火成岩化学】
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3.火成岩成分和分类
第三章 火成岩的成分和分类
2020/9/27
一、化学成分 二、矿物成分 三、化学成分与矿物成分的联系 四、分类命名
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一、 火成岩的化学成分
1. 一般特点
• 化学成分是影响岩石矿物成分、结构构造的主要因素， 是岩石一切变化的内因；
• 元素含量有高有低， 主量元素（major elements) ＋ 微量元素(trace elements)；
7.1
1.4
1.7
K
2.3
0.33
0.08
0.11
Na
2.2
1.6
0.15
0.84
Mg
1.9
7.6
24.7
18.8
Ti
0.4
1.1
0.12
0.08
C
0.3
H
0.2
Mn
0.07
0.15
0.07
0.33
Ni
Cr
0.51
特点
以硅酸盐为主，富集Si、O
Core
Outer
Inner
10--15
80--85
80
5
20
铁镍核心
2、化学成分控制因素 a. 地球的层圈和成分
氧化物比例 wB%
成分
(氧化物)
地幔 大洋壳 大陆壳 岩浆岩
(Ringwood, 1975)
(Rudnick and (Ronov, 1976)
Gao, 2003)
(Clarke, 1992)
花岗岩
(Le Maitre, 1976)
SiO2 TiO2
Th 120 5600
U
47 1400
Pb 300 12500
2020/9/27
一、化学成分 二、矿物成分 三、化学成分与矿物成分的联系 四、分类命名
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一、 火成岩的化学成分
1. 一般特点
• 化学成分是影响岩石矿物成分、结构构造的主要因素， 是岩石一切变化的内因；
• 元素含量有高有低， 主量元素（major elements) ＋ 微量元素(trace elements)；
7.1
1.4
1.7
K
2.3
0.33
0.08
0.11
Na
2.2
1.6
0.15
0.84
Mg
1.9
7.6
24.7
18.8
Ti
0.4
1.1
0.12
0.08
C
0.3
H
0.2
Mn
0.07
0.15
0.07
0.33
Ni
Cr
0.51
特点
以硅酸盐为主，富集Si、O
Core
Outer
Inner
10--15
80--85
80
5
20
铁镍核心
2、化学成分控制因素 a. 地球的层圈和成分
氧化物比例 wB%
成分
(氧化物)
地幔 大洋壳 大陆壳 岩浆岩
(Ringwood, 1975)
(Rudnick and (Ronov, 1976)
Gao, 2003)
(Clarke, 1992)
花岗岩
(Le Maitre, 1976)
SiO2 TiO2
Th 120 5600
U
47 1400
Pb 300 12500
火成岩
无爆炸，主要为基性玄武岩熔浆，可形成厚度稳定、覆盖面积大
的熔岩被。如：冰岛的火山喷发。
2. 中心式喷发 岩浆沿着一定的管形通道喷出地表，熔岩覆盖面积
较小。按照剧烈程度又可分为宁静式、斯特龙博利式和爆裂式等
几种。
宁静式少有固体喷发物，喷发强度小；斯特龙博利式有一定爆炸
力，一般没有火山灰；爆裂式含气体多，爆炸性强，含大量的火
第3节
二、喷出作用（火山作用）
（一）火山活动
火成岩
根据火山活动情况，火山可分为死火山（extinct volcano）、休眠
火山（dormant volcano）和活火山（active volcano）。
但火山的活动性会发生变化，例如：墨西哥的帕里库廷火山就是
突然新形成的。
厄瓜多尔的皮晋查火山的活动情况：
第3节
火成岩
根据USGS全球火山计划的资料，最新持续活动的火山有：
1. 哥斯达黎加的Arenal火山，2月开始就持续活动，包括火山喷气，
间歇喷发及岩浆流，喷发时烟柱高2.2公里，下风向有火山灰和酸
雨落下。
2. 巴布亚新几内亚的Bagana火山，1月10至3月10日，持续喷出白
色蒸汽，3月3日喷出火山云柱高2.4公里。
火山喷发物
火山灰
火山灰
火山喷发物
火山喷发物
火山灰
火山灰
火山喷发物
火山砾
火山喷发物
火山喷发物
火山块
火山渣
火山喷发物
火山渣
火山喷发物
火山弹
火山喷发物
火山弹
火山喷发物
火山弹
火山喷发物
浮岩
火山喷发物
第三节 火成岩(下)
0%------------------------------------------------------100%
(2)不连续反应系列：部分先结晶的矿物与剩 余岩浆发生作用，形成既有化学成分上的差异， 又有内部结构显著变化的一系列不同矿物；为 暗色矿物所独有.
鲍温反应系列只适用于侵入作用与侵入岩
Fe Mg Ca 减少
(二) 火成岩的矿物成分
硅酸盐矿物: 橄榄石 辉石 角闪石 黑云母 长石 石英-----造岩矿物
普通角闪石
化学通式为(Ca-Na)23(Mg,Fe,Al)5(Si,Al)2O22( OH,F)2，摩斯硬度5.5～ 6。比重2.85～3.60。普 通角闪石是火成岩和变 质岩的主要造岩矿物， 主要产于区域变质岩、 中酸性岩浆岩（如花岗 岩）中。
矿物结晶顺序只适用于封闭的温压环境
基性斜长石 ————→中性斜长石——→酸性斜长石 拉长石→培长石→钙长石→ 中长石→ 更长石→钠长石
Ca[Al2Si2O8] → (Ca, Na)[Al2Si3O8] → Na[Al2Si3O8] 100% --------------------------------------------------------0%
色率：岩石中暗色矿物的含量
超基性岩 (深色矿物约为90％) 基性岩 (深色矿物约为50％) 中性岩 (深色矿物约为30％) 酸性岩 (深色矿物约为5-10％) 颜色越来越浅, 比重越来越小
(三) 结晶分异作用
岩浆在冷凝过程上，按一定规律依次结晶出不同 矿物的过程。熔点高、比重大的矿物先结晶，导致岩 浆成分不断改变。
四 火成岩的成分
(一) 火成岩的化学成分
元素: O Si Al Fe Ca Na K Mg
(2)不连续反应系列：部分先结晶的矿物与剩 余岩浆发生作用，形成既有化学成分上的差异， 又有内部结构显著变化的一系列不同矿物；为 暗色矿物所独有.
鲍温反应系列只适用于侵入作用与侵入岩
Fe Mg Ca 减少
(二) 火成岩的矿物成分
硅酸盐矿物: 橄榄石 辉石 角闪石 黑云母 长石 石英-----造岩矿物
普通角闪石
化学通式为(Ca-Na)23(Mg,Fe,Al)5(Si,Al)2O22( OH,F)2，摩斯硬度5.5～ 6。比重2.85～3.60。普 通角闪石是火成岩和变 质岩的主要造岩矿物， 主要产于区域变质岩、 中酸性岩浆岩（如花岗 岩）中。
矿物结晶顺序只适用于封闭的温压环境
基性斜长石 ————→中性斜长石——→酸性斜长石 拉长石→培长石→钙长石→ 中长石→ 更长石→钠长石
Ca[Al2Si2O8] → (Ca, Na)[Al2Si3O8] → Na[Al2Si3O8] 100% --------------------------------------------------------0%
色率：岩石中暗色矿物的含量
超基性岩 (深色矿物约为90％) 基性岩 (深色矿物约为50％) 中性岩 (深色矿物约为30％) 酸性岩 (深色矿物约为5-10％) 颜色越来越浅, 比重越来越小
(三) 结晶分异作用
岩浆在冷凝过程上，按一定规律依次结晶出不同 矿物的过程。熔点高、比重大的矿物先结晶，导致岩 浆成分不断改变。
四 火成岩的成分
(一) 火成岩的化学成分
元素: O Si Al Fe Ca Na K Mg
火成岩概述及基本性质和分类
全球分布
全球各地都有火成岩分布，特别是环 太平洋火山带、地中海-喜马拉雅火山 带和东非大裂谷等地区。
火成岩的组成
01
02
03
主要矿物
火成岩主要由矿物组成， 常见的矿物包括橄榄石、 辉石、长石、角闪石等。
岩石结构
火成岩具有不同的岩石结 构，如斑状结构、块状结 构、流纹状结构等。
岩石类型
根据矿物组成和岩石结构 的不同，火成岩可以分为 多种类型，如花岗岩、玄 武岩、安山岩等。
按岩石化学成分分类
基性岩类
火成岩的化学成分以基性元素 （如铁、镁）为主，含量较高。
中性岩类
火成岩的化学成分以中性元素 （如硅、铝）为主，含量适中。
酸性岩类
火成岩的化学成分以酸性元素 （如硅、钠）为主，含量较高。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
块状构造是指岩石ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ矿物颗粒呈无定向排列，不显示任何特定方向；气孔状构造是指在岩石中存在许 多圆形或椭圆形的空洞，这些空洞可以是气孔、原生晶洞或次生洞穴；杏仁状构造是指岩石中存在许 多不规则的圆形或椭圆形空洞，这些空洞被矿物所充填，形成杏仁状外观。
物理性质
• 火成岩的物理性质主要包括硬度、比重、颜色、透明度等。这 些性质取决于其矿物组成和结构。例如，花岗岩由于主要由石 英和长石组成，比重较轻，硬度较高；而橄榄岩则由于含有大 量橄榄石和辉石，比重较大，硬度较高。
火成岩概述及基本性质和分类
目录
• 火成岩概述 • 火成岩的基本性质 • 火成岩的分类
01 火成岩概述
定义与形成
定义
火成岩是由岩浆冷却和结晶形成 的岩石，是构成地球的主要岩石 之一。
形成
火成岩的形成与地球内部的岩浆 活动密切相关，当岩浆冷却后， 其中的矿物结晶形成火成岩。
全球各地都有火成岩分布，特别是环 太平洋火山带、地中海-喜马拉雅火山 带和东非大裂谷等地区。
火成岩的组成
01
02
03
主要矿物
火成岩主要由矿物组成， 常见的矿物包括橄榄石、 辉石、长石、角闪石等。
岩石结构
火成岩具有不同的岩石结 构，如斑状结构、块状结 构、流纹状结构等。
岩石类型
根据矿物组成和岩石结构 的不同，火成岩可以分为 多种类型，如花岗岩、玄 武岩、安山岩等。
按岩石化学成分分类
基性岩类
火成岩的化学成分以基性元素 （如铁、镁）为主，含量较高。
中性岩类
火成岩的化学成分以中性元素 （如硅、铝）为主，含量适中。
酸性岩类
火成岩的化学成分以酸性元素 （如硅、钠）为主，含量较高。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
块状构造是指岩石ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ矿物颗粒呈无定向排列，不显示任何特定方向；气孔状构造是指在岩石中存在许 多圆形或椭圆形的空洞，这些空洞可以是气孔、原生晶洞或次生洞穴；杏仁状构造是指岩石中存在许 多不规则的圆形或椭圆形空洞，这些空洞被矿物所充填，形成杏仁状外观。
物理性质
• 火成岩的物理性质主要包括硬度、比重、颜色、透明度等。这 些性质取决于其矿物组成和结构。例如，花岗岩由于主要由石 英和长石组成，比重较轻，硬度较高；而橄榄岩则由于含有大 量橄榄石和辉石，比重较大，硬度较高。
火成岩概述及基本性质和分类
目录
• 火成岩概述 • 火成岩的基本性质 • 火成岩的分类
01 火成岩概述
定义与形成
定义
火成岩是由岩浆冷却和结晶形成 的岩石，是构成地球的主要岩石 之一。
形成
火成岩的形成与地球内部的岩浆 活动密切相关，当岩浆冷却后， 其中的矿物结晶形成火成岩。
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
第二章火成岩基本特征(2)
岩体边部的流面和流线构造 同构造侵 入体—与 围岩具有 同产状的 面理或线 理
三、主要构造类型
块状构造 条带状构造
三、主要构造类型
斑杂构造
面理和线理构造
三、主要构造类型
2. 喷出岩 • 气孔构造：快速减压-挥发分出溶-上升汇集、膨胀 • 杏仁构造：岩浆后期矿物充填气孔-方解石、沸石、 • 石英、绿泥石 • 流动构造：熔岩流动造成的-高粘度熔浆 • 柱状节理构造：熔岩在均匀缓慢冷缩的条件下形成 • 的.以六边形为主 • 枕状构造：遇水淬冷，海相火山岩的标志
辉绿结构和间粒结构结构
三、主要结构类型
三、主要类型 6. 按矿物排列关系 交织结构：喷出岩的基质中斜长石微晶呈交织状或半 平行排列，称为交织结构； 若其中玻璃质含量明显， 称玻晶交织结构。因其在安山岩中常见，又称安山结 构。
粗面结构：喷出岩的基质中钾长石微晶呈平行排列。
第四节 火成岩的构造
一、概念： 指岩石中不同矿物集合体之间或矿物集合体与其他组 成部分之间的排列、充填方式等 二、影响因素 ： （1）岩浆结晶时的物化环境 （2）岩浆的侵位机制 （3）侵位时的应力状态 （4）岩浆冷凝时是否仍在流动等
第二节 火成岩的矿物成分
三、火成岩的矿物共生组合 • 不同岩类矿物的共生组合特征 1、橄榄岩类： Ol + py 2、辉长岩-玄武岩类： Py +基性Pl 3、闪长岩-安山岩类： Hb +中性Pl 4、正长岩-粗面岩类： Q +酸性 Pl +or + Bi
第二节 火成岩的矿物成分
三、火成岩的矿物共生组合 • 影响火成岩矿物共生组合的因素 1、岩石的化学成分
第二节 火成岩的矿物成分
二、造岩矿物的分类 3. 根据矿物成因分类 (1)原生矿物：从岩浆中结晶出来的矿物。按形成环境又 可分为高温型和低温型 (2)次生矿物：包括蚀变矿物和交代矿物，主要岩浆期 后 热液和挥 发份作用的结果，常与矿化有关。 (3) 表生矿物： 由地表风化作用所形成的产物。如长石 风化成高岭土。
火成岩
浅成岩是岩浆在地下，侵入地壳内部3-1.5千米的深度之间形成的火成岩，一般为细粒、隐晶质和斑状结构；深成岩是岩浆侵入地壳深层3千米以下，缓慢冷却相成的火成岩，一般为全晶质粗粒结构；亦名侵入岩。
火山岩在火山爆发岩浆喷出地面之后，再经冷却形成，所以又名喷出岩，由于冷却较快，所以一般形成细粒或玻璃质的岩石。
编辑本段纹理岩浆岩最明显的分别是纹理，主要与组成晶子（粒子）的大小和形状相关。
编辑本段粒度根据晶子粒的大小，岩浆岩分成五类：火成岩标本（图3)伟晶岩质，有非常大的颗粒晶岩质，只有大的颗粒斑状，有一些大颗粒和一些小颗粒非显晶质，只有小颗粒玻璃状，没有颗粒编辑本段晶体结构晶体形状也是纹理的一个重要因素，以此分成三类：全角：晶体形状完全保存。
火成岩标本（图4)半角：晶体形状部分保存。
他形：认不出晶体方向。
其中以第3项居多编辑本段化学成分岩浆岩以两种化学成分分类：二氧化硅的含量：火成岩标本（图5)酸性火成岩含量>66%中性火成岩含量66%~52%基性火成岩含量52%~45%超基性火成岩含量45%~40%石英，碱长石和似长石的含量：长英质：含量很高，一般颜色较浅，密度较低。
铁镁质：含量低，颜色深，而且密度较高。
编辑本段物质组成①化学成分。
主要由氧、硅、铝、铁、钙、钠、钾、镁、钛、锰、氢、磷岩浆岩平均化学成分表等12种元素组成。
它们被称为造岩元素，约占火成岩总重量的99%以上，尤以氧最多，占总重量的46%以上。
其余所有元素的重量总和还不到1%。
它们常用氧化物百分数表示（表1）。
SiO2是岩浆岩中最重要的一种氧化物，其含量是岩石分类的一个主要参数。
如SiO2含量大于65%的火成岩称酸性岩，含量52%～65%者为中性岩，45%～52%者为基性岩，小于45%者为超基性岩。
K2O+Na2O重量百分数之和称为全碱含量，也是岩石分类的一个重要参数。
除12种主要元素外，火成岩中还含有许多种微量元素，如Au、Ag、As、B、Ba、Be、Cu、Pb、Zn、F、Cl、S、Ce、Li等。
第4章火成岩成分及分类
SiO2在主要元素中含量最高，变化于34-75%之间，少数可达80%，同时它对 岩浆及火成岩的物理化学性质及矿物组成的影响最大，因此是火成岩中 最重要的一种氧化物。被用来作为划分火成岩酸性程度和基性程度的参 数。SiO2>66%者，称为酸性岩；SiO2 =53-66%者，称为中性岩；SiO2 = 45-53%者，称为基性岩；SiO2 <45% 者，称为超基性岩。习惯上对SiO2 含 低量 者高 ，1者 谓5 称之之酸为度酸小性，程亦度 可高 称或 基性酸程度度大高，。也P叫h 基性程度低；反之，对含量
粗面岩
61.21 0.70 16.96 2.99 2.29 0.15 0.93 2.34 5.47 4.98
正长岩
58.58 0.84 16.64 3.04 3.13 0.13 1.87 3.53 5.24 4.98
响岩
56.19 0.62 19.04 2.79 2.03 0.17 1.07 2.72 7.79 5.24
玄武岩
49.20 1.84 15.74 3.79 7.13 0.20 6.73 9.47 2.91 1.10
辉长岩
50.14 1.12 15.48 3.01 7.62 0.12 7.59 9.58 2.39 0.93
粗面玄武岩 49.21 2.40 16.63 3.69 6.18 0.16 5.71 7.90 3.96 2.55
Na2O+K2O,wt%
13
11
F
U3
T
9
U2
S3
R
7
5
SiO2
3
1
U1
S2
S1
O3
B
O1
O2
Pc
37 41 45 49 53 57 61 65 69 73 77
岩石学--4火成岩的成分及分类
(2) 电子探针分析法 （主量元素） (2)中子活化法 （微量元素）
(3)电感耦合等离子体发射光谱法 （微量元素）
(5) 气体源质谱法 （同位素）
二、火成岩的矿物成分
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。
岩浆岩的主要元素含量
2.以 氧 化 物 表 示:
SiO2, Al2O3, Fe2O3, FeO, MgO, CaO, K2O, Na2O 和 H2O 等9 种 最 重 要, 占 岩 浆 岩 平 均 化 学 成 分 的98% 左 右. SiO2 34～75% 少 数 可 达 80% Al2O3 10～20% 在 纯 橄 榄 岩 中 较 低 MgO 1～25% CaO 0～15% 但 某 些 辉 长 岩 中 达23% Fe2O3+FeO 0.5～15% 一 般FeO>Fe2O3 Na2O 0～15% 霞 石 岩 中 可 达19.48% K2 O 一 般<10% 白 榴 石 岩 中 可 达17.94% H2O+( 结 晶 水) 和H2O- ( 吸 附 水) 一 般<2% 个 别 达10% TiO2 0～2% 很 少 超 过 5% P2O5 0～0.5% 很 少 超 过 3% MnO 0～0.3% 很 少 超 过 2%
硅铝矿物和铁镁矿物
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。 这 些 矿 物 颜 色 均 较 浅， 所 以 又 叫 浅 色 矿 物。
(3)电感耦合等离子体发射光谱法 （微量元素）
(5) 气体源质谱法 （同位素）
二、火成岩的矿物成分
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。
岩浆岩的主要元素含量
2.以 氧 化 物 表 示:
SiO2, Al2O3, Fe2O3, FeO, MgO, CaO, K2O, Na2O 和 H2O 等9 种 最 重 要, 占 岩 浆 岩 平 均 化 学 成 分 的98% 左 右. SiO2 34～75% 少 数 可 达 80% Al2O3 10～20% 在 纯 橄 榄 岩 中 较 低 MgO 1～25% CaO 0～15% 但 某 些 辉 长 岩 中 达23% Fe2O3+FeO 0.5～15% 一 般FeO>Fe2O3 Na2O 0～15% 霞 石 岩 中 可 达19.48% K2 O 一 般<10% 白 榴 石 岩 中 可 达17.94% H2O+( 结 晶 水) 和H2O- ( 吸 附 水) 一 般<2% 个 别 达10% TiO2 0～2% 很 少 超 过 5% P2O5 0～0.5% 很 少 超 过 3% MnO 0～0.3% 很 少 超 过 2%
硅铝矿物和铁镁矿物
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。 这 些 矿 物 颜 色 均 较 浅， 所 以 又 叫 浅 色 矿 物。
5-岩石地球化学之四--火成岩岩石化学的构造环境判别
稀土元素及其特征-4
La/YbN（Yb值易准确测定）比值指示REE配分 曲线斜率，有时也用La/LuN和Ce/YbN表示（La、 Ce和Yb、Lu分别为轻、重REE代表）。该比 值＞1，曲线向右倾，富LREE，一般见于酸性 岩；该值～1，曲线近于水平，属球粒陨石型， 如大洋拉斑玄武岩、科马提岩；＜1，曲线左 倾，见于石榴石二辉橄榄岩、橄榄岩质科马提 岩和受交代、强分异的富HREE的浅色花岗岩。
稀土元素及其特征-3
与δEu相仿的另一REE参数是δ Ce，也是由于 Ce的变价所致，即Ce除常三价外，在氧化条件 下可呈四价而与其它三价的REE分离。因此无 Ce负异常岩石比之有Ce负异常岩石形成于更低 氧化条件下。在岩石风化过程的弱酸条件下， Ce4+极易水解滞留于原地，使淋滤出来的溶液 贫Ce，此外海水中Ce停留时间又比其它REE短 得多，所以海水沉淀物往往呈现－Ce，即Ce亏 损。
呈四重效应的REE配分曲线的四组元素划分规则是： 第1组，La—Ce—Pr—Nd；第2组，Pm—Sm—Eu— Gd；第3组，Gd—Tb—Dy—Ho；第4组，Er—Tm— Yb—Lu。它们以Nd/Pm、Gd、Ho/Er为分界点。其中 第2组和第3组之间，以Gd为公用点；第2组因缺Pm 值（一般为非天然REE）和Eu通常呈异常，使第2组 曲线上凸或下凹效应不明显；第4组是发育最差的。 因此，观察是否存在四重效应，通常以第1、3两组 为主要观察对象；估算四重效应强、弱程度，也以 第1、3两组为准。
岩石地球化学 NO.4
火成岩岩石（地球）化学 及其构造环境判别
稀土元素
稀土元素（rare earth elements，REE）一般指 原子序数57到71的15个La系元素和39号的Y稀 土元素。稀土元素总量∑REE以∑La～Lu，+Y 表示。轻稀土元素LREE指La至Eu，其总量以 ∑LREE或∑Ce表示，其中Pm（钜）基本上是 人造的（除了高品位U矿）；重稀土元素 HREE指Gd至Lu，不包括Y，其总量用∑HREE 表示，如用∑Y表示则包括Y在内的Gd至Lu元 素。
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七、火成岩形成构造环境的判别
(2)花岗岩形成 构造环境的 判别图解
R1- R2图解 （Batchelor 等，1985）
七、火成岩形成构造环境的判别
（2）花岗岩形成构造环境的主要元素判别 Maniar和Piccoli（1989）提出的方法
（2）花岗岩形成构造环境的主要元素判别 Maniar和Piccoli（1989）提出的方法
DI= Q + Af + Ab + Ne + Kp + Lc（标准矿物） AR= w（ Al2O3 +K2O+Na2O+CaO ）/ W（ Al2O3 + CaO-K2O-Na2O）
纵坐标：其它氧化物
双变图解
（哈克图解）
Harker Diagram for Crater Lake
六、火成岩岩浆来源深度的确定
（1）花岗岩岩浆来 源深度的确定 （Platen等，1969） P=0.4 Gpa 左右 h=13 Km左右
六、火成岩岩浆来源深度的确定
（2）玄武岩岩浆 来源深度的确定 （Yoder，1976）
七、火成岩形成构造环境的判别
大量研究显示不同系列的火山岩形成的构造环境存在重要 差别
岩 石 板块边缘 Characteristic Plate Margin 系 列 汇聚的 离散的 Series Convergent Divergent Alkaline yes Tholeiitic yes yes Calc-alkaline yes
F
（2）拉斑玄武岩系列和钙碱性系列的划分 AFM图解：更适合于中酸性岩石 A—w（ Na2O+K2O）% F—w（FeO+Fe2O3）% M—w（MgO） %
Calc-alkaline
ol Th eiit
ic
A
M
四、火成岩系列的划分
（2）拉斑玄武岩系列和钙碱性系列的划分
更适用于基性岩系列划分的图解： w（FeO）/w（MgO）—w（SiO2）% w（FeO）/w（MgO）—w（FeO）%
第三章
岩石化学
1. 主要元素 2. 微量元素 3. 稀土元素 4. 同位素
一、CIPW标准矿物计算法
1、基本原理：
1900－1903年间，美国的W Cross ，J P Iddings， L V Pirsson和H S Wahsington等4人共同提出的一种 岩石化学标准矿物计算方法。 这种方法是将岩石的氧化物质量百分数换算为氧 化物分子数，然后按照一定的顺序再将其分子数依据 一定的规律组合成若干种理想成分的标准矿物分子， 即“标准矿物”，最后将标准矿物分子数换算为标准矿 物质量百分数。
四、火成岩系列的划分
3个主要系列：碱性系列、钙碱性系列和拉斑玄武岩系列 （1）碱性和亚碱性系列的划分 SiO2－（Na2O+K2O）变异图：适用于侵入岩和火山岩
Alkali vs. Silica diagram for Hawaiian volcanics: Seems to be two distinct groupings: alkaline and subalkaline
（5）Ne－Hy－Ol－Q命名法
三、火成岩碱度的确定
（1） 里特曼（Rittmann，1957）法（组合指数法） ＝[w（K2O+Na2O）2] / [w（SiO2- 43）] < 3.3 = 3.3～9 >9 钙碱性岩 碱性岩 过碱性岩
三、火成岩碱度的确定
（2）赖特（Wright，1969）法 （碱度率指数法） AR＝w[Al2O3+CaO+(K2O+Na2O)]/ w[Al2O3+CaO- (K2O+Na2O)]
2、计算实例：氧化物含量和分子数
Sample 岩性 SiO2 TiO2 Al2O3 TFe2O3 MnO MgO CaO Na2O K 2O P2O5 LOI Total DTEJ1-1 玄武岩 48.14 2.09 17.59 9.79 0.13 4.02 9.98 3.82 1.48 0.46 2.18 99.68 分子数 82.18 2.68 17.69 6.29 0.19 10.23 18.25 6.32 1.61 0.33 0035-2 闪长岩 58.57 0.79 16.50 7.24 0.11 3.53 6.12 3.48 2.69 0.17 0.60 99.80 分子数 98.27 1.00 16.31 4.57 0.16 8.83 11.00 5.66 2.88 0.12 97105-2 花岗岩 72.73 0.23 14.05 2.00 0.05 0.45 1.53 4.42 3.71 0.07 0.47 99.71 分子数 121.86 0.29 13.87 1.26 0.07 1.12 2.75 7.18 3.96 0.05
TiO2- 10MnO- 10P2O5图解
(E D Mullen，1983) OIT: 大洋岛屿拉斑玄武岩 OIA：大洋岛屿碱性玄武岩 MORB:洋中脊玄武岩 IAT:岛弧拉斑玄武岩 CAB:钙碱性玄武岩
FeO*- MgO- Al2O3图解
(T H Pearce，1977) 1. 洋中脊及大洋底部 2.大洋岛屿 3.造山带 4.大陆板块内部 5.扩张中心岛屿（冰岛）
板块内部 Within Plate 大洋的 大陆的 Oceanic Continental yes yes yes yes
七、火成岩形成构造环境的判别
（1）玄武岩的主要元素判别图解
A. F1-F2-F3图解 （J A Pearce，1976） B. MgO-FeO-Al2O3图解 （T H pearce，1977） C. TiO2-K2O-P2O5图解 （T H pearce，1977） D. MnO-TiO2-P2O5图解 （Mullen，1983） 注意：图解应用的前提及适用的范围
Na 15
二、火成岩类型的划分
（3） SiO2—K2O
二、火成岩类型的划分
（4）Al2O3－CaO+Na2O+K2O
(钠闪石) (钠铁闪石)
偏铝质 过铝质
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
过碱质
ACNK= Al2O3 /（CaO+Na2O+K2O）（分子数比） ANK= Al2O3 /（Na2O+K2O）（分子数比）
二、火成岩类型 的划分
2、计算实例：标准矿物质量百分数
Sample 岩性 Q－石英 C－刚玉 Or－钾长石 Ab－钠长石 An－钙长石 Ne－霞石 Di－透辉石 Hy－紫苏辉石 Ol－橄榄石 Mt－磁铁矿 Il－钛铁矿 总 量 DTEJ1-1 玄武岩 0.00 0.00 9.10 24.91 27.48 4.69 19.83 0.00 7.86 2.01 4.13 100.01 0035-2 闪长岩 7.86 0.00 16.16 29.88 21.75 0.00 7.52 13.84 0.00 1.46 1.52 99.99 97105-2 花岗岩 28.13 0.00 22.17 37.73 7.58 0.00 0.08 3.47 0.00 0.39 0.44 99.99
（2）花岗岩的主要元素判别图解
A. Maniar等 （1989）提出的图解 B. R1—R2图解（Batchelor R A.等，1985）
（1）玄武岩的主要元素判别图解 F1-F2-F3图解 （J A Pearce，1976）
（1）玄武岩的主要元素判别图解 MgO-FeO-Al2O3图解 （pearce，1977） MnO-TiO2-P2O5图解 （Mullen，1983）
3、注意： CIPW计算所得标准矿物与岩石中实际存在的矿 物之间是有差别的，例如： 4、 CIPW标准矿物计算结果的岩石学意义： （1）火成岩的分类命名 （2）在实验相图上投点，来分析岩浆来源深度 和岩浆结晶的温压条件 （在下面将会讲到）
二、火成岩类型的划分
（1） SiO2含量 超基性岩：<45% 基性岩：45-53% 中性岩：53-66% 酸性岩： >66% （2） SiO2—(Na2O+K2O)
四、火成岩系列的划分
（3）其它的划分方法
五、岩浆演化－ Harker图解
问题的提出：在一个地区常出现一组密切共生、成分变化大的火成岩－－ 那么这些岩石间的成因关系如何？演化方式如何？ 原理：成分的相关性和演化趋势 解决方式：变异图解－－常用的Harker图解
横坐标的选择：SiO2、MgO、分异指数（DI）、碱度率（AR）
四、火成岩系列的划分
（1）碱性和亚碱性系列的划分 Ol’- Ne’- Q’三角图解： Ol’=Ol + 3/4 × Hy Ne’=Ne + 3/5 × Ab Q’=Q + 2/5 × Ab + 1/4×Hy
A－ 碱性系列 S－亚碱性系列
四、火成岩系列的划分
亚碱性系列可以进一步划分为拉斑玄武岩系列和钙碱性系列