第2章 火成岩的物质成分（优选课资）

1、第第 二二 章章 火成岩的基本特征与分类火成岩的基本特征与分类一、一、 火成岩的物质成分火成岩的物质成分l化学成分化学成分l矿物成分矿物成分l化学成分与化学成分与矿物共生组合的关系共生组合的关系l火成岩形成条件对火成岩形成条件对矿物共生组合的影响共生组合的影响1优制课程一、火成岩的物质成分一、火成岩的物质成分火成岩物质成分研究的意义：火成岩物质成分研究的意义：l是火成岩分类命名的基本依据是火成岩分类命名的基本依据l为研究岩浆起源、演化和岩浆物理性质提为研究岩浆起源、演化和岩浆物理性质提供重要依据供重要依据l为岩浆岩浆形成时的大地构造背景和岩石为岩浆岩浆形成时的大地构造背景和岩石圈层的演化提高重

2、要信息圈层的演化提高重要信息2优制课程1. 主要元素主要元素（Major elements） ： O, Si, Al, Fe, Mg, Ca, Na, K, Ti, P, H, Mn, C等，其中等，其中氧的氧的含量最高。含量最高。 常用氧化物的形式表示火成岩的成分常用氧化物的形式表示火成岩的成分，即：，即：SiO2、TiO2 、Al2O3、Fe2O3、FeO、MnO、MgO、CaO、K2O、Na2O、 P2O5 、H2O和和CO2等等13 种种，每种氧化物含量一般，每种氧化物含量一般0.1%，占占火成岩平均化学成分的火成岩平均化学成分的98%左右左右。（一）火成岩的化学成分类型：类型：主要元

3、素、痕量元素和同位素主要元素、痕量元素和同位素3优制课程 火成岩主要造岩氧化物含量的大致范围是：火成岩主要造岩氧化物含量的大致范围是： SiO2 3475% 少少 数数 可可 达达 80%Al2O3 1020% 在在 纯纯 橄橄 榄榄 岩岩 中中 较较 低低MgO 125%CaO 015% 但但 某某 些些 辉辉 长长 岩岩 中中 达达23%Fe2O3+FeO 115% 一一 般般FeOFe2O3Na2O 015% 霞霞 石石 岩岩 中中 可可 达达19.48%K2O 一一 般般10% 白白 榴榴 石石 岩岩 中中 可可 达达17.94%H2O+( 结结 晶晶 水水) 和和H2O- ( 吸吸

4、附附 水水) 一一 般般2% ， 个个 别别 达达10% TiO2 02% 很很 少少 超超 过过 5%P2O5 00.5% 很很 少少 超超 过过 3%MnO 00.3% 很很 少少 超超 过过 2%1. 主要元素：主要元素： 4优制课程 几种主要造岩氧化物几种主要造岩氧化物（1）SiO2 ：是最重要的成分是最重要的成分，含量高，含量高，是岩石酸性程度（基是岩石酸性程度（基性程度）的标志。性程度）的标志。随着随着SiO2含量的变化，其它氧化物呈现规律含量的变化，其它氧化物呈现规律性的增加或减少。性的增加或减少。 超基性岩超基性岩 SiO263%（一）火成岩的化学成分（一）火成岩的化学成分5优

5、制课程 几种主要造岩氧化物几种主要造岩氧化物（2）Al2O3 ：在火成岩中含量仅次于在火成岩中含量仅次于SiO2，SiO2 、Al2O3 与与 CaO、Na2O、 K2O一起组成长石和副长石类矿物；与一起组成长石和副长石类矿物；与FeO*、MgO、CaO等结合形成辉石、角闪石、黑云母等矿物。等结合形成辉石、角闪石、黑云母等矿物。（3） Na2O 和和K2O ：是碱性长石的主要组成部分，当其含量是碱性长石的主要组成部分，当其含量较高时还可形成碱性暗色矿物和副长石。较高时还可形成碱性暗色矿物和副长石。a. Al2O3 Na2O +K2O+CaO（分子数比）：铝过饱和岩石（分子数比）：铝过饱和岩石c

6、. Na2O +K2O Al2O3 Na2O +K2O+CaO ：钙碱性岩：钙碱性岩（一）火成岩的化学成分（一）火成岩的化学成分6优制课程 几种主要造岩氧化物几种主要造岩氧化物（4） FeO*、MgO、MnO与与SiO2 结合形成橄榄结合形成橄榄石、辉石等矿物。石、辉石等矿物。（5） TiO2与与FeO 组成钛铁矿，与组成钛铁矿，与CaO结合生成结合生成榍石，与榍石，与P2O5、CaO结合则形成磷灰石。结合则形成磷灰石。TiO2结结合形成橄榄石、辉石等矿物。合形成橄榄石、辉石等矿物。（一）火成岩的化学成分（一）火成岩的化学成分7优制课程2. 痕量元素痕量元素(Trace elements):

7、含量甚微，含量甚微，usually 90%M90% 浅色岩：浅色岩：习惯上把花岗岩、正长岩等浅色矿物占优势的习惯上把花岗岩、正长岩等浅色矿物占优势的岩石称为岩石称为浅色岩浅色岩。其色率在。其色率在0 03030之间。之间。 暗色岩：暗色岩：色率在色率在6060100100，以暗色矿物占优势的岩石称，以暗色矿物占优势的岩石称为为暗色岩暗色岩。如橄榄岩。如橄榄岩 、辉长岩等。辉长岩等。1、火成岩中矿物的分类、火成岩中矿物的分类15优制课程（3 3）据矿物在岩石中的含量）据矿物在岩石中的含量 a. a. 主要矿物：主要矿物： 在岩石中含量多，对火成岩大类的划分和在岩石中含量多，对火成岩大类的划分和定

8、名起决定作用的矿物。定名起决定作用的矿物。 如石英、长石是花岗岩的主要矿物如石英、长石是花岗岩的主要矿物。 b. b. 次要矿物：次要矿物： 在岩石中含量次于主要矿物，不影响火成在岩石中含量次于主要矿物，不影响火成岩大类的划分和定名，岩大类的划分和定名， 但对确定岩石种属的进一步划分可起但对确定岩石种属的进一步划分可起作用矿物。作用矿物。常小于常小于5 5。如闪长岩中的石英，含量约如闪长岩中的石英，含量约2 2，没，没有石英也叫闪长岩；当石英有石英也叫闪长岩；当石英5 5时，则叫石英闪长岩。时，则叫石英闪长岩。 c. c. 副矿物：副矿物： 含量很少，含量很少，常小于常小于1 1。通常不参与岩

9、石分类通常不参与岩石分类和命名。和命名。 但它们对于了解一个岩体的形成条件，确定岩体时但它们对于了解一个岩体的形成条件，确定岩体时代有重要意义。常见的有磁铁矿、磷灰石、锆石、独居石、榍代有重要意义。常见的有磁铁矿、磷灰石、锆石、独居石、榍石、褐帘石等。石、褐帘石等。1、火成岩中矿物的分类、火成岩中矿物的分类16优制课程 （4 4）据矿物的成因类型）据矿物的成因类型 a. a. 原生矿物：原生矿物： 岩浆冷凝过程中形成的矿物。岩浆冷凝过程中形成的矿物。 高温矿物高温矿物 低温矿物低温矿物 b. b. 次生矿物：次生矿物：在岩浆已基本上凝固成固体的岩石后，由于受在岩浆已基本上凝固成固体的岩石后，由

10、于受残余挥发份和岩浆期后流体作用（蚀变、交代、充填）而生成的残余挥发份和岩浆期后流体作用（蚀变、交代、充填）而生成的矿物，常交代原生矿物或充填在矿物的孔隙及晶洞中。其中原生矿物，常交代原生矿物或充填在矿物的孔隙及晶洞中。其中原生矿物常发生以水化或碳酸盐化为主的蚀变作用，矿物常发生以水化或碳酸盐化为主的蚀变作用，生成蚀变矿物生成蚀变矿物 。 c. c. 它生矿物：它生矿物：它们是由于岩浆同化了围岩和捕虏体所引起的它们是由于岩浆同化了围岩和捕虏体所引起的。这类矿物的形成反映了岩浆中。这类矿物的形成反映了岩浆中外来组分的参与外来组分的参与。 如有些富铝矿如有些富铝矿物红柱石、堇青石、矽线石就是岩浆同

11、化了富铝围岩的产物。物红柱石、堇青石、矽线石就是岩浆同化了富铝围岩的产物。1、火成岩中矿物的分类、火成岩中矿物的分类17优制课程6 种典型的岩浆岩矿物共生组合种典型的岩浆岩矿物共生组合 （1）橄榄石辉石组合）橄榄石辉石组合: 相当于超基性岩，钙、铁、镁多而硅相当于超基性岩，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。石英和长石。 （2）基性斜长石辉石组合：）基性斜长石辉石组合：相当于基性岩，铝和钙较多，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，铁、镁和硅均较充分，主要形成基性斜

12、长石和辉石，二者近于二者近于1:1，不出现石英。，不出现石英。（3）中性斜长石角闪石组合：）中性斜长石角闪石组合：相当于中性岩，钠、钾略有增相当于中性岩，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。闪石、黑云母，可能出现少量石英和钾长石。浅色矿物：暗色浅色矿物：暗色矿物矿物2:1。2、火成岩中的矿物共生组合规律、火成岩中的矿物共生组合规律18优制课程6 6 种典型的岩浆岩矿物共生组合种典型的岩浆岩矿物共生组合 （4 4）石英钾长石酸性斜长石黑云母组合：）石英钾长石酸性斜长石黑云母

13、组合：相当于酸性相当于酸性岩，钠、钾、硅含量高，铁、镁、钙低，石英、钾长石、酸岩，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。性斜长石等浅色矿物为主。（5 5）钾长石黑云母角闪石组合：）钾长石黑云母角闪石组合：其其SiOSiO2 2 相当于中性岩相当于中性岩，钠、钾高而铁、镁低，钠、钾高而铁、镁低， 大量出现钾长石。大量出现钾长石。（6 6）霞石）霞石白榴石白榴石钾长石钾长石碱性暗色矿物组合：碱性暗色矿物组合： 其其SiOSiO2 2 接近于基性岩（平均接近于基性岩（平均53.3653.36），钠、钾含量很高，出现霞石，钠、钾含量很高，出现霞石、白榴石等矿物、白榴石

14、等矿物，因钠过多，故常出现碱性暗色矿物。，因钠过多，故常出现碱性暗色矿物。2、火成岩中的矿物共生组合规律、火成岩中的矿物共生组合规律19优制课程1. SiO2 饱和度饱和度对矿物共生组合的影响对矿物共生组合的影响 （1）岩浆中岩浆中SiO2 过饱和过饱和：石英石英游离的游离的SiO2 结晶产物，结晶产物， 属硅酸过饱和矿物。属硅酸过饱和矿物。 （2）岩浆中）岩浆中SiO2不饱和：不饱和：镁橄榄石、副长石类及黑榴石、镁橄榄石、副长石类及黑榴石、 黄长石和刚玉等，它们不能与石英平衡共生，属硅酸黄长石和刚玉等，它们不能与石英平衡共生，属硅酸 不饱和矿物不饱和矿物 Mg2SiO4 + SiO2 MgS

15、iO3(1557) 镁橄榄石镁橄榄石 液相液相 顽火辉石顽火辉石 NaAlSiO4 + 2SiO2 NaAlSi3O8 霞霞 石石 液液 相相 钠钠 长长 石石 KAlSiO4 + 2SiO2 KAlSi3O8 白白 榴榴 石石 液液 相相 正正 长长 石石 （三）火成岩化学成分与矿物共生组合的关系（三）火成岩化学成分与矿物共生组合的关系20优制课程1. SiO2 饱和度饱和度对矿物共生组合的影响对矿物共生组合的影响 （3）岩浆中岩浆中SiO2 饱和饱和： 除上述以外的一些矿物，如铁橄榄石、大多数除上述以外的一些矿物，如铁橄榄石、大多数辉石、角闪石类、云母类和长石类矿物都属于硅酸辉石、角闪石类

16、、云母类和长石类矿物都属于硅酸饱和矿物，都可以与石英平衡共生。饱和矿物，都可以与石英平衡共生。 提提 示：示： 过饱和岩石过饱和岩石 饱饱 和和 岩岩 石石 不饱和岩石不饱和岩石 （三）火成岩化学成分与矿物共生组合的关系（三）火成岩化学成分与矿物共生组合的关系21优制课程2、Al2O3和和K2O+Na2O的的含量对矿物成分的影响含量对矿物成分的影响 不同的碱和不同的碱和Al2O3含量火成岩，其矿物组合有很大差含量火成岩，其矿物组合有很大差别。具体可简单总结如下：别。具体可简单总结如下：（1） 铝过饱和岩石铝过饱和岩石（过铝质岩石）（过铝质岩石）: Al2O3(CaO+K2O+Na2O) 特征是

17、常出现富铝的矿物，如白云母、黄玉、电气石、特征是常出现富铝的矿物，如白云母、黄玉、电气石、锰铝铁铝榴石、刚玉、红柱石和矽线石，斜长石、钾长锰铝铁铝榴石、刚玉、红柱石和矽线石，斜长石、钾长石和石和石英是常见矿物。石英是常见矿物。 （三）火成岩化学成分与矿物共生组合的关系（三）火成岩化学成分与矿物共生组合的关系22优制课程2、Al2O3和和K2O+Na2O的的含量对矿物成分的影响含量对矿物成分的影响（2） 钙碱性岩石钙碱性岩石（偏铝质岩石）（偏铝质岩石）: (K2O+Na2O)Al2O3(CaO+K2O+Na2O) 出现的矿物是出现的矿物是黑云母、普通角闪石、普通辉石、透辉石黑云母、普通角闪石、普

18、通辉石、透辉石、斜长石、碱性长石和石英。不见碱度高的暗色矿物、斜长石、碱性长石和石英。不见碱度高的暗色矿物。（3） 碱过饱和岩石碱过饱和岩石（过碱质岩石）（过碱质岩石）: Al2O3 (K2O+Na2O) 以出现碱性铁镁矿物为特征以出现碱性铁镁矿物为特征，如霓辉石、霓石、黑榴石、如霓辉石、霓石、黑榴石、钠闪石、钠铁闪石和富铁云母等，还有黄长石、碱性火山玻钠闪石、钠铁闪石和富铁云母等，还有黄长石、碱性火山玻璃，以碱性长石为主，副长石常见。而斜长石无或很少，石璃，以碱性长石为主，副长石常见。而斜长石无或很少，石英只在高硅岩石中出现，其它岩石中无或很少。英只在高硅岩石中出现，其它岩石中无或很少。 （

19、三）火成岩化学成分与矿物共生组合的关系（三）火成岩化学成分与矿物共生组合的关系23优制课程（四）火成岩形成条件对矿物组合的影响（四）火成岩形成条件对矿物组合的影响1、深成岩：、深成岩：岩浆在地下深处，温度下降缓慢，压力较高，岩浆在地下深处，温度下降缓慢，压力较高，结晶时间充足结晶时间充足低温矿物组合低温矿物组合。 出现：出现：-石英、正长石、微斜长石、低温斜长石、普通辉石石英、正长石、微斜长石、低温斜长石、普通辉石、透辉石，角闪石和黑云母无暗化，无玻璃质。、透辉石，角闪石和黑云母无暗化，无玻璃质。2、火山岩：、火山岩：环境由地下高温高压急速变成地表的常温常压环境由地下高温高压急速变成地表的常温