火成岩化学组分分类指数
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侵入岩成因类型判别
1、这里所说的侵入岩成因类型系指源区岩石类型,即传统上划分的I、S、A、M分类,但含义有所区别,也不完全是指花岗岩类,但主要是用来对原生岩浆来源的表达。
2、尽管有许多地球化学方案和图解用于区分不同的火成岩成因类型,本要求主要强调岩石的矿
表5-14 常用火成岩稀土元素、痕量元素标准化值*
*Sun & McDonough(1989)
物学特征和岩石学特征。
I型用来表示幔源岩浆与壳源岩浆混合成因的火成岩类,其源区岩石多为变质火成岩,也包括地幔岩部分熔融的贡献,对于中酸性岩来说,其标志是含有钙质闪石类矿物;S型的含义与Pitcher(1983)的原意相同,系指源区岩石为富铝的变质沉积岩,其矿物学标志是含有白云母、石榴石、堇青石、刚玉等矿物;A型花岗岩类系指含有碱性暗色矿物的花岗岩类和正常岩类;M型则泛指幔源原生岩浆及其进化岩浆。
3、前人关于花岗质岩石成因类型的鉴别特征,工作中可作为参考。
浅成岩是岩浆在地下,侵入地壳内部3-1.5千米的深度之间形成的火成岩,一般为细粒、隐晶质和斑状结构;深成岩是岩浆侵入地壳深层3千米以下,缓慢冷却相成的火成岩,一般为全晶质粗粒结构;亦名侵入岩。
火山岩在火山爆发岩浆喷出地面之后,再经冷却形成,所以又名喷出岩,由于冷却较快,所以一般形成细粒或玻璃质的岩石。
编辑本段纹理岩浆岩最明显的分别是纹理,主要与组成晶子(粒子)的大小和形状相关。
编辑本段粒度根据晶子粒的大小,岩浆岩分成五类:火成岩标本(图3)伟晶岩质,有非常大的颗粒晶岩质,只有大的颗粒斑状,有一些大颗粒和一些小颗粒非显晶质,只有小颗粒玻璃状,没有颗粒编辑本段晶体结构晶体形状也是纹理的一个重要因素,以此分成三类:全角:晶体形状完全保存。
火成岩标本(图4)半角:晶体形状部分保存。
他形:认不出晶体方向。
其中以第3项居多编辑本段化学成分岩浆岩以两种化学成分分类:二氧化硅的含量:火成岩标本(图5)酸性火成岩含量>66%中性火成岩含量66%~52%基性火成岩含量52%~45%超基性火成岩含量45%~40%石英,碱长石和似长石的含量:长英质:含量很高,一般颜色较浅,密度较低。
铁镁质:含量低,颜色深,而且密度较高。
编辑本段物质组成①化学成分。
主要由氧、硅、铝、铁、钙、钠、钾、镁、钛、锰、氢、磷岩浆岩平均化学成分表等12种元素组成。
它们被称为造岩元素,约占火成岩总重量的99%以上,尤以氧最多,占总重量的46%以上。
其余所有元素的重量总和还不到1%。
它们常用氧化物百分数表示(表1)。
SiO2是岩浆岩中最重要的一种氧化物,其含量是岩石分类的一个主要参数。
如SiO2含量大于65%的火成岩称酸性岩,含量52%~65%者为中性岩,45%~52%者为基性岩,小于45%者为超基性岩。
K2O+Na2O重量百分数之和称为全碱含量,也是岩石分类的一个重要参数。
除12种主要元素外,火成岩中还含有许多种微量元素,如Au、Ag、As、B、Ba、Be、Cu、Pb、Zn、F、Cl、S、Ce、Li等。
化学成分的变化规律由岩石中SiO₂的含量以及Al₂O₃、Na₂O、K₂0、CaO的含量得到A.R.-莱特碱度率,再根据里特曼指数将岩石划分为钙碱性系列、偏碱性系列、过碱性系列三级。
将各种岩石的数据投射到A.R.- SiO₂与碱度的关系图中,基本与根据里特曼指数划分的级别符合,但是流纹岩的误差较大。
表格中流纹岩的SiO₂含量为72.82%,莱特碱度率为3.39,在A.R.- SiO₂与碱度的关系图中对应碱性一级。
但其里特曼指数为2.07,属于钙碱性系列。
带着疑问,经过查阅资料,发现了原因。
原来流纹岩按其特征和产出的地质环境可分为钙碱性和碱性两个系列。
钙碱性系列常与流纹质、安山质凝灰岩、熔结凝灰岩和安山岩共生,产在岛弧、活动陆缘和大陆板内活动带。
一般呈绛红、肉红、灰黄等色,除流纹构造外,还有石泡构造。
碱性系列常与碱流岩、碱长粗面岩和碱性玄武岩共生,产在大陆边缘活动带的拉张阶段和裂谷阶段,是岩浆后期分异作用的产物。
碱性流纹岩一般为绿色、灰绿色、灰紫色和灰白色。
随着SiO2含量的增长Fe、Mg矿物的含量的成指数性的下降;总体上说其他的矿物含量是减少的趋势,但是Na2O和K2O的含量却随着SiO2的含量增多而增多。
米德莫斯特的硅—碱图中可以看出岩石的分类主要是取决于SiO2的含量,而Na2O和K2O的含量变化虽然也会对岩石的分类产生一定的影响,但是只是对于一种岩石的内部细分产生影响,而对于岩石的主要分类影响很小。
莱特碱度率和里特曼指数都是针对岩石的碱度的指数,里特曼指数只能计算SiO2含量在43%以上的岩石类,而莱特碱度率的范围则为全部范围。
莱特碱度率把Al2O3结合公式中,再结合图示将SiO2结合到莱特碱度率之中,(很明显莱特碱度率的精确度应该高于里特曼指数)。
碱值=(Na2O+K2O)/Al2O3(wt%)
碱度率AR=(Al2O3+CaO+(Na2O+K2O))/(Al2O3+CaO-(Na2O+K2O))(wt%) 铝饱和指数A/CNK=Al2O3/(CaO+Na2O+K2O)(分子比)
NK/A=(Na2O+K2O)/Al2O3(wt%)
氧化指数OX= FeO/(FeO+Fe2O3)(wt%)
分异指数DI=Q+Or+Ab+Ne+Lc+Kp(CIPW计算数据)
固结指数SI=100×MgO/(MgO+Fe2O3+FeO+Na2O+K2O)(wt%)
长英指数FL=100(Na2O+K2O)/(Na2O+K2O +CaO)(wt%)
镁铁指数MF=100×(Fe2O3 + FeO)/(Fe2O3+ FeO+MgO)(wt%)。
CIPW标准矿物计算(Norm mineral calculation)
CIPW标准矿物计算是根据岩石的化学分析结果计算出岩石中的矿物组成。
此方法是目前最常用的矿物计算方法。
由美国的三位岩石学家Cross, Iddings和Pirrson以及一位地球化学家Washington (1903)共同设计,为纪念他们的贡献就以他们姓名的第一个字母组合CIPW表示该计算方法。
Norm (标准矿物)is a calculated “idealized” mineralogy
Mode (实际矿物)is the volume % of minerals seen
表1-4 用于CIPW标准矿物计算的标准矿物分子式,分子量和氧化物的分子量
CIPW计算方法和步骤:
1)、氧化物重量百分数除以分子量,得到分子数;
2)、将MnO加到FeO中,作为一个整体,因为Mn≒Fe易成类质同象置换;
3)、用3.33倍P2O5的CaO与P2O5形成磷灰石;
4)、如果FeO>TiO2 ,用等量的FeO和TiO2形成钛铁矿;如果FeO < TiO2,过量的TiO2和相同量的CaO先形成榍石(在形成钙长石后);如果仍有过量的TiO2,就形成金红石。
5)、用与K2O等量的Al2O3与其(K2O)结合形成正长石。
6)、剩余的Al2O3与等量的Na2O形成钠长石;若Al2O3不足,则进行(10)。
7)、如果仍有Al2O3剩余,则与等量的CaO形成钙长石。
8)、还有Al2O3多余,形成刚玉。
9)、如果CaO 与Al2O3形成钙长石后有CaO剩余,形成透辉石中的硅灰石。
10)、多于Al2O3的Na2O用以形成锥辉石;这时无An,Fe2O3与Na2O结合
11)、如果Fe2O3 > Na2O,则剩余的Fe2O3与FeO结合形成磁铁矿。
12)、如果与FeO形成磁铁矿后,仍有Fe2O3剩余,则剩余部分形成赤铁矿。
13)、将MgO与剩余的FeO计算出他们的相对比例。
14)、计算钙长石(7)后剩余的CaO和等量的(FeO+MgO)形成透辉石。
15)、如果有CaO剩余,则形成硅灰石;
16)、如果是FeO+MgO剩余,则构成紫苏辉石。
17)、按照前面所述的分子式比例把SiO2分配到榍石、锥辉石、正长石、钠长石、钙长石、透辉石、硅灰石或紫苏辉石中。
18)、剩余的SiO2形成石英。
19)、如果SiO2不足(17),就将形成紫苏辉石的SiO2扣除,这时有剩余,就按照以下方程将其分配到紫苏辉石和橄榄石中:
x = 2S-M,
y = M-x
x是紫苏辉石的分子数,y是橄榄石的分子数,M是可用的(FeO+ MgO)的数值,S是可用的SiO2数值。
如果SiO2没有达到(FeO+MgO)的一半,则(FeO+MgO)都形成橄榄石。
不足的SiO2,是把榍石中的SiO2释放出来,CaO和TiO2计算成钙钛矿。
20)、如果SiO2仍然不足,将从钠长石中扣除,使其转化为霞石。
x = (S-2N)/4,
y = N-x
x是钠长石的分子数,y是霞石的分子数,N是可用的Na2O,S是可用的SiO2数值。
21)、如果(20)的SiO2没有Na2O的两倍,则Na2O都形成霞石。
不足的SiO2是通过将部分正长石转变为白榴石而获得。
22)、用标准矿物分子数乘以其分子量获得最后的标准矿物重量百分数。
注意:CIPW计算出的矿物是理想的(标准的),与实际矿物(modal mineral) 肯定存在差异:矿物种类,如在花岗岩中常见的角闪石和黑云母也无法计算。
因此,CIPW计算较适用于中基性以下的岩石,对花岗质岩石可用的是对长英质矿物的评价。
矿物成分,自然界多数矿物存在类质同象置换,如在透辉石中有少量Al2O3, Na2O。
CIPW计算也不涉及岩石的结构,故不能简单用于岩石的命名。
以实际矿物统计为准,CIPW计算为辅。
故多用于火山岩中的矿物估计。