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
• ⑦ 待⑥项计算结束后，根据剩余的剩余的SiO2’、 MgO’、FeO”分子数，可出现三种情况： • a. SiO2’ ＞MgO’ + FeO” 属SiO2 过饱和。 • 剩余的SiO2’、MgO’、FeO” 除结合成饱和的铁镁硅 酸盐—紫苏辉石外，还有多余的SiO2 组成石英。 • X1 MgO’ + X1 SiO2＝X1 En’ • X2 FeO” + X2 SiO2’＝X2 Fs’ • X1 En’ +X2 Fs’＝(X1+X2)Hy (见第18项) • SiO2’ -(MgO’ + FeO”)＝SiO2”＝Q (见第1项)
石英 刚玉 锆石 钾长石 钠长石 钙长石 白榴石 霞石 钾霞石 石盐
Th Nc
Na2SO4 Na2CO3
无水芒硝 碳酸钠、钠方解石
Q为SiO2过饱和矿物；Or、Ab、An为长石类，属SiO2饱和矿 物， Lc、 Ne、Kp为似长石类，属SiO2不饱和矿物。 •2、铁镁质矿物（FEM）类
Ac Ns Ks Di Wo Hy En Fs Ol Fo Fa Na2O· Fe2O3· 4SiO2 Na2O· SiO2 K 2O · SiO2 CaO· (Mg,Fe)O· 2SiO2 CaO· SiO2
• 则Ol= （MgO’+FeO”）- SiO2’
• • • • • • • • • • •
设橄榄石中Fo为X1，Fa为X2(X1、X2为分子数) X1 + X2 ຫໍສະໝຸດ Baidu Ol。 X1 : X2 ＝ MgO’/FeO” 2X1 MgO + X1 SiO2 ＝ X1 Fo (见第22项) 2X2 FeO + X2 SiO2 ＝ X2 Fa (见第23项) 上二式形成橄榄石Ol 剩余的: MgO”= MgO’-2X1 FeO’” = FeO” - 2X2 X MgO” + X SiO2 ＝X En (见第19项) X FeO’” + X SiO2 ＝X Fs (见第20项) 上二式形成紫苏辉石Hy
• b. 如Fe2O3 ＞ FeO，则剩余Fe2O3’ = Fe2O3 – FeO， • X Fe2O3`=X Hm • c. 若Fe2O3 ＜ FeO，则剩余FeO’= FeO – Fe2O3
• ⑥将第④项计算得出的Wo再结合成Di(透辉石)， 据第17项Di中的Wo:Hy=1:1；而Hy由En与Fs组成； 所以Wo的分子数应与(En+Fs)的分子数相等。由于 En与Fs可呈类质同象替代，进入到Di中的En:Fs数 量比应等于岩石中MgO:FeO’的数量比，这样进入 到Di中的En与Fs的分子数，可由下列联立方程求 得： • Fs+En=Wo … (1) Fs:En=FeO’:MgO …(2) • 剩余的MgO’=MgO - En • 剩余的FeO”=FeO’- Fs • (wo为第4)项计算结果) • 剩余的SiO2’= SiO2 - SiO2(前面计算中所消耗的)
• 最常用的标准矿物类型、代号分子式及名称如下：
• • • • • • • • • • • 1、硅铝矿物（SAL）类 ① Q SiO2 ② C Al2O3 ③ Z ZrO2· SiO2 ④ Or K2O·Al2O3· 6SiO2 ⑤ Ab Na2O·Al2O3· 6SiO2 ⑥ An CaO·Al2O3· 2SiO2 ⑦ Lc K2O·Al2O3· 4SiO2 ⑧ Ne Na2O·Al2O3· 2SiO2 ⑨ Kp K2O·Al2O3· 2SiO2 ⑩ Hl NaCl
• 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
• 特别是对喷出岩来说，更应注意其新鲜程
度及代表性问题。对含杏仁体、捕虏体、 捕虏晶、沉积岩脉及含外来碎屑的喷出岩， 不能作为化学分历样品。 • 最好是末分异的以及每次喷出熔岩层中氧 化不强的岩石。
• 此外，还应注意化学分析的精度。化学分析出来 的十三项氧化物总量应近于100％，分析数据精度 一般为小数后第二位，总量最好在99.20—100.50 ％范国内，误差最多不应超过±1％。
• 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。 • 标准矿物可分为三类： • (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， 只出现饱和矿物; SiO2不饱和时，形成不饱和矿物(橄榄 石、似长石)+饱和矿物。
• ④ X CaO’+ X SiO2 =X Wo (见第17项) • 硅灰石(Wo)在岩浆岩中不能独立存在，留待⑥项计 算完后，再与紫苏辉石(Hy)结合成透辉石。
• ⑤X Fe2O3+X FeO=X Mt 这项计算时可据有三种情况： • a. FeO在结合成副矿物时已全部用尽，则不能形成Mt，
• X Fe2O3=X Hm
• b. MgO’+FeO”＞SiO2’＞1/2(MgO’ + FeO”)属SiO2 不饱 和情况。
• 剩余的SiO2’ 不能全部满足MgO’+FeO” 形成紫苏辉石的需 要，但又比形成橄榄石需要的量要多， • 所以，必然一部分MgO’、FeO”形成紫苏辉石；而另一部分 则形成橄榄石。这两种矿物所形成的量由下列联立方程求 得； • Hy + Ol＝ SiO2’ ………….(1) • Hy + 2Ol＝ MgO’+FeO” ……(2)
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； • (2)应选择最新鲜的岩石(除研究风化、蚀变者)， 尤其是风化、蚀变交代强的地区，应在大量露头及 钻孔中，尽量选择新鲜的原岩； • (3)应在全面调查及观察的基础上，选择有代表性 的岩石进行取样； • (4)应同时采取岩石薄片样品。 • 有可能的话，应配合重砂、单矿物、电子探针、稀 土、微量元素、同位素等样品。
显微镜岩石学
岩石化学计算法
邹海洋
中南大学地学与环境工程学院
第一章 岩浆岩的岩石化学计算法
• 岩石化学是岩石学的重要分支，是研究岩石化学 成分特征的一门科学。 • 化学成分是岩浆岩最重要的特征之一。对于岩浆 岩的鉴定、对比，分析其成因、演化等来说，若 没有岩石化学成分则是不全面或不可能的；特别 是，对于结晶程度差、成分差异大、矿物多期晶 出、有序度及光性变化大的火山岩来说，除薄片 研究外，必须有化学成分配合，才能得出较为符 合实际和相对正确的结论。
• 岩石化学分析结果由于氧化物项目较多，不易对比。
因此，岩石化学研究的任务之一，是把它们合并为最 少的对比单位，或选择最关键的项目进行对比。 • 由于研究的目的不同，采用的方法也不同：有的直接 用某些氧化物；有的算出各种指数；有的计算成标准 矿物；有的换算成特征数值。另外表示数据的方法也 不同：数字、图解。 • 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
的分子量；原子数多指氧化物中用离子数，是氧 化物重量百分数，除以分子量后，再乘以氧化物 中的阳离子数。 • 为了使分子数及原子数成为整数，一般均乘以 1000。
成分 SiO2 TiO2 Al2O3 Fe2O3 FeO CaO MgO MnO K 2O Na2O P 2O 5
表1-1 氧化物的分子量和原子量 分子量 成分 分子量 60.0843 H 2O 18.0152 79.8988 CO2 44.0098 101.9613 Cr2O3 151.9902 159.6922 NiO 74.6894 71.8464 BaO 153.3294 56.0794 SrO 103.6194 40.3044 SO3 80.0582 70.9374 SO2 64.0588 94.196 F 18.9984 61.9789 Cl 35.453 141.9445 S 32.06
(Mg,Fe)O· SiO2 锥辉石、霓石 硅酸钠
硅酸钾
透辉石 硅灰石 紫苏辉石 顽火辉石 铁辉石 橄榄石 镁橄榄石 铁橄榄石
MgO· SiO2 FeO· SiO2 2(Mg,Fe)O· SiO2 2MgO· SiO2 2FeO· SiO2
Cs 2CaO· SiO2 硅酸钙 Mt FeO· Fe2O3 磁铁矿 Cm FeO· Cr2O3 铬铁矿 Hm Fe2O3 赤铁矿 Ilm FeO· TiO2 钛铁矿 Tn CaO· TiO· SiO2 榍石 Pf CaO· TiO2 钙钛矿 Ru TiO2 金红石 Ap 3(3CaO· P2 O5 )· CaF2 磷灰石(未分析F时，用红色部分表示） F CaF2 萤石 Py FeS2 黄铁矿 Cc CaO· CO2 方解石 其中：辉石类属SiO2饱和矿物，橄榄石类(镁橄榄石)属SiO2 不饱和矿物。
1.1 计 算 程 序
• 先将各氧化物重量百分数换算成分子数(分子数=氧化物重量 百分数* 1000/分子量)，然后把MnO和 FeO分子数合并为 FeO分子数，然后按下面程序进行运算。先计算副矿物，再 计算主要矿物。 • 1、将微量组分结合成副矿物： • 微量组分包括： TiO2、P2O5、Cr2O3等 • (1)X P2O5+3X CaO=X Ap（见第32项） • (2)X TiO2+X FeO=X Ilm（见第28项） • 若TiO2>FeO，则将剩余的结合成榍石（Tn） • (3)X TiO2’+X CaO+X SiO2=X Tn（见第29项）
• CIPW标准矿物(Normative mineral)计算法，目前应 用仍比较广泛：
• ①结晶差的熔岩中矿物成份，可计算大致求得； • ②岩浆岩结晶实验的物理化学相图的应用，多是以
CIPW标准矿物的重量百分比进行投影的；
• ③对已知岩石进行物化条件的成因分析时，须将化学
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。
• 总量＜90％的也可能有些分析项目不全，分析结 果可能有用，而总量＞101％的则肯定分析有较大 的误差，一般不能使用。
• 有一些实验室化学分析的精度不够，分析结果误 差太大，此时则应进行外检。
• 岩石化学成分的研究方法，有的用氧化物重量百
分数，有的则用氧化物分子数，有的则用原子数
或阳离子数。
• 分子数是用氧化物重量百分数，除以相应氧化物