3-岩石地球化学之二--火成岩系列与类型研究

1、火成岩系列与类型研究,岩石地球化学 NO.2,李永军,火山岩系列的确定花岗岩类可参考,碱性亚碱性两大系列,碱性亚碱性火山岩两大系列,区分碱、亚碱性两个系列-1,最方便的是硅碱图。在SiO2相同的条件下，碱性系列比亚碱性系列K2O+Na2O高,硅一碱图（T.N.Irvine） Alkaline一碱性系列；Subalkaline一亚碱性系列,区分碱、亚碱性两个系列-2,较可靠的是Ol-Ne-Q图 Ol、Ne、Q 为阳离子标准矿物计算值 Ol=Ol+3/4Hy， Q= Q+2/5Ab+1/4Hy Ne= Ne+3/5Ab。 由于标准矿物计算用全岩化学成分，因此精度较大。,Ol一Ne一Q图解 （T.

2、N. Irvine等,1971）,区分碱、亚碱性两个系列-3,对于玄武岩类最好用CpxOpxOl图 该图用CIPW法计算的标准矿物投影。直线与曲线均为碱性与亚碱性系列的分界线,图4 Cpx一Opx一Ol（图例同上图）（F. Chayes，1965、1966）,玄武岩类CpxOpxOl图解判别,玄武岩类的判别方程式分别为：(0.006 Cpx2+0.014 Opx Ol0.011 Ol2)=32.264。以标准矿物Opx、Ol值代入方程式，如计算值等号右边列出的数值小，为碱性系列；如计算值比等号右边值列出值大，则为亚碱性系列。图中曲线判别率较好，其可靠性可达96。?,玄武岩类系列参考图解判别,玄

3、武岩类系列参考图解判别,玄武岩类系列参考图解判别,一、亚碱性系列再细分：钙碱性与拉斑玄武岩,亚碱性系列再分：钙碱性与拉斑玄武岩-1,对于中酸性火山岩可用AFM图。 图中F=FeO+0.9 Fe2O3 A=K2O+Na2O M=MgO。,图5 AFM图解（T. N. rvine） T一拉斑玄武岩系列；C一钙碱性系列,亚碱性系列再分：钙碱性与拉斑玄武岩-2,对于基性火山岩，用Al2O3“An”图 “An” 为阳离子标准矿物计算值， “An”=100An/(An+Ab+5/3Ne)，相当于标准斜长石号码。,图6 Al2O3一“An”图解(T. N. Irvine等，1971),亚碱性系列再分：钙碱性

4、与拉斑玄武岩-3,还可参考Al2O3AI图（图7）予以区分，AI=（K2O+Na2O）/0.17(SiO243)。 在图7、8中，Al2O3均为B%,图7 Al2O3一AI图解（E. A. K. Middlemost，1975）,亚碱性系列再分：钙碱性与拉斑玄武岩-4,较方便的可用FeO*/MgO与SiO2、FeO*关系图（图8）FeO*= FeO+0.9 Fe2O3。,图8 FeO*/MgO与SiO2、FeO*关系图（A.Miyashiro，1974）,亚碱性系列再分：钙碱性与拉斑玄武岩-4,区别碱性与拉斑系列（不包括钙碱性系列）,区别碱性与拉斑系列（不包括钙碱性系列）-1,硅碱图法 这是方

5、便而又常用的方法，如图9所示，可以划分玄武岩为碱性、拉斑系列,图9 硅-碱图解 1一夏威夷地区玄武岩（Macdonald等，1964） 系列分界线；2一世界各地玄武岩（Hyndman,1972） 系列分界线；A一碱性玄武岩系列；T一拉斑玄武岩系列,磷碱图法 此法由王彤（1985）提出用玄武岩中P2O5与K2O+Na2O作用（图10）法，可以区别拉斑、碱性与强碱性系列。由于P2O5用比色法测定，比SiO2用质量法测量速度快、成本低，故更为理想。此图中强碱性（又称过、碱性），以岩石中出现副长石实际矿物，或化学计算标准矿物Ne5为特征。,区别碱性与拉斑系列（不包括钙碱性系列）-2,图10 磷一碱图解

6、（王彤，1985） 一拉斑系列；一碱性系列； 一强碱性系列,区别碱性与拉斑系列（不包括钙碱性系列）-3,标准矿物法（CIPW）法 此法用CIPW标准矿物予以划分（林伍德，1975；邱家骧，1982） 有（1）（2）（3）共三种情况： （1）Hy3%者，亚碱性系列。再根据 Al2O3(B%)划分：Al2O316%者，钙碱性（高铝）玄武岩系列。 （2）出现Ne者，碱性玄武岩系列。 （3）Hy3%，不出现Ne者，过渡系列。如需进一步划分，可用以下二法（均为CIPW标准矿物）,区别碱性与拉斑系列（不包括钙碱性系列）-4,Ab2Enhy1.5Fshy值（称为A值）法 由Poldervaart(1964)

7、提出的方法，式中Enhy及Fshy为紫苏辉石（hy）中En、Fs值。A0者，为碱性系列；A0.45者，为亚碱性系列。,区别碱性与拉斑系列（不包括钙碱性系列）-5,4. Al2O3FeO/(FeO+MgO)法 此法是Viljoen等（1982）用以划分科马提岩与拉斑玄武岩，以及拉斑玄武岩进一步划分镁质、正常、铁镁系列的图解（图11）,图11 Al2O3一FeO/（FeO +MgO）图解 （M. J. Viljoen等，1982） 1、2、3一拉斑玄武岩：1一镁质； 2一正常；3一铁质；4一科马提岩,区别碱性与拉斑系列（不包括钙碱性系列）-6,区别碱性与拉斑系列（不包括钙碱性系列）-6,区别碱性与

8、钙碱性系列,区别碱性与钙碱性系列-1,火山岩类型的研究钠质类型与钾质类型,火山岩的类型,根据岩石中钾、钠的相对含量，又可分为钠质类型与钾质类型。有时有二者之间的正常类（或称普通类型）。有时在钾质类型中还有高钾、钾质类型,火山岩的类型-1,1. 利用（里特曼指数）区分 K2O太平洋型（钠质） 4 为碱性，大西洋型 Na2OK2O地中海型（钾质）,火山岩的类型-2,2. 较方便方法是Py (1971)法 此法以SiO2与K2O/(Na2O+0.7K2O)作图（图12），划分火山岩为钾质、正常、钠质三类,图12 SiO2K2O/(Na2O+0.7K2O)图解 (Py，1971),火山岩的类型-3,3

9、. 较准确的是Irvine等（1977）法 此法以阳离子标准在值矿物计算值在AbAnOr图上（图13、14）上投影，即可划分其类型。图中Ab= Ab+5/3N e。该法是在划分亚碱性与碱性系列基础上划分的： 碱性系列分钠质、正常和钾质3个类型（图13） 碱性系列分出钠质、钾质两种类型（图14）,火山岩的类型-4,图13 Ab一An一Or（T. N. Irvine等，1971）,图14 碱性系列Ab一An一Or图（T. N. Irvine等，1971）,火山岩的类型-5,火山岩的类型-5,4. 只适用于玄武岩的可分出高钾、钾质和钠质3类（图15） 图15中划分钾质与钠质的界线Na2O:K2O2:

10、1。它与Irvine等（1976）划分玄武岩钾质与钠质的界线为Na2O/K2O=0.5；最新的Le Bas(1986)等划分各种火山岩钾质、钠质以Na2O-2K2O为钠质类型， Na2O-2K2O为钾质类型的界线，基本上一致的。,火山岩的类型划分,通常情况下，对亚碱性火山岩类，在区分出钙碱性与拉斑两个系列的同时，进一步分出低钾、中钾和高钾3种类型。 对于碱性火山岩类，需要进一步分出钠质类型、钾质类型2种。方法是Na2O-2.0大于K2O为钠质类型， Na2O-2.0小于K2O为钾质类型。,火山岩的酸度、碱度、系列、类型及名称确定,酸度、碱度、系列及类型图解-1,据SiO2可划分酸度，据SiO2

11、及K2O+Na2O可确定=（K2O+Na2O）2/（SiO2-43）值，碱度及系列。由SiO2及K2O+Na2O含量，从图上即可简便的同确定火山岩类的酸度、碱度、系列、岩石组合、类型及名称。,酸度、碱度、系列及类型图解-2,9者为钙性（过碱性）岩，属过碱性系列。后二者总称为碱性岩及碱性玄武岩系列。对于SiO2小于45超基性岩可用硅碱含量定名，对于SiO2大于45的岩石，在知道范围及系列的基础上，可据SiO2含量直接定出岩石名称。,酸度、碱度、系列及类型图解-3,类型图解,类型图解,利用Minpet模板图判别岩类-1,利用Minpet模板图判别岩类-2,利用Minpet模板图判别岩类-3,火山岩

12、类岩石类型图解,三个化学指数与现今的三个岩石系列对应的问题： 国内基于教科书中的观点：即Peacock碱钙指数的钙性（61）、钙碱性（ 61-56）、碱性和碱钙性（3.3，分别对应于拉斑玄武岩系列、钙碱性火成岩系列和碱性（橄榄）玄武岩系列，由此提出，在SiO2-Alk图上，当标出值之后，就可以一次性地用以确定火山岩的名称和系列，以及“酸度”和“碱度”，这一方法在国内被广泛地采用。 必须指出，只用SiO2-Alk图（同时标出）就可以区分当今概念的三大岩石系列的概念和图解是不对的，因为，这是一种误解,TAS图解岩石名称, 在火山岩的TAS分类中，注意S1，S2，S3和T区实际上应有两个岩石名称：

13、即在TAS分类中确定一个总名称后，还要根据Na2O-2.0或K2O的参数进一步确定名称。 例如：粗面安山岩区trachyandesite（S3）包括： 歪长粗面岩（benmoreite）（Na2O-2.0K2O）和安粗岩（latite）（Na2O-2.0K2O）两种岩石,TAS图解岩石名称注意事项, 是由Ringwood于1962年提出的，用来表示熔出玄武质岩浆之前的原始上地幔岩石 用pyroxene（辉石）+olivine（橄榄石）的词头构成，所以，它不是一种真正的实际的岩石名称。 在国内文献的英文摘要或英译文中有时可见把上地幔岩石译为pyrolite，这是不对的。它会引起国外读者的误解。,

14、Pyrolite：,TAS图解岩石名称注意事项,以硅酸盐组分为主的火成岩，SiO2含量最高，常把它作为分类基础 按SiO2含量常把火成岩分为超基性岩、基性岩、中性岩、酸性岩。需注意，这里没有碱性岩的位置。 有人把正长岩列入碱性岩类，按SiO2含量它们属于中酸性岩类。 辉石岩类在教科书中常常并入超基性岩类，但按SiO2含量，它们不属于超基性岩类，由于它们以铁镁矿物占绝对优势，被称为超镁铁岩 这样，超基性岩与超镁铁岩不能完全划等号。,以SiO2为参考标准的参数：,同样，苦橄玄武岩，碧玄岩常常并于玄武岩类，但按SiO2含量，苦橄玄武岩和部分碧玄岩属于超基性岩类，而不属于基性岩类,火成岩矿物常可分成两

15、组，一组与石英共存，称为饱和矿物；另一组不与石英共存，称为不饱和矿物 需注意，上述是指全晶质岩石，相平衡实验表明，岩浆在快速冷却条件下，镁橄榄石和白榴石可与SiO2过饱和的玻璃或石英共存。 Shand (1927)按这两组矿物把SiO2饱和度概念引入火成岩分类中，过饱和（over-saturated）岩石含石英；饱和岩石（saturated）不含石英，亦不含不饱和矿物；不饱和（under-saturated）岩石不含石英，但含不饱和矿物，包括含似长石的碱性岩与含橄榄石的全晶质岩石两大类。 必须注意，按SiO2含量，SiO2饱和度和矿物学三个标准的分类的岩石之间不能完全精确的相互对应。,以SiO

16、2为参考标准的参数：,岩类图解,利用Minpet模板图判别岩类-3,Basalt:玄武岩 Andesite:安山岩 Dacite:英安岩 Rhyolite:流纹岩 Komatiite:科马提岩 Dolerite:粒玄岩,利用Minpet模板图判别岩类-3,Granite:花岗岩 Granodiorite:花岗闪长岩 Felsic:长英质岩,利用Minpet模板图判别岩类-1,Basalt:玄武岩 Andesite:安山岩 Dacite:英安岩 Rhyolite:流纹岩 Trachyandesite:粗面安山岩 Trachyte:粗面岩 Phonolite:响岩 Benmorite:歪长粗面岩

17、Mugearite:橄榄粗安岩 Hawaiite:橄榄中长玄武岩 Nepheline:霞石岩,利用Minpet模板图判别岩类-1,Basalt:玄武岩 Andesite:安山岩 Dacite:英安岩 Rhyolite:流纹岩 Trachyandesite:粗面安山岩 Trachyte:粗面岩 Phonolite:响岩 Benmorite:歪长粗面岩 Mugearite:橄榄粗安岩 Hawaiite:橄榄中长玄武岩 Nepheline:霞石岩 Pantellerite:碱流岩 Comendite:白碱流岩（纳闪碱流岩）,利用Minpet模板图判别岩类-2,Basalt:玄武岩 Andesite:

18、安山岩 Dacite:英安岩 Rhyolite:流纹岩 Trachyandesite:粗面安山岩 Trachyte:粗面岩 Phonolite:响岩 Benmorite:歪长粗面岩 Mugearite:橄榄粗安岩 Hawaiite:橄榄中长玄武岩 Nepheline:霞石岩 Pantellerite:碱流岩 Comendite:白碱流岩（纳闪碱流岩）,利用Minpet模板图判别岩类-2,Basalt:玄武岩 Andesite:安山岩 Dacite:英安岩 Rhyolite:流纹岩 Trachyandesite:粗面安山岩 Trachyte:粗面岩 Phonolite:响岩 Foidite:副长

19、岩，似长岩,类型图解,超基性岩类,中-酸性火山岩类,R1R2岩类分类图解，用于验证岩类定名,QANOR图解,Q=100Q/（Q+Or+Ab+An）； ANOR=100An/ Or+An）,1a 石英岩,1b 富石英花岗岩,2 碱长花岗岩,3a 正长花岗岩,4 花岗闪长岩,6* 石英碱长正长岩,6 碱长正长岩,7* 石英正长岩,7 正长岩,8* 石英二长岩,8 二长岩,9* 石英二长岩/石英二长辉长岩,9 二长闪长岩/二长辉长岩,10* 石英闪长岩/石英辉长岩/石英斜长岩,10 闪长岩/辉长岩/斜长岩,3b 二长花岗岩,5 石英闪长岩（斜长花岗岩、奥长花岗岩）,侵入岩类,该图可适用于侵入岩类图解

20、，投点后用对应的侵入岩名称,该图可适用于侵入岩类图解投点后用对应的侵入岩名称,超基性岩类,Ol-橄榄石；Py-辉石；Hb-角闪石1-纯橄榄岩；2-辉石橄榄岩；3-辉闪橄榄岩；4-角闪橄榄岩；5-橄榄辉石岩；6-橄榄角闪辉石岩；7-橄榄辉石角闪石岩；8-橄榄角闪石岩；9-辉石；10-角闪辉石岩；11-辉石角闪石岩；12-角闪石岩,花岗岩类（中-酸性侵入岩类）,一、野外露头及显微镜观察的矿物统计,1.矿物统计：主要统计常量造岩矿物和参加岩石定名的矿物。重点统计石英、钾长石、斜长石类三大类矿物的百分含量。 2.计算与成图：将石英、钾长石、斜长石类三者含量折算为100%，在Q-A-P模板图上投影。,Q

21、-A-P岩类分类图解,用于帮助岩类确切定名,Q-A-P 构 造 环 境 判 别 图 解,重 要 提 示,Q-A-P岩类分类图解、Q-A-P构造环境判别图解均是依据实际矿物统计数据成图的，二图中的投影小区完全一致，仅在解释上不同。注意：CIPW等计算得到的矿物不适合此图。,二、岩石全分析数据整理及图件绘制,岩石全分析数据的百分含量总量应在99.75100.25（1000.25），H2O+、H2O-及烧失量应低于2%，否则在首先进行调整，去掉H2O+、H2O-及烧失量（低于2%），按比例折算去掉的百分量加入其他氧化物中,岩石全分析数据的分析精度评估,二、岩石全分析数据整理-铁调整,如果样品中Fe2

22、O3分析值大于0.83TiO2+1.60，说明样品不新鲜，氧化度高，按下列公式调整。 （1）以0.83TiO2+1.60确定样品中Fe2O3的上限值， （2）Fe2O3分析值-Fe2O3的上限值= Fe2O3剩余值， （3）Fe2O3剩余值0.8998= FeO增加值，FeO分析值+ FeO增加值=调整后的FeO值， （4）重新计算总量，若总量在1000.25之内，则完成调整，否则按比例折算百分含量。,用岩石全分析数据求主要氧化物分子数和做图,岩石全分析数据计算R1、R2参数,岩石全分析数据计算参数,ANKC = Al2O3的a项/b项 / ( Na2O的a项/b项/) + （K2O的a项/b

23、项）+ C a O的a项/b项 (分子比) Chappell判别标准：ANKC1.1为S型， ANKC ( Na2O+K2O+ CaO)- 过铝 ( Na2O+K2O+ CaO) Al2O3( Na2O+K2O)-次铝 Al2O3=( Na2O+K2O)- 偏铝 Al2O31.0 碱 性,岩石全分析数据计算参数,A / MF= Al2O3的a项/b项/ （Mg O的a项/b项）+（Fe O tot的a项/b项） (其中首先将Fe2O3换算为Fe O ， 用公式Fe2O3 0.8998=Fe O* ， Fe O* + Fe O=Fe O tot,再求Fe O tot的分子数)， C/MF= Ca O的a项 / b项 / (Mg O的a 项 /