主量元素地球化学

1、1 高等地球化学之主 量元素地球化学 张展适张展适 1397048097113970480971 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

2、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

3、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

4、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

5、, 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

6、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

7、(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

8、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 Maj

9、or 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.

10、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 SiO274.1570.5063.4848.3647.9647.654

11、4.8640.16 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

12、.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

13、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,

14、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

15、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 cpxgranulite49.590.705.270.1110.5

16、60.3011.3920.910.630.020.0099.480.66 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.

17、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 almmegacryst37.890.4320.660.0226.5

18、00.465.887.590.070.0199.650.28 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 Ampperidotite40.944.9113.430.4

19、69.720.0613.419.702.791.450.0596.930.71 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

20、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

21、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 Pir

22、rsonPirrson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

23、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MnMnFeFe 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FeOFeOTiOTiO 2 2 ，用等量的，用等量的FeOFeO和和T

24、iO2TiO2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

25、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

26、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

27、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

28、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

29、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，

30、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

31、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

32、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- -

33、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

34、。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

35、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

36、)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）

37、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

38、）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 Divi

39、ding 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，

40、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4863%4863%，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

41、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（5270%5270%），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

42、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

43、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

44、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

45、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

46、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

47、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