岩石地球化学 课件 赵志丹

1、第一节、第一节、主量主量元素数据处理与解释元素数据处理与解释第二节、第二节、微量微量元素数据处理与解释元素数据处理与解释第三节、第三节、同位素同位素数据处理与解释数据处理与解释第三章、岩石地球化学数据的处理与解释第三章、岩石地球化学数据的处理与解释计算计算CIPW的软件，的软件，Norm3Geokit, 路远发编写路远发编写A TEXTURAL ATLAS OF MINERALS IN THIN SECTION, 软件软件, 编写者为编写者为Daniel J. Schulze, University of Toronto.Ragland P. C. Basic analytical Petro

2、logy. Oxford University Press, New York, 1989. 【书号：书号： 350 R12】Wilson M. Igneous Petrogenesis. Kluwer Academic Publishers, London. 2001 推荐软件和参考书推荐软件和参考书(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 (有扫描件有扫描件)(2)

3、MacKenzie W. S., Donaldson C. H., and Guilford C. Atlas of igneous rocks and their textures. John Wiley & Sons, Inc. New York, 1982 (有扫描件有扫描件)(3) Best M. G. Igneous and metamorphic petrology. 2nd edition. Blackwell Science Ltd, 2003 (有扫描件有扫描件)(4) Le Maitre (ed), Igneous Rocks: A classification and G

4、lossary of Terms (2nd edition). Cambridge University Press, 2002. 【书号书号360/L46/2】关于岩石化学关于岩石化学/ /显微结构英文参考书显微结构英文参考书 （可供）（可供）推荐新出版参考书推荐新出版参考书( (研究生教材研究生教材) )邓晋福，罗照华，苏尚国，等邓晋福，罗照华，苏尚国，等. . 岩石成因、构岩石成因、构造环境与成矿作用造环境与成矿作用。地质出版社，。地质出版社，20042004第一节、主量元素数据处理与解释第一节、主量元素数据处理与解释第三章、岩石地球化学数据的处理与解释第三章、岩石地球化学数据的处理与解

5、释一、岩石化学的主要指标一、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二、主量元素数据直接用于岩石分类和系列划分三、三、CIPW计算后用于岩石分类和系列划分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五、主量元素应用于实验岩石学 代表性岩浆岩的化学成分代表性岩浆岩的化学成分橄榄岩橄榄岩玄武岩玄武岩 安山岩安山岩 流纹岩流纹岩 响岩响岩SiO242.2649.2057.9472.8256.19TiO20.631.840.870.280.62Al2O34.2315.7417.021

6、3.2719.04Fe2O33.613.793.271.482.79FeO6.587.134.041.112.03MnO0.410.200.140.060.17MgO31.246.733.330.391.07CaO5.059.476.791.142.72Na2O0.492.913.483.557.79K2O0.341.101.624.305.24H2O+3.910.950.831.101.57Total98.7599.0699.399.5099.23(引自引自Winter, 2001)Sam pl eSi O2Ti O2A l2O3Fe2O3FeOM nOM gOC aON a2OK2OP2O

7、5LO ITO TA LD S-141.594.409.7812.905.080.179.2612.492.993.140.982.0199.71一、岩石化学的主要指标一、岩石化学的主要指标1. SiO1. SiO2 2与岩石分类与岩石分类SiOSiO2 2在主要元素中含量最高，变化范围在主要元素中含量最高，变化范围:34-80 %:34-80 %，意义意义: :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。此是火成岩中最重要的一种氧化物。2. SiO2. SiO2 2含量是岩浆岩含量是岩浆岩4 4大类划

8、分的依据大类划分的依据3. 3. 酸性程度就是指酸性程度就是指SiOSiO2 2含量高低含量高低4. SiO4. SiO2 2饱和度决定矿物组合饱和度决定矿物组合碱碱 性性超基性岩超基性岩基性岩基性岩酸性岩酸性岩碱性岩碱性岩6653-66无无无或很少无或很少20%无无一般无长一般无长石石斜长石为斜长石为主主斜长石为斜长石为主主钾长石为钾长石为主主钾长石钾长石斜长石斜长石钾长石为钾长石为主，含似主，含似长石长石橄榄石，橄榄石，辉石，辉石，90%主要为辉主要为辉石，可有石，可有角闪石，角闪石，黑云母，黑云母，橄榄石，橄榄石，90%黑云母为黑云母为主，次为主，次为角闪石，角闪石，10-15 %碱性辉

9、石碱性辉石和碱性角和碱性角闪石，闪石，40%深成岩深成岩中粗粒中粗粒/似似斑状结构斑状结构 橄榄岩橄榄岩辉岩辉岩辉长岩辉长岩闪长岩闪长岩正长岩正长岩花岗岩花岗岩霞石正长霞石正长岩岩浅成岩浅成岩细粒细粒/斑状斑状结构结构 苦橄玢岩苦橄玢岩金伯利岩金伯利岩辉绿岩辉绿岩闪长玢岩闪长玢岩正长斑岩正长斑岩花岗斑岩花岗斑岩霞石正长霞石正长斑岩斑岩喷出岩喷出岩班状/玻璃班状/玻璃质/隐晶质质/隐晶质 苦橄岩苦橄岩科马提岩科马提岩玄武岩玄武岩安山岩安山岩粗面岩粗面岩流纹岩流纹岩响岩响岩岩石系列岩石系列钙钙 碱碱 性性岩石类型岩石类型中性岩中性岩SiO2含量含量(%)53-66石英含量石英含量5%长石种类和含量

10、长石种类和含量暗色矿物种类和含量暗色矿物种类和含量角闪石为主，次为黑角闪石为主，次为黑云母，辉石，云母，辉石，15-40%岩浆岩分类表岩浆岩分类表SiO2用于岩浆岩的用于岩浆岩的4大类划分大类划分SiO2 (wt.%)岩石大类岩石大类典型岩石典型岩石66酸性酸性花岗岩花岗岩-流纹岩流纹岩酸性酸性增强增强玄武岩玄武岩花岗闪长岩花岗闪长岩花岗岩花岗岩橄榄岩橄榄岩(3) SiO2饱和矿物：饱和矿物： SiO2含量充足（刚好），则形含量充足（刚好），则形成成辉石、角闪石、斜长石，钾长石，云母辉石、角闪石、斜长石，钾长石，云母等等不含不含Q，也不含，也不含SiO2不饱和矿物。不饱和矿物。(1) SiO2

11、过饱和过饱和SiO2很多（过多），除形成硅很多（过多），除形成硅酸盐矿物外，还有剩余酸盐矿物外，还有剩余石英，石英， Q就是过饱和矿就是过饱和矿物，含有物，含有Q的岩石，就是的岩石，就是SiO2过饱和岩石。过饱和岩石。(2) SiO2不饱和：不饱和： SiO2不足，出现不足，出现镁橄榄石，似长镁橄榄石，似长石类石类（霞石、白榴石等）矿物，不含（霞石、白榴石等）矿物，不含Q。 【为什么为什么?若有若有Q存在会发生反应（见下页）存在会发生反应（见下页）】SiO2过饱过饱和岩石和岩石SiO2不饱不饱和岩石和岩石SiO2饱和饱和岩石岩石SiO2饱和度饱和度与矿物共生组合的关系与矿物共生组合的关系不能与

12、不能与SiO2共存，属于共存，属于SiO2不饱和矿物不饱和矿物1. 霞石霞石霞石霞石NaAlSiO4钾霞石钾霞石KAlSiO4, 高温时为连续固熔体系列高温时为连续固熔体系列产于富含产于富含Na2O而而SiO2不饱和岩浆岩中，不饱和岩浆岩中，六方短柱，厚板状六方短柱，厚板状2. 白榴石，白榴石，KAlSi2O6, 正方晶系（假等轴晶系）正方晶系（假等轴晶系）自形晶，四角三八面体自形晶，四角三八面体白榴石白榴石西藏西藏白榴石斑岩白榴石斑岩特别强调：似长石类矿物特别强调：似长石类矿物霞石霞石六方短柱，厚板状六方短柱，厚板状霞石霞石-似长石类矿物似长石类矿物霞石霞石Na3K(SiAlO4)4霞石霞石

13、SiOSiO2 2不饱和矿物与不饱和矿物与SiOSiO2 2反应式反应式Mg2SiO4+SiO2 = 2MgSiO3 橄榄石橄榄石 熔体熔体 顽火辉石顽火辉石NaAlSiO4+SiO2=NaAlSi3O8 霞石霞石 熔体熔体 钠长石钠长石KAlSi2O6+SiO2=KAlSi3O8 钾霞石钾霞石 熔体熔体 钾长石钾长石 SiOSiO2 2饱和度与矿物组合饱和度与矿物组合2. Na2O+K2ONa2O+K2O-称为全碱含量称为全碱含量,里特曼指数里特曼指数 （ , Rittmann Index）)%( 43SiO2O)KO(Na222wt 3.399过碱性岩过碱性岩 大小与岩石系列划分大小与岩石

14、系列划分=岩浆岩的分类（考虑全碱含量）岩浆岩的分类（考虑全碱含量）)%( 43SiO2O)KO(Na222wt岩石大类岩石大类（酸度）（酸度）岩石系列岩石系列（碱度）（碱度）钙碱钙碱性性偏碱偏碱性性钙碱钙碱性性碱性碱性过碱过碱性性钙碱钙碱性性钙碱性碱性钙碱性碱性 过碱性过碱性 钙碱性钙碱性 碱性碱性岩石类型岩石类型橄榄岩橄榄岩苦橄苦橄岩类岩类金伯金伯利岩利岩霓霞岩霓霞岩霞石霞石岩类岩类碳酸碳酸岩类岩类辉长岩辉长岩玄武玄武岩类岩类闪长岩闪长岩-安山岩安山岩类类正长岩正长岩-粗面岩类粗面岩类, 二长岩二长岩-粗安岩类粗安岩类霞石正霞石正长岩长岩-响岩类响岩类SiO29 93.3 3.3-9Na2O

15、+K2O平均平均3.6 平均平均4.6 平均平均7 平均平均5.5平均平均9平均平均14中性岩中性岩酸性岩酸性岩 66 %过碱性过碱性超基性岩超基性岩碱性辉长岩碱性辉长岩碱性玄武岩类碱性玄武岩类基性岩基性岩3.5平均平均6-8花岗岩花岗岩-流纹岩类流纹岩类 9钙碱性钙碱性碱性碱性过碱性过碱性碱性长石碱性长石较酸性岩石较酸性岩石普遍出现普遍出现斜长石斜长石普遍普遍偏酸性岩石偏酸性岩石基性岩基性岩石石 英英普遍普遍最酸性岩石最酸性岩石不不似长石似长石不不5 %辉石或辉石或闪石闪石普通辉石或普通辉石或闪石闪石含含Na (霓石、霓辉石霓石、霓辉石) 或或Ti (钛钛辉石辉石)，含，含Na闪石（钠闪石、

16、闪石（钠闪石、钠钙闪石、棕闪石）钠钙闪石、棕闪石）碱质碱质(Na2O+K2O)与矿物组合与矿物组合)%( 43SiO2O)KO(Na222wt3. Al2O3饱和度与矿物组合饱和度与矿物组合钾长石钾长石:KAlSi3O8, K2O/Al2O3=1钠长石钠长石:NaAlSi3O8, Na2O/Al2O3=1钙长石钙长石:CaAl2Si2O8, CaO/Al2O3=1根据根据Al2O3/（K2O+Na2O+CaO）比值判定比值判定Al2O3的饱和度。的饱和度。AlAl2 2OO3 3饱和度与矿物组合饱和度与矿物组合Figure 18-2. Alumina saturation classes ba

17、sed 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 Rocks. Chapman Hall.石榴石石榴石黑云母黑云母白云母白云母辉石辉石角闪石角闪石堇青石堇青石红柱石红柱石霓石霓石钠闪石钠闪石钠角闪石钠角闪石第一节、主量元素数据处理与解释第一节、主量元素数据处理与解释第三章、岩石地球化学

18、数据的处理与解释第三章、岩石地球化学数据的处理与解释一、岩石化学的主要指标一、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二、主量元素数据直接用于岩石分类和系列划分三、三、CIPW计算后用于岩石分类和系列划分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五、主量元素应用于实验岩石学1. 1. 火山岩的火山岩的TASTAS图解图解( (T Total otal A Alkalis-lkalis-S Silica diagramilica diagram) )（引自（引自La Mait

19、re等，等，2002火山岩的火山岩的TASTAS图解图解是是国际地科联（国际地科联（IUGSIUGS）岩浆岩分类学分会）岩浆岩分类学分会推推荐的火山岩分类图解荐的火山岩分类图解, , 参见新书参见新书Le Maitre (ed), Igneous Rocks: A Classification and Glossary of Terms (2nd edition). Cambridge University Press, 2002. 【书号书号360/L46/2】火山岩的火山岩的TASTAS图解使用方法图解使用方法1. 1. 适用于新鲜的、无蚀变和未变质的火山岩（因为适用于新鲜的、无蚀变和未变

20、质的火山岩（因为K K和和NaNa活泼活泼易于带入带出），不适合于高易于带入带出），不适合于高MgMg岩石岩石（高（高MgMg的见另外图）的见另外图）。2. 2. 计算投图：主量元素数据中，先剔除计算投图：主量元素数据中，先剔除HH2 2OO，COCO2 2，LOILOI。再。再重新计算到重新计算到100100，之后投图。，之后投图。3. TAS3. TAS图中，有些是图中，有些是2 2个岩石个岩石类型，成分一致，但是根据类型，成分一致，但是根据特征矿物细分，例如是粗面特征矿物细分，例如是粗面岩还是粗面英安岩，需要根岩还是粗面英安岩，需要根据据CIPWCIPW计算结果，确定计算结果，确定QQ含

21、含量，量，若若Q20Q20Q20为粗面英安岩为粗面英安岩 。火山岩的火山岩的TASTAS图解使用图解使用：注意高镁岩石分类注意高镁岩石分类TASTAS投点之前需要先剔投点之前需要先剔除低碱高镁的样品，除低碱高镁的样品，如果是高镁的如果是高镁的(8%)(8%)，用右边的图解。用右边的图解。强调：强调：MgOMgO和和TiOTiO2 2含量含量火山岩的火山岩的TASTAS图解使用图解使用：注意注意NaNa2 2OO与与K K2 2OO的相对含量与岩类划分的相对含量与岩类划分成分名称成分名称粗面玄武岩粗面玄武岩玄武粗安岩玄武粗安岩粗安岩粗安岩Na2O-2.0 K2O夏威夷岩夏威夷岩橄榄粗安岩橄榄粗安

22、岩歪长粗面岩歪长粗面岩Na2O-2.0 K2O 钾质粗面玄武岩钾质粗面玄武岩 橄榄玄武粗安岩橄榄玄武粗安岩安粗岩安粗岩原因：在原因：在TASTAS图解中，仅仅是图解中，仅仅是NaNa2 2O O与与K K2 2O O的加和，没有考虑的加和，没有考虑它们相对的含量不同，岩石类它们相对的含量不同，岩石类型也不同。型也不同。火山岩火山岩TAS图解边界点图解边界点火山岩火山岩TAS图解边界点和作图方法图解边界点和作图方法（个人作法个人作法）A. A. 先在绘图软件先在绘图软件( (如如Photoshop, CorelDraw,Photoshop, CorelDraw,我用我用IllustratorIl

23、lustrator画图画图) )中画好一个空白的有所有边界和名中画好一个空白的有所有边界和名称的称的TASTAS图图. .C. C. 把把ExcelExcel中投点图中投点图粘贴到绘图软件中粘贴到绘图软件中, , 叠叠合之后形成自己样品合之后形成自己样品的的TASTAS投点图投点图. .其他各类地球化学投点图均如此作图其他各类地球化学投点图均如此作图.B. B. 在在ExcelExcel中处理数据中处理数据, ,画好二维画好二维TASTAS投点图投点图, ,做好做好图形花纹符号修饰图形花纹符号修饰见举例演示见举例演示.举例：举例：TAS图解应用图解应用西藏钾质超钾质岩石西藏钾质超钾质岩石具体作

24、法具体作法：1. 先检验先检验MgO含量是含量是否符合否符合TAS作图要求作图要求 【见数据表和右图见数据表和右图,符符合合】2. 去除去除LOI计算到计算到100，得到全碱和得到全碱和SiO2含量，投含量，投图。图。【见演示见演示】应用举例：西藏钾质超钾质岩石应用举例：西藏钾质超钾质岩石具体作法举例具体作法举例举例：举例：TAS图解应用图解应用西藏钾质超钾质岩石西藏钾质超钾质岩石3. 由于样品投入玄武粗安岩由于样品投入玄武粗安岩和粗安岩区域，需要进一步和粗安岩区域，需要进一步鉴别名称：鉴别名称：【见举例数据计算见举例数据计算】鉴别结果均为鉴别结果均为Na2O-2.0 K2O夏威夷岩夏威夷岩橄

25、榄粗安岩橄榄粗安岩歪长粗面岩歪长粗面岩Na2O-2.0 3%K2O/Na2O2MgO3%离群数据离群数据Y-1-1, Y-2, Y-3, Y-4羊应乡地热田样品羊应乡地热田样品不是超钾质岩石不是超钾质岩石FAMCalc-alkaline TholeiiticFigure 8-14. AFM diagram showing the distinction between selected tholeiitic rocks from Iceland, the Mid-Atlantic Ridge, the Columbia River Basalts, and Hawaii (solid circ

26、les) plus the calc-alkaline rocks of the Cascade volcanics (open circles). From Irving and Baragar (1971). After Irvine and Baragar (1971). Can. J. Earth Sci., 8, 523-548.6. AFM6. AFM图解用于拉斑玄武岩和钙碱性玄武岩划分图解用于拉斑玄武岩和钙碱性玄武岩划分用途：区别亚碱性岩石系列用途：区别亚碱性岩石系列中的拉斑玄武岩和钙碱性中的拉斑玄武岩和钙碱性岩石岩石按岩石化学成分划分按岩石化学成分划分拉斑玄武岩拉斑玄武岩SiO

27、2多多(49-51%)，碱少，碱少(K2O+Na2O为为2-4%）矿物为矿物为基性基性 Pl+Py，可以有可以有Ol，并呈斑晶并呈斑晶广泛分布，产于广泛分布，产于岛屿，洋中脊，深海盆地和大陆岛屿，洋中脊，深海盆地和大陆如：峨嵋山玄武岩如：峨嵋山玄武岩高铝玄武岩高铝玄武岩Al2O3高（高（16%），），SiO2比拉斑少，比拉斑少，矿物成分同上相似，但斑晶中可出现碱性长石矿物成分同上相似，但斑晶中可出现碱性长石分布于分布于岛弧，活动大陆边缘，造山带岛弧，活动大陆边缘，造山带碱性玄武岩碱性玄武岩 SiO2(45-48%) , SiO2不饱和，碱高不饱和，碱高, K2O更高更高矿物成分同上相似，常含有

28、大量矿物成分同上相似，常含有大量Ol ，可以有可以有碱性长石，似长石碱性长石，似长石产出环境：产出环境：大陆，大洋岛屿大陆，大洋岛屿如：我国东部很多，海南岛如：我国东部很多，海南岛五大连池以东五大连池以东回顾：玄武岩的划分回顾：玄武岩的划分AFMAFM图解作图方法图解作图方法 属于三变量图解，需要把三个变量进属于三变量图解，需要把三个变量进行归一化计算到行归一化计算到100 图解直接应用主量元素分析结果图解直接应用主量元素分析结果A=Na2O+K2OF=FeOT=FeO+0.8998 Fe2O3M=MgO计算计算A+F+M=100%补充：三角图的作图方法补充：三角图的作图方法三变量三变量A+B

29、+C=100A+B+C=100举例：举例：补充：三角图的作图方法补充：三角图的作图方法推荐一个三角图软件推荐一个三角图软件第一节、主量元素数据处理与解释第一节、主量元素数据处理与解释第三章、岩石地球化学数据的处理与解释第三章、岩石地球化学数据的处理与解释一、岩石化学的主要指标一、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二、主量元素数据直接用于岩石分类和系列划分三、三、CIPW计算后用于岩石分类和系列划分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五、主量元素应用于实验岩石学模

30、式矿物与标准矿物模式矿物与标准矿物 模式矿物含量模式矿物含量（ModeMode）是观）是观察到的矿物体积察到的矿物体积百分数百分数橄榄玄武岩橄榄玄武岩OlCpxPl （MacKenzie等，等，1982 标准矿物计算标准矿物计算（NormNorm）是岩石经）是岩石经过计算的理想化的矿过计算的理想化的矿物组成，肉眼无法鉴物组成，肉眼无法鉴定具体矿物含量，如定具体矿物含量，如火山岩类火山岩类橄榄岩橄榄岩CIPWCIPW标准矿物计算方法标准矿物计算方法（CIPW NormCIPW Norm）名称由来：名称由来：2020世纪初四位美国岩石学和地球化学家世纪初四位美国岩石学和地球化学家设计的，设计的，C

31、 Crossross，I Iddingsddings，P Pirrsonirrson， WWashingtonashington岩石的岩石的CIPWCIPW标准矿物与实际矿物含量是有出入的，标准矿物与实际矿物含量是有出入的，主要是主要是CIPWCIPW计算是以无水岩浆中矿物结晶顺序，计算是以无水岩浆中矿物结晶顺序，按照标准矿物理想分子式进行计算，得到岩石中各按照标准矿物理想分子式进行计算，得到岩石中各种标准矿物的质量分数，简化了很多内容，如标准种标准矿物的质量分数，简化了很多内容，如标准矿物是无水的，不考虑含水矿物黑云母、角闪石等。矿物是无水的，不考虑含水矿物黑云母、角闪石等。计算计算CIPW

32、的软件，的软件，Norm3推荐软件推荐软件CIPWCIPW计算之后可以进行一系列的岩石分类计算之后可以进行一系列的岩石分类1. Ab-An-Or1. Ab-An-Or图解用于花岗岩分类图解用于花岗岩分类 根据根据OConnor OConnor (1965), (1965), 应用应用CIPWCIPW计算计算之后的之后的Ab-An-OrAb-An-Or，三个，三个标准矿物，换算标准矿物，换算100100后后投图。投图。举例：西藏花岗岩举例：西藏花岗岩演示：三角图做法演示：三角图做法Ab-An-OrAb-An-Or图解用于花岗岩分类特点与要求图解用于花岗岩分类特点与要求 用于标准矿物用于标准矿物Q

33、10Q10的的酸性岩分类，为简便方法酸性岩分类，为简便方法 可以有效地区分英云闪可以有效地区分英云闪长岩、更长花岗岩、花岗岩长岩、更长花岗岩、花岗岩和花岗闪长岩。和花岗闪长岩。 也可以谨慎地用于也可以谨慎地用于变形和变质的花岗质变形和变质的花岗质岩石，判断原岩类型岩石，判断原岩类型2. 玄武岩玄武岩Ne-Di-Ol-Hy-Q分类图分类图Thompson (1984)Thompson (1984)紫苏辉石紫苏辉石三个三角区域分别代表三个三角区域分别代表SiOSiO2 2不不饱和、饱和和过饱和玄武岩饱和、饱和和过饱和玄武岩三、三、CIPW计算后用于岩石分类和系列划分计算后用于岩石分类和系列划分其他

34、分类其他分类：火山岩和侵入岩多阳离子火山岩和侵入岩多阳离子R1-R2分类分类Jenson分类分类科马提岩，拉斑质和钙碱性岩石分类科马提岩，拉斑质和钙碱性岩石分类沉积岩陆源砂岩分类，等等。沉积岩陆源砂岩分类，等等。请参考请参考岩石地球化学岩石地球化学第一节、主量元素数据处理与解释第一节、主量元素数据处理与解释第三章、岩石地球化学数据的处理与解释第三章、岩石地球化学数据的处理与解释一、岩石化学的主要指标一、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二、主量元素数据直接用于岩石分类和系列划分三、三、CIPW计算后用于岩石分类和系列划分计算后用于岩石分类和系列划分四、主量元素用于判别

35、岩浆（地球化学）作用过程四、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五、主量元素应用于实验岩石学依据的原理依据的原理判别岩浆（地球化学）作用过程，主要是看判别岩浆（地球化学）作用过程，主要是看一系列岩石的一系列岩石的主量元素主量元素成分的变化趋势成分的变化趋势使用的方法使用的方法双变量、三变量图解法双变量、三变量图解法双变量图解法双变量图解法又称为又称为哈克图解法哈克图解法.A Harker，1909年开始使用年开始使用SiO2作为横坐作为横坐标标(x) / 其他元素作为纵坐标其他元素作为纵坐标(y)的双变量图，的双变量图，后来称为后来称为哈克图解哈克图解。Hark

36、er diagram For Crater LakeAfter Winter， 2001Figure 8-2. Harker variation diagram for 310 analyzed volcanic rocks from Crater Lake (Mt. Mazama), Oregon Cascades. Data compiled by Rick Conrey (personal communication). 双变量图解哈克图解Bivariate (x-y) diagramsHarker diagram For Crater Lake双变量图解哈克图解After Winter

37、， 2001Figure 8-2. Harker variation diagram for 310 analyzed volcanic rocks from Crater Lake (Mt. Mazama), Oregon Cascades. Data compiled by Rick Conrey (personal communication). 三变量图解三变量图解 例如例如: AFM 图解，图解， (alkalis-FeO*-MgO)After Winter， 2001Figure 8-2. AFM diagram for Crater Lake volcanics, Oregon

38、Cascades. Data compiled by Rick Conrey (personal communication). From Winter (2001).1. 1. 哈克图解的做法哈克图解的做法 以以SiOSiO2 2为横坐标，其他为横坐标，其他氧化物为纵坐标，投出一组氧化物为纵坐标，投出一组样品的结果，得到不同氧化样品的结果，得到不同氧化物对物对SiOSiO2 2的散点图。的散点图。 推广：任意两个组分之间推广：任意两个组分之间的二元投点都可以称为的二元投点都可以称为哈克哈克图解。图解。 意义：如果一组岩石样品意义：如果一组岩石样品具有成因和演化关系，则全具有成因和演化关系，则

39、全部样品将显示正的或者负的部样品将显示正的或者负的相关关系。相关关系。哈克图解 横坐标表示分异结晶横坐标表示分异结晶过程，过程， SiOSiO2 2为横坐标，可为横坐标，可以指示从基性到酸性，以指示从基性到酸性，范围宽，范围宽， 如果主要是基性熔岩，如果主要是基性熔岩，可以用可以用MgOMgO、或者、或者ZrZr为横坐标为横坐标(After Wilson, 2001)原始岩浆成分原始岩浆成分原始岩浆成分原始岩浆成分(After Wilson 2001)SiOSiO2 2为横坐标为横坐标哈克图解作法哈克图解作法(After Wilson 2001)MgO为横坐标为横坐标哈克图解作法哈克图解作法F

40、rom Winter (2001).2. 哈克图解代表的过程哈克图解代表的过程SiO2变化代表：变化代表：分异系数分异系数趋势代表：趋势代表：部分熔融作用、部分熔融作用、分异结晶作用、分异结晶作用、岩浆混合作用、岩浆混合作用、地壳混染作用地壳混染作用From Winter (2001).(1) (1) 分离结晶作用分离结晶作用是指岩浆中，某个矿物持续是指岩浆中，某个矿物持续从岩浆中结晶出去，剩余的从岩浆中结晶出去，剩余的岩浆就会发生成分的有规律岩浆就会发生成分的有规律变化。变化。总体为液相总体为液相固相固相可以把岩石中斑晶矿物作为可以把岩石中斑晶矿物作为分离结晶的矿物，例如分离结晶的矿物，例如

41、OlOl，各种岩浆作用过程如何从主量元素变化各种岩浆作用过程如何从主量元素变化趋势中显示出来？趋势中显示出来？西藏超钾质岩石的西藏超钾质岩石的OlOl斑晶斑晶(1) (1) 分离结晶作用分离结晶作用斑晶矿物斑晶矿物OlOl分离结晶分离结晶各种岩浆作用过程如何从主量元素变化各种岩浆作用过程如何从主量元素变化趋势中显示出来？趋势中显示出来？(2) (2) 同化作用和分离结晶作用同化作用和分离结晶作用在矿物分离结晶作用发生的同时，还存在矿物分离结晶作用发生的同时，还存在围岩或者外来物质的加入和混合，导在围岩或者外来物质的加入和混合，导致主量元素图解不显示明显的连续变化致主量元素图解不显示明显的连续变

42、化趋势。趋势。各种岩浆作用过程如何从主量元素变化趋势中显示出来？各种岩浆作用过程如何从主量元素变化趋势中显示出来？是指岩石从固相是指岩石从固相到液相的过程，固相的矿物不断到液相的过程，固相的矿物不断加入到液相中，使得液相的成分发生有规律的变化。加入到液相中，使得液相的成分发生有规律的变化。部分熔融与分离结晶这部分熔融与分离结晶这2 2个作用过程是互为可逆的过个作用过程是互为可逆的过程，因此显示在主量元素哈克图解上，难于区分。程，因此显示在主量元素哈克图解上，难于区分。可能的区分是，在深部阶段为部分熔融，为某些矿物可能的区分是，在深部阶段为部分熔融，为某些矿物加入岩浆，而到浅部结晶时，另一些矿物

43、发生分离结加入岩浆，而到浅部结晶时，另一些矿物发生分离结晶。晶。2 2个过程，可能被区分出来，但是需要其他元素个过程，可能被区分出来，但是需要其他元素和同位素证据。和同位素证据。各种岩浆作用过程如何从主量元素变化趋势中显示出来？各种岩浆作用过程如何从主量元素变化趋势中显示出来？(3) (3) 部分熔融作用部分熔融作用举例举例：连续变化趋势连续变化趋势一致受控于一种一致受控于一种岩浆作用过程，岩浆作用过程，例如夏威夷例如夏威夷KilaueaKilauea火山火山1959195919601960年年喷发的喷发的Kilauea Kilauea IkiIki火山火山(After Wilson 2001

44、)转折点的含义转折点的含义3. 哈克图解的解释哈克图解的解释转折点或者曲折趋转折点或者曲折趋势，表示结晶作用势，表示结晶作用过程出现一个新的过程出现一个新的矿物相，或者在部矿物相，或者在部分熔融的过程中消分熔融的过程中消耗了一个矿物相。耗了一个矿物相。需要掌握不同矿物需要掌握不同矿物的成分特征。的成分特征。原始岩浆原始岩浆SiO2-48%, MgO=8%(After Wilson 2001)3. 哈克图解的解释哈克图解的解释一相或者多相矿物一相或者多相矿物分离结晶中岩浆演分离结晶中岩浆演化趋势化趋势需要掌握不同矿物需要掌握不同矿物的成分特征。的成分特征。原始岩浆原始岩浆SiO2-48%, Mg

45、O=8%矿物结晶分离与残余岩浆演化的数学原理矿物结晶析出的数量与残余矿物结晶析出的数量与残余岩浆演化可用杠杠原理讨论岩浆演化可用杠杠原理讨论E(%)=100（PM-DM距离）距离）/（E-DM距离）距离）先复习主要矿物的化学成分特征先复习主要矿物的化学成分特征橄榄石橄榄石 Ol，辉石辉石 PyCpx，Opx，斜长石斜长石 Pl复习与回顾复习与回顾斜方晶系，晶体呈厚板状、粒状或短斜方晶系，晶体呈厚板状、粒状或短柱状，解理柱状，解理010，100不完全。不完全。黄绿色黄绿色-绿色，薄片下无色，正高突起绿色，薄片下无色，正高突起-正极高突起，一般见不到解理，常见正极高突起，一般见不到解理，常见不规则

46、的裂纹。干涉色不规则的裂纹。干涉色II级级-III级，平级，平行消光。行消光。O.A.P.NgaNpbNm c001101021010110120镁橄榄石(Fo)O.A.P.NgaNpbNm c001021010110120铁橄榄石(Fa)111橄榄石：橄榄石：(Mg,Fe)2SiO4橄榄石类 Olivine Group 橄榄石类是二价元素为阳离子构成的硅酸盐，具有典型的孤立硅氧橄榄石类是二价元素为阳离子构成的硅酸盐，具有典型的孤立硅氧四面体构造，一般式为四面体构造，一般式为R R2 2SiOSiO4 4 ，R RMgMg、Fe2Fe2+ +、MnMn以及以及CaCa、ZnZn。可分为。可分为

47、三个类质同象系列：三个类质同象系列： 1 1镁橄榄石镁橄榄石MgMg2 2SiOSiO4 4 铁橄榄石铁橄榄石FeFe2 2SiOSiO4 4 2 2锰橄榄石锰橄榄石MnMn2 2SiOSiO4 4 铁橄榄石铁橄榄石FeFe2 2SiOSiO4 4 3 3钙镁橄榄石钙镁橄榄石(Ca(Ca，Mg)SiOMg)SiO4 4 钙铁橄榄石钙铁橄榄石(Ca(Ca，Fe)SiOFe)SiO4 4 自然界分布最广泛的是自然界分布最广泛的是镁橄榄石镁橄榄石(Fo)(Fo)铁橄榄石铁橄榄石(Fa)(Fa)系列系列，可形成，可形成完全的类质同象系列。完全的类质同象系列。镁橄榄石 贵橄榄石 透铁橄榄石 镁铁橄榄石

48、低镁富铁橄榄石铁橄榄石Mg2SiO4100-9090-7070-5050-3030-1010-0Fe2SiO40-1010-3030-5050-7070-9090-10045505565955254550205080MgSiO3FeSiO3CaSiO3深绿辉石透辉石 次透辉石低铁次透辉石钙铁辉石低铁钙铁辉石铁辉石普通辉石斜铁辉石斜紫苏辉石易变辉石易变普通辉石斜顽辉石不混溶区几乎无造岩矿物出现顽火透辉石辉石主要为辉石主要为CaCa、MgMg、FeFe三个端元组分三个端元组分的固溶体的固溶体斜方辉石亚类由顽火辉石（斜方辉石亚类由顽火辉石（EnEn，MgMg2 2Si Si2 2OO6 6）和斜方铁

49、辉石）和斜方铁辉石（FsFs，FeFe2 2Si Si2 2OO6 6）两种独立端元组分组成的连续固溶体，）两种独立端元组分组成的连续固溶体，根据比例不同，分为六个亚种：根据比例不同，分为六个亚种：顽火辉石（顽火辉石（EnEn100-88100-88FsFs0-120-12）古铜辉石（古铜辉石（EnEn88-7088-70FsFs12-3012-30）紫苏辉石（紫苏辉石（EnEn70-5070-50FsFs30-5030-50）铁紫苏辉石（铁紫苏辉石（EnEn50-3050-30FsFs50-7050-70）易熔石或尤莱辉石（易熔石或尤莱辉石（EnEn30-1230-12FsFs70-8870

50、-88）斜方铁辉石（斜方铁辉石（EnEn12-012-0FsFs88-10088-100）顽火辉石 古铜辉石 紫苏辉石 铁紫苏辉石易熔石或尤莱辉石斜方铁辉石EnEnstatiteMg2Si2O6100-8888-7070-5050-3030-1212-0FsOrthofenosilite Fe2Si2O60-1212-3030-5050-7070-8888-100比较常见的种属为顽火辉石和紫苏辉石，自然界尚未发现有斜方铁辉石端元的存在。比较常见的种属为顽火辉石和紫苏辉石，自然界尚未发现有斜方铁辉石端元的存在。名 称单斜辉石单斜辉石单斜辉石的成分较为复杂，是一系列端元组分的复杂固溶体。单斜辉石的

51、成分较为复杂，是一系列端元组分的复杂固溶体。其组成除了其组成除了Fe、Mg之外，之外，Ca是含量较高的组分是含量较高的组分，有的变，有的变种还含有较多的种还含有较多的Na、Al、Fe3+等。等。常见的单斜辉石种属（透辉石钙铁辉石亚类）一般采用由常见的单斜辉石种属（透辉石钙铁辉石亚类）一般采用由波尔德瓦特和赫斯（波尔德瓦特和赫斯（1951）首先提出的）首先提出的四组分四组分CaMgSi2O6CaFeSi2O6Mg2Si2O6Fe2Si2O6方法进行分类命名方法进行分类命名，碱性辉石亚类可以采用克拉克等（碱性辉石亚类可以采用克拉克等（Clarke等，等，1968）提出的）提出的方法进行分类命名。方

52、法进行分类命名。45505565955254550205080MgSiO3FeSiO3CaSiO3深绿辉石透辉石 次透辉石低铁次透辉石钙铁辉石低铁钙铁辉石铁辉石普通辉石斜铁辉石斜紫苏辉石易变辉石易变普通辉石斜顽辉石不混溶区几乎无造岩矿物出现顽火透辉石长石的三个端元和长石分类长石的三个端元和长石分类钾长石钾长石 KAlSi3O8 (Or)钠长石钠长石 NaAlSi3O8 (Ab) 钙长石钙长石 CaAl2Si2O4(An)CaCa长石长石NaNa长石长石K K长石长石碱性长石（碱性长石（K-Na长石）亚类，不连续固溶体系列长石）亚类，不连续固溶体系列（An 5-10%）斜长石（斜长石（Ca-Na

53、长石）亚类，连续固溶体系列长石）亚类，连续固溶体系列（Or 5-10%）K-Ca长石不形成固溶体长石类长石类斜长石类斜长石类 PlagioclasePlagioclase化学通式：化学通式：MT4O8 或或 M(Al,Si)Si2O8其中其中M=K,Na,Ca,Ba斜长石系列划分斜长石系列划分三斜晶系三斜晶系 钠长石更长石中长石 拉长石倍长石钙长石CaAl2Si2O80-1010-3030-5050-7070-9090-100NaAlSi3O8100-9090-7070-5050-3030-1010-0基性基性酸性酸性中性岩中性岩浆岩标浆岩标志矿物志矿物基性岩基性岩浆岩标浆岩标志矿物志矿物AnAb磷灰石磷灰石 六方晶系六方晶系ApatiteCaApatiteCa5 5POPO4 4 3 3(F,Cl,OH)(F