2.岩浆岩的物质成分及结构构造

基于酸性指标的岩浆岩分类
弱
酸 性 强
Na2O和K2O
Na2O和K2O的含量虽然不及FeO、Fe2O3、CaO、
MgO、Al2O3等高，但在岩浆岩研究中的意义重大：
因为其在地幔和地壳中的含量差别显著，二者 又是主要造岩元素中最容易熔融的组分，对源
区的组成和部分熔融程度的变化以及岩浆的演
化过程反应敏感。 通常把Na2O和K2O质量百分数之和，称为全碱含量 （碱的含量），用ALK表示。
帮助阐明岩石的成因，如岩浆的起源，岩浆演
化过程中是否发生过变化，某些成分特殊的岩石是 否属于岩浆成因等等问题。
元素周期表中大部分稳定同位素和放射性同位 素都可以在岩浆岩中找到踪迹。
同位素地球化学的研究领域
同位素地质年代学(Isotope Geochronology)：
强调时间概念，根据放射性成因同位素随时间变化 的定律，测定地质体的年龄与活动历史，研究地质 事件的计时，或地质运动、地球演化的时间序列； 另外，放射性成因同位素示踪，可研究成岩成矿的 物质来源，探讨地壳、地幔及其它星体的演化。 稳定同位素地球化学(Stable Isotope Geochemistry): 研究地质体中稳定同位素的分布及其在各种地质条 件下的运动规律，并运用这些规律来解释岩石和矿 石的物质来源、成岩成矿的物理化学条件、成因机 制及岩矿石形成后的地质作用影响等地质问题。
碱性系列： 过碱性系列:
②SiO2-(Na2O+K2O)图解
右图为较常使用的碱度系列划
分图解，可将岩浆岩划分为碱
性系列(A)和亚碱性系列(S)。
另外，Na2O与K2O的相对含量、w(Na2O)/w(K2O)比值等 也常作为岩浆岩研究的主要参数。 例如，由陆壳沉积物熔融形成的(S型)花岗岩，一般具有
、等大离子亲石元素和过渡族元素及稀土元素（5771，La、Ce、 Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、 Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu ）等。
（三）、微量元素
不同的岩石，随主要造岩元素含量的变化，其微
量元素也呈有规律的变化。
岩石酸度增高，K和Na的含量也增高，能够以类质同 象代替K、Na离子的第一族碱金属微量元素Li、Rb、 Cs的含量也随之增加。 相反，对于亲铁元素如V、Co、Ni、Cr，随着岩石酸 度增高，其含量急剧减少；但随着岩石基性程度的增 高，而明显增加。 岩石中碱度的增高，明显地有利于稀有元素的富集。 由此可见，微量元素在不同类型岩石中的分布，也体 现有规律的变化。
w(Na2O)/w(K2O)>1的特征，而幔源岩浆分异形成的(M型)花岗岩或地 壳中以岩浆岩为源区重熔形成的(I型)花岗岩则常具有 w(Na2O)/w(K2O)<1的特征。
Al2O3
Al2O3在岩浆岩的平均组成中含量仅次于SiO2。岩浆 中Al2O3的含量高，则粘度大，暗示着长石的含量高。 Al2O3也是岩石进一步分类和成因研究的重要参数。 例如，在亚碱性玄武岩中，w(Al2O3)>16%者被叫做 高铝玄武岩，是岛弧火山岩的一个重要特征。 在花岗岩中，w(Al2O3)/w(K2O+Na2O+CaO)(常表示 为A/CNK）>1.1者，多为S型花岗岩。
第二章 岩浆岩的物质成分
化学成分 矿物成分 共生组合与化学 成分的关系
一、岩浆岩的化学成分
据已有的地球化学资料，地壳中所有元素在火成岩 中均已发现，但其含量、在岩浆岩中的作用，及其在岩 浆发生、演化和岩浆岩形成过程中的作用却很不相同。
按岩石中的化学元素含量、地球化学行为及在岩浆 岩中的意义，可以分为：
残余矿物 矿物从岩浆中析出后，因温度、压力、 成分等发生变化，使这些矿物受到部分 溶蚀、反应或分解。其中尚未遭受变化 的残余部分叫残余矿物。
反应矿物 已经受反应、分解而形成的新矿物称反 应矿物。
早期析出的镁橄榄石与岩浆中的SiO2发生反应，生成的顽火辉 石，即为反应矿物，而残留的橄榄石则为残余矿物。
二、岩浆岩的矿物成分
●岩浆岩的矿物成分，对于了解岩石的化学成分、
生成条件，以及岩石成因都有重大意义。同时，
它也是岩浆岩分类和鉴别的主要依据。 ●组成岩浆岩的矿物，常见的不过20几种，这些构 成岩石的矿物统称为造岩矿物。
岩浆岩中矿物的分类
化学成分 硅铝矿物 铁镁矿物 含量及作用 主要矿物 次要矿物 副矿物 成因类型 原生矿物 成岩矿物 岩浆期后矿物 它生矿物 外生矿物
岩浆岩的化学成分 ，常用氧化物质量
分数表示。它们主
要是以上元素的氧 化物，还包括
Cr2O3，ZrO2，
CO2 等，这些氧化 物的质量分数一般
都大于0.1%，其总
和占岩浆岩平均化 学成分的98%以上 。
氧化物含量（质量分数）变化范围
氧化物 SiO2 Al2O3 MgO CaO Na2O K2 O H2 O TiO2 P2O5 MnO ZrO2 Cr2O3 含量特征 一般34-75%，少数可达80% 一般10-20%，在纯橄榄岩中较低 一般1-15% 一般0-15%，但在某些辉石岩中可达23% 一般0-15%，在某些霞石岩中高达19.48% 一般<=10%,且常低于Na2O,但在某些白榴岩中可达17.94% 某些结晶岩石含3-5%，一些火山玻璃可达10% 一般0-2%，很少超过5%； 一般0-0.5%，很少超过3%； 一般0-0.3%，很少超过2% 一般0-1%，最高不超过5% 一般0-0.5%，在个别岩石中可达2-3%
①里特曼指数
碱性程度（碱度）是指岩石中碱的饱和程度。确定岩
浆岩碱性程度的方法很多，最方便而又常用的是里特 曼组合指数（σ），又称系列指数或里特曼指数（
Rittmann Index），由里特曼1957年提出。
钙碱性系列: σ<3.3 σ=3.3～9 σ>9
(K 2 O Na 2 O)2 σ SiO 2 43
2. 成岩矿物 在岩浆完全结晶后，由于外界物理化学条 件的变化（主要是温度和压力的降低），使原 生岩浆矿物发生转变而新形成的矿物叫成岩矿 物。
如透长石→正长石， 高温β石英→低温 α 石英 。
主要造岩元素
次要元素
微量元素 稀土元素 同位素
（一）、主要造岩元素
据地壳元素丰度值的研究，地壳主要由12种元素O 、Si、Al、Fe、Mg、Ca、Na、K、Mn、Ti 、H、P组 成，这些元素占地壳总质量的99%，称为主要造岩元素 (petrogenetic elements) 。 岩浆岩中主要造岩元素也是这12种，其中含量最多 的是： O、Si、Al、Fe、Mg、Ca、K、 Ti等8种。其总 和约占岩浆 岩总重量的99.25%。 氧的含量最高，占岩浆岩重量的46.42%，占体积 的 94.2%。
FeO+Fe2O3 0.5-15%，FeO一般高于Fe2O3
SiO2
SiO2： 对岩浆及岩浆岩的物理化学性质及矿物组 成的影响最大，是岩浆岩中最重要的一种氧化物 ，并被用来作为划分岩浆岩酸性程度和基性程度 的参数。 酸性程度就是指岩石中SiO2含量的高低。 习惯上对SiO2含量高者称之为酸性程度高或酸 度大，也叫基性程度低； 反之，对SiO2含量低者，谓之酸度小，或基性 程度高。
们对于了解一个岩体的形成条件，对比不 同岩体，确定岩体时代以及研究稀散元素 有重要意义。
主要矿物
次要矿物
副矿物
（ 三）岩浆岩矿物的成因类型 按矿物形成阶段及形成时的物理化学条件划 分： 原生岩浆矿物 成岩矿物 岩浆期后矿物 它生矿物 外生矿物
1. 原生岩浆矿物 岩浆冷凝过程中形成的矿物。按成因特点又可分 为以下三类： 正常矿物 直接从岩浆中结晶出来而且在岩石形成 过程中稳定的矿物。
硅铝矿物
铁镁矿物
主要造岩矿物——浅色矿物
石英
正长石
白云母
斜长石
主要造岩矿物——暗色矿物
橄榄石
普通角闪石
普通辉石
黑浆岩中暗色矿物（橄榄石、辉石、角 闪石、云母等）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。
浅色岩：习惯上把浅色矿物占优势的岩石称为浅 色岩，其色率在0～30之间。 暗色岩：色率在60～100， 以暗色矿物占优势的岩 石称为暗色岩。如 橄榄岩、辉长岩等。
（三）、微量元素
微量元素的研究意义：
微量元素是岩石种类及系列划分的标志之一，同时也是岩石 成因及演化（如局部熔融、分离结晶程度）的重要信息。 定量的微量元素的丰度、变化、分配，不仅可帮助我们探讨 岩石形成的物化条件(P、T、fO2等)，而且对研究大地构造环 境及指导找矿，也有重要意义。 详细地对比某些微量元素与造岩元素或微量元素本身之间的 比率，也是有成因意义的。常用的元素比率有：K/Rb、K/Ba 、Rb/Sr、Nb/Ta、Th/U、Cd/Zn等。
岩浆岩岩石学
第二章 岩浆岩的物质成分
李克庆
研究岩石的物质成分，不仅有助于了解各类 岩浆岩的内在联系、成因及次生变化，而且还是
岩浆岩分类的主要依据。
此外，物质成分特点不同的岩石，具有不同 的含矿性，因此，深入研究岩石的物质成分，可 为找矿提供有价值的信息。 所以，岩浆岩物质成分及其变化规律的研究，
是岩浆岩岩石学的重要任务之一。
岩石 大陆钙碱性系列 岛弧拉斑玄武岩系列 深海拉斑玄武岩系列
K/Rb 400-500 1000左右
Rb/Sr 0.05-0.10 0.01-0.05
（四）、稀土元素（REE）
指原子序数为57-71的元素： La、Ce、Pr、Nd、 Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、 Lu ，另加Sc(21)和Y(39)。 在岩浆岩中，除Pm主要为人工放射性产物外，其 余16个元素及其同位素的地球化学性质十分相似： 难熔，且难分离的元素族； 经常紧密共生，共同产出，不易受后期次生变化的 干扰，一经“记录”在岩石中，容易被保存下来， 因此，它是岩浆岩的一种很好的成因标志。