主量元素地球化学.pdf

1 高等地球化学 之主 量元素地球化学 张展适张展适 1397048097113970480971 zhszhang zhszhang 主要内容主要内容主要内容主要内容 地球化学数据的获得地球化学数据的获得 岩石主量元素岩石主量元素 Major elementsMajor elements CIPWCIPW标准矿物计算标准矿物计算 主量元素化学成分的利用主量元素化学成分的利用 分类 分类 岩石的分类命名 岩石的分类命名 岩石的分类命名 岩石的分类命名 岩石系列的划分 不岩石系列的划分 不 同花岗岩类的主量元素同花岗岩类的主量元素 追踪成岩过程追踪成岩过程 岩石形成构造背景的判别岩石形成构造背景的判别 地球化学数据的获得地球化学数据的获得 常量元素 常量元素 湿化学分析法 湿化学分析法 Wet Chemistry X射线荧光光谱 射线荧光光谱 XRF 电子探针 电子探针 EMPA 微量元素 微量元素 X射线荧光光谱射线荧光光谱 XRF 主量元素和主量元素和Rb Sr Ba Zr Nb Y Sc V Cr Co Ni Ga Zn La Ce Nd Sm 中子活化分析中子活化分析 INAA Sc Cr Co Ni REE noble metal Hf Ta 等离子光谱等离子光谱 ICP AES 大多数主量元素和微量元素大多数主量元素和微量元素 Hf Ta Pb Th U 等离子光谱质谱等离子光谱质谱 ICP MS 绝大多数微量元素绝大多数微量元素 离子探针离子探针 IMPA 大部分微量元素大部分微量元素 送样前的准备送样前的准备 送样分析的目的要明确 为什么要做这些分析 送样分析的目的要明确 为什么要做这些分析 分析方法选择 了解不同方法的适用范围 分析精分析方法选择 了解不同方法的适用范围 分析精 度 度 样品的选择 新鲜 均匀 有代表性 样品的选择 新鲜 均匀 有代表性 样品的处理 避免污染 样品的处理 避免污染 样品重量 碎样重量和送样重量 与样品的结构 分样品重量 碎样重量和送样重量 与样品的结构 分 析的元素和方法相关 析的元素和方法相关 样品的系统和统一 主量元素 微量元素 矿物探针样品的系统和统一 主量元素 微量元素 矿物探针 分析 同位素等应配套分析 同位素等应配套 岩石主量元素 岩石主量元素 Major elementsMajor elements 主量元素是指在任何岩石中都占绝对多量的元素 实主量元素是指在任何岩石中都占绝对多量的元素 实 际上是地壳以及岩石圈地幔中丰度最高的那些元素 际上是地壳以及岩石圈地幔中丰度最高的那些元素 通常包括通常包括Si Ti Al Fe Si Ti Al Fe MnMn Mg Ca Na K P Mg Ca Na K P这这9 9个元素个元素 的氧化物形式 有时还包括 的氧化物形式 有时还包括H H H H 2 2 O O 和 和C C COCO 2 2 上述 上述9 9个元素一般以氧化物形式表示 对绝个元素一般以氧化物形式表示 对绝 大多数岩石来说 不包括矿石和矿化岩石 这些元素大多数岩石来说 不包括矿石和矿化岩石 这些元素 氧化物的总和大约是氧化物的总和大约是100 100 wt wt 因此 对不含挥 因此 对不含挥 发份的岩石 岩石样品主量元素氧化物的总和可以作发份的岩石 岩石样品主量元素氧化物的总和可以作 为判别此分析结果和方法可靠性的指标 一般要求误为判别此分析结果和方法可靠性的指标 一般要求误 差不大于差不大于1 1 FeFe有三价和二价之分 分别以有三价和二价之分 分别以FeFe 2 2 O O 3 3 FeOFeO表示 常用表示 常用 的化学分析法 或称湿分析 可以区分的化学分析法 或称湿分析 可以区分FeFe3 3 和 和FeFe2 2 但 但 XRFXRF方法无法分辨方法无法分辨FeFe3 3 和 和FeFe2 2 这时常以 这时常以FeFe 2 2 O O 3 3 total total FeFe 2 2 O O 3 3 t t或或FeO totalFeO total FeOtFeOt表示 表示 如果岩石中含有较多的含水矿物 如黑云母 角闪石如果岩石中含有较多的含水矿物 如黑云母 角闪石 或白云母 特别是蚀变强烈的岩石 含大量粘土矿物或白云母 特别是蚀变强烈的岩石 含大量粘土矿物 和碳酸盐矿物 则岩石的总量将会低于和碳酸盐矿物 则岩石的总量将会低于99 99 这时 这时 往往用烧失量往往用烧失量 LOI LOI 或直接分析或直接分析H H 2 2 O O H H 2 2 O O F F和和 COCO 2 2 的含量来补充 的含量来补充 H H 2 2 O O H H 2 2 O O 分别表示结构水或 分别表示结构水或 结晶水和吸附水或层间水 后者通常在结晶水和吸附水或层间水 后者通常在110110 以下便以下便 失去 这样氧化物失去 这样氧化物 烧失量或氧化物烧失量或氧化物 H H 2 2 O O和和COCO 2 2 的含的含 量应在量应在100 100 左右 如果总和误差超过左右 如果总和误差超过1 1 99 101 101 且不知原因 则此分析值一般不适用 且不知原因 则此分析值一般不适用 岩石主量元素 岩石主量元素 Major elementsMajor elements 2 Major element composition of the Major element composition of the continental crust and upper mantlecontinental crust and upper mantle MantleCrust UpperLowerMiddleUpperTotal SiO245 0 52 360 666 059 1 TiO20 201 0 80 70 50 7 Al2O34 45 16 615 515 215 8 FeOt8 05 8 46 44 56 6 MnO0 135 0 10 10 080 11 MgO37 8 7 13 42 24 4 CaO3 55 9 45 14 26 4 Na2O0 36 2 63 23 93 2 K2O0 029 0 62 013 41 88 P2O50 021 0 10 10 40 2 Mg mol 89 3 60484754 一些常见火成岩的主量元素分一些常见火成岩的主量元素分一些常见火成岩的主量元素分一些常见火成岩的主量元素分 析结果 析结果 析结果 析结果 wt wt granitegranite Qz diorite 石英 闪长 岩 Gabbro 辉长岩basalt Pyroxenite 辉石岩 Lherzolite 二辉橄榄岩 Dunite 纯橄榄岩 SiO274 1570 5063 4848 3647 9647 6544 8640 16 TiO20 220 210 841 321 120 080 130 20 Al2O314 0215 4215 9816 8417 1614 743 090 84 Fe2O30 140 090 802 552 280 230 401 88 FeO2 392 647 027 926 944 928 0611 87 MnO0 250 121 000 180 220 110 110 21 MgO0 680 601 858 066 3616 4340 3243 16 CaO3 002 821 8411 078 4614 982 720 75 Na2O3 763 882 282 263 200 920 250 31 K2O1 133 053 380 561 900 010 000 14 P2O50 020 100 150 240 51 LOI0 460 501 910 643 340 44 TOTAL100 2299 93100 53100 0099 45 100 06 100 21 100 00 岩石主量元素岩石主量元素 实际上全岩的化学成分是由它们所含的矿物实际上全岩的化学成分是由它们所含的矿物 组成所决定的 除了火山岩中所含的玻组成所决定的 除了火山岩中所含的玻 璃 或者说 全岩的化学成分决定了岩石璃 或者说 全岩的化学成分决定了岩石 中可能出现的矿物组合中可能出现的矿物组合 熟悉常见的造岩矿物和它们的成分熟悉常见的造岩矿物和它们的成分 大多数矿物存在类质同相的置换 如大多数矿物存在类质同相的置换 如olivine olivine clinopyroxeneclinopyroxene orthopyroxeneorthopyroxene spinelspinel plagioclase plagioclase biotitebiotite garnet amphibole alkaline garnet amphibole alkaline feldspar chlorite feldspar chlorite epidoteepidote zonsoitezonsoite 因此实际 因此实际 出现的矿物成分要复杂得多出现的矿物成分要复杂得多 The compositions of some rockThe compositions of some rock forming mineralsforming minerals Host rockSiO2TiO2Al2O3Cr2O3FeOMnOMgOCaONa2OK2ONiOTotalMg ollherzolite41 240 010 030 019 410 1549 620 080 010 010 41100 980 90 olgabbro38 200 010 0022 120 4139 630 040 020 00100 430 76 opxlherzolite55 260 094 650 465 960 1233 000 890 110 000 13100 660 91 opxgranulite50 870 113 030 0624 090 4420 710 610 010 020 0299 970 61 cpxlherzolite52 430 326 040 862 870 0815 9320 081 260 010 0699 920 91 cpxgranulite49 590 705 270 1110 560 3011 3920 910 630 020 0099 480 66 cpxmegacryst48 361 317 970 0314 780 147 7916 562 630 0199 710 48 splherzolite0 080 1354 1112 9510 550 0020 900 010 020 010 3499 090 78 Angabbro44 520 0235 390 140 000 0519 180 500 0099 8095 4 plgabbro48 500 0332 580 260 000 0115 142 860 1399 5174 0 plgranulite55 170 0227 770 010 160 010 0010 815 010 610 0199 5752 0 plmegacryst64 100 0422 530 010 180 020 004 148 311 47100 9019 8 Abgranite65 2321 121 5311 100 1399 117 2 kfgranite64 8619 340 230 011 0614 45100 040 5 gtpyroxenite41 550 0524 370 108 550 3919 805 090 0399 920 81 almmegacryst37 890 4320 660 0226 500 465 887 590 070 0199 650 28 almrhyolite37 260 0623 9631 551 513 272 990 27100 870 16 spessgranite36 170 1519 2625 6917 940 540 420 090 15100 410 04 Andrskarn39 710 3217 3410 412 520 0428 970 0299 310 01 ilmmegacryst0 0047 600 700 0248 660 212 130 020 030 0099 500 07 Ampperidotite40 944 9113 430 469 720 0613 419 702 791 450 0596 930 71 ampPyroxenite40 437 4614 060 305 850 0514 3210 122 481 950 0497 070 81 ampSp webst42 942 1414 801 243 740 0616 9311 403 070 800 1197 240 89 hbgabbro46 380 886 1416 010 4313 6911 420 960 3796 280 73 岩石的矿物组成岩石的矿物组成岩石的矿物组成岩石的矿物组成 相同的化学成分的全岩可以形成不同的矿物相同的化学成分的全岩可以形成不同的矿物 组合 如玄武质化学组成的原岩在不同变质组合 如玄武质化学组成的原岩在不同变质 条件下可以形成绿片岩 斜长角闪岩 二辉条件下可以形成绿片岩 斜长角闪岩 二辉 麻粒岩和榴辉岩等 麻粒岩和榴辉岩等 对于岩浆岩来说 全岩的化学成分 即岩浆对于岩浆岩来说 全岩的化学成分 即岩浆 的成分 严格地限定了岩石中的矿物组合 的成分 严格地限定了岩石中的矿物组合 因为岩浆是在大致相同的高温低压下结晶因为岩浆是在大致相同的高温低压下结晶 的 其演化和结晶基本上按照的 其演化和结晶基本上按照BowenBowen的反应的反应 系列演化 这也就是系列演化 这也就是CIPWCIPW标准矿物计算的基标准矿物计算的基 础础 mineral compositions compositions of mineral compositions compositions of varied rocks varied rocks CIPWCIPW标准矿物计算标准矿物计算 CIPWCIPW标准矿物计算标准矿物计算 是根据岩石的化学分析结果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算方法 由美国的三位岩石学家Cross Cross IddingsIddings和和 PirrsonPirrson以及一位地球化学家以及一位地球化学家Washington 1903 Washington 1903 共同设共同设 计 为纪念他们的贡献就以他们姓名的第一个字母组计 为纪念他们的贡献就以他们姓名的第一个字母组 合合CIPWCIPW表示该计算方法 表示该计算方法 Norm Norm 标准矿物标准矿物 is a calculated is a calculated idealizedidealized mineralogymineralogy Modal Modal 实际矿物 实际矿物 is the volume of minerals seen is the volume of minerals seen 3 CIPWCIPW计算方法和步骤计算方法和步骤 1 1 氧化物重量百分数除以分子量 得到分子数氧化物重量百分数除以分子量 得到分子数 2 2 将将MnOMnO加到加到FeOFeO中 作为一个整体 因为中 作为一个整体 因为MnMn FeFe 易成类质同象置换易成类质同象置换 3 3 用用3 333 33倍倍P P 2 2 O O 5 5 的的CaOCaO与与P P 2 2 O O 5 5 形成磷灰石形成磷灰石 4 4 如果如果FeOFeO TiO TiO 2 2 用等量的 用等量的FeOFeO和和TiO2TiO2形成钛铁形成钛铁 矿 如果矿 如果FeOFeO TiO Na Na 2 2 O O 则剩余的 则剩余的FeFe 2 2 O O 3 3 与与FeOFeO结合结合 形成磁铁矿形成磁铁矿 CIPWCIPW计算方法和步骤计算方法和步骤 12 12 如果与如果与FeOFeO形成磁铁矿后 仍有形成磁铁矿后 仍有FeFe 2 2 O O 3 3 剩余 则剩余 则 剩余部分形成赤铁矿剩余部分形成赤铁矿 13 13 将将MgOMgO与剩余的与剩余的FeOFeO计算出他们的相对比例计算出他们的相对比例 14 14 计算钙长石计算钙长石 7 7 后剩余的后剩余的CaOCaO和等量的和等量的 FeO MgOFeO MgO 形成透辉石形成透辉石 15 15 如果有如果有CaOCaO剩余 则形成硅灰石剩余 则形成硅灰石 16 16 如果是如果是FeO MgOFeO MgO剩余 则构成紫苏辉石剩余 则构成紫苏辉石 17 17 按照前面所述的分子式比例把按照前面所述的分子式比例把SiOSiO 2 2 分配到榍石 分配到榍石 锥辉石 正长石 钠长石 钙长石 透辉石 硅灰锥辉石 正长石 钠长石 钙长石 透辉石 硅灰 石或紫苏辉石中石或紫苏辉石中 CIPWCIPW计算方法和步骤计算方法和步骤 18 18 剩余的剩余的SiOSiO 2 2 形成石英形成石英 19 19 如果如果SiOSiO 2 2 不足不足 17 17 就将形成紫苏辉石的 就将形成紫苏辉石的SiO2SiO2扣扣 除 这时有剩余 就按照以下方程将其分配到紫苏除 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 辉石和橄榄石中 x 2Sx 2S M y MM y M x x x x是紫苏辉石的分子数 是紫苏辉石的分子数 y y是橄榄石的分子数 是橄榄石的分子数 MM是是 可用的可用的 FeOFeO MgOMgO 的数值 的数值 S S是可用的是可用的SiOSiO 2 2 数值 数值 如果如果SiOSiO 2 2 没有达到没有达到 FeO MgOFeO MgO 的一半 则的一半 则 FeO MgOFeO MgO 都形成橄榄石 不足的都形成橄榄石 不足的SiOSiO 2 2 是把榍石 是把榍石 中的中的SiOSiO 2 2 释放出来 释放出来 CaOCaO和和TiOTiO 2 2 计算成钙钛矿计算成钙钛矿 CIPWCIPW计算方法和步骤计算方法和步骤 20 20 如果如果SiOSiO 2 2 仍然不足 将从钠长石中扣除 使其仍然不足 将从钠长石中扣除 使其 转化为霞石 转化为霞石 x x S S 2N2N 4 y N 4 y N x x x x是钠长石的分子数 是钠长石的分子数 y y是霞石的分子数 是霞石的分子数 N N是可用是可用 的的NaNa 2 2 O O S S是可用的是可用的SiOSiO 2 2 数值数值 21 21 如果如果 20 20 的的SiOSiO 2 2 没有没有NaNa 2 2 O O的两倍 则的两倍 则NaNa 2 2 O O都形都形 成霞石 不足的成霞石 不足的SiO2SiO2是通过将部分正长石转变为白是通过将部分正长石转变为白 榴石而获得榴石而获得 22 22 用标准矿物分子数乘以其分子量获得最后的标用标准矿物分子数乘以其分子量获得最后的标 准矿物重量百分数准矿物重量百分数 CIPWCIPW计算的应用计算的应用 CIPWCIPW计算出的矿物是理想的 标准的 与计算出的矿物是理想的 标准的 与 实际矿物实际矿物 modal mineral modal mineral 肯定存在差异肯定存在差异 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 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 故多用于火山岩中的矿物估计 对花 岗质岩石可用的是对长英质矿物的评价 计算较适用于中基性以 下的岩石 故多用于火山岩中的矿物估计 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 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 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 以实际矿物统计为准 CIPWCIPW计算为辅计算为辅 4 主量元素化学成分的利用主量元素化学成分的利用 分类分类分类分类 岩石的分类命名岩石的分类命名 岩石系列的划分岩石系列的划分 不同花岗岩类的主量元素不同花岗岩类的主量元素 追踪成岩过程追踪成岩过程追踪成岩过程追踪成岩过程 岩石形成构造背景的判别岩石形成构造背景的判别岩石形成构造背景的判别岩石形成构造背景的判别 岩石的分类命名岩石的分类命名 岩石的分类通常是基于主量元素成分 但它们的具体岩石的分类通常是基于主量元素成分 但它们的具体 命名要根据矿物组成 对火山岩而言 岩石的具体命命名要根据矿物组成 对火山岩而言 岩石的具体命 名也主要依据化学成分 名也主要依据化学成分 常见岩石分类命名图解常见岩石分类命名图解 TAS分类图 图分类图 图1 1是是Le Maitre et al 1989 提出的全碱 提出的全碱 Na2O K2O SiO2的的TAS分类图 分类图 Wilson 1989 利用利用 Cox et al 1979 的的TAS图解对侵入岩也进行了分区和命名 图 图解对侵入岩也进行了分区和命名 图1 2 将主量计算成标准矿物 进行阳离子组合或利用比值也可以 对不同的岩石 包括沉积岩 进行分类命名 图 将主量计算成标准矿物 进行阳离子组合或利用比值也可以 对不同的岩石 包括沉积岩 进行分类命名 图1 3 1 4 1 5 1 6 图图1 1 1 1 火山岩的火山岩的TASTAS分类图分类图 图图1 1 2 2侵入岩的侵入岩的TASTAS分类图分类图 图图1 1 3 3 标准矿物的标准矿物的AnAn AbAb OrOr 花岗岩分类花岗岩分类 图图1 1 4 4火山岩的火山岩的Fe TiFe Ti AlAl MgMg 三角分类三角分类 5 图图1 1 5 5 利用主量元素阳离子利用主量元素阳离子 数的岩石分类数的岩石分类 图图1 1 6 6 沉积岩的沉积岩的SiOSiO 2 2 Al Al 2 2O O3 3 NaNa 2 2 O KO K 2 2 O O分类图分类图 岩石系列的划分岩石系列的划分 岩系的划分主要是根据岩石的碱性程岩系的划分主要是根据岩石的碱性程 度 如皮科克 度 如皮科克 M A PeacockM A Peacock 1931 1931 将 将 岩系划分了四个系列 碱性系列 碱钙岩系划分了四个系列 碱性系列 碱钙 性系列 钙碱性系列 钙性系列 性系列 钙碱性系列 钙性系列 描述岩系的指数有皮科克钙碱系数 里描述岩系的指数有皮科克钙碱系数 里 特曼指数 特曼指数 莱特碱度率 莱特碱度率 A R A R 皮科克钙碱系数皮科克钙碱系数 利用一组岩石全碱 利用一组岩石全碱 ALKALK 和 和CaOCaO随随 SiOSiO 2 2 变化关系 限定此系数 通常变化关系 限定此系数 通常ALKALK 随随SiOSiO 2 2 升高而升高而CaOCaO随随SiOSiO 2 2 降低 两条演降低 两条演 化趋势 线 的交点在化趋势 线 的交点在 SiOSiO 2 2 轴上的投影轴上的投影 点的数值就是皮科克钙碱系数 点的数值就是皮科克钙碱系数 里特曼指数 里特曼指数 ALK ALK 2 2 SiO SiO 2 2 43 43 其中的 其中的ALKALK NaNa 2 2 O KO K 2 2 O O 和 和SiOSiO 2 2 都是重量都是重量 显然里特曼指数 显然里特曼指数 越大越可能碱性 越大越可能碱性 系列 越低则可能属于钙性系列 系列 越低则可能属于钙性系列 莱特碱度率 莱特碱度率 A R A R A R A R Al Al 2 2O O3 3 CaO ALK Al CaO ALK Al 2 2O O3 3 CaO CaO ALK ALK 与里特曼指数 与里特曼指数 相似 相似 A R A R 越大岩越大岩 系越可能是碱性系列 由于莱特碱度率系越可能是碱性系列 由于莱特碱度率 未考虑未考虑SiOSiO 2 2 含量 所以在进行岩系判别含量 所以在进行岩系判别 时 需与时 需与SiOSiO 2 2 结合使用 结合使用 6 图图1 1 7 7 莱特碱度率图解莱特碱度率图解表表1 1 5 5 不同碱度指数对比表不同碱度指数对比表 皮科克划分的岩系碱性系列碱钙性系列钙碱性系列钙性系列 皮科克钙碱系数515661 里特曼指数93 31 8 碱性钙碱 性 里特曼划分的岩系大西洋型 钠质 4 地中海型 钾质 太平 洋 型 中基性火山岩判别顺序中基性火山岩判别顺序 对于火山岩 特别是中基性火山岩 往往将对于火山岩 特别是中基性火山岩 往往将 它们划分为碱性它们划分为碱性 alkaline alkaline 拉斑 玄武质 拉斑 玄武质 tholeiitetholeiite 和钙碱性和钙碱性 calc calc alkaline alkaline 系列 根据系列 根据 AlkAlk SiOSiO 2 2 图 图1 1 8 8 或标准矿物 或标准矿物OlOl NeNe Q Q DiDi的的 三角投影图 图三角投影图 图1 1 9 9 可以将岩石划分为碱性 可以将岩石划分为碱性 和亚碱性系列 然后利用和亚碱性系列 然后利用SiOSiO 2 2 FeO FeO MgOMgO和和 AFMAFM图解 图图解 图1 1 1010 1111 将亚碱性系列进一 将亚碱性系列进一 步划分为拉斑系列和钙碱性系列 因为不同步划分为拉斑系列和钙碱性系列 因为不同 岩系的玄武质火山岩产出于不同的构造背岩系的玄武质火山岩产出于不同的构造背 景 因此对岩系的划分显得特别重要景 因此对岩系的划分显得特别重要 图图1 1 8 8和图和图1 1 9 9 Ol NeAb Opx Q Alkaline field Subalkaline field Dividing line Ol NeAb Opx Q Alkaline field Subalkaline field Dividing line 图1 8 Alk SiO2岩系划分图解 图1 9标准矿物Ol Ne Q Di的三角投影图 SiOSiO 2 2 FeO FeO MgOMgO及及AFMAFM图解图解 A NaA Na 2 2 O KO K 2 2 O O F FeOt F FeOt M MgO M MgO 三角图解 图三角图解 图1 1 1111 最初由 最初由 Macdonald 1964 Macdonald 1964 提出来区分不同地区火山岩的成分演化 说明提出来区分不同地区火山岩的成分演化 说明 分离结晶环境和矿物的不同 现在此图成为区分拉斑和钙碱性分离结晶环境和矿物的不同 现在此图成为区分拉斑和钙碱性 系列的重要图解 其中拉斑系列的系列的重要图解 其中拉斑系列的SiOSiO 2 2 变化于变化于48 63 48 63 自玄武 自玄武 岩开始有的早期结晶阶段岩开始有的早期结晶阶段MgOMgO明显降低 而明显降低 而FeOFeO富集 即富集 即 FeOFeO MgOMgO升高 在随后有大量富铁矿物结晶 才使残余岩浆向升高 在随后有大量富铁矿物结晶 才使残余岩浆向 富碱 富碱 NaNa 2 2 O KO K 2 2 O O 方向演化 但钙碱性系列火山岩的 方向演化 但钙碱性系列火山岩的SiOSiO 2 2 有一有一 个更大的变化 个更大的变化 52 70 52 70 从玄武岩或玄武安山岩开始结晶 从玄武岩或玄武安山岩开始结晶 FeOFeO MgOMgO同步下降 同步下降 FeOFeO MgOMgO保持相对恒定的比值 保持相对恒定的比值 NaNa 2 2 O KO K 2 2 O O逐渐升高 演化线为一直线 图逐渐升高 演化线为一直线 图1 1 1010 造成这些不 造成这些不 同变化的的原因是由于结晶环境差异造成分离结晶矿物的区别 同变化的的原因是由于结晶环境差异造成分离结晶矿物的区别 钙碱性只形成于聚敛板块边界 当岩浆处于高的水压环境 则钙碱性只形成于聚敛板块边界 当岩浆处于高的水压环境 则 主要结晶富铁橄榄石和单斜辉石 没有长石的结晶 这时主要结晶富铁橄榄石和单斜辉石 没有长石的结晶 这时 FeOFeO MgOMgO同步下降 同步下降 Na2O K2O Na2O K2O逐渐升高 而当水压较低的拉张 逐渐升高 而当水压较低的拉张 背景 岩浆先有一个富镁橄榄石和钙长石的结晶过程 引起背景 岩浆先有一个富镁橄榄石和钙长石的结晶过程 引起 MgOMgO的明显降低 切的明显降低 切FeOFeO 在橄榄石中 和 在橄榄石中 和K K 2 2 O O NaNa 2 2 O O 在斜 在斜 长石中 同步变化 当普通辉石加入结晶 而无斜长石结晶长石中 同步变化 当普通辉石加入结晶 而无斜长石结晶 时 时 FeOFeO MgOMgO一起降低 一起降低 K K 2 2 O O NaNa 2 2 O O逐渐升高 逐渐升高 7 AFMAFM图解图解 需要注意的是在用需要注意的是在用AFMAFM图解进行系列确定时图解进行系列确定时 最好是有一组数据 根据这些数据点的变化最好是有一组数据 根据这些数据点的变化 来判别 具有来判别 具有FeFe先富集 而后先富集 而后ALKALK富集的变富集的变 化属于拉斑系列 而只有单向化属于拉斑系列 而只有单向ALKALK富集的演富集的演 化一般是该碱性系列 对于单个或几个样品化一般是该碱性系列 对于单个或几个样品 不能以投影于弯曲线两侧来简单归属它们的不能以投影于弯曲线两侧来简单归属它们的 岩石系列 岩石系列 K K2 2 O O SiOSiO 2 2 亚碱性岩石分类图亚碱性岩石分类图 另另一个被广泛接受的岩石系列划分图解是一个被广泛接受的岩石系列划分图解是K K 2 2 O O SiOSiO 2 2 此图也是用于亚碱性火山岩的进一步分类 此图也是用于亚碱性火山岩的进一步分类 Le Maitre Le Maitre et al 1989 et al 1989 提出的方案是低钾 中钾和高钾三个类型 提出的方案是低钾 中钾和高钾三个类型 现在普遍接受的是四分法 即低钾拉斑玄武岩系列现在普遍接受的是四分法 即低钾拉斑玄武岩系列 low low K K tholeiitetholeiite 钙碱性系列 钙碱性系列 calc calc alkaline alkaline 高钾钙 高钾钙 碱性系列碱性系列 high high K calcK calc alkaline alkaline 和橄榄粗安岩系列和橄榄粗安岩系列 shoshoniteshoshonite series series 同一系列中的岩石往往具有成因 同一系列中的岩石往往具有成因 联系 它们多由同一岩浆分离结晶形成 而不同系列联系 它们多由同一岩浆分离结晶形成 而不同系列 具有不同的原始岩浆成分 即它们具有不同的成因和具有不同的原始岩浆成分 即它们具有不同的成因和 构造背景 构造背景 K K2 2 O O SiOSiO 2 2 亚碱性岩石分类图亚碱性岩石分类图 不同花岗岩类的主量元素不同花岗岩类的主量元素 花岗岩类有许多岩石类型 根据矿物成花岗岩类有许多岩石类型 根据矿物成 分 或分 或CIPWCIPW计算 可分为 斜长 奥计算 可分为 斜长 奥 长 花岗岩 英云闪长岩 花岗闪长岩 长 花岗岩 英云闪长岩 花岗闪长岩 二长花岗岩 钾长花岗岩 碱长花岗岩 二长花岗岩 钾长花岗岩 碱长花岗岩 碱性花岗岩 图碱性花岗岩 图1 1 1212 图1 12 花岗岩质岩石的Q A P分类图 A kf Ab An5 Q qz 花岗岩的分类与判别花岗岩的分类与判别 根据成因和形成环境 不同作者提出了 根据成因和形成环境 不同作者提出了 MM型花岗岩 型花岗岩 I I型花岗型花岗 岩 岩 S S型花岗岩 型花岗岩 A A型花岗岩 型花岗岩 H H型花岗岩之分 型花岗岩之分 MM型花岗岩型花岗岩 直接由幔源岩浆分离结晶作用形成 一般见于蛇直接由幔源岩浆分离结晶作用形成 一般见于蛇 绿岩套的酸性端元或是大洋岛屿的斜长花岗岩 岩体规模较绿岩套的酸性端元或是大洋岛屿的斜长花岗岩 岩体规模较 小 小 I I型花岗岩型花岗岩 由火成岩部分熔融产生的岩浆结晶形成 出现在由火成岩部分熔融产生的岩浆结晶形成 出现在 活动大陆边缘和岛弧 以及造山后隆升背景下 有花岗岩活动大陆边缘和岛弧 以及造山后隆升背景下 有花岗岩 花岗花岗 闪长岩闪长岩 石英二长岩石英二长岩 英云闪长岩等 英云闪长岩等 S S型花岗岩型花岗岩 由沉积岩部分熔融