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1、第 二 章 火成岩的基本特征与分类 一、 火成岩的物质成分 化学成分 矿物成分 化学成分与矿物共生组合的关系 火成岩形成条件对矿物共生组合的影响,一、火成岩的物质成分 火成岩物质成分研究的意义： 是火成岩分类命名的基本依据 为研究岩浆起源、演化和岩浆物理性质提供重要依据 为岩浆岩浆形成时的大地构造背景和岩石圈层的演化提高重要信息,1. 主要元素（Major elements） ： O, Si, Al, Fe, Mg, Ca, Na, K, Ti, P, H, Mn, C等，其中氧的含量最高。 常用氧化物的形式表示火成岩的成分，即：SiO2、TiO2 、Al2O3、Fe2O3、FeO、MnO、M
2、gO、CaO、K2O、Na2O、 P2O5 、H2O和CO2等13 种，每种氧化物含量一般0.1%，占火成岩平均化学成分的98%左右。,（一）火成岩的化学成分,类型：主要元素、痕量元素和同位素, 火成岩主要造岩氧化物含量的大致范围是： SiO2 3475% 少 数 可 达 80% Al2O3 1020% 在 纯 橄 榄 岩 中 较 低 MgO 125% CaO 015% 但 某 些 辉 长 岩 中 达23% Fe2O3+FeO 115% 一 般FeOFe2O3 Na2O 015% 霞 石 岩 中 可 达19.48% K2O 一 般10% 白 榴 石 岩 中 可 达17.94% H2O+( 结
3、晶 水) 和H2O- ( 吸 附 水) 一 般2% ， 个 别 达10% TiO2 02% 很 少 超 过 5% P2O5 00.5% 很 少 超 过 3% MnO 00.3% 很 少 超 过 2%,1. 主要元素：,几种主要造岩氧化物 （1）SiO2 ：是最重要的成分，含量高，是岩石酸性程度（基性程度）的标志。随着SiO2含量的变化，其它氧化物呈现规律性的增加或减少。 超基性岩 SiO263%,（一）火成岩的化学成分,几种主要造岩氧化物 （2）Al2O3 ：在火成岩中含量仅次于SiO2，SiO2 、Al2O3 与 CaO、Na2O、 K2O一起组成长石和副长石类矿物；与FeO*、MgO、Ca
4、O等结合形成辉石、角闪石、黑云母等矿物。 （3） Na2O 和K2O ：是碱性长石的主要组成部分，当其含量较高时还可形成碱性暗色矿物和副长石。 a. Al2O3 Na2O +K2O+CaO（分子数比）：铝过饱和岩石 c. Na2O +K2O Al2O3 Na2O +K2O+CaO ：钙碱性岩,（一）火成岩的化学成分,几种主要造岩氧化物 （4） FeO*、MgO、MnO与SiO2 结合形成橄榄石、辉石等矿物。 （5） TiO2与FeO 组成钛铁矿，与CaO结合生成榍石，与P2O5、CaO结合则形成磷灰石。TiO2结合形成橄榄石、辉石等矿物。,（一）火成岩的化学成分,2. 痕量元素(Trace e
5、lements): 含量甚微，usually 0.1%。 存在形式：一般不以独立的矿物相出现。 主要以类质同像形式替代矿物中的主要元素， 其次是保存在快速固结和冷凝的火山玻璃或气-液包裹体中 第三是吸附在矿物表面或以杂质的形式存在于矿物矿物晶 体缺陷的间隙中。, 痕量元素的对研究岩浆的起源、演化、岩石系列划分和岩石形成机理等方面将提供重要信息和证据。,（一）火成岩的化学成分,痕量元素的分类： A. 依据：元素的相容性(compatibility) 相容元素：优先进入矿物相的元素 不相容元素（亲岩浆元素）：优先进入熔体 相的元素 B.依据：不相容元素的进一步划分依据是电荷/半径 比值也称场强，相
6、当于离子势） 高场强元素（HFSEs）：半径小和电价高阳离子的 元素，离子势大于2.0. 包括：REE，Sc、Y、 Th、U、Pb、Zr、Hf、Ti、Nb、Ta 低场强元素（LFSEs），又称大离子亲石元素（ LILEs）：大半径且低电价阳离子的元素，离子 势小于2.0 包括：Cs、Rb、K、Ba、Sr， 二价的Eu、Pb,（一）火成岩的化学成分,稀土元素： La Ce Pr Nd (Pm) Sm Eu Dy Tb Er Ho Tm Yb Lu,过渡族元素：Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn,3. 同位素(Isotope)： （1）稳定同位素：碳、氢、氧、硫 研究意义：主
7、要用来获得岩浆源区的信息 （2）放射性同位素：火成岩研究中具有重要意义的放射性同 位素主要有 K-Ar、Rb-Sr、Sm-Nd、U-Pb、Th- Pb、Re-Os 和 Lu-Hf 研究意义：主要以此确定火成岩的形成年龄和岩浆源区 及岩浆演化的示踪,（一）火成岩的化学成分,火成岩中的矿物组成： 能够反映岩石的化学成分 也是岩石分类命名的主要依据 还是判断岩石生成条件的重要标志 组成岩石的矿物统称造岩矿物，火成岩中常见的矿物只有20多种，它们被称为主要造岩矿物。 火成岩中最主要的造岩矿物是： 橄榄石类、辉石类、角闪石类、云母类、碱性长石类、斜长石类、副长石类和石英类，等等。,（二）火成岩的矿物成分
8、,橄榄石 (Fe,Mg)2SiO4 SiO238-40% MgO40% 斜方辉石(Fe,Mg)2Si2O6 SiO254-57% 普通辉石 (CaNaK)Al(AlSi)2O6 SiO248-55% 角闪石 CaNaK(Al4O11)2(OH) SiO239-45% 黑云母 KAl(AlSiO3O10)(OH) SiO239% K2O10% 石 英 SiO2 SiO2100% 钾长石 KAlSi3O8 SiO271% K2O8% 斜长石 NaAlSi3/CaAl2Si2O8 SiO268-50% 霞 石 NaAlSiO4 SiO240% Na2O16%,例 钾长石 SiO2% 的计算 K2O
9、Al2O3 6SiO2 SiO2 = 60.1* 6 / ( 44.2 + 102.4 + 60.1* 6 ) = 71%,实 用 矿 物 化 学,（1）据矿物的化学成分划分 a. 硅铝矿物：SiO2和Al2O3含量较高，不含铁镁。如石英、长石类及似长石类。 b. 铁镁矿物：FeO与MgO含量较高，SiO2含量较低。如橄榄石、辉石类、角闪石类和黑云母类。 （2）据矿物的颜色划分 a. 浅色矿物：颜色较浅的矿物，如白色、灰色和无色，与硅铝矿物相对应。 b.暗色矿物：颜色较深的矿物，如黑色、绿色、褐色、蓝色等，与铁镁矿物相对应。有些富含Na2O的暗色矿物称之为碱性暗色矿物，如霓石、钠闪石、星叶石等
10、。,1、火成岩中矿物的分类, 色率：暗色矿物在火成岩中的体积百分含量称为色率，根 据色率可以粗略判断岩石的成分和酸性程度。它是火成岩分类命名的重要依据，例如：超镁铁质岩 M90% 浅色岩：习惯上把花岗岩、正长岩等浅色矿物占优势的岩石称为浅色岩。其色率在030之间。 暗色岩：色率在60100，以暗色矿物占优势的岩石称为暗色岩。如橄榄岩 、辉长岩等。,1、火成岩中矿物的分类,（3）据矿物在岩石中的含量 a. 主要矿物： 在岩石中含量多，对火成岩大类的划分和定名起决定作用的矿物。 如石英、长石是花岗岩的主要矿物。 b. 次要矿物： 在岩石中含量次于主要矿物，不影响火成岩大类的划分和定名， 但对确定岩
11、石种属的进一步划分可起作用矿物。常小于5。如闪长岩中的石英，含量约2，没有石英也叫闪长岩；当石英5时，则叫石英闪长岩。 c. 副矿物： 含量很少，常小于1。通常不参与岩石分类和命名。 但它们对于了解一个岩体的形成条件，确定岩体时代有重要意义。常见的有磁铁矿、磷灰石、锆石、独居石、榍石、褐帘石等。,1、火成岩中矿物的分类,（4）据矿物的成因类型 a. 原生矿物： 岩浆冷凝过程中形成的矿物。 高温矿物 低温矿物 b. 次生矿物：在岩浆已基本上凝固成固体的岩石后，由于受残余挥发份和岩浆期后流体作用（蚀变、交代、充填）而生成的矿物，常交代原生矿物或充填在矿物的孔隙及晶洞中。其中原生矿物常发生以水化或碳
12、酸盐化为主的蚀变作用，生成蚀变矿物 。 c. 它生矿物：它们是由于岩浆同化了围岩和捕虏体所引起的。这类矿物的形成反映了岩浆中外来组分的参与。 如有些富铝矿物红柱石、堇青石、矽线石就是岩浆同化了富铝围岩的产物。,1、火成岩中矿物的分类,6 种典型的岩浆岩矿物共生组合 （1）橄榄石辉石组合: 相当于超基性岩，钙、铁、镁多而硅少，且贫碱，出现大量镁铁矿物（橄榄石辉石等），不出现石英和长石。 （2）基性斜长石辉石组合：相当于基性岩，铝和钙较多，铁、镁和硅均较充分，主要形成基性斜长石和辉石，二者近于1:1，不出现石英。 （3）中性斜长石角闪石组合：相当于中性岩，钠、钾略有增加，铝、硅、钙、铁、镁均较充分
13、，主要形成中性斜长石、角闪石、黑云母，可能出现少量石英和钾长石。浅色矿物：暗色矿物2:1。,2、火成岩中的矿物共生组合规律,6 种典型的岩浆岩矿物共生组合 （4）石英钾长石酸性斜长石黑云母组合：相当于酸性岩，钠、钾、硅含量高，铁、镁、钙低，石英、钾长石、酸性斜长石等浅色矿物为主。 （5）钾长石黑云母角闪石组合：其SiO2 相当于中性岩，钠、钾高而铁、镁低， 大量出现钾长石。 （6）霞石白榴石钾长石碱性暗色矿物组合： 其SiO2 接近于基性岩（平均53.36），钠、钾含量很高，出现霞石、白榴石等矿物，因钠过多，故常出现碱性暗色矿物。,2、火成岩中的矿物共生组合规律,1. SiO2 饱和度对矿物共
14、生组合的影响 （1）岩浆中SiO2 过饱和：石英游离的SiO2 结晶产物， 属硅酸过饱和矿物。 （2）岩浆中SiO2不饱和：镁橄榄石、副长石类及黑榴石、 黄长石和刚玉等，它们不能与石英平衡共生，属硅酸 不饱和矿物 Mg2SiO4 + SiO2 MgSiO3(1557) 镁橄榄石 液相 顽火辉石 NaAlSiO4 + 2SiO2 NaAlSi3O8 霞 石 液 相 钠 长 石 KAlSiO4 + 2SiO2 KAlSi3O8 白 榴 石 液 相 正 长 石,（三）火成岩化学成分与矿物共生组合的关系,1. SiO2 饱和度对矿物共生组合的影响 （3）岩浆中SiO2 饱和： 除上述以外的一些矿物，如
15、铁橄榄石、大多数辉石、角闪石类、云母类和长石类矿物都属于硅酸饱和矿物，都可以与石英平衡共生。 提 示： 过饱和岩石 饱 和 岩 石 不饱和岩石,（三）火成岩化学成分与矿物共生组合的关系,2、Al2O3和K2O+Na2O的含量对矿物成分的影响 不同的碱和Al2O3含量火成岩，其矿物组合有很大差别。具体可简单总结如下： （1） 铝过饱和岩石（过铝质岩石）: Al2O3(CaO+K2O+Na2O) 特征是常出现富铝的矿物，如白云母、黄玉、电气石、锰铝铁铝榴石、刚玉、红柱石和矽线石，斜长石、钾长石和石英是常见矿物。,（三）火成岩化学成分与矿物共生组合的关系,2、Al2O3和K2O+Na2O的含量对矿物成分的影响 （2） 钙碱性岩石（偏铝质岩石）: (K2O+Na2O)Al2O3(CaO+K2O+Na2O) 出现的矿物是黑云母、普通角闪石、普通辉石、透辉石、斜长石、碱性长
