《岩石学-岩浆岩》课件第四章 岩浆岩的成分和分类

1、第四章 岩浆岩的成分和分类第一节 火成岩的物质成分主要元素（常量元素）是岩浆岩（也是地幔和地壳）的主要成分，以氧化物形式表示，单位100O, Si, Al, Ti, Fe, Mn, Mg, Ca, Na, K, H, P的氧化物质量分数一般都大于0.1%，占火成岩平均化学成分的的98%。一. 岩浆岩的化学成分SiO2（wt %）岩石大类典型岩石66酸性花岗岩-流纹岩SiO2重要意义把岩浆岩分为4类酸性程度就是指SiO2含量酸性增强岩浆岩中常量元素的变化趋势图一. 岩浆岩的化学成分Na2O+K2O与岩石的碱度Na2O+K2O-称为全碱含量,里特曼指数 （Rittmann Index）1. 主要元

2、素钙碱性岩 9Na2O+K2O因为Na2O、K2O在地幔和地壳中的含量差别显箸（表4-1），二者又是主要元素中最容易熔融的组分，因而对源区的组成、部分熔融程度的变化以及岩浆的演化过程反应敏感，在火成岩的研究中意义重大。在火成岩中，常用碱含量与SiO2 含量的相对关系来对火成岩进行碱度及系列的划分。 Al2O3Al2O3在火成岩的平均组成中含量仅次于SiO2，岩浆中Al2O3的丰度高，则粘度加大；而且暗示岩浆岩中长石的含量高。同时它还是岩石进一步分类和成因研究中的重要参数。如亚碱性玄武岩中Al2O316%者被称为高铝玄武岩，是岛弧火山岩中的一个重要特征。花岗岩中Al2O3/（Na2O+K2O+C

3、aO）（摩尔数，常表示为A/CNK）1.1者，多为S型花岗岩。(Mg,Fe)O(Mg,Fe)O是火成岩中重要的组分，经常控制暗色矿物的比例，同时，由于Fe是变价元素，对体系的氧化还原条件很敏感，经常作为岩石形成环境的指示器。哈克型图解火成岩中SiO2 与其它氧化物具有一定的相关关系： MgO、FeOT与SiO2为负相关，随酸度增加而降低； K2O、Na2O与SiO2成正相关，随酸度增加而增加；Al2O3、CaO变化较复杂，从超基性岩到基性岩增加较快，到最大值，然后随酸度增加而降低。AFM图解2. 微量元素含量0.1%,或称痕量元素（服从稀溶液定律）一. 岩浆岩的化学成分微量元素，Li, Rb,

4、 Cs V, Co, Ni, Cr等稀土元素，57-71号：La,Ce,Pr,Nd, Pm, Sm, Eu, Gd,Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu此外还有很多划分方法，详见以后你们后续的地球化学课程元素周期表Geochemical Consequence of Partial MeltingRelative abundances WRT Source Rock Source Rock 1 D = CSOLIDCMELTResidueMinor and trace elementsIncompatible elementsCompatible elementsD = 1 t

5、o 10-8D = 1 to 105MeltD = 12、痕量元素与同位素分配系数晶液分配系数决定了元素在固相和液相中的丰度。西构造结东构造结An example:1饱和水玄武岩固相线；2干玄武岩固相线；3亏损地幔饱和水橄榄岩固相线，4亏损地幔干橄榄岩固相线，中间为不同水活度条件下橄榄岩固相线(柯珊等，2006)同位素放射性同位素和稳定同位素 （1）源区和演化过程的示踪 如：地幔源、地壳或混合源区等 （2）确定火成岩的年龄 如：Rb-Sr, Sm-Nd, U-Pb锆石，K-Ar, Re-Os等 定年方法例1：源区示踪206Pb/204Pb与207Pb/204Pb相关图解同位素示踪例2：锆石U-

6、Pb测年火成岩中的矿物成分受控于岩浆的化学成分及结晶条件，因而对于了解岩石的化学成分和岩石的成因都有重大的意义，同时它也是火成岩分类和定名的依据。二、岩浆岩的矿物成分主要矿物-指在岩石中含量众多，而且是对于确定岩石名称所不可缺少的，而在分类和命名上起主要作用的矿物，决定了岩石的基本名称次要矿物-指在岩石中含量次于主要矿物，对于划分岩石大类不起主要作用，但对确定岩石种属起一定作用的那些矿物。副矿物-含量极少，通常不到1%，个别情况下达5%，因此在一般的分类命名中不起作用，如磁铁矿、磷灰石、锆石等。(1)按照含量划分(2) 按化学成分划分硅铝矿物SiO2和Al2O3高，不含FeO和MgO石英，长石

7、类，似长石类，又称浅色矿物。铁镁矿物FeO和MgO高， SiO2含量低橄榄石，辉石，角闪石，黑云母，又称暗 色矿物岩石的色率暗色矿物在岩浆岩中的含量(体积百分数)注意：岩石的色率 颜色岩石超基性岩基性岩中性岩酸性岩色率9040-9015-4015玄武岩花岗闪长岩花岗岩橄榄岩不能与SiO2共存，属于SiO2不饱和矿物1. 霞石霞石NaAlSiO4钾霞石KAlSiO4, 高温时为连续固溶体系列产于富含Na2O而SiO2不饱和岩浆岩中，六方短柱，厚板状2. 白榴石，KAlSi2O6, 正方晶系（假等轴晶系）自形晶，四角三八面体白榴石西藏白榴石斑岩特别强调：似长石类矿物霞石 原生矿物，次生矿物高温型矿

8、物 低温型矿物 （火山岩） （深成岩）(3)按成因划分二、岩浆岩的矿物成分岩浆岩中主要矿物成分含量变化图(4)各类岩浆岩中主要造岩矿物种类的变化规律 二、岩浆岩的矿物成分SiO2饱和度碱含量Al2O3含量三、岩浆岩的化学成分与矿物共生组合的关系1. SiO2饱和度与矿物组合(3) SiO2饱和矿物： SiO2含量充足（刚好），则形成辉石、角闪石、斜长石，钾长石，云母等不含Q，也不含SiO2不饱和矿物。三、岩浆岩的化学成分与矿物共生组合的关系(1) SiO2过饱和SiO2很多（过多），除形成硅酸盐矿物外，还有剩余石英， Q就是过饱和矿物，含有Q的岩石，就是SiO2过饱和岩石。(2) SiO2不饱

9、和： SiO2不足，出现镁橄榄石，似长石类（霞石、白榴石等）矿物，不含Q。 若有Q存在会发生反应（见下页）。SiO2过饱和岩石SiO2不饱和岩石SiO2饱和岩石SiO2不饱和矿物与SiO2反应式Mg2SiO4+SiO2 = 2MgSiO3 橄榄石 熔体 顽火辉石NaAlSiO4+2SiO2=NaAlSi3O8 霞石 熔体 钠长石KAlSi2O6+SiO2=KAlSi3O8 白榴石 熔体 钾长石 SiO2饱和度与矿物组合9钙碱性碱性过碱性碱性长石较酸性岩石普遍出现斜长石普遍偏酸性岩石基性岩石 英普遍最酸性岩石不似长石不5 %辉石或闪石普通辉石或闪石含Na (霓石、霓辉石) 或Ti (钛辉石)，含

10、Na闪石（钠闪石、钠钙闪石、棕闪石）2. 碱质(Na2O+K2O)与矿物组合三、岩浆岩的化学成分与矿物共生组合的关系3. Al2O3饱和度与矿物组合钾长石:KAlSi3O8, K2O/Al2O3=1钠长石:NaAlSi3O8, Na2O/Al2O3=1钙长石:CaAl2Si2O8, CaO/Al2O3=1根据Al2O3/（K2O+Na2O+CaO）（分子数）比值判定Al2O3的饱和度。三、岩浆岩的化学成分与矿物共生组合的关系Al2O3饱和度与矿物组合过铝质岩石： Al2O3/（K2O+Na2O+CaO）1,特征矿物：白云母、黄玉、电气石、刚玉、矽线石、红柱石偏铝质： K2O+Na2OAl2O3

11、K2O+Na2O+CaO, 特征矿物：铝硅酸盐矿物：黑云母、角闪石、普通辉石等亚铝质： Al2O3 K2O+Na2O, 特征矿物：橄榄石、长石、似长石等过碱质： Al2O3 90A. 深成侵入岩的矿物分类1富石英花岗岩；2碱性长石花岗岩；3花岗岩；3a.正长花岗岩或普通花岗岩；3b.二长花岗岩；4花岗闪长岩；5英云闪长岩；6石英碱性长石正长岩；7正长岩；8二长岩；9二长闪长岩/二长辉长岩；10闪长岩/辉长岩/斜长岩；6*.石英碱性长石正长岩；7*.石英正长岩；8*.石英二长岩；9*.二长闪长岩/二长辉长岩；10*.石英闪长岩/石英辉长岩/石英斜长岩；6.含似长石碱性长石正长岩；7.含似长石正长

12、岩；8.含似长石二长岩；9.含似长石二长岩/二长辉长岩；10.含似长石闪长岩/辉长岩/斜长岩；11。似长石正长岩；12.似长二长正长岩；13.似长二长闪长岩；14.似长石辉长岩; 15.似长辉长岩在富斜长石的几个分区内，均有两个以上可选岩石名称，最终定名还需考虑斜长石的牌号和镁铁矿物的含量和种类。其中辉长岩与闪长岩的区别为前者斜长石的An大于50%，且色率大于40%，而后者的An90火成岩命名公式颜色结构构造特征矿物（少前多后）+基本岩石名称3. 火山岩的化学分类与深成岩不同，火山岩的结晶程度差，矿物含量很难测定或无法测定，用实际矿物分类几乎是不可能的。因此，许多学者在用化学成分计算实际矿物上曾进行过多次尝试。Le Bas等（1986）代表IUGS火成岩分会提出了一个火山岩的TAS（total alkali and silica）