1-3_火成岩的物质成分

第三节
岩 类
岩浆岩的化学成分
基性程度
岩浆岩大类划分 SiO2 酸性程度
(wt%)
超基性岩 基性岩 中性岩 酸性岩
<45% 45－52% 52－65% >65%
低
高
高
低
通常所说岩石的酸性程度及基性程度都是指岩浆岩的SiO2 含量。SiO2含量高者，称之为酸性程度高、基性程度低；SiO2含 量低者谓之酸性程度低、基性程度高。
钙碱指数CA与组合指数σ，大致有以下对应关 系，同样可把岩浆岩碱度分为4级： 碱性岩 CA~51 σ>9。 碱钙性岩 CA=51~56 σ=9～3.3． 钙碱性岩 CA=56~61 σ=3.3～1.8。 钙性岩 CA>61 σ<1.8 组合指数法较简便，但对于SiO2<45的岩石， σ的可分性差，不宜使用，对SiO2>70％的岩石， 碱度确定不准，也最好不用。这时可用莱特碱 度率-SiO2图解法划分。
第四节
岩浆岩的矿物成分
一、常见造岩矿物 岩石是由矿物组成的，矿物成分既可反映岩石化 学成分，又可反映岩石的特征及成因，是岩浆岩分类 的基础之一。 组成岩石的矿物通称为造岩矿物，岩浆岩中的造 岩矿物大约有二十多种，但最常见的岩浆岩矿物有八、 九种。主要是长石、石英、云母、角闪石、辉石、橄 榄石和似长Leabharlann Baidu等硅酸盐矿物，另外含少量的磁铁矿、 钛铁矿、锆石、磷灰石和榍石等副矿物。而具体到某 一种岩石则由少数几种矿物组成。
第一章
火成岩的物质成分
第三节
岩浆岩的化学成分
一、岩浆岩的平均化学成分 1．常量元素 地壳中存在的元素几乎岩浆岩中都有 分布，但其含量却很不相同。主要是O、 Si、Al、Fe、Mg、Ca、Na、K、Ti、Mn、 P、H、C等，这些元素称为常量元素或造 岩元素，其总和约占岩浆岩总重量 99%以 上。
岩浆岩的主要成分
第三节
岩浆岩的化学成分
碱性程度(碱度)是指岩石中碱的饱和程度。确定岩浆岩碱 性程度的方法很多，最常用的:
(1)里特曼(A.Rittmann，1957) 指 数， 也 称 组 合 指 数， 是 用 以 反映 岩 浆 岩 组 合 及 岩 浆 岩 岩 石 碱 性 特 征 的 参 数。 其 中 K2O 、 Na2O 、 SiO2 均 为 氧 化 物 重 量 百 分 数。
15.9
2.5 4.5 0.2 4.0 7.2 3.0 2.4
P2O5 H2O
0.05－1.5 0.3－5
0.35 1.05
0.30 1.15
0.3
第三节 #
岩浆岩的化学成分
一、岩浆岩的平均化学成分
2．岩浆岩中的稀土及微量元素
所谓微量元素也叫痕量元素，是指在岩石中含量很低、一 般不能形成独立造岩矿物、多以类质同象形式存在或形成副矿 物的元素。含量一般在 1‰以下，常以 ppm （ 10-6 ）或 ppb （ 10-9 ） 表示，但分布较广，成分众多。通常把它们划分成： 相容元素：Cr、Co、Ni、Sc、HREE等。 不相容元素：Li、Rb、Cs、Sr、Ba、Zr、LREE等。 成矿元素：W、Sn、Bi、Mo、Cu、Pb、Zn、Nb、Ta等。 微量元素与主要元素的区分是相对的，常因具体研究对象 的不同而异。 微 量 元 素 丰 度 及 其 比 值（ 如 K/Rb、 K/Ba 、Rb/Sr 、 Nb/Ta、Th/U 等〕， 对 探 讨 岩 石 成 因 和 岩 浆 演 化
第三节
岩浆岩的化学成分
一、岩浆岩的平均化学成分
#3．同位素 岩浆岩中某些元素的同位素丰度值及比值很有规律， 并能解决一些岩浆起源、演化及岩浆岩形成时代问题。 常用的有硫、铅、锶、氧等同位素：如S34/S32、O18/O16、 Pb206/Pb204及Sr87/Sr86等。 Ⅰ型花岗岩：Sr87/Sr86<0.708 S型花岗岩：Sr87/Sr86>0.708 现在已形成了独立的同位素地质年代学及稳定同 位素地球化学。
第三节
岩浆岩的化学成分
二、岩浆岩的酸度、碱度及岩石大类划分 2.碱度及岩石大类划分 除SiO2 含量和岩石酸性程度外，岩浆岩研究中还 涉及全碱含量和碱性程度的概念：通常把 Na2O+K2O 的 重量百分数称为全碱含量或全碱 (ALK表示)，它在岩 浆岩分类及研究中也有着重要意义，与之有关的是岩 石的碱性程度。 碱性程度与碱的含量虽有联系，但属涵义不同的 两个概念。
2-然后，利用SiO2-FeO*/MgO图解及 A-F-M图解将亚碱性系列划分拉斑玄武岩系列和钙碱性系列
FeO*=F=FeO+0.9Fe2O3; A=K2O+Na2O; M=MgO。
SiO2-FeO*/MgO图解
• 更适用于基性岩
A-F-M图解
• 更适用于中-酸性岩 • 虚线为拉斑玄武岩系列； • 实线为钙碱性系列
第一节
岩浆岩的化学成分
一、岩浆岩的平均化学成分 前面八种氧化物SiO2、Al2O3、Fe2O3、FeO、MgO、 CaO、Na2O、K2O为主要氧化物，其总重量占平均化 学成分的95%以上 H2O+ 、 TiO2 、 MnO 、 P2O5 、 CO2 等为次要氧化物。 由于以上化学成分在岩浆岩中十分常见，故又 称为造岩氧化物。
稀土及微量元素的岩石学成因意义重大。研究微量元 素组成特征，有助于探索岩浆的物质起源演化及成岩过程。 特定条件下还可以富集成矿。
第三节
岩浆岩的化学成分
一、岩浆岩的平均化学成分
#3 ．同位素 质子数相同，中子数不同的元素称为同位素（原 子序数相同、质量数不同的元素）。 A-稳定同位素：常用的有硫、氧、碳、氢、氦等同位素：如 O18/O16、 S34/S32等。 B-放射性同位素常用的有K-Ar、Rb-Sr、Sm-Nd、 U-Pb、ThPb、Re-Os等同位素 Sr87/Sr86, Pb206/Pb204, Pb207/Pb204, O18/O16, S34/S32 等同 位 素 丰 度 及 其 比 值 对 于 探 讨 岩 浆 起 源 及 其 演 化 具 有 重 要 意 义.
第三节
岩浆岩的化学成分
二、岩浆岩的酸度、碱度及岩石大类划分 1.酸度及岩石大类划分 根据岩浆岩中SiO2是否饱和，将岩浆岩分为三类 （ 1 ）过饱和岩：含石英及其他饱和矿物（不与熔体中游离 SiO2起反应的矿物 ），如长石、黑云母、角闪石、辉石等。 （2）饱和岩：含饱和矿物但不含石英和似长石 （3）不饱和岩：含不饱和矿物（可与熔体中游离 SiO2起反应 的矿物 ），如镁橄榄石、似长石，但不含石英
（3）莱特碱度率（A.R.） 碱度率(AR)的计算公式是:
其中氧化物均为Wt％。当岩浆岩中SiO2>50%。而且 2.5>K2O/N2O>1时，式中(K2O+Na2O)用(2×Na2O)代替。 莱特以AR作横坐标，以 SiO2作纵坐标，制成碱 度分区图，划分岩浆岩 为钙碱性、碱性，过碱 性三级。莱特的钙碱性 岩，包括皮科克的钙性 岩及钙碱性岩，其碱性 岩相当皮科克的碱钙性 岩，而其过碱性岩与皮 科克的碱性岩相当。
Fe2O3 FeO MnO MgO CaO Na2O K2 O
5－22
1－10 0.5－10 0.01－0.30 0.01－30 0.5－17 0.3－10 0.05－10
14.63
2.63 4.11 0.14 3.70 4.54 3.49 2.98
15.34
3.08 3.8 0.124 3.49 5.08 3.84 3.13
第一节
岩浆岩的化学成分
一、岩浆岩的平均化学成分 1．常量元素 在岩浆岩中，这些元素常用氧化物表示，故岩浆 岩中常见的岩石化学成分为：
SiO2 、 Al2O3 、 Fe2O3 、 FeO 、 MgO 、 CaO 、 Na2O 、 K2O、TiO2、MnO、P2O5、CO2 、H2O+等。
其中Fe2O3、FeO又可表示为全铁： FeO* 、〈FeO〉、（FeO）或TFeO
第三节 #
岩浆岩的化学成分
一、岩浆岩的平均化学成分 2．岩浆岩中的稀土及微量元素
稀土元素REE——镧系15种元素La、Ce、Pr、Nd、 Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu(通常 还包括Y)。
第三节
岩浆岩的化学成分
一、岩浆岩的平均化学成分 #2．岩浆岩中的稀土及微量元素 稀土元素也属于广义的微量元素，但由于它们在 元素周期表中位置较为特殊，原子结构、离子半径相 近，具有相似的地球化学性质；同时，又因各稀土元 素之间原子序数的规律性变化而存在一定的差异。所 以，它们在岩浆作用过程中既紧密共生，又会产生一 定的分馏。
第三节
岩浆岩的化学成分
二、岩浆岩的酸度、碱度及岩石大类划分
1.酸度及岩石大类划分 岩浆岩是由硅酸盐岩浆冷凝而成的（极少数的碳酸 岩例外 ）， SiO2 是岩浆岩的基本化学成分，含量最普 遍且较多。 SiO2也是岩浆岩中最重要的一种氧化物，其它主 要氧化物含量与SiO2含量之间存在着密切的消长关系。 SiO2含量多少一般决定着岩浆岩基本岩性特征和基本 矿物组成。因此，根据SiO2含量（ wt%）将岩浆岩划 分为下列四大类：
不同的岩浆岩中各氧化物的含量变化较大，但 其平均成分相当于闪长岩及地壳的化学成分 ( 如下表 ) 。
岩浆岩的主要化学成分
氧化物 SiO2 TiO2 含量wt% 34－78 0.05－4 中国岩浆岩平均 60.6 1.00 世界岩浆岩平均 59.121 1.05 地壳平均成分 59.3 0.9
Al2O3
#火山岩（喷出岩）系列及类型的划分
火山岩结晶粒度细小、或存在玻璃质，无法鉴定物质组 分和含量时，可以根据化学成分进行岩石划分。分为 碱性系列、拉斑玄武岩系列和钙碱性系列三部分。 1-首先，据SiO2-(K2O＋Na2O)图解划分为碱性系列、 亚碱性系列 碱性系列
亚碱性系列
SiO2-(K2O＋Na2O)图解
第三节
岩浆岩的化学成分
四、岩浆岩中主要氧化物含量的变化规律
其余各种氧化物随 SiO2 含 量的增减作有规律的变化： 随着SiO2含量的增加，K2O、 Na2O 增 加 ， FeO 、 MgO 减 少； 而 Al2O3 及 CaO 则由少增多， 在辉石岩类及基性岩中达到 最大值，然后又逐渐降低。 因此超基性岩石中 FeO 、 MgO 含量最高，K2O、Na2O含量最 低，Al2O3、CaO也较低。
σ ＝ (K2O＋Na2O)2 / (SiO2－43) （wt％） σ 值越大碱性程度愈强。
σ ＜1.8者称为钙性系列；
σ =1.8-3.3者称为钙碱性系列； σ ＝3.3－9者为碱（钙）性系列；
σ ＞9者为（过）碱性系列。
（2）、皮科克钙碱指数 皮科克用钙碱指数(又称皮科克指数)确定碱性程度。以SiO2 作横座标、以CaO及K2O+Na2O(重量％)作纵座标。划出一个系 列的火成岩成分的K2O+Na2O 与CaO两个变异线，两个变异线 的交点，即K2O+Na2O =CaO处，此处的SiO2含量叫钙碱指数 (CA)。皮科克以钙碱指数大小，把岩浆岩碱度划分为四级。 CA<51 碱性系列 CA=51～56 碱钙性系列 CA=56 ～61 钙碱性系列 CA>61 钙性系列
#成因系列判别
K2O-SiO2图解
花岗岩SiO2-AR图解
花岗岩A/NK-A/KNC判别图
第三节
岩浆岩的化学成分
三、岩浆岩中主要氧化物含量的变化规律
尽管岩浆岩中氧化物种 类多，但彼此之间关系密切， 呈有规律变化。以钙碱性系 列岩浆岩为例： 图Ⅳ－1是岩浆岩中 SiO2含量变化范围及各氧化 物含量的变化曲线。可以看 出，首先SiO2含量有一个变 化范围，自超基性岩→酸性 岩，SiO2从40－75%，少数 达80%。
第三节
岩浆岩的化学成分
四、岩浆岩中主要氧化物含量的变化规律
根据Al2O3、 CaO 和K2O＋Na2O分子数的量比，将岩浆岩划分为：
（1）铝过饱和岩石: Al2O3 ＞ CaO+K2O＋Na2O(分子数比).
在花岗岩研究中，一般将 Al2O3/ CaO+K2O＋ Na2O 称为铝饱和指 数，简写为 ASI 或 A/NKC 。 ASI=1.0 ～ 1.1 为弱过铝岩石； ASI ＞ 1.1为强过铝岩石 （2）钙碱性岩石： CaO+K2O＋Na2O ＞ Al2O3 ＞ K2O＋Na2O 其特征矿物为普通角闪石、单斜辉石，多数花岗闪长岩、闪长 岩属此类 （ 3 ）碱 过饱和岩石 : Al2O3 ＜ K2O ＋ Na2O ，在 SiO2 充足情 况下有霓石、钠闪石形成；在 SiO2 不足情况下，除出现霓石、 钠闪石外，还形成似长石类矿物，多数碱性岩属此类