岩石学-火成岩成分及其分类

二、矿物成分 火成岩中的矿物成分受控于岩浆的化学成分及 结晶条件，因而了解岩石的化学成分和岩石的成因 都有重大的意义，也是火成岩分类和定名的依据。 1． 矿物的成分分类 ． 火成岩中常见的矿物不过二十多种。其中构成 岩石主体，在火成岩分类命名中起作用的是石英、 钾长石、斜长石、似长石（白榴石、霞石）、橄榄 石、辉石、角闪石、黑云母、白云母等。这些矿物 据化学成分可分为两类： 硅铝矿物：矿物中SiO2与Al2O3的含量较高，不含 硅铝矿物 FeO和MgO，包括石英类、长石类及似长石类。它们 基本不含色素原子，颜色较浅，又称为浅色矿物。
3. 同位素 自然界已发现的同位素种类约1400种， 可分为稳定同位素和放射性同位素两类，这两类同 位素在火成岩的研究中均具重要意义。 稳定同位素(Stable 稳定同位素(Stable isotopes)稳定同位素主要有氧、 碳、硫、氢、氦等。如氧同位素由16O、17O和18O组 成，其中16O和和18O因质量差别显著，在地质过程 及岩浆过程中会发生分馏。地质过程中的16O和18O 的分馏造成岩石圈不同组成部分的16O、18O组成的 差异，这样不同源区的岩浆的氧同位素组成就有差 别，可用氧同位素组成来示踪。氧同位素组成以 δ18O(18O/16O)表示。以花岗岩为例，不同成因的花 岗岩δ18O值不同，由沉积岩或变质岩熔融形成的S 型花岗岩，富18O，δ18O>10‰，由幔源岩浆分异形 成的M型花岗岩18O低，δ18O<6‰。
放射性同位素( 放射性同位素(Radiogenic isotopes) 火成岩研究中具重要意 ) 义的放射性同位素主要有K-Ar、 Rb-Sr、Sm-Nd、U-Pb和Th-Pb以及 Re-Os等同位素。它们的主要用途 是确定火成岩的形成年龄和示踪 源区。 147Sm→143Nd+He
Decay constant: 6.54×10-12(λ, Yr-1)
2. 四大类火成岩中矿物成分特 四大类火成岩中矿物成分 矿物成分特 征
表 按 SiO2 含量 <45% SiO2 含 量 划 分
火成岩大类名称对比表 按暗色矿物（M）及石英( Q )的含量划分 M 和/或 Q 的含量 M>90% 大类名称 超镁铁岩 代表性岩石 橄榄岩
大类名称 超基性岩
代表性岩石 苦橄岩 橄榄岩
辉长岩矿物分类图
1，斜长岩；2，辉长岩、苏长岩；3，辉石角闪辉长岩、辉石角闪 ，斜长岩； ，辉长岩、苏长岩； ，辉石角闪辉长岩、 苏长岩、辉石角闪辉长苏长岩； ，角闪石辉长岩； ， 苏长岩、辉石角闪辉长苏长岩；4，角闪石辉长岩；5，含斜长石角 闪辉石岩； ， 闪辉石岩；6，含斜长石辉石角闪岩
侵入岩的QAPF分类双三角图 1．富石英花岗岩；2．碱性长石花岗 岩；3．花岗岩；3a.正长花岗岩或普 通花岗岩；3b.二长花岗岩；4．花岗 闪长岩；5．英云闪长岩；6．石英碱 性长石正长岩；7．石英二长岩； 8．石英二长闪长岩；9．石英二长闪 长岩/石英二长辉长岩；10．石英闪长 岩/石英辉长岩；似长岩；6*.碱性长石 正长岩；7*.正长岩；8*.二长岩；9*.二 长闪长岩/二长辉长岩；10*.闪长岩/辉 长岩/斜长岩；6ˊ.含似长石碱性长石 正长岩；7ˊ.含似长石正长岩；8ˊ. 含似长石二长岩；9ˊ.含似长石二长 岩/二长辉长岩；10ˊ.含似长石闪长 岩/辉长岩；11。似长石正长岩；12. 似长二长正长岩；13.似长二长闪长岩； 14.似长石辉长岩; 15.似长辉长岩
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Middlemost E A K. Earth-Science Reviews ,1994, 37: 215-224
5. 火山岩的分类命名
火山岩TAS分类图 分类图（IUGS,1989） 火山岩 分类图 图中小圆点为SiO2、Alk的座标点，附有座标值O-SiO2过饱和，SSiO2饱和，U-SiO2不饱和
在岩浆结晶作用过程中，有些元素会优 在岩浆结晶作用过程 先以类质同象的方式进入到结晶的矿物相中， 有些元素则不能被早晶出的矿物捕获或容纳， 而在残余熔体中富集，从而导致了结晶相与 残余熔体相中的微量元素丰度的分异。 在地幔熔融过程中，优先富集于残留矿 在地幔熔融过程 物之中的元素，称为相容元素，这类元素有 Cr、Ni、Co、Yb、Er等元素； 另一些元素在岩浆中强烈富集，称为不 相容元素，这些元素有Cs、Rb、K、Ba、Sr、 La、Y、REE、Th、U、Hf、Zr、Ti、Ta、 Nb和P等。
根据矿物在岩浆岩中的含量及在岩浆岩分类 中的作用，可分为三类： 主要矿物：指在岩石中含量多，并在确定 1. 主要矿物 岩石大类名称上起重要作用的矿物。例如， 一般花岗岩的主要矿物是石英和长石。 次要矿物：在岩石中含量一般不超过15%， 2. 次要矿物 对于划分岩石大类不起作用，但对确定岩 石种属起一定作用。例如，在闪长岩类中， 石英为次要矿物。 副矿物：在岩石中含量很少，通常不矿、榍石、磷灰石等都是副矿物。
辉长岩矿物分类图
1，斜长岩；2，辉长岩（Cpx>Opx）、苏长岩（Opx>Cpx）、辉 ，斜长岩； ，辉长岩（ ）、苏长岩 ）、辉 ）、苏长岩（ ）、 长苏长岩（Cpx≈Opx）;3，橄榄辉长岩、橄榄苏长岩、橄榄辉长苏 长苏长岩（ ） ，橄榄辉长岩、橄榄苏长岩、 长岩； ，橄长岩； ， 长岩；4，橄长岩；5，含斜长石的超镁铁
TAS分类图解的应用
＊TAS分类图解的使用前提 (1)所有分析数据必须在去掉H20和CO2的含量以后 再重新换算成100％。 (2)为了正确定名，需要计算CIPW标准矿物时，则 必须先调整火山岩中的Fe203和FeO含量。 (3)检查化学分析数据，看是否属“高镁”火山岩 （苦橄岩、科马提岩、麦美奇岩、玻古安山岩）， 如是，则要使用高镁岩石TAS分类图进行分类命名。 (4)样品新鲜者（H20＋＜2％和CO2＜0.5％），应 用TAS图才能得出正确的岩石名称。不过，对于低 级变质的火山岩也可以进行命名。
2. 微量元素 微量元素(Trace elements)
岩石中的微量元素 微量元素，是指在体系中不作为独立 微量元素 矿物相的主要组分存在的分散元素。 火成岩中微量元素以多种方式存在，最主要的 是呈类质同象占据矿物晶格内晶体化学性质相近的 其它元素的位置，例如Cr、Ni可占据橄榄石和辉石 中Mg、Fe的位置；其次是保存在快速固结和冷凝的 火山玻璃和气-液包体中；第三是吸附在矿物表面 或以杂质的形式存在于矿物晶体缺陷的间隙内。以 何种方式存在主要取决于这些元素的化学性质，如 离子半径大小、所带电荷多少、岩浆的成分及其所 结晶的矿物种类。
第四章 火成岩的成分及分类
（Chemistry, Mineralogy and Classification of Igneous Rocks）
一、 火成岩的化学成分
地壳中的所有元素在火成岩中均有发现。根据其含量 及在岩浆作用过程中的行为不同。组成火成岩的元素分为 主要元素、微量元素和同位素三类。这些元素在火成岩的 研究中具有重要意义，其中主要元素用于火成岩分类。 1．主量元素 ．主量元素(major elements) 主量元素的分析结果一般以氧化物质量百分数的形式 给出，它们是SiO2、TiO2、Al2O3、Fe2O3、FeO、MnO、 MgO、CaO、Na2O、K2O、P2O5、和H2O，据不同的需要， 还可加测Cr2O3、ZrO2、CO2等，这些氧化物的含量一般大 于0.1%，总和占火成岩平均化学成分的98%。它们也是地 核、地幔及地壳的主要组成。
三、火成岩的分类命名
1. 根据酸度（SiO2）对火成岩 根据酸度（ 的分类
SiO2在主要元素中含量最高，变化于3475%之间，少数可达80%。 酸度: SiO2在岩石中的含量叫酸度。被用 酸度 来作为划分火成岩酸性程度和基性程度 的参数。 SiO2>63%，称为酸性岩 酸性岩； 酸性岩 SiO2 =52-63%，称为中性岩 中性岩； 中性岩 SiO2 = 45-52%，称为基性岩 基性岩； 基性岩 SiO2 <45% ，称为超基性岩 超基性岩。 超基性岩
45-52%
基性岩
玄武岩 辉长岩 M=40-90% M=15-40% Q <5% M<15% Q >5% 长英质岩 镁铁质岩 中性岩
辉石岩 辉长岩,斜长岩 闪长岩
52-63%
中性岩
安山岩 闪长岩
>63%
酸性岩
流纹岩 花岗岩
花岗岩类
3. 根据矿物成分对侵入岩分类 根据矿物成分对侵入岩 侵入岩分类 命名 基本名称） （基本名称）
⑤对于过碱性流纹岩 和过碱性粗面岩，可 据Al203和全铁，进 一步划分出钠闪碱流 质流纹岩（即钠闪碱 流岩）、钠闪碱流质 粗面岩和碱流质流纹 岩（即碱流岩）、碱 流质粗面岩。二者分 界线的回归方程式为： A12O3=1.33*FeO（全 铁）＋4.4，有钠闪 石者，其A1203相对 高；而无钠闪石者其 全铁较高。
超镁铁岩分类（ 超镁铁岩分类（M>90） ） 1．纯橄榄岩；2．方辉橄榄岩; 3．二辉橄榄岩; 4．单辉橄 榄岩;5．橄榄方辉辉石岩; 6．橄榄二辉岩;7．橄榄单辉辉 石岩; 8．方辉辉石岩; 9．二辉辉石岩;10．单斜辉石岩； OL：橄榄石、Opx:斜方辉石，Cpx：单斜辉石
4. 基性侵入岩的进一步分类 基本名称） （基本名称）
*火山岩的分类命名(extrusions） 它既不是猛烈的爆发，也不是平静的溢流，而是岩浆从相对小的 管道中挤出形成岩穹（dome），包括岩钟、岩针、岩碑等奇特的形 态，往往总称为岩穹。侵出时，夜晚观之似“火柱”。
Le Bas, M J. Journal of Petrology, 2000, 41(10):14671470
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美国圣海伦斯火 山在1980年5月18 日发生强烈喷发， 火山的喷发导致 了山崩和塌方， 并喷出了大量的 火山灰和浮岩碎 屑，400米的山峰 爆炸崩溃，在62 平方公里的范围 内充满了崩碎的 碎屑 。
＊B区岩石基本名称是玄武岩。据SiO2的饱和程度和是