岩石地球化学主量处理
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岩石地球化学主量处理
单击此处添加副标题内容 单击此处输入你的正文，文字是您思想的提炼，为了最终演示 发布的良好效果，请尽量言简意赅的阐述观点。
第三章、岩石地球化学数据的处理与解释
第一节、主量元素数据处理与解释 第二节、微量元素数据处理与解释 第三节、同位素数据处理与解释
推荐软件和参考书
1. 计算CIPW的软件，Norm3 2. A TEXTURAL ATLAS OF MINERALS IN THIN
关于岩石化学/显微结构英文参考书 （可供）
(1) MacKenzie W. S. and Adams A. E. A color atlas of rocks and minerals in thin section. John Wiley & Sons, Inc. New York, 1993, 192p (2) MacKenzie W. S., Donaldson C. H., and Guilford C. Atlas of igneous rocks and their textures. John Wiley & Sons, Inc. New York, 1982 (3) Best M. G. Igneous and metamorphic petrology. 2nd edition. Blackwell Science Ltd, 2019 (有扫描件) (4) Le Maitre (ed), Igneous Rocks: A classification and Glossary of Terms (2nd edition). Cambridge University Press, 2019. 【书号360/L46/2】
推荐新出版参考书(研究生教材)
邓晋福，罗照华，苏尚国，等. 岩石成因、构 造环境与成矿作用。地质出版社，2019
第三章、岩石地球化学数据的处理与解释
第一节、主量元素数据处理与解释
一、岩石化学的主要指标 二、主量元素数据直接用于岩石分类和系列划分 三、CIPW计算后用于岩石分类和系列划分 四、主量元素用于判别岩浆（地球化学）作用过程 五、主量元素应用于实验岩石学
火山岩的TAS图解使用： ——注意高镁岩石分类
TAS投点之前需要先剔 除高镁的样品，如果是 高镁的，用右边的图解。 强调： MgO和TiO2含量
火山岩的TAS图解使用：
——注意Na2O与K2O的相对含量
成分\名称
粗面玄武岩
玄武粗安岩
粗安岩
Na2O-2.0 > K2O 夏威夷岩
橄榄粗安岩 歪长粗面岩
(K2O+Na2O)>Al2O3
特征矿物 白云母、黄玉、电气石 、刚玉、矽线石、红柱
石 铝硅酸盐矿物：黑云母
、角闪石、黄长石等
长石类、似长石
碱性镁铁质矿物类：霓 辉石、霓石、钠闪石、
碱锰闪石等
Figure 18-2. Alumina saturation classes based on the molar proportions of Al2O3/(CaO+Na2O+K2O) (“A/CNK”) after Shand (1927). Common non-quartzo-feldspathic minerals for each type are included. After Clarke (1992). Granitoid
【为什么?若有Q存在会发生反应（见下页）】
(3) SiO2饱和矿物： SiO2含量充足（刚好），则形 成辉石、角闪石、斜长石，钾长石，云母等—— ——不含Q，也不含SiO2不饱和矿物。
SiO2过饱 和岩石 SiO2不饱 和岩石 SiO2饱和 岩石
特别强调：似长石类矿物
不能与SiO2共存，属于SiO2不饱和矿物 1. 霞石
Rocks. Chapman Hall.
第三章、岩石地球化学数据的处理与解释
第一节、主量元素数据处理与解释
一、岩石化学的主要指标 二、主量元素数据直接用于岩石分类和系列划分 三、CIPW计算后用于岩石分类和系列划分 四、主量元素用于判别岩浆（地球化学）作用过程 五、主量元素应用于实验岩石学
1. 火山岩的TAS图解 (Total Alkalis-Silica diagram)
霞石Na[AlSiO4]——钾霞石K[AlSiO4], 高温时为连续固溶体系列 产于富含Na2O而SiO2不饱和岩浆岩中， 六方短柱，厚板状
2. 白榴石，K[AlSi2O6],
正方晶系（假等轴晶系） 自形晶，四角三八面体
白榴石
西藏白榴石斑岩
霞石
霞石----似长石类矿物
Na3K(SiAlO4)4
六方短柱，厚板状
橄榄岩
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。
(2) SiO2不饱和： SiO2不足，出现镁橄榄石，似长 石类（霞石、白榴石等）矿物，不含Q。
SiO2在主要元素中含量最高，变化范围:34-80 %，
意义: 1. 对岩浆及岩浆岩的物理化学性质及矿物组成的影响最大，因
此是火成岩中最重要的一种氧化物。 2. 用SiO2含量是岩浆岩4大类划分的依据 3. 酸性程度就是指SiO2含量高低 4. SiO2饱和度决定矿物组合
SiO2用于岩浆岩的4大类划分
Press, 2019. 【书号360/L46/2】
火山岩的TAS图解使用方法
1. 适用于新鲜的、无蚀变和未变质的火山岩（因为K和Na活泼 易于带入带出），不适合于高Mg岩石（另外图）。
2. 计算投图：主量元素数据中，先剔除H2O，CO2，LOI。再 重新计算到100％，之后投图。
3. TAS图中，有些是2个岩石 类型，成分一致，但是根据 特征矿物细分，例如是粗面 岩还是粗面英安岩，需要根 据CIPW计算结果，确定Q含 量，若Q<20为粗面岩，若 Q>20为粗面英安岩 。
橄榄岩 －苦橄
岩类
金伯 利岩
霓霞岩 －霞石
岩类
碳酸 岩类
辉长岩 －玄武
岩类
碱性辉长岩－ 碱性玄武岩类
闪长岩安山岩
类
正 长 岩 -粗 面 岩 类 , 二 长 岩 -粗 安 岩 类
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)
Si2O 43
(w% t)
碱质(Na2O+K2O)与矿物组合
<3
钙碱性
3.3-9 碱性
>9 过碱性
碱性长石
较酸性岩 石
普遍出现
斜长石
普遍
偏酸性岩石
Total
98.75 99.06
99.3 99.50 99.23
(引自Winter, 2019)
一、岩石化学的主要指标
1. SiO2与岩石分类
Sample SiO 2 TiO 2 Al2O 3 Fe2O 3 FeO MnO MgO CaO N a2O K2O P2O 5 LO I TO TAL DS-1 4 1 .5 9 4 .4 0 9 .7 8 1 2 .9 0 5 .0 8 0 .1 7 9 .2 6 1 2 .4 9 2 .9 9 3 .1 4 0 .9 8 2 .0 1 9 9 .7 1
Na2O-2.0 < K2O 钾质粗面玄武岩 橄榄玄武粗安岩 安粗岩
原因：在TAS图解中，仅仅是
Na2O与K2O的加和，没有考虑 它们相对的含量不同，岩石类
霞石
SiO2不饱和矿物与SiO2反应式
Mg2SiO4+SiO2 = 2MgSiO3
橄榄石 熔体 顽火辉石
NaAlSiO4+SiO2=NaAlSi3O8
霞石
熔体 钠长石
KAlSi2O6+SiO2=KAlSi3O8
钾霞石 熔体 钾长石
SiO2饱和度与矿物组合
2. Na2O+K2O
Na2O+K2O-称为全碱含量, 里特曼指数 （ , Rittmann Index）
根据Al2O3/（K2O+Na2O+CaO）比值判定 Al2O3的饱和度。
Al2O3饱和度与矿物组合
分类
过铝质 岩石
偏铝质 岩石
亚铝质 岩石
过碱质 岩石
比值特征 Al2O3/(K2O+Na2O+CaO)>1 Al2O3/(K2O+Na2O+CaO)<1 (K2O+Na2O)<Al2O3<(K2O+Na2O+CaO)
岩浆岩分类表
岩石系列 岩石类型 Si O2含 量 (%) 石英含量
长石种类和含量
超基性岩 <45 无
一般无长 石
橄榄石， 暗色矿物种类和含量 辉石，
>90%
深成岩 浅成岩 喷出岩
中粗粒/似 橄榄岩 斑状结构 辉岩 细粒/斑状 苦橄玢岩
结构 金伯利岩 班状/玻璃 苦橄岩 质/隐晶质 科马提岩
钙 基性岩 45-53 无或很少
代表性岩浆岩的化学成分
SiO2 TiO2 Al2O3 Fe2O3 FeO
MnO
MgO
CaO
Na2O K2O H2O+
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
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
基性岩
石英
普遍
最酸性岩石
不
似长石
不
<5 %
>5 %
辉石或 闪石
普通辉石 或闪石
含Na (霓石、霓辉石) 或Ti (钛辉石)，含Na闪石（钠闪 石、钠钙闪石、棕闪石）
(N2O aK2O2)
Si2O 43
wk.baidu.com
(w% t)
3. Al2O3饱和度与矿物组合
钾长石:KAlSi3O8, K2O/Al2O3=1 钠长石:NaAlSi3O8, Na2O/Al2O3=1 钙长石:CaAl2Si2O8, CaO/Al2O3=1
（引自La Maitre等，1989）
火山岩的TAS图解
是国际地科联（IUGS）岩浆岩分类学分会推 荐的火山岩分类图解, 参见新书
Le Maitre (ed), Igneous Rocks: A Classification and Glossary of Terms (2nd edition). Cambridge University
玄武岩 安山岩 粗面岩 流纹岩
碱性 碱性岩 53-66
无 钾长石为 主，含似
长石
碱性辉石 和碱性角
闪石， <40%
霞石正长 岩
霞石正长 斑岩
响岩
酸性 增强
SiO2 (wt.%) <45 45-53 53-66 >66
岩石大类 超基性 基性 中性 酸性
典型岩石 橄榄岩-科马提岩 辉长岩-玄武岩 闪长岩-安山岩 花岗岩-流纹岩
(N2O aK2O2)
Si2O 43
(w% t)
大小与岩石系列划分=
<3.3 =3.3-9 >9
钙碱性岩 碱性岩 过碱性岩
岩浆岩的分类（考虑全碱含量）
岩石大类 （酸度）
超基性岩
基性岩
中性岩
酸性岩
岩石系列 （碱度）
钙碱 偏碱 性性
过碱性
钙碱 性
碱性
过碱 性
钙碱 性
钙碱性－碱性 过碱性 钙碱性 碱性
岩石类型
碱性 中性岩 53-66 <5%
酸性岩 >66 >20%
斜长石为 斜长石为 钾长石为 钾长石>
主
主
主
斜长石
主要为辉
石，可有
黑云母为
角闪石， 角闪石为主，次为黑 主，次为
黑云母， 云母，辉石，15-40% 角闪石，
橄榄石，
10-15 %
<90%
辉长岩 闪长岩 正长岩 花岗岩
辉绿岩 闪长玢岩 正长斑岩 花岗斑岩
安山岩 57.94
0.87 17.02
3.27 4.04 0.14 3.33 6.79 3.48 1.62 0.83
流纹岩 72.82
0.28 13.27
1.48 1.11 0.06 0.39 1.14 3.55 4.30 1.10
响岩 56.19
0.62 19.04
2.79 2.03 0.17 1.07 2.72 7.79 5.24 1.57
SECTION, 软件, 编写者为Daniel J. Schulze, University of Toronto. 3. Ragland P. C. Basic analytical Petrology. Oxford University Press, New York, 1989. 【书号： 350 R12】 4. Wilson M. Igneous Petrogenesis. Kluwer Academic Publishers,London. 2019
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第三章、岩石地球化学数据的处理与解释
第一节、主量元素数据处理与解释 第二节、微量元素数据处理与解释 第三节、同位素数据处理与解释
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1. 计算CIPW的软件，Norm3 2. A TEXTURAL ATLAS OF MINERALS IN THIN
关于岩石化学/显微结构英文参考书 （可供）
(1) MacKenzie W. S. and Adams A. E. A color atlas of rocks and minerals in thin section. John Wiley & Sons, Inc. New York, 1993, 192p (2) MacKenzie W. S., Donaldson C. H., and Guilford C. Atlas of igneous rocks and their textures. John Wiley & Sons, Inc. New York, 1982 (3) Best M. G. Igneous and metamorphic petrology. 2nd edition. Blackwell Science Ltd, 2019 (有扫描件) (4) Le Maitre (ed), Igneous Rocks: A classification and Glossary of Terms (2nd edition). Cambridge University Press, 2019. 【书号360/L46/2】
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邓晋福，罗照华，苏尚国，等. 岩石成因、构 造环境与成矿作用。地质出版社，2019
第三章、岩石地球化学数据的处理与解释
第一节、主量元素数据处理与解释
一、岩石化学的主要指标 二、主量元素数据直接用于岩石分类和系列划分 三、CIPW计算后用于岩石分类和系列划分 四、主量元素用于判别岩浆（地球化学）作用过程 五、主量元素应用于实验岩石学
火山岩的TAS图解使用： ——注意高镁岩石分类
TAS投点之前需要先剔 除高镁的样品，如果是 高镁的，用右边的图解。 强调： MgO和TiO2含量
火山岩的TAS图解使用：
——注意Na2O与K2O的相对含量
成分\名称
粗面玄武岩
玄武粗安岩
粗安岩
Na2O-2.0 > K2O 夏威夷岩
橄榄粗安岩 歪长粗面岩
(K2O+Na2O)>Al2O3
特征矿物 白云母、黄玉、电气石 、刚玉、矽线石、红柱
石 铝硅酸盐矿物：黑云母
、角闪石、黄长石等
长石类、似长石
碱性镁铁质矿物类：霓 辉石、霓石、钠闪石、
碱锰闪石等
Figure 18-2. Alumina saturation classes based on the molar proportions of Al2O3/(CaO+Na2O+K2O) (“A/CNK”) after Shand (1927). Common non-quartzo-feldspathic minerals for each type are included. After Clarke (1992). Granitoid
【为什么?若有Q存在会发生反应（见下页）】
(3) SiO2饱和矿物： SiO2含量充足（刚好），则形 成辉石、角闪石、斜长石，钾长石，云母等—— ——不含Q，也不含SiO2不饱和矿物。
SiO2过饱 和岩石 SiO2不饱 和岩石 SiO2饱和 岩石
特别强调：似长石类矿物
不能与SiO2共存，属于SiO2不饱和矿物 1. 霞石
Rocks. Chapman Hall.
第三章、岩石地球化学数据的处理与解释
第一节、主量元素数据处理与解释
一、岩石化学的主要指标 二、主量元素数据直接用于岩石分类和系列划分 三、CIPW计算后用于岩石分类和系列划分 四、主量元素用于判别岩浆（地球化学）作用过程 五、主量元素应用于实验岩石学
1. 火山岩的TAS图解 (Total Alkalis-Silica diagram)
霞石Na[AlSiO4]——钾霞石K[AlSiO4], 高温时为连续固溶体系列 产于富含Na2O而SiO2不饱和岩浆岩中， 六方短柱，厚板状
2. 白榴石，K[AlSi2O6],
正方晶系（假等轴晶系） 自形晶，四角三八面体
白榴石
西藏白榴石斑岩
霞石
霞石----似长石类矿物
Na3K(SiAlO4)4
六方短柱，厚板状
橄榄岩
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。
(2) SiO2不饱和： SiO2不足，出现镁橄榄石，似长 石类（霞石、白榴石等）矿物，不含Q。
SiO2在主要元素中含量最高，变化范围:34-80 %，
意义: 1. 对岩浆及岩浆岩的物理化学性质及矿物组成的影响最大，因
此是火成岩中最重要的一种氧化物。 2. 用SiO2含量是岩浆岩4大类划分的依据 3. 酸性程度就是指SiO2含量高低 4. SiO2饱和度决定矿物组合
SiO2用于岩浆岩的4大类划分
Press, 2019. 【书号360/L46/2】
火山岩的TAS图解使用方法
1. 适用于新鲜的、无蚀变和未变质的火山岩（因为K和Na活泼 易于带入带出），不适合于高Mg岩石（另外图）。
2. 计算投图：主量元素数据中，先剔除H2O，CO2，LOI。再 重新计算到100％，之后投图。
3. TAS图中，有些是2个岩石 类型，成分一致，但是根据 特征矿物细分，例如是粗面 岩还是粗面英安岩，需要根 据CIPW计算结果，确定Q含 量，若Q<20为粗面岩，若 Q>20为粗面英安岩 。
橄榄岩 －苦橄
岩类
金伯 利岩
霓霞岩 －霞石
岩类
碳酸 岩类
辉长岩 －玄武
岩类
碱性辉长岩－ 碱性玄武岩类
闪长岩安山岩
类
正 长 岩 -粗 面 岩 类 , 二 长 岩 -粗 安 岩 类
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)
Si2O 43
(w% t)
碱质(Na2O+K2O)与矿物组合
<3
钙碱性
3.3-9 碱性
>9 过碱性
碱性长石
较酸性岩 石
普遍出现
斜长石
普遍
偏酸性岩石
Total
98.75 99.06
99.3 99.50 99.23
(引自Winter, 2019)
一、岩石化学的主要指标
1. SiO2与岩石分类
Sample SiO 2 TiO 2 Al2O 3 Fe2O 3 FeO MnO MgO CaO N a2O K2O P2O 5 LO I TO TAL DS-1 4 1 .5 9 4 .4 0 9 .7 8 1 2 .9 0 5 .0 8 0 .1 7 9 .2 6 1 2 .4 9 2 .9 9 3 .1 4 0 .9 8 2 .0 1 9 9 .7 1
Na2O-2.0 < K2O 钾质粗面玄武岩 橄榄玄武粗安岩 安粗岩
原因：在TAS图解中，仅仅是
Na2O与K2O的加和，没有考虑 它们相对的含量不同，岩石类
霞石
SiO2不饱和矿物与SiO2反应式
Mg2SiO4+SiO2 = 2MgSiO3
橄榄石 熔体 顽火辉石
NaAlSiO4+SiO2=NaAlSi3O8
霞石
熔体 钠长石
KAlSi2O6+SiO2=KAlSi3O8
钾霞石 熔体 钾长石
SiO2饱和度与矿物组合
2. Na2O+K2O
Na2O+K2O-称为全碱含量, 里特曼指数 （ , Rittmann Index）
根据Al2O3/（K2O+Na2O+CaO）比值判定 Al2O3的饱和度。
Al2O3饱和度与矿物组合
分类
过铝质 岩石
偏铝质 岩石
亚铝质 岩石
过碱质 岩石
比值特征 Al2O3/(K2O+Na2O+CaO)>1 Al2O3/(K2O+Na2O+CaO)<1 (K2O+Na2O)<Al2O3<(K2O+Na2O+CaO)
岩浆岩分类表
岩石系列 岩石类型 Si O2含 量 (%) 石英含量
长石种类和含量
超基性岩 <45 无
一般无长 石
橄榄石， 暗色矿物种类和含量 辉石，
>90%
深成岩 浅成岩 喷出岩
中粗粒/似 橄榄岩 斑状结构 辉岩 细粒/斑状 苦橄玢岩
结构 金伯利岩 班状/玻璃 苦橄岩 质/隐晶质 科马提岩
钙 基性岩 45-53 无或很少
代表性岩浆岩的化学成分
SiO2 TiO2 Al2O3 Fe2O3 FeO
MnO
MgO
CaO
Na2O K2O H2O+
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
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
基性岩
石英
普遍
最酸性岩石
不
似长石
不
<5 %
>5 %
辉石或 闪石
普通辉石 或闪石
含Na (霓石、霓辉石) 或Ti (钛辉石)，含Na闪石（钠闪 石、钠钙闪石、棕闪石）
(N2O aK2O2)
Si2O 43
wk.baidu.com
(w% t)
3. Al2O3饱和度与矿物组合
钾长石:KAlSi3O8, K2O/Al2O3=1 钠长石:NaAlSi3O8, Na2O/Al2O3=1 钙长石:CaAl2Si2O8, CaO/Al2O3=1
（引自La Maitre等，1989）
火山岩的TAS图解
是国际地科联（IUGS）岩浆岩分类学分会推 荐的火山岩分类图解, 参见新书
Le Maitre (ed), Igneous Rocks: A Classification and Glossary of Terms (2nd edition). Cambridge University
玄武岩 安山岩 粗面岩 流纹岩
碱性 碱性岩 53-66
无 钾长石为 主，含似
长石
碱性辉石 和碱性角
闪石， <40%
霞石正长 岩
霞石正长 斑岩
响岩
酸性 增强
SiO2 (wt.%) <45 45-53 53-66 >66
岩石大类 超基性 基性 中性 酸性
典型岩石 橄榄岩-科马提岩 辉长岩-玄武岩 闪长岩-安山岩 花岗岩-流纹岩
(N2O aK2O2)
Si2O 43
(w% t)
大小与岩石系列划分=
<3.3 =3.3-9 >9
钙碱性岩 碱性岩 过碱性岩
岩浆岩的分类（考虑全碱含量）
岩石大类 （酸度）
超基性岩
基性岩
中性岩
酸性岩
岩石系列 （碱度）
钙碱 偏碱 性性
过碱性
钙碱 性
碱性
过碱 性
钙碱 性
钙碱性－碱性 过碱性 钙碱性 碱性
岩石类型
碱性 中性岩 53-66 <5%
酸性岩 >66 >20%
斜长石为 斜长石为 钾长石为 钾长石>
主
主
主
斜长石
主要为辉
石，可有
黑云母为
角闪石， 角闪石为主，次为黑 主，次为
黑云母， 云母，辉石，15-40% 角闪石，
橄榄石，
10-15 %
<90%
辉长岩 闪长岩 正长岩 花岗岩
辉绿岩 闪长玢岩 正长斑岩 花岗斑岩
安山岩 57.94
0.87 17.02
3.27 4.04 0.14 3.33 6.79 3.48 1.62 0.83
流纹岩 72.82
0.28 13.27
1.48 1.11 0.06 0.39 1.14 3.55 4.30 1.10
响岩 56.19
0.62 19.04
2.79 2.03 0.17 1.07 2.72 7.79 5.24 1.57
SECTION, 软件, 编写者为Daniel J. Schulze, University of Toronto. 3. Ragland P. C. Basic analytical Petrology. Oxford University Press, New York, 1989. 【书号： 350 R12】 4. Wilson M. Igneous Petrogenesis. Kluwer Academic Publishers,London. 2019