岩浆岩-02第二章 岩浆岩的物质成份

1,第 二 章 岩浆岩的物质成分,岩石学1,2,第二章 岩浆岩的物质成分,一、岩浆岩的化学成分 （一）岩浆岩的平均化学成分 （二）岩浆岩化学成分分类 （三）岩浆岩化学成分的变化规律,3,一、岩浆岩的化学成分,（一）岩浆岩的平均化学成分 岩浆岩中O、Si、Al、Fe、Mg、Ca、 Na 、K、Ti九种元素占岩浆岩总量的99以上，称为主要造岩元素。其它元素的总量不超过1，称之为微量元素，它们的丰度虽然低，但在适宜的条件下，可以局部富集成为有工业意义的矿床。 岩浆岩的化学成分常用元素的氧化物质量来表示，称为造岩氧化物。 岩浆岩的化学成分接近于地壳的平均化学成分。,4,（二）岩浆岩化学成分分类,按照SiO2含量，对岩浆岩进行化学成分分类：SiO2 65 酸性岩岩浆岩中是否有足够的SiO2与金属氧化物结合，称为SiO2的饱和程度或硅酸的饱和程度，也称岩浆岩的酸度。它直接影响岩浆岩中矿物的共生组合。,5,岩浆岩中K2O+Na2O的含量称为碱质。 常用碱质含量与SiO2含量的关系对岩浆岩进行碱度的划分：1）里特曼指数：=(K2O+Na2O)2/(SiO2-43) 9 过碱性岩2）SiO2-(K2O+Na2O)图解:,6,A （碱性系列）,S（亚碱性系列）,SiO2-(K2O+Na2O)图解,40,70,50,60,0,8,12,6,SiO2 %,(K2O+Na2O)%,7,岩浆岩中氧化物与SiO2含量关系图,（三）岩浆岩化学成分的变化规律,8,岩浆岩中氧化物与SiO2含量关系图,随着SiO2含量的增加,MgO、FeO的含量减少；,K2O、Na2O的含量增高；,CaO 、Al2O3先是随SiO2含量的增加而增高，在基性岩中达到最高，而后逐渐降低。,9,岩浆岩的矿物成分及矿物组合是岩浆岩分类和鉴别的主要依据 。,二、岩浆岩的矿物成分,10,（一）岩浆岩矿物成分分类,11,1. 按照矿物的化学成分特点分：,硅铝矿物：这类矿物SiO2和Al2O3的含量较高，不含铁镁，主要包括石英、长石类和似长石类矿物。这矿物颜色一般较浅，所以又称浅色矿物；铁镁矿物：这类矿物FeO和MgO含量较高，SiO2含量低。主要包括橄榄石、辉石、角闪石和黑云母等，因其颜色较深，所以，又称暗（深）色矿物。,12,2. 按照矿物在岩浆岩中的含量及分类命名中所起的作用可以分为：,主要矿物：在岩浆岩中含量较多（一般大于15），是划分岩浆岩大类的依据。 次要矿物：含量不多，一般小于15，对划分大类不起作用，是确定岩浆岩种属的依据。 副矿物：含量很少，一般小于1，在岩石分类命名中一般不起作用，偶尔可用作种属名称。,13,3. 按照岩浆岩中矿物的成因，可以划分为：,（1）原生矿物（岩浆矿物）：在岩浆冷凝过程中结晶形成的矿物。（2）成岩矿物：在岩浆完全结晶后，因物理化学条件的变化，由原生矿物发生转变形成的矿物。（3）次生矿物：原生矿物形成后，受岩浆期后热液交代或风化作用形成的矿物。,14,（二）岩浆岩中矿物的分布及共生组合规律,各类岩浆岩中矿物成分的种类和含量各有不同，但它们的分布和变化有一定的规律。,15,1）超基性岩：SiO2含量低于45，富含MgO、FeO，少含K2O、Na2O。SiO2与MgO、FeO反应生成大量的橄榄石、辉石等铁、镁暗色矿物，含量可达90以上，而浅色矿物极少。形成铁镁暗色矿物的共生组合。,2）矿物种类的变化：斜长石由基性变为酸性；钾长石、石英，从无到有并逐渐增高；暗色矿物由富含铁、镁的橄榄石、辉石等岛状、链状硅酸盐逐渐递变为含钾和”OH”的黒云母等层状硅酸盐矿物。,从超基性岩到酸性岩：1)矿物成分的变化：浅色矿物逐渐增加，暗色矿物逐渐减少,3）中性岩 SiO2进一步增加，MgO、FeO减少，暗色矿物明显减少，挥发组分的增加，形成以角闪石为主的暗色矿物；CaO的减少和Na2O的增加，斜长石以中性为主；SiO2没有或很少剩余，没有或仅有少量的石英形成角闪石和中性斜长石的共生组合。,2）基性岩 随着SiO2的增多，MgO、FeO大大减少。SiO2与MgO、FeO反应形成辉石类为主的暗色矿物，由于Al2O3和CaO的增加，生成以基性斜长石为主的浅色矿物形成铁镁暗色矿物与基性斜长石的共生组合。,4）酸性岩 MgO、FeO和CaO达到最小值，SiO2和K2O、Na2O达到最高，因此，暗色矿物以富钾和“OH”的黒云母为主，钾长石和酸性斜长石，SiO2大量剩余，出现较多的石英形成碱性长石、酸性斜长石和石英的共生组合。,2.化学成分与矿物的共生组合：,1.岩浆岩矿物成分分布特点：,16,3化学成分对岩浆岩矿物共生组合的影响,1）SiO2含量对矿物共生组合的影响岩浆中SiO2总是先与其它金属氧化物结合形成各类硅酸盐矿物，从而，决定了岩浆岩中矿物的共生组合，当岩浆中SiO2含量达到饱和时，它与金属氧化物结合后还有剩余，剩余的SiO2就可以单独结晶出来，形成石英。所以，石英是岩浆中SiO2过饱和的标志矿物。,17,若岩浆中SiO2含量极度不饱和，而富Fe、Mg时，岩浆中首先结晶的就是橄榄石： 2MgO + SiO2=Mg2SiO4（镁橄榄石） 如SiO2含量增高，镁橄榄石就会与残余岩浆反应生成斜方辉石，其反应式为: Mg2SiO4 + SiO2=Mg2SiO6（顽火辉石） 如SiO2与金属氧化物结合还有剩余，就会单独结晶出来，形成石英和辉石的共生组合。,18,若岩浆中SiO2含量不饱和，而富钾、钠时，SiO2可与Al2O3、K2O、Na2O结合生成霞石和白榴石：Na2O+Al2O3+2SiO2=2NaAlSiO4（钠霞石）K2O+Al2O3+4SiO2=2KAlSi2O6(白榴石) 如SiO2含量增高，白榴石或钾霞石就会与残余岩浆反应生成长石，其反应式为:NaAlSiO4+2SiO2=NaAlSi3O8（钠长石）KAlSi2O6+SiO2 =KAlSi3O8（钾长石）如SiO2与钾、钠结合还有剩余，就会单独结晶出来，形成石英和长石的共生组合。,19,石英、橄榄石、霞石、白榴石能够指示岩浆岩中硅酸（SiO2）的饱和程度，根据它们出现与否，可以得出以下认识：1)凡能与石英共生的矿物，称硅酸饱和矿物，如辉石、钾长石等；凡不能与石英共生的矿物，称硅酸不饱和矿物，如橄榄石、霞石等矿物。凡是有石英大量出现的岩石，是硅酸过饱和的岩石。2)凡有镁橄榄石存在的岩石，为硅酸不饱和岩石。3)凡有似长石存在的岩石，为硅酸不饱和，碱质过饱和的岩石。,20,21,22,2）碱质含量对矿物共生组合的影响,在SiO2含量相同的岩石中，碱质（K2O+Na2O）含量可以有很大差异，因而决定了矿物共生组合特点的不同。过碱性系列：碱质过饱和，不出现石英，普遍出现似长石和碱性暗色矿物；偏碱性系列：碱质达到饱和，石英只在最酸性的岩石中出现，似长石只在SiO2不饱和的岩石中出现；钙碱性系列：碱质不饱和，不出现似长石、富钠暗色矿物，可出现石英 。,23,24,3） Al2O3含量矿物共生组合的影响,Al2O3的含量对铝硅酸盐矿物种属的形成有很大关系。n(Al2O3) n(K2O Na2O CaO)时， Al2O3与K2O、Na2O 、CaO结合生产长石类矿物有剩余，可形成白云母、黄玉、电气石等富铝矿物；n(Al2O3) n(K2O Na2O)时， K2O、Na2O 与 Al2O3、 SiO2结合形成长石和似长石类矿物后有剩余，可进入辉石、角闪石等暗色矿物中，形成霓石、霓辉石、钠闪石等碱性暗色矿物。,25,4）挥发组分对矿物共生组合的影响,基性、超基性岩挥发分含量少，含挥发分的常是岩浆期后蚀变而成的矿物，如绿泥石，蛇纹石。中性岩挥发分含量稍多，常参与暗色矿物的形成，如角闪石、黒云母等。酸性岩挥发分富集，除参与形成角闪石、黒云母外，常出现含挥发分较多的矿物，如电气石、绿柱石、萤石、黄玉等，尤其是在伟晶岩中更为常见。,26,碱性岩中也有不少含挥发分的矿物，如方钠石、黝方石等。挥发分和碱金属的活动能促进稀有元素的迁移和富集。 在地表喷出条件下，挥发分的大量散失，使含挥发分的矿物，如黒云母、角闪石等在基质中不能存在，在斑晶中也发生暗化；与此同时，却能出现一些在深成岩中不存在的高温低压稳定矿物，如透长石，高温石英等。,27,4. 鲍文反应系列,1922年鲍温模拟岩浆结晶作用的实验，从中总结出玄武岩演化过程中岩浆岩的造岩矿物形成的一般规律。岩浆在冷却时主要造岩矿物的结晶沿一定的顺序进行，剩余岩浆的成分会发生改变，先析出的矿物也会与剩余岩浆发生反应新的矿物鲍温反应原理：根据反应的性质不同，可划分为两个反应系列，即斜长石的连续反应系列和暗色矿物的不连续反应系列鲍文反应系列。,28,Norman Levi Bowen，美国岩石学家。1887年 6月21日生于加拿大安大略省金斯顿,1956年9月11日卒于华盛顿。曾任皇后大学、芝加哥大学教授，北美地质学会、美国矿物学会主席等职。鲍温终生研究火成岩的一系列关键性相图。如斜长石体系相图,(1913)、MgOSiO2体系和Di-Fo-SiO2三元系相图(1914)以及与同事们合作的另外21幅相图。1927年他在普林斯顿大学讲学时首次阐明了岩浆的结晶分异作用是火成岩多样性的主要原因，从而提出著名的科学理论钙碱性岩浆的反应原理。,29,超基性岩浆岩,基性岩浆岩,中性岩浆岩,酸性岩浆岩,鲍 文 反 应 系 列,不 连 续 系 列,连 续 系 列,鲍文反应系列可以解释：1）矿物的结晶顺序;2）矿物的共生关系；3）矿物的反应关系；4）岩浆的分异趋势；5）岩体与围岩捕虏体的关系,2017/12/28,30,鲍文反应原理可以解释