CIPW标准矿物含量时，如果是全 铁含量，应找一个有效的方法将全铁分成 FeO和Fe2O3；一般采用： FeO*(TFeO)=FeO＋0.8998Fe2O3 在使用TAS分类图时，首先要检查一下 要进行分类的岩石是否为“高镁”火山岩； 谨慎使用那些风化、蚀变、变质、变形 或者经历过重结晶作用的岩石化学分析数 据，但对于许多低级变质火山岩，要求烧 失量应小于5％；
二、微量元素
计量与分类 常（主）量元素，指岩石中该元素氧化物的重量丰度＞ 0.1%，即＞1000ppm（mg/g，10-6，1/百万）；微量（痕量） 元素的重量丰度＜1000ppm，＞0.1ppm；超微量元素＜ 0.1ppm，即＜100ppb（10-9，1/10亿）。 微量（痕量）元素的常用代号： HFSE（高场强元素—稳定元素）：镧系元素，Sc和Y，以及 Th、U、Pb、 Zr、 Hf、Ti、Nb、 Ta、等 ； LFSE（低场强元素又称—活动性元素— LILE大离子亲石元素）：Cs、 Rb、K、Ba、Sr等，轻稀土元素； ICE，不相容元素； CE，相容元素； REE，稀土元素； RHE，放射性生热元素。
岩石地球化学
（一）利用常量元素开展岩石的分类 岩石的分类通常是基于主量元素成分，单它 们的具体命名要根据矿物组成。但是对火山岩而 言，岩石的具体命名也主要依据化学成分。 图1是Le Maitre et al (1989)提出的全碱 （Na2O+K2O）—SiO2的TAS分类图。 Wilson (1989)利用Cox et al (1979)的TAS图解 对侵入岩也进行了分区和命名（图2）。
如果岩石中含有较多的含水矿物，如黑云母，角闪石
或白云母，特别是蚀变强烈的岩石（含大量粘土矿物和
碳酸盐矿物），则岩石的总量将会低于99%，这时往往 用烧失量(LOI)或直接分析H2O+、H2Oˉ、F和CO2的含 量来补充。
在运用已有的常量元素时，应注意下列 几点：
测试样品必须是未蚀变的新鲜岩石，其 检验的标准是岩石中H2O＋＜2％，CO2＜
0.5％；否则不能使用，只有高镁火山熔 岩（苦橄岩、科马提岩、麦美奇岩、玻古 安山岩）例外；
使用原始数据进行各种分类图表和化学 参数计算前，必须先去除H2O或烧失量， 重新计算为干成分的100%标准化时的主元 素质量百分数后，才能使用；
在计算CIPW标准矿物含量时，如果是全 铁含量，应找一个有效的方法将全铁分成 FeO和Fe2O3；一般采用：
1、用Muller等方法时，计算镁值（耐火度） （Mg# =MgO*100/ (MgO+FeO＊)(摩尔比)， FeO＊＝FeO+0.899Fe2O3。
岩石地球化学
拉斑系列和钙碱性系列AFM图
3、如果由于图点太少或太靠近A角顶位置而无法用 AFM图解有效识别拉斑玄武系列和钙碱性系列，就改 用FeO* - FeO*/MgO图解和SiO2 – FeO*/MgO图解进 行判别。
K2O, wt%
5 钾玄岩系列
4
高钾
（高钾钙碱性系列）
3
2
中钾 （钙碱性系列）
1
低钾
不相容元素、相容元素：
不相容元素，Dis/l＜1
强不相容元素， Dis/l＜0.1
Cs Rb Ba Th U K Na Ta Nb La Ce Sr Nd
弱不相容元素， Dis/l＝0.1～1
P Hf Zr Sm Ti Tb Dy Er Yb
相容元素，Dis/l ＞1 Lu V Sc Ca Al
由物理化学条件能引起的差异强度看，必 须重视 LILE与HFSE的相对关系。因LILE一般 为造岩矿物的组成，这些矿物的稳定性较小， 而HFSE则主要受稳定性较大的副矿物（Ti、 Nb、Ta复杂氧化物, 锆石等）的控制，所以这 两类元素能较灵敏地反映物理化学条件不同的 构造环境。
土 元 轻稀土元素LREE
素
Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb 71Lu
重稀土元素HREE
稀土元素总量∑REE以∑La～Lu， +Y表示。轻稀土元素LREE指La至Eu， 其总量以∑LREE或∑Ce表示，其中Pm （钜）基本上是人造的（除了高品位U 矿）；重稀土元素HREE指Gd至Lu，不 包括Y，其总量用∑HREE表示，如用 ∑Y表示则包括Y在内的Gd至Lu元素。
1、用Muller等方法时，计算镁值（耐火度） （Mg# =MgO*100/ (MgO+FeO＊)(摩尔比)， FeO＊＝FeO+0.899Fe2O3。
岩石学
岩石学总结岩浆岩1.岩石：是天然产出的具有一定结构及构造的矿物集合体，是构成地壳和上地幔的固态部分，是地质作用的产物。
多数岩石是由不同矿物组成的，少数岩石为单矿物岩石。
2.岩浆是上地幔和地壳深处形成的，以硅酸盐为主要成分的炽热、粘稠、含有挥发份的熔融体（熔体）。
3.浆作用的两种方式：侵入作用侵入作用和和喷出作用。
4.岩浆岩:是由地壳深处或上地幔中形成的高温熔融的岩浆，在侵入地下或喷出地表冷凝而成的岩石，也可称之为火成岩。
或简单地说，由岩浆冷凝固结而成的岩石称为岩浆岩。
5.岩浆岩化学成分变化规律：A.FeO、MgO随着SiO2含量的增加而减少，即在超基性岩中含量高，而到基性岩、中性岩、酸性岩中逐渐减少。
B.Al2O3、CaO随着SiO2含量的增多，在超基性岩中很低，在基性岩中大量增加，至中性岩、酸性岩中则逐渐减少。
Al2O3在中性岩和酸性岩中基本上与基性岩一样，保持相对稳定。
C.Na2O、K2O随着SiO2含量的增加而增加，在超基性岩中几乎不含，而到基性岩、中性岩、酸性岩中逐渐增加。
6.组成岩浆岩的矿物，常见的不过20几种，这些构成岩石的矿物统称为造岩矿物。
7.岩浆中石英与镁橄榄石不共生。
8.六种典型的岩浆岩矿物共生组合9.（1）橄榄石－辉石组合:相当于超基性岩,钙、铁、镁多而硅少，且贫碱，出现大量镁铁矿物（橄榄石－辉石等），不出现石英和长石。
（2）基性斜长石－辉石组合：相当于基性岩，铝和钙较多，铁、镁和硅均较充分，主要形成基性斜长石和辉石，二者近于1：1，不出现石英。
（3）中性斜长石－角闪石组合：相当于中性岩，钠、钾略有增加，铝、硅、钙、铁、镁均较充分，主要形成中性斜长石、角闪石、黑云母，可能出现少量石英和钾长石，浅色矿物：暗色矿物≈2：1.（4）石英－钾长石－酸性斜长石组合：相当于酸性岩，钠、钾、硅含量高，铁、镁、钙低，石英、钾长石、酸性斜长石等浅色矿物为主。
（5）钾长石－黑云母－角闪石组合：其SiO2相当于中性岩，钠、钾高而铁、镁低，大量出现钾长石。
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Energy Source
Absorbed radiation Sample
Absorption Detector
Output with absorption trough
Variation Diagrams
How do we display chemical data in a meaningful way? 4. 如何以一种有意义的方式来表示岩石化学分析 数据——变异图解 二元变异图解 Bivariate (x-y) diagrams 三角变异图解 Ternary Variation Diagrams
• 样品与测试
• 样品的采集和选取，以及选用恰当的测试仪器和方法，是岩石地球化学研究的首要问题。野外采样是在野外 观察基础上推行某种思考和设想的过程，至关全局；返回室内后，对其中代表性样品切片作岩相学反复研究； 然后从中选取为数不多的样品作主量和微量元素分析。常用分析方法有三种： XRF，X-射线荧光分析（X-ray Fluorescence），理论上可测含量＞1ppm（灵敏度，即检出下限）原子序数 10～92号元素，相对标准差，即精度，RSD%，为±10～20%，对Ga Ba Rb Sr Nd P Ti Y 灵敏。LOI（loss on ignition）烧失量近似代表挥发份总量。 INAA，仪器中子活化分析（Instrumental Neutron Activation Analysis），检测下限随元素而异，一般不大于 0.1ppm，相对标准差一般为±5%，对超镁铁岩要先作放射化学处理（RNAA）。可测元素：La Ce Nd Sm Eu Gd Tb Yb Lu Hf Ta Th U Zr Sr Ba Rb Cs Sc Cr Co Ni Fe Zn Ag As Au Br Sb W Mo，特别适合分析Ta Hf Th REE。 对Sc Co Cr Cs Hf Ta Th U的检测极限为ppm～ppb，对稀土La Ce Nd Sm Eu Tb Yb Lu特别有效。但自90年代起， 由于ICP-AES和ICP-MS的出现，逐步地取代了它在地质样品研究中的地位。 ICP，电感耦合等离子体方法（Inductively Coupled Plasma Spectrometry），分两种： ICP-AES，即原子发射光谱法，检测下限一般为1ppm ICP-MS，即质谱测定法，检测下限1～100ppb 相对标准差一般为±5%，对Rb U Th Ce Td Tm较不灵敏，总计可测60余种元素。 由于它的高灵敏度和谱线相对简单，已成当今地质样品微量元素，包括铂族元素（PEG）的最主要测试手段。 同时，发展出原位微量元素和同位素测试技术，即激光烧蚀（Laser Ablation）的ICP-MS（La-ICP-MS）和 多收集器（Multi Collector）的ICP-MS（MC-ICP-MS）仪器和技术，大大扩展了ICP-MS的同位素分析能力 （La-ICP-MS的锆石U-Pb定年准确度可达±1～2％）,包括对Lu-Hf同位素的分析。 上述仪器分析的准确度（指测定值与真实值的差异），可用地球化学标样（即标准参考物质）进行检查，也 可以根据地质学、岩石学资料和一些特征的元素对元素的比值，如Nb/Ta、Zr/Hf、Y/Ho、K/Rb、TE1,3及其 变化规律（参见下述）对测定值的合理性作出大致的判断。
TiO2 MnO P2O5 CO2
痕量元素（Trace elements）： usually < 0.1%
•主要元素
1.主要氧化物的分析方法 大型X-荧光光谱分析法 化学分析法 2. 地壳中元素的丰度 Abundance of the elements in the Earth’s Crust
Element O Si Al Fe Ca Mg Na Wt % Oxide Atom % 60.8 59.3 21.2 15.3 6.4 7.5 2.2 6.9 2.6 4.5 2.4 2.8 1.9
Rhyolite Phonolite 72.82 56.19 0.28 0.62 13.27 19.04 1.48 2.79 1.11 2.03 0.06 0.17 0.39 1.07 1.14 2.72 3.55 7.79 4.30 5.24 1.10 1.57 99.50 99.23
•火成岩类型的划分
（一）火成岩的化学成分
• 划分依据：岩石中元素或氧化物的含量 • 类型 主要元素（Major elements）: usually greater than 1%
SiO2 Al2O3 FeO* MgO CaO Na2O K2O H2O 次要元素（Minor elements）: 主要元素
usually 0.1 - 1%
X射线荧光光谱（XRF）分析 中子活化分析（INAA和RNAA） 原子吸收光谱（AAS） 等离子光谱（ICP） 质谱方法：同位素稀释质谱法（IDMS） 等离子光谱质谱法（ICP-MS）
2）分类 A. 依据：元素的相容性 相容元素：优先进入矿物相的元素 不相容元素（亲岩浆元素）：优先进入熔体相的 元素
2）亚碱性系列的进一步划分 拉斑玄武岩系列 钙碱性系列
教材中的：w（FeO）/w（MgO）—w（SiO2）% w（FeO）/w（MgO）—w（FeO）% （注：更适用于基性岩） AFM三角变异图解——更适用于中酸性岩 A—w（ Na2O+K2O）% F—w（FeO+0.9Fe2O3）% M—w（MgO） %
•火成岩系列划分
Early on it was recognized that some chemical parameters were very useful in regard to distinguishing magmatic groups – Total Alkalis (Na2O + K2O) – Silica (SiO2) and silica saturation – Alumina (Al2O3)
第三章 岩石化学在火成岩成因 研究中的应用
• 火成岩的化学成分 1. 主要元素 2. 微量元素 3. 同位素
检 测 术 语
灵敏度： 即检出下限，指某分析方法在一确定分析条件下 能可靠检测出试样中某元素的最低含量。它与分 析方案、检测仪器内部噪音两方面因素有关。 精 度： 即精密度，又称再现性和重现性，指对某一样品 在相同条件下多次检测所得数据彼此的接近程度 。常用相对标准差，即RSD%，表示精密度。 准确度： 检测含量与元素含量之间差异程度，即测定值与 真实值的差异，可用地球化学标样（即标准参考 物质）进行检查。
（1）花岗岩岩浆来 源深度的确定 （Platen等，1969） P=0.4 Gpa 左右 h=13 Km左右
•火成岩岩浆来源深度的确定
（2）玄武岩岩浆 来源深度的确定 （Yoder，1976）
研 究 实 例
古近纪： Ek-孔店组 Es-沙河街组 Ed-东营组
新近纪：
Ng-馆陶组 Nm-明化镇组
•火山岩形成构造环境的判别
3）SiO2饱和与SiO2不饱和系列
4）Al2O3—过铝质、亚铝质、过碱性
（钠闪石） （钠铁闪石）
•岩浆演化
• 问题的提出—一个地区、一组岩石、密切共生、成分 变化大——成因关系如何？演化方式如何？ • 原理—成分的相关性和演化趋势 • 解决方式—变异图解——常用的Harker图解 横坐标的选择：SiO2、MgO、分异指数（DI）、 碱度率（AR） DI=标准矿物Q+Af+Ab+Ne+Kp+Lc AR= w（ Al2O3 +K2O+Na2O+CaO ）/ W（ Al2O3 -K2ONa2O-CaO）
<3.3者为钙碱性岩 =3.3—9者为碱性岩 >9者为过碱性岩 4）w（K2O）/w（Na2O）比值： S型花岗岩： >1.0（一般情况） I型花岗岩： <1.0 （一般情况） 5）Al2O3： 亚碱性玄武岩： w（ Al2O3 ） >16.0%为高铝玄武岩 mole（ Al2O3 ）/mole（K2O+Na2O+CaO） >1.1者 多为S型花岗岩
大兴安岭
松辽盆地
黑龙江东部
实 例 分 析
东北地区早白垩世火山岩的成分空间变异
实 例 － 苏 鲁 造 山 带 中 生 代 花 岗 岩
大别－苏鲁造山带中生代岩浆岩年龄
Zhao & Zheng (2009) Sci. China
大别-苏鲁造山带中生代花岗岩继承锆石U-Pb年龄
Zhao & Zheng (2009) Sci. China
纵坐标：其他氧化物
Bivariate (x-y) diagrams
Harker diagram for Crater Lake
岩浆演化过程中矿物分离结晶对岩浆成分的影响
岩浆演化过程中矿物分离结晶比例的确定
岩浆演化过程中矿物分离结晶比例的确定
岩浆演化过程中矿物分离结晶比例的确定
•火成岩岩浆来源深度的确定
5. 主要元素研究的意义
Table 8-3. Chemical analyses of some representative igneous rocks Peridotite Basalt Andesite SiO2 42.26 49.20 57.94 TiO2 0.63 1.84 0.87 Al2O3 4.23 15.74 17.02 Fe2O3 3.61 3.79 3.27 FeO 6.58 7.13 4.04 MnO 0.41 0.20 0.14 MgO 31.24 6.73 3.33 CaO 5.05 9.47 6.79 Na2O 0.49 2.91 3.48 K2O 0.34 1.10 1.62 H2O+ 3.91 0.95 0.83 Total 98.75 99.06 99.3
2）花岗岩的主要元素判别图解
A. Maniar等（1989）提出的图解 B. R1—R2图解（Batchelor R A.等，1985）