火成岩化学组分分类指数
3.火成岩成分和分类
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
常用火成岩稀土元素、痕量元素标准化值
侵入岩成因类型判别
1、这里所说的侵入岩成因类型系指源区岩石类型，即传统上划分的I、S、A、M分类，但含义有所区别，也不完全是指花岗岩类，但主要是用来对原生岩浆来源的表达。
2、尽管有许多地球化学方案和图解用于区分不同的火成岩成因类型，本要求主要强调岩石的矿
表5-14 常用火成岩稀土元素、痕量元素标准化值＊
＊Sun & McDonough（1989）
物学特征和岩石学特征。
I型用来表示幔源岩浆与壳源岩浆混合成因的火成岩类，其源区岩石多为变质火成岩，也包括地幔岩部分熔融的贡献，对于中酸性岩来说，其标志是含有钙质闪石类矿物；S型的含义与Pitcher（1983）的原意相同，系指源区岩石为富铝的变质沉积岩，其矿物学标志是含有白云母、石榴石、堇青石、刚玉等矿物；A型花岗岩类系指含有碱性暗色矿物的花岗岩类和正常岩类；M型则泛指幔源原生岩浆及其进化岩浆。
3、前人关于花岗质岩石成因类型的鉴别特征，工作中可作为参考。
第4章火成岩的分类命名-PPT文档资料
火成岩的分类命名
学习目的：学会如何在手标本上和通过薄片观察
来确定岩石名称，掌握各大岩类的基 本特征。
（一） 火成岩分类命名的主要依据
1、地质产状、岩石的结构和构造
深成岩 浅成岩 喷出岩
2、矿物成分
超镁铁质岩：色率>90 镁铁质岩： 色率=10~90 中性岩： 色率= 10~ 40 长英质岩： 色率< 10
含 副 长 石 二 长 闪 长 岩 含 副 长 石 二 长 辉 长 岩 副 长 石 闪 长 岩 副 长 石 辉 长 岩
6 0 6 0
副 长 石 岩
F
深 成 岩 根 据 实 际 矿 物 含 量 用 Q A P F 图 解 分 类 和 命 名
（ 基 于 S tr e c k e ise n , 1 9 7 6 图 ） Q = 石 英 ， A = 碱 性 长 石 ， P = 斜 长 石 ， F = 副 长 石
5
正长岩 碱长 正长岩
二长闪长岩 二长辉长岩
1、使用QAPF图解注意问题
(1) 岩石必须是火成的深成岩 (2) 岩石的暗色矿物总量 M<90% (3) 必须重新计算Q（或F）、A、P的相对体积百分含量
Q + A + P = 100 % 或 F + A + P = 100% M<90%的岩石中，镁铁矿物含量不参加计算
2、QAPF图解的不足或存在的问题
(1) 不同类型的岩石落在同一个分区内；
(2) 有时，岩石在QAP或FAP图解上投影在分区线上； (3) 有些火成岩不能在QAPF图解中分类， 有一定 的局限性。
Q
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
(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。
第8讲(火成岩的分类及命名)
⑶Al2O3及铝过饱和指数（Al2O3>CaO+K2O+Na2O）
①过铝质岩石：Al2O3>CaO+K2O+Na2O,岩石中出现白云母、黄玉、 电气石、锰铝－钙铝榴石及其它富铝矿物； ②偏铝质岩石：CaO+K2O+Na2O>Al2O3>K2O+Na2O ，岩石中出现 铝硅酸盐矿物，如黑云母、角闪石、黄长石等； ③亚铝质岩石： Al2O3 K2O+Na2O ，岩石中主要含铝矿物是长石 和似长石类矿物； ④贫铝质岩石： Al2O3 < K2O+Na2O，岩石中常出现碱性暗色矿物 和副长石类矿物，如霓石、霓辉石、钠闪石等。
b. 基于火山物质的大小
4.本教材采用的岩石分类
①超基性岩类(橄榄岩－苦橄岩):SiO2含量小于 45％，几乎全由暗色矿物构成。 ②基性岩类(辉长岩－玄武岩):SiO2含量介于 45-53％之间，主要由暗色矿物和基性斜长石组成。 ③中性岩类(闪长岩－安山岩、正长岩－粗面 岩):SiO2含量为52-65％，主要由中性斜长石/碱性 长石及暗色矿物组成。 ④酸性岩类(花岗岩－流纹岩、花岗闪长岩－英 安岩) : SiO2含量大于65％，主要由石英、长石和少 量暗色矿物组成。
岩矿物，主要有石英、斜长石、碱性长石和副长
石。它们在手标本上呈浅色，又称浅色矿物。
根据色率，鉴定岩石中浅色矿物（硅铝质）和暗 色矿物（镁铁质）的比例，可以估计岩石的基性程度， 是岩石分类的重要标志之一。 淡色（M=0-35) 长英质 如花岗岩 中色 （M=35-65) 中色岩 如闪长岩、辉长岩 暗色 （M=35-65) 镁铁质 如玄武岩、橄榄岩
M > 90%的深成岩的分类 适用超镁铁质岩
3-岩石地球化学之二--火成岩系列与类型研究
亚碱性系列再分：钙碱性与拉斑玄武岩-4
③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
FeO'－FeO'/MgO变异图
Sub-Ab Ab B as -T rach-Neph
0 35
45
55
65
75
40 .001
0.01
0.1
1
10
SiO2
Zr/TiO2 *0.000 1
利用Minpet模板图判别岩类-2
5
Com/Pant Phonolite
2 1
Alkali Rhyolite Phonolite
1
Rhyolite
酸度、碱度、系列及类型图解-1
据SiO2可划分酸度，据SiO2及K2O+Na2O 可确定δ﹛δ=（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
Cpx2+0.014× Opx× Ol－0.011 × 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
16 14 12 10
区分碱、亚碱性两个系列-2
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。
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碱值=(Na2O+K2O)/Al2O3(wt%)
碱度率AR=(Al2O3+CaO+(Na2O+K2O))/(Al2O3+CaO-(Na2O+K2O))(wt%) 铝饱和指数A/CNK=Al2O3/(CaO+Na2O+K2O)(分子比)
NK/A=(Na2O+K2O)/Al2O3(wt%)
氧化指数OX= FeO/(FeO+Fe2O3)(wt%)
分异指数DI=Q+Or+Ab+Ne+Lc+Kp(CIPW计算数据)
固结指数SI=100×MgO/(MgO+Fe2O3+FeO+Na2O+K2O)(wt%)
长英指数FL=100(Na2O+K2O)/(Na2O+K2O +CaO)(wt%)
镁铁指数MF=100×(Fe2O3 + FeO)/(Fe2O3+ FeO+MgO)(wt%)。
CIPW标准矿物计算(Norm mineral calculation)
CIPW标准矿物计算是根据岩石的化学分析结果计算出岩石中的矿物组成。
此方法是目前最常用的矿物计算方法。
由美国的三位岩石学家Cross, Iddings和Pirrson以及一位地球化学家Washington (1903)共同设计，为纪念他们的贡献就以他们姓名的第一个字母组合CIPW表示该计算方法。
Norm (标准矿物)is a calculated “idealized” mineralogy
Mode （实际矿物）is the volume % of minerals seen
表1-4 用于CIPW标准矿物计算的标准矿物分子式，分子量和氧化物的分子量
CIPW计算方法和步骤：
1)、氧化物重量百分数除以分子量，得到分子数；
2)、将MnO加到FeO中，作为一个整体，因为Mn≒Fe易成类质同象置换；
3)、用3.33倍P2O5的CaO与P2O5形成磷灰石;
4)、如果FeO>TiO2 ，用等量的FeO和TiO2形成钛铁矿；如果FeO < TiO2，过量的TiO2和相同量的CaO先形成榍石（在形成钙长石后）；如果仍有过量的TiO2，就形成金红石。
5)、用与K2O等量的Al2O3与其（K2O）结合形成正长石。
6)、剩余的Al2O3与等量的Na2O形成钠长石；若Al2O3不足，则进行(10)。
7)、如果仍有Al2O3剩余，则与等量的CaO形成钙长石。
8)、还有Al2O3多余，形成刚玉。
9)、如果CaO 与Al2O3形成钙长石后有CaO剩余，形成透辉石中的硅灰石。
10)、多于Al2O3的Na2O用以形成锥辉石；这时无An，Fe2O3与Na2O结合
11)、如果Fe2O3 > Na2O，则剩余的Fe2O3与FeO结合形成磁铁矿。
12)、如果与FeO形成磁铁矿后，仍有Fe2O3剩余，则剩余部分形成赤铁矿。
13)、将MgO与剩余的FeO计算出他们的相对比例。
14)、计算钙长石(7)后剩余的CaO和等量的(FeO+MgO)形成透辉石。
15)、如果有CaO剩余，则形成硅灰石；
16)、如果是FeO+MgO剩余，则构成紫苏辉石。
17)、按照前面所述的分子式比例把SiO2分配到榍石、锥辉石、正长石、钠长石、钙长石、透辉石、硅灰石或紫苏辉石中。
18)、剩余的SiO2形成石英。
19)、如果SiO2不足(17)，就将形成紫苏辉石的SiO2扣除，这时有剩余，就按照以下方程将其分配到紫苏辉石和橄榄石中：
x = 2S-M,
y = M-x
x是紫苏辉石的分子数，y是橄榄石的分子数，M是可用的(FeO+ MgO)的数值，S是可用的SiO2数值。
如果SiO2没有达到(FeO+MgO)的一半，则(FeO+MgO)都形成橄榄石。
不足的SiO2，是把榍石中的SiO2释放出来，CaO和TiO2计算成钙钛矿。
20)、如果SiO2仍然不足，将从钠长石中扣除，使其转化为霞石。
x = （S-2N）/4,
y = N-x
x是钠长石的分子数，y是霞石的分子数，N是可用的Na2O，S是可用的SiO2数值。
21)、如果(20)的SiO2没有Na2O的两倍，则Na2O都形成霞石。
不足的SiO2是通过将部分正长石转变为白榴石而获得。
22)、用标准矿物分子数乘以其分子量获得最后的标准矿物重量百分数。
注意：CIPW计算出的矿物是理想的（标准的），与实际矿物(modal mineral) 肯定存在差异：矿物种类，如在花岗岩中常见的角闪石和黑云母也无法计算。
因此，CIPW计算较适用于中基性以下的岩石，对花岗质岩石可用的是对长英质矿物的评价。
矿物成分，自然界多数矿物存在类质同象置换，如在透辉石中有少量Al2O3, Na2O。
CIPW计算也不涉及岩石的结构，故不能简单用于岩石的命名。
以实际矿物统计为准，CIPW计算为辅。
故多用于火山岩中的矿物估计。