第三章火成岩的物质成分

1、第三章第三章 火成岩的物质成分火成岩的物质成分火成岩研究的基本内容有火成岩的成分、产状、相、结构构造等，而物质成火成岩研究的基本内容有火成岩的成分、产状、相、结构构造等，而物质成分则是最基本与最重要的。因为火成岩的成分是内因，决定了其它如相、产分则是最基本与最重要的。因为火成岩的成分是内因，决定了其它如相、产状、结构构造的特点以及岩石的成因及含矿性，而且还是分类命名的依据状、结构构造的特点以及岩石的成因及含矿性，而且还是分类命名的依据火成岩的物质成分包括火成岩的物质成分包括化学成分化学成分与与矿物成分矿物成分两方面两方面一、火成岩的化学成分一、火成岩的化学成分 化学成分是影响岩石矿物成分、结构

2、构造等的主要因素，是岩石一化学成分是影响岩石矿物成分、结构构造等的主要因素，是岩石一切变化的内因切变化的内因 在火成岩中几乎地壳中所有元素都能发现，在其作用与含量上又是在火成岩中几乎地壳中所有元素都能发现，在其作用与含量上又是很不相同的很不相同的1 1、主要元素、主要元素( (主要造岩元素主要造岩元素) )：指在火成岩中含量较多，起主要作用的：指在火成岩中含量较多，起主要作用的元素，它们是元素，它们是O O、SiSi、AlAl、TiTi、FeFe、MnMn、MgMg、CaCa、NaNa、K K、H H、P P等，占等，占整个火成岩总重量的整个火成岩总重量的99.25%99.25%第三章第三章

3、火成岩的物质成分火成岩的物质成分表示法及变化范围表示法及变化范围 主要元素通常用氧化物的重量百分数表示，最主要的氧主要元素通常用氧化物的重量百分数表示，最主要的氧化物是化物是( (按价态排列按价态排列) SiO) SiO2 2、TiOTiO2 2、AlAl2 2O O3 3、FeFe2 2O O3 3、FeOFeO、MnOMnO、MgOMgO、CaOCaO、NaNa2 2O O、K K2 2O O、P P2 2O O5 5、COCO2 2、H H2 2O O十三项。它们占火成十三项。它们占火成岩平均化学成分的岩平均化学成分的9898，一般化学分析给出的结果也是这，一般化学分析给出的结果也是这十

4、三项十三项 其中几个主要氧化物的变化范围是：其中几个主要氧化物的变化范围是：SiOSiO2 2 343475%75%，最，最高高80%80%；AlAl2 2O O3 3 10-2010-20；MgO 1MgO 115%15%；CaO 0CaO 015%15%，可达，可达23%23%；FeFe的范围的范围0.50.515%15%，FeOFeO一般高于一般高于FeFe2 2O O3 3，NaNa2 2O O一般为一般为0 01515，最高可达最高可达19.48%19.48%；K K2 2O10O10，最高达，最高达17.9417.94 上述十三项在化学分析时是必须的，它们是通过化学上述十三项在化学

5、分析时是必须的，它们是通过化学分析的方法获得，根据需要可增加分析的方法获得，根据需要可增加NiONiO、CrCr2 2O O3 3、F F等等第三章第三章 火成岩的物质成分火成岩的物质成分第三章第三章 火成岩的物质成分火成岩的物质成分火成岩的化学成分分类火成岩的化学成分分类SiOSiO2 2是火成岩中最重要的一种氧化物，通常它决定了火成岩的酸性程是火成岩中最重要的一种氧化物，通常它决定了火成岩的酸性程度与基性程度度与基性程度 根据根据SiO2SiO2含量可将火成岩分为含量可将火成岩分为 SiOSiO2 2 45 6666 酸性岩酸性岩碱度碱度:(K:(K2 2O+NaO+Na2 2O)O)是全

6、碱的含量，但还须考虑是全碱的含量，但还须考虑SiO2SiO2等等 李特曼组合指数李特曼组合指数来确定火成岩的碱度来确定火成岩的碱度 (SiO(SiO2 243)43)(Na(Na2 2O+KO+K2 2O)O)2 2大，岩石碱度大，大，岩石碱度大， 小，碱度小小，碱度小第三章第三章 火成岩的物质成分火成岩的物质成分： 3.3 9 9 过碱性岩过碱性岩这两种划分可结合起来使用，不是完全独立的。如超基性岩、基性岩、这两种划分可结合起来使用，不是完全独立的。如超基性岩、基性岩、中性岩又可划分为钙碱性、碱性、过碱性；而酸性岩仅有过碱性和碱性中性岩又可划分为钙碱性、碱性、过碱性；而酸性岩仅有过碱性和碱性

7、SiOSiO2 2(K(K2 2O ONaNa2 2O)O)图解图解该图解是较常使用的碱度系该图解是较常使用的碱度系列划分图解，可将火成岩划列划分图解，可将火成岩划分为碱性系列分为碱性系列(A)(A)和亚碱性系和亚碱性系列列(S)(S)第三章第三章 火成岩的物质成分火成岩的物质成分氧化物之间的关系氧化物之间的关系这些主要氧化物之间是有规律变化的，以钙碱性岩石为例，随这些主要氧化物之间是有规律变化的，以钙碱性岩石为例，随SiOSiO2 2增加，增加，其它氧化物有规律变化：其它氧化物有规律变化：FeOFeO、MgOMgO逐渐减少，逐渐减少，K2OK2O、Na2ONa2O逐渐增加，逐渐增加，CaOC

8、aO与与Al2O3Al2O3在超基性岩中很少，而在基性岩中最高，然后随在超基性岩中很少，而在基性岩中最高，然后随SiO2SiO2增加而减增加而减少，少，Al2O3Al2O3减少幅度不大减少幅度不大第三章第三章 火成岩的物质成分火成岩的物质成分研究意义研究意义A A、火山岩系列和类型的划分、火山岩系列和类型的划分碱性系列碱性系列(A)(A)亚碱性系列亚碱性系列(S)(S) 拉斑玄武岩系列拉斑玄武岩系列(T)(T) 钙碱性系列钙碱性系列(C)(C)上图适用于基性岩上图适用于基性岩下图适用于中酸性岩下图适用于中酸性岩第三章第三章 火成岩的物质成分火成岩的物质成分B B、主要氧化物变异图解、主要氧化物

9、变异图解通常以通常以SiO2SiO2或或MgOMgO作为横坐标，作为横坐标，其它氧化物作为纵坐标，称为其它氧化物作为纵坐标，称为HarkerHarker图解图解可以研究岩浆演化可以研究岩浆演化C C、标准矿物计算、标准矿物计算用途：用途：1 1、分类命名、分类命名2 2、温压条件计算、温压条件计算第三章第三章 火成岩的物质成分火成岩的物质成分2 2、微量元素、微量元素指在火成岩体系中不作为任何物相现在的分散元素，其总量不超过千指在火成岩体系中不作为任何物相现在的分散元素，其总量不超过千分之一，常用分之一，常用ppm(ppm(百万分之一百万分之一) )来表示其含量来表示其含量微量元素可通过中子活

10、化、微量元素可通过中子活化、x x荧光等手段定量分析，对火成岩成因很有荧光等手段定量分析，对火成岩成因很有价值价值例如：例如：LiLi、RbRb、V V、CoCo、NiNi、CrCr等以及稀土元素等以及稀土元素尽管这些元素含量很低，但是对确定火成岩的成因是极为重要的。现尽管这些元素含量很低，但是对确定火成岩的成因是极为重要的。现在在火成岩的研究中很受重视，已形成一门独立的学科；此外，它们在在火成岩的研究中很受重视，已形成一门独立的学科；此外，它们在火成岩中的成矿性也很重要在火成岩中的成矿性也很重要3 3、同位素、同位素 稳定同位素稳定同位素 放射性同位素放射性同位素第三章第三章 火成岩的物质成

11、分火成岩的物质成分二、火成岩的矿物成分二、火成岩的矿物成分火成岩中出现的矿物很多，但常见的不过火成岩中出现的矿物很多，但常见的不过2020余种，最常见、最重要的余种，最常见、最重要的是：石英、长石、云母、辉石、角闪石、橄榄石等称为主要造岩矿物是：石英、长石、云母、辉石、角闪石、橄榄石等称为主要造岩矿物通常根据矿物的成因与所起作用可划分为：通常根据矿物的成因与所起作用可划分为：1 1、硅铝矿物与镁铁矿物：、硅铝矿物与镁铁矿物： 硅铝矿物硅铝矿物( (浅色矿物浅色矿物) )：主要由：主要由SiOSiO2 2、AlAl2 2O O3 3等组成，不含等组成，不含FeOFeO、MgOMgO，如长石类、石

12、英类、似长石类。，如长石类、石英类、似长石类。镁铁矿物镁铁矿物( (暗色矿物暗色矿物) )：FeOFeO、MgOMgO含量高，含量高，SiOSiO2 2含量低，颜色深，如含量低，颜色深，如橄榄石、辉石、角闪石、黑云母等橄榄石、辉石、角闪石、黑云母等 浅色矿物与暗色矿物的比例是鉴定岩石的重要标志之一。所以浅色矿物与暗色矿物的比例是鉴定岩石的重要标志之一。所以将火成岩中暗色矿物的含量将火成岩中暗色矿物的含量( (体积百分数体积百分数) )称为色率。根据色率可大称为色率。根据色率可大致判断它们是属于哪一大类岩石致判断它们是属于哪一大类岩石第三章第三章 火成岩的物质成分火成岩的物质成分2 2、主要矿物

13、、次要矿物、副矿物、主要矿物、次要矿物、副矿物 主要矿物：含量众多，是划分岩石大类的依据，如花岗岩中的长石主要矿物：含量众多，是划分岩石大类的依据，如花岗岩中的长石 和石英和石英 次要矿物：含量小于主要矿物，但对确定岩石种属起作用的矿物。次要矿物：含量小于主要矿物，但对确定岩石种属起作用的矿物。 副矿物：副矿物： 含量很少，通常不到含量很少，通常不到1 1的矿物，在分类命名中不起作用的矿物，在分类命名中不起作用例如：辉长岩中，辉石占例如：辉长岩中，辉石占4545，斜长石占，斜长石占4545，黑云母占，黑云母占8 8，磁铁矿，磁铁矿，榍石各占榍石各占1 1，则：辉石、斜长石为，则：辉石、斜长石为

14、主要矿物主要矿物，决定了岩石的大类，黑云，决定了岩石的大类，黑云母为母为次要矿物次要矿物，磁铁矿、榍石为，磁铁矿、榍石为副矿物副矿物。定名：黑云母辉长岩。定名：黑云母辉长岩第三章第三章 火成岩的物质成分火成岩的物质成分3 3、根据矿物成因分为：、根据矿物成因分为： 原生矿物：直接从岩浆中结晶形成，并在岩石形成过程中相对稳定原生矿物：直接从岩浆中结晶形成，并在岩石形成过程中相对稳定 的矿物的矿物 如角闪石、长石如角闪石、长石 成岩矿物：在岩浆完全结晶后，由于外界物理化学条件变化，原生成岩矿物：在岩浆完全结晶后，由于外界物理化学条件变化，原生 矿物发生转变而形成的新矿物。矿物发生转变而形成的新矿物

15、。 如如-石英石英-石英，石英， 碱性长石出溶形成条纹长石碱性长石出溶形成条纹长石 岩浆期后矿物：岩浆冷凝后，由于挥发分和岩浆期后溶液作用岩浆期后矿物：岩浆冷凝后，由于挥发分和岩浆期后溶液作用( (蚀蚀 变、交代、充填变、交代、充填) )而形成的矿物。而形成的矿物。 如气成矿物：电气石、萤石、黄玉；蚀变矿物：蛇纹石如气成矿物：电气石、萤石、黄玉；蚀变矿物：蛇纹石 它生矿物：岩浆与围岩或捕虏体反应所形成的矿物它生矿物：岩浆与围岩或捕虏体反应所形成的矿物 如：硅灰石、红柱石，不是火成岩中出现的矿物，而是由于如：硅灰石、红柱石，不是火成岩中出现的矿物，而是由于 同化、混染所致同化、混染所致 次生矿物

16、：主要是地表风化形成的矿物次生矿物：主要是地表风化形成的矿物( (产状上限于风化带内产状上限于风化带内) ) 如钾长石的高岭土化如钾长石的高岭土化第三章第三章 火成岩的物质成分火成岩的物质成分4 4、按是否与石英共生划分为、按是否与石英共生划分为 硅酸不饱和矿物：不能与石英共生。硅酸不饱和矿物：不能与石英共生。 MgMg2 2SiOSiO4 4(Fo)+SiO(Fo)+SiO2 2= 2MgSiO= 2MgSiO3 3(En)(En) NaAlSiO NaAlSiO4 4(Ne)+SiO2=NaAlSi3O(Ne)+SiO2=NaAlSi3O8 8(Ab)(Ab) 所以所以OlOl、NeNe为

17、硅酸不饱和矿物，出现在不饱和岩石中为硅酸不饱和矿物，出现在不饱和岩石中 硅酸饱和矿物：可与石英共生的矿物，除硅酸饱和矿物：可与石英共生的矿物，除OlOl、似长石之外的矿物、似长石之外的矿物 硅酸过饱和矿物：硅酸过饱和矿物：Q Q，出现石英，表示，出现石英，表示SiOSiO2 2过剩过剩第三章第三章 火成岩的物质成分火成岩的物质成分第三章第三章 火成岩的物质成分火成岩的物质成分三、化学成分与矿物成分的关系三、化学成分与矿物成分的关系岩石的矿物成分除了受形成条件控制外，主要取决于化学成分，化学岩石的矿物成分除了受形成条件控制外，主要取决于化学成分，化学成分是决定矿物成分变化的内因成分是决定矿物成分

18、变化的内因1 1、SiOSiO2 2( (酸度酸度) )对火成岩矿物组合的影响对火成岩矿物组合的影响 火成岩中，火成岩中，SiOSiO2 2与其它氧化物结合，形成各类硅酸盐矿物。若出现石英，与其它氧化物结合，形成各类硅酸盐矿物。若出现石英，则表明岩石则表明岩石SiOSiO2 2过饱和，若有镁橄榄石、似长石出现，表明过饱和，若有镁橄榄石、似长石出现，表明SiOSiO2 2不饱和；不饱和；既无既无Q Q也无不饱和矿物，表明也无不饱和矿物，表明SiOSiO2 2含量适当含量适当( (饱和饱和) ) 因此，因此，SiOSiO2 2较多表明岩石可能出现石英和饱和矿物，较多表明岩石可能出现石英和饱和矿物，

19、SiOSiO2 2不足则出现不不足则出现不饱和矿物，据此可将岩石划分为：过饱和岩石饱和矿物，据此可将岩石划分为：过饱和岩石( (含含Q)Q)、饱和岩石、饱和岩石( (不含不含Q Q与与不饱和矿物不饱和矿物) )，不饱和岩石，不饱和岩石随着岩石随着岩石SiOSiO2 2增加，火成岩矿物共生组合发生变化，以钙碱性岩为例增加，火成岩矿物共生组合发生变化，以钙碱性岩为例 SiO SiO2 2 45 66 Q66 Q、钾长石、酸性斜长石、钾长石、酸性斜长石 K K、NaNa高，高，FeFe、MgMg、CaCa低低第三章第三章 火成岩的物质成分火成岩的物质成分2 2、碱度对矿物共生组合的影响、碱度对矿物共

20、生组合的影响 钙碱性钙碱性 碱性碱性 过碱性过碱性 钾长石钾长石 酸性岩中才见到酸性岩中才见到 全部出现全部出现 全部出现全部出现 斜长石斜长石 普遍出现普遍出现 比过碱性岩比过碱性岩 An 低低 仅见于基性岩仅见于基性岩 石英石英 中酸性岩中常见中酸性岩中常见 酸性岩中酸性岩中 不出现不出现 似长石似长石 无无 少量少量 常见常见 辉石辉石 普通辉石、斜方辉石普通辉石、斜方辉石 霓石、霓辉石霓石、霓辉石 霓石、霓辉石霓石、霓辉石 角闪石角闪石 普通角闪石普通角闪石 碱性角闪石碱性角闪石 碱性角闪石碱性角闪石 云母云母 酸性岩中出现酸性岩中出现 富铁黑云母富铁黑云母 第三章第三章 火成岩的物质成分火成岩的物质成分四、侵入岩与火山岩中矿物的差别四、侵入岩与火山岩中矿物的差别 侵入岩是在地下高温或高压下缓慢结晶而成侵入岩是在地下高温或高压下缓慢结晶而成 而火山岩有较复杂的结晶历史，它们的斑晶是在地下结晶形成的，而而火山岩有较复杂的结晶历史，它们