第三章火成岩的物质成分

第三章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火成岩的物质成分包括化学成分与矿物成分两方面一、火成岩的化学成分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1、主要元素(主要造岩元素)：指在火成岩中含量较多，起主要作用的元素，它们是O、Si、Al、Ti、Fe、Mn、Mg、Ca、Na、K、H、P等，占整个火成岩总重量的99.25%第三章火成岩的物质成分①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，最主要的氧化物是(按价态排列)SiO2、TiO2、Al2O3、Fe2O3、FeO、MnO、MgO、CaO、Na2O、K2O、P2O5、CO2、H2O十三项。它们占火成岩平均化学成分的98％±，一般化学分析给出的结果也是这十三项其中几个主要氧化物的变化范围是：SiO234－75%，最高80%；Al2O310-20％；MgO1－15%；CaO0－15%，可达23%；Fe的范围0.5－15%，FeO一般高于Fe2O3，Na2O一般为0－15％，最高可达19.48%；K2O<10％，最高达17.94％上述十三项在化学分析时是必须的，它们是通过化学分析的方法获得，根据需要可增加NiO、Cr2O3、F等第三章火成岩的物质成分第三章火成岩的物质成分②火成岩的化学成分分类SiO2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根据SiO2含量可将火成岩分为

SiO2<45％超基性岩

45－53％基性岩

53－66％中性岩酸度增高>66％酸性岩碱度:(K2O+Na2O)是全碱的含量，但还须考虑SiO2等①李特曼组合指数σ来确定火成岩的碱度

σ＝(SiO2－43)(Na2O+K2O)2σ大，岩石碱度大，σ小，碱度小第三章火成岩的物质成分σ：<3.3钙碱性岩3.3－9碱性岩>9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、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②SiO2－(K2O＋Na2O)图解该图解是较常使用的碱度系列划分图解，可将火成岩划分为碱性系列(A)和亚碱性系列(S)第三章火成岩的物质成分③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SiO2增加，其它氧化物有规律变化：FeO、MgO逐渐减少，K2O、Na2O逐渐增加，CaO与Al2O3在超基性岩中很少，而在基性岩中最高，然后随SiO2增加而减少，Al2O3减少幅度不大第三章火成岩的物质成分④研究意义A、火山岩系列和类型的划分碱性系列(A)亚碱性系列(S)拉斑玄武岩系列(T)钙碱性系列(C)上图适用于基性岩下图适用于中酸性岩第三章火成岩的物质成分B、主要氧化物变异图解通常以SiO2或MgO作为横坐标，其它氧化物作为纵坐标，称为Harker图解可以研究岩浆演化C、标准矿物计算用途：1、分类命名2、温压条件计算第三章火成岩的物质成分2、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，其总量不超过千分之一，常用ppm(百万分之一)来表示其含量微量元素可通过中子活化、x荧光等手段定量分析，对火成岩成因很有价值例如：Li、Rb、V、Co、Ni、Cr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3、同位素稳定同位素放射性同位素第三章火成岩的物质成分二、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20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通常根据矿物的成因与所起作用可划分为：1、硅铝矿物与镁铁矿物：硅铝矿物(浅色矿物)：主要由SiO2、Al2O3等组成，不含FeO、MgO，如长石类、石英类、似长石类。镁铁矿物(暗色矿物)：FeO、MgO含量高，SiO2含量低，颜色深，如橄榄石、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。所以将火成岩中暗色矿物的含量(体积百分数)称为色率。根据色率可大致判断它们是属于哪一大类岩石第三章火成岩的物质成分2、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。副矿物：含量很少，通常不到1％的矿物，在分类命名中不起作用例如：辉长岩中，辉石占45％，斜长石占45％，黑云母占8％，磁铁矿，榍石各占1％，则：辉石、斜长石为主要矿物，决定了岩石的大类，黑云母为次要矿物，磁铁矿、榍石为副矿物。定名：黑云母辉长岩第三章火成岩的物质成分3、根据矿物成因分为：①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

如角闪石、长石②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。

如β-石英－α-石英，碱性长石－出溶形成条纹长石③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(蚀变、交代、充填)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④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，而是由于同化、混染所致⑤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)

如钾长石的高岭土化第三章火成岩的物质成分4、按是否与石英共生划分为①硅酸不饱和矿物：不能与石英共生。Mg2SiO4(Fo)+SiO2=2MgSiO3(En)NaAlSiO4(Ne)+SiO2=NaAlSi3O8(Ab)所以Ol、Ne为硅酸不饱和矿物，出现在不饱和岩石中②硅酸饱和矿物：可与石英共生的矿物，除Ol、似长石之外的矿物③硅酸过饱和矿物：Q，出现石英，表示SiO2过剩第三章火成岩的物质成分第三章火成岩的物质成分三、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，化学成分是决定矿物成分变化的内因1、SiO2(酸度)对火成岩矿物组合的影响火成岩中，SiO2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SiO2过饱和，若有镁橄榄石、似长石出现，表明SiO2不饱和；既无Q也无不饱和矿物，表明SiO2含量适当(饱和)因此，SiO2较多表明岩石可能出现石英和饱和矿物，SiO2不足则出现不饱和矿物，据此可将岩石划分为：过饱和岩石(含Q)、饱和岩石(不含Q与不饱和矿物)，不饱和岩石随着岩石SiO2增加，火成岩矿物共生组合发生变化，以钙碱性岩为例SiO2<45橄榄石、辉石Fe、Mg高45－53辉石、基性斜长石Al、Ca高53－66角闪石、中性斜长石Fe、Mg低，K、Na高>66Q、钾长石、酸性斜长石K、Na高，Fe、Mg、Ca低第三章火成岩的物质成分2、碱度对矿物共生组合的影响第三章火成岩的物质成分四、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，而基质(细粒部分)是在地表快速冷凝结晶形成的，这就决定了它们的差异①矿物成分不同：火山岩中斑晶成分与基质同种矿物成分不同，如pl斑晶中An比基质高，成分变化大；而侵入岩中成分是均匀的。同种成分的侵入岩与喷出岩相比，两者矿物成分也不同，斑晶多比侵入岩中斜长石的An要高②有序度不同：指长石类矿物中Si