巖石地球化學 課件 趙志丹

1、第一節(jié)、第一節(jié)、主量主量元素數(shù)據(jù)處理與解釋元素數(shù)據(jù)處理與解釋第二節(jié)、第二節(jié)、微量微量元素數(shù)據(jù)處理與解釋元素數(shù)據(jù)處理與解釋第三節(jié)、第三節(jié)、同位素同位素數(shù)據(jù)處理與解釋數(shù)據(jù)處理與解釋第三章、巖石地球化學數(shù)據(jù)的處理與解釋第三章、巖石地球化學數(shù)據(jù)的處理與解釋計算計算CIPW的軟件，的軟件，Norm3Geokit, 路遠發(fā)編寫路遠發(fā)編寫A TEXTURAL ATLAS OF MINERALS IN THIN SECTION, 軟件軟件, 編寫者為編寫者為Daniel J. Schulze, University of Toronto.Ragland P. C. Basic analytical Petro

2、logy. Oxford University Press, New York, 1989. 【書號：書號： 350 R12】Wilson M. Igneous Petrogenesis. Kluwer Academic Publishers, London. 2001 推薦軟件和參考書推薦軟件和參考書(1) MacKenzie W. S. and Adams A. E. A color atlas of rocks and minerals in thin section. John Wiley & Sons, Inc. New York, 1993, 192p (有掃描件有掃描件)(2)

3、MacKenzie W. S., Donaldson C. H., and Guilford C. Atlas of igneous rocks and their textures. John Wiley & Sons, Inc. New York, 1982 (有掃描件有掃描件)(3) Best M. G. Igneous and metamorphic petrology. 2nd edition. Blackwell Science Ltd, 2003 (有掃描件有掃描件)(4) Le Maitre (ed), Igneous Rocks: A classification and G

4、lossary of Terms (2nd edition). Cambridge University Press, 2002. 【書號書號360/L46/2】關于巖石化學關于巖石化學/ /顯微結(jié)構(gòu)英文參考書顯微結(jié)構(gòu)英文參考書 （可供）（可供）推薦新出版參考書推薦新出版參考書( (研究生教材研究生教材) )鄧晉福，羅照華，蘇尚國，等鄧晉福，羅照華，蘇尚國，等. . 巖石成因、構(gòu)巖石成因、構(gòu)造環(huán)境與成礦作用造環(huán)境與成礦作用。地質(zhì)出版社，。地質(zhì)出版社，20042004第一節(jié)、主量元素數(shù)據(jù)處理與解釋第一節(jié)、主量元素數(shù)據(jù)處理與解釋第三章、巖石地球化學數(shù)據(jù)的處理與解釋第三章、巖石地球化學數(shù)據(jù)的處理與解

5、釋一、巖石化學的主要指標一、巖石化學的主要指標二、主量元素數(shù)據(jù)直接用于巖石分類和系列劃分二、主量元素數(shù)據(jù)直接用于巖石分類和系列劃分三、三、CIPW計算后用于巖石分類和系列劃分計算后用于巖石分類和系列劃分四、主量元素用于判別巖漿（地球化學）作用過程四、主量元素用于判別巖漿（地球化學）作用過程五、主量元素應用于實驗巖石學五、主量元素應用于實驗巖石學 代表性巖漿巖的化學成分代表性巖漿巖的化學成分橄欖巖橄欖巖玄武巖玄武巖 安山巖安山巖 流紋巖流紋巖 響巖響巖SiO242.2649.2057.9472.8256.19TiO20.631.840.870.280.62Al2O34.2315.7417.021

6、3.2719.04Fe2O33.613.793.271.482.79FeO6.587.134.041.112.03MnO0.410.200.140.060.17MgO31.246.733.330.391.07CaO5.059.476.791.142.72Na2O0.492.913.483.557.79K2O0.341.101.624.305.24H2O+3.910.950.831.101.57Total98.7599.0699.399.5099.23(引自引自Winter, 2001)Sam pl eSi O2Ti O2A l2O3Fe2O3FeOM nOM gOC aON a2OK2OP2O

7、5LO ITO TA LD S-141.594.409.7812.905.080.179.2612.492.993.140.982.0199.71一、巖石化學的主要指標一、巖石化學的主要指標1. SiO1. SiO2 2與巖石分類與巖石分類SiOSiO2 2在主要元素中含量最高，變化范圍在主要元素中含量最高，變化范圍:34-80 %:34-80 %，意義意義: :對巖漿及巖漿巖的物理化學性質(zhì)及礦物組成的影響最大，因?qū)r漿及巖漿巖的物理化學性質(zhì)及礦物組成的影響最大，因此是火成巖中最重要的一種氧化物。此是火成巖中最重要的一種氧化物。2. SiO2. SiO2 2含量是巖漿巖含量是巖漿巖4 4大類劃

8、分的依據(jù)大類劃分的依據(jù)3. 3. 酸性程度就是指酸性程度就是指SiOSiO2 2含量高低含量高低4. SiO4. SiO2 2飽和度決定礦物組合飽和度決定礦物組合堿堿 性性超基性巖超基性巖基性巖基性巖酸性巖酸性巖堿性巖堿性巖6653-66無無無或很少無或很少20%無無一般無長一般無長石石斜長石為斜長石為主主斜長石為斜長石為主主鉀長石為鉀長石為主主鉀長石鉀長石斜長石斜長石鉀長石為鉀長石為主，含似主，含似長石長石橄欖石，橄欖石，輝石，輝石，90%主要為輝主要為輝石，可有石，可有角閃石，角閃石，黑云母，黑云母，橄欖石，橄欖石，90%黑云母為黑云母為主，次為主，次為角閃石，角閃石，10-15 %堿性輝

9、石堿性輝石和堿性角和堿性角閃石，閃石，40%深成巖深成巖中粗粒中粗粒/似似斑狀結(jié)構(gòu)斑狀結(jié)構(gòu) 橄欖巖橄欖巖輝巖輝巖輝長巖輝長巖閃長巖閃長巖正長巖正長巖花崗巖花崗巖霞石正長霞石正長巖巖淺成巖淺成巖細粒細粒/斑狀斑狀結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 苦橄玢巖苦橄玢巖金伯利巖金伯利巖輝綠巖輝綠巖閃長玢巖閃長玢巖正長斑巖正長斑巖花崗斑巖花崗斑巖霞石正長霞石正長斑巖斑巖噴出巖噴出巖班狀/玻璃班狀/玻璃質(zhì)/隱晶質(zhì)質(zhì)/隱晶質(zhì) 苦橄巖苦橄巖科馬提巖科馬提巖玄武巖玄武巖安山巖安山巖粗面巖粗面巖流紋巖流紋巖響巖響巖巖石系列巖石系列鈣鈣 堿堿 性性巖石類型巖石類型中性巖中性巖SiO2含量含量(%)53-66石英含量石英含量5%長石種類和含量

10、長石種類和含量暗色礦物種類和含量暗色礦物種類和含量角閃石為主，次為黑角閃石為主，次為黑云母，輝石，云母，輝石，15-40%巖漿巖分類表巖漿巖分類表SiO2用于巖漿巖的用于巖漿巖的4大類劃分大類劃分SiO2 (wt.%)巖石大類巖石大類典型巖石典型巖石66酸性酸性花崗巖花崗巖-流紋巖流紋巖酸性酸性增強增強玄武巖玄武巖花崗閃長巖花崗閃長巖花崗巖花崗巖橄欖巖橄欖巖(3) SiO2飽和礦物：飽和礦物： SiO2含量充足（剛好），則形含量充足（剛好），則形成成輝石、角閃石、斜長石，鉀長石，云母輝石、角閃石、斜長石，鉀長石，云母等等不含不含Q，也不含，也不含SiO2不飽和礦物。不飽和礦物。(1) SiO2

11、過飽和過飽和SiO2很多（過多），除形成硅很多（過多），除形成硅酸鹽礦物外，還有剩余酸鹽礦物外，還有剩余石英，石英， Q就是過飽和礦就是過飽和礦物，含有物，含有Q的巖石，就是的巖石，就是SiO2過飽和巖石。過飽和巖石。(2) SiO2不飽和：不飽和： SiO2不足，出現(xiàn)不足，出現(xiàn)鎂橄欖石，似長鎂橄欖石，似長石類石類（霞石、白榴石等）礦物，不含（霞石、白榴石等）礦物，不含Q。 【為什么為什么?若有若有Q存在會發(fā)生反應（見下頁）存在會發(fā)生反應（見下頁）】SiO2過飽過飽和巖石和巖石SiO2不飽不飽和巖石和巖石SiO2飽和飽和巖石巖石SiO2飽和度飽和度與礦物共生組合的關系與礦物共生組合的關系不能與

12、不能與SiO2共存，屬于共存，屬于SiO2不飽和礦物不飽和礦物1. 霞石霞石霞石霞石NaAlSiO4鉀霞石鉀霞石KAlSiO4, 高溫時為連續(xù)固熔體系列高溫時為連續(xù)固熔體系列產(chǎn)于富含產(chǎn)于富含Na2O而而SiO2不飽和巖漿巖中，不飽和巖漿巖中，六方短柱，厚板狀六方短柱，厚板狀2. 白榴石，白榴石，KAlSi2O6, 正方晶系（假等軸晶系）正方晶系（假等軸晶系）自形晶，四角三八面體自形晶，四角三八面體白榴石白榴石西藏西藏白榴石斑巖白榴石斑巖特別強調(diào)：似長石類礦物特別強調(diào)：似長石類礦物霞石霞石六方短柱，厚板狀六方短柱，厚板狀霞石霞石-似長石類礦物似長石類礦物霞石霞石Na3K(SiAlO4)4霞石霞石

13、SiOSiO2 2不飽和礦物與不飽和礦物與SiOSiO2 2反應式反應式Mg2SiO4+SiO2 = 2MgSiO3 橄欖石橄欖石 熔體熔體 頑火輝石頑火輝石NaAlSiO4+SiO2=NaAlSi3O8 霞石霞石 熔體熔體 鈉長石鈉長石KAlSi2O6+SiO2=KAlSi3O8 鉀霞石鉀霞石 熔體熔體 鉀長石鉀長石 SiOSiO2 2飽和度與礦物組合飽和度與礦物組合2. Na2O+K2ONa2O+K2O-稱為全堿含量稱為全堿含量,里特曼指數(shù)里特曼指數(shù) （ , Rittmann Index）)%( 43SiO2O)KO(Na222wt 3.399過堿性巖過堿性巖 大小與巖石系列劃分大小與巖石

14、系列劃分=巖漿巖的分類（考慮全堿含量）巖漿巖的分類（考慮全堿含量）)%( 43SiO2O)KO(Na222wt巖石大類巖石大類（酸度）（酸度）巖石系列巖石系列（堿度）（堿度）鈣堿鈣堿性性偏堿偏堿性性鈣堿鈣堿性性堿性堿性過堿過堿性性鈣堿鈣堿性性鈣堿性堿性鈣堿性堿性 過堿性過堿性 鈣堿性鈣堿性 堿性堿性巖石類型巖石類型橄欖巖橄欖巖苦橄苦橄巖類巖類金伯金伯利巖利巖霓霞巖霓霞巖霞石霞石巖類巖類碳酸碳酸巖類巖類輝長巖輝長巖玄武玄武巖類巖類閃長巖閃長巖-安山巖安山巖類類正長巖正長巖-粗面巖類粗面巖類, 二長巖二長巖-粗安巖類粗安巖類霞石正霞石正長巖長巖-響巖類響巖類SiO29 93.3 3.3-9Na2O

15、+K2O平均平均3.6 平均平均4.6 平均平均7 平均平均5.5平均平均9平均平均14中性巖中性巖酸性巖酸性巖 66 %過堿性過堿性超基性巖超基性巖堿性輝長巖堿性輝長巖堿性玄武巖類堿性玄武巖類基性巖基性巖3.5平均平均6-8花崗巖花崗巖-流紋巖類流紋巖類 9鈣堿性鈣堿性堿性堿性過堿性過堿性堿性長石堿性長石較酸性巖石較酸性巖石普遍出現(xiàn)普遍出現(xiàn)斜長石斜長石普遍普遍偏酸性巖石偏酸性巖石基性巖基性巖石石 英英普遍普遍最酸性巖石最酸性巖石不不似長石似長石不不5 %輝石或輝石或閃石閃石普通輝石或普通輝石或閃石閃石含含Na (霓石、霓輝石霓石、霓輝石) 或或Ti (鈦鈦輝石輝石)，含，含Na閃石（鈉閃石、

16、閃石（鈉閃石、鈉鈣閃石、棕閃石）鈉鈣閃石、棕閃石）堿質(zhì)堿質(zhì)(Na2O+K2O)與礦物組合與礦物組合)%( 43SiO2O)KO(Na222wt3. Al2O3飽和度與礦物組合飽和度與礦物組合鉀長石鉀長石:KAlSi3O8, K2O/Al2O3=1鈉長石鈉長石:NaAlSi3O8, Na2O/Al2O3=1鈣長石鈣長石:CaAl2Si2O8, CaO/Al2O3=1根據(jù)根據(jù)Al2O3/（K2O+Na2O+CaO）比值判定比值判定Al2O3的飽和度。的飽和度。AlAl2 2OO3 3飽和度與礦物組合飽和度與礦物組合Figure 18-2. Alumina saturation classes ba

17、sed on the molar proportions of Al2O3/(CaO+Na2O+K2O) (“A/CNK”) after Shand (1927). Common non-quartzo-feldspathic minerals for each type are included. After Clarke (1992). Granitoid Rocks. Chapman Hall.石榴石石榴石黑云母黑云母白云母白云母輝石輝石角閃石角閃石堇青石堇青石紅柱石紅柱石霓石霓石鈉閃石鈉閃石鈉角閃石鈉角閃石第一節(jié)、主量元素數(shù)據(jù)處理與解釋第一節(jié)、主量元素數(shù)據(jù)處理與解釋第三章、巖石地球化學

18、數(shù)據(jù)的處理與解釋第三章、巖石地球化學數(shù)據(jù)的處理與解釋一、巖石化學的主要指標一、巖石化學的主要指標二、主量元素數(shù)據(jù)直接用于巖石分類和系列劃分二、主量元素數(shù)據(jù)直接用于巖石分類和系列劃分三、三、CIPW計算后用于巖石分類和系列劃分計算后用于巖石分類和系列劃分四、主量元素用于判別巖漿（地球化學）作用過程四、主量元素用于判別巖漿（地球化學）作用過程五、主量元素應用于實驗巖石學五、主量元素應用于實驗巖石學1. 1. 火山巖的火山巖的TASTAS圖解圖解( (T Total otal A Alkalis-lkalis-S Silica diagramilica diagram) )（引自（引自La Mait

19、re等，等，2002火山巖的火山巖的TASTAS圖解圖解是是國際地科聯(lián)（國際地科聯(lián)（IUGSIUGS）巖漿巖分類學分會）巖漿巖分類學分會推推薦的火山巖分類圖解薦的火山巖分類圖解, , 參見新書參見新書Le Maitre (ed), Igneous Rocks: A Classification and Glossary of Terms (2nd edition). Cambridge University Press, 2002. 【書號書號360/L46/2】火山巖的火山巖的TASTAS圖解使用方法圖解使用方法1. 1. 適用于新鮮的、無蝕變和未變質(zhì)的火山巖（因為適用于新鮮的、無蝕變和未變

20、質(zhì)的火山巖（因為K K和和NaNa活潑活潑易于帶入帶出），不適合于高易于帶入帶出），不適合于高MgMg巖石巖石（高（高MgMg的見另外圖）的見另外圖）。2. 2. 計算投圖：主量元素數(shù)據(jù)中，先剔除計算投圖：主量元素數(shù)據(jù)中，先剔除HH2 2OO，COCO2 2，LOILOI。再。再重新計算到重新計算到100100，之后投圖。，之后投圖。3. TAS3. TAS圖中，有些是圖中，有些是2 2個巖石個巖石類型，成分一致，但是根據(jù)類型，成分一致，但是根據(jù)特征礦物細分，例如是粗面特征礦物細分，例如是粗面巖還是粗面英安巖，需要根巖還是粗面英安巖，需要根據(jù)據(jù)CIPWCIPW計算結(jié)果，確定計算結(jié)果，確定QQ含

21、含量，量，若若Q20Q20Q20為粗面英安巖為粗面英安巖 。火山巖的火山巖的TASTAS圖解使用圖解使用：注意高鎂巖石分類注意高鎂巖石分類TASTAS投點之前需要先剔投點之前需要先剔除低堿高鎂的樣品，除低堿高鎂的樣品，如果是高鎂的如果是高鎂的(8%)(8%)，用右邊的圖解。用右邊的圖解。強調(diào)：強調(diào)：MgOMgO和和TiOTiO2 2含量含量火山巖的火山巖的TASTAS圖解使用圖解使用：注意注意NaNa2 2OO與與K K2 2OO的相對含量與巖類劃分的相對含量與巖類劃分成分名稱成分名稱粗面玄武巖粗面玄武巖玄武粗安巖玄武粗安巖粗安巖粗安巖Na2O-2.0 K2O夏威夷巖夏威夷巖橄欖粗安巖橄欖粗安

22、巖歪長粗面巖歪長粗面巖Na2O-2.0 K2O 鉀質(zhì)粗面玄武巖鉀質(zhì)粗面玄武巖 橄欖玄武粗安巖橄欖玄武粗安巖安粗巖安粗巖原因：在原因：在TASTAS圖解中，僅僅是圖解中，僅僅是NaNa2 2O O與與K K2 2O O的加和，沒有考慮的加和，沒有考慮它們相對的含量不同，巖石類它們相對的含量不同，巖石類型也不同。型也不同?；鹕綆r火山巖TAS圖解邊界點圖解邊界點火山巖火山巖TAS圖解邊界點和作圖方法圖解邊界點和作圖方法（個人作法個人作法）A. A. 先在繪圖軟件先在繪圖軟件( (如如Photoshop, CorelDraw,Photoshop, CorelDraw,我用我用IllustratorIl

23、lustrator畫圖畫圖) )中畫好一個空白的有所有邊界和名中畫好一個空白的有所有邊界和名稱的稱的TASTAS圖圖. .C. C. 把把ExcelExcel中投點圖中投點圖粘貼到繪圖軟件中粘貼到繪圖軟件中, , 疊疊合之后形成自己樣品合之后形成自己樣品的的TASTAS投點圖投點圖. .其他各類地球化學投點圖均如此作圖其他各類地球化學投點圖均如此作圖.B. B. 在在ExcelExcel中處理數(shù)據(jù)中處理數(shù)據(jù), ,畫好二維畫好二維TASTAS投點圖投點圖, ,做好做好圖形花紋符號修飾圖形花紋符號修飾見舉例演示見舉例演示.舉例：舉例：TAS圖解應用圖解應用西藏鉀質(zhì)超鉀質(zhì)巖石西藏鉀質(zhì)超鉀質(zhì)巖石具體作

24、法具體作法：1. 先檢驗先檢驗MgO含量是含量是否符合否符合TAS作圖要求作圖要求 【見數(shù)據(jù)表和右圖見數(shù)據(jù)表和右圖,符符合合】2. 去除去除LOI計算到計算到100，得到全堿和得到全堿和SiO2含量，投含量，投圖。圖?！疽娧菔疽娧菔尽繎门e例：西藏鉀質(zhì)超鉀質(zhì)巖石應用舉例：西藏鉀質(zhì)超鉀質(zhì)巖石具體作法舉例具體作法舉例舉例：舉例：TAS圖解應用圖解應用西藏鉀質(zhì)超鉀質(zhì)巖石西藏鉀質(zhì)超鉀質(zhì)巖石3. 由于樣品投入玄武粗安巖由于樣品投入玄武粗安巖和粗安巖區(qū)域，需要進一步和粗安巖區(qū)域，需要進一步鑒別名稱：鑒別名稱：【見舉例數(shù)據(jù)計算見舉例數(shù)據(jù)計算】鑒別結(jié)果均為鑒別結(jié)果均為Na2O-2.0 K2O夏威夷巖夏威夷巖橄

25、欖粗安巖橄欖粗安巖歪長粗面巖歪長粗面巖Na2O-2.0 3%K2O/Na2O2MgO3%離群數(shù)據(jù)離群數(shù)據(jù)Y-1-1, Y-2, Y-3, Y-4羊應鄉(xiāng)地熱田樣品羊應鄉(xiāng)地熱田樣品不是超鉀質(zhì)巖石不是超鉀質(zhì)巖石FAMCalc-alkaline TholeiiticFigure 8-14. AFM diagram showing the distinction between selected tholeiitic rocks from Iceland, the Mid-Atlantic Ridge, the Columbia River Basalts, and Hawaii (solid circ

26、les) plus the calc-alkaline rocks of the Cascade volcanics (open circles). From Irving and Baragar (1971). After Irvine and Baragar (1971). Can. J. Earth Sci., 8, 523-548.6. AFM6. AFM圖解用于拉斑玄武巖和鈣堿性玄武巖劃分圖解用于拉斑玄武巖和鈣堿性玄武巖劃分用途：區(qū)別亞堿性巖石系列用途：區(qū)別亞堿性巖石系列中的拉斑玄武巖和鈣堿性中的拉斑玄武巖和鈣堿性巖石巖石按巖石化學成分劃分按巖石化學成分劃分拉斑玄武巖拉斑玄武巖SiO

27、2多多(49-51%)，堿少，堿少(K2O+Na2O為為2-4%）礦物為礦物為基性基性 Pl+Py，可以有可以有Ol，并呈斑晶并呈斑晶廣泛分布，產(chǎn)于廣泛分布，產(chǎn)于島嶼，洋中脊，深海盆地和大陸島嶼，洋中脊，深海盆地和大陸如：峨嵋山玄武巖如：峨嵋山玄武巖高鋁玄武巖高鋁玄武巖Al2O3高（高（16%），），SiO2比拉斑少，比拉斑少，礦物成分同上相似，但斑晶中可出現(xiàn)堿性長石礦物成分同上相似，但斑晶中可出現(xiàn)堿性長石分布于分布于島弧，活動大陸邊緣，造山帶島弧，活動大陸邊緣，造山帶堿性玄武巖堿性玄武巖 SiO2(45-48%) , SiO2不飽和，堿高不飽和，堿高, K2O更高更高礦物成分同上相似，常含有

28、大量礦物成分同上相似，常含有大量Ol ，可以有可以有堿性長石，似長石堿性長石，似長石產(chǎn)出環(huán)境：產(chǎn)出環(huán)境：大陸，大洋島嶼大陸，大洋島嶼如：我國東部很多，海南島如：我國東部很多，海南島五大連池以東五大連池以東回顧：玄武巖的劃分回顧：玄武巖的劃分AFMAFM圖解作圖方法圖解作圖方法 屬于三變量圖解，需要把三個變量進屬于三變量圖解，需要把三個變量進行歸一化計算到行歸一化計算到100 圖解直接應用主量元素分析結(jié)果圖解直接應用主量元素分析結(jié)果A=Na2O+K2OF=FeOT=FeO+0.8998 Fe2O3M=MgO計算計算A+F+M=100%補充：三角圖的作圖方法補充：三角圖的作圖方法三變量三變量A+B

29、+C=100A+B+C=100舉例：舉例：補充：三角圖的作圖方法補充：三角圖的作圖方法推薦一個三角圖軟件推薦一個三角圖軟件第一節(jié)、主量元素數(shù)據(jù)處理與解釋第一節(jié)、主量元素數(shù)據(jù)處理與解釋第三章、巖石地球化學數(shù)據(jù)的處理與解釋第三章、巖石地球化學數(shù)據(jù)的處理與解釋一、巖石化學的主要指標一、巖石化學的主要指標二、主量元素數(shù)據(jù)直接用于巖石分類和系列劃分二、主量元素數(shù)據(jù)直接用于巖石分類和系列劃分三、三、CIPW計算后用于巖石分類和系列劃分計算后用于巖石分類和系列劃分四、主量元素用于判別巖漿（地球化學）作用過程四、主量元素用于判別巖漿（地球化學）作用過程五、主量元素應用于實驗巖石學五、主量元素應用于實驗巖石學模

30、式礦物與標準礦物模式礦物與標準礦物 模式礦物含量模式礦物含量（ModeMode）是觀）是觀察到的礦物體積察到的礦物體積百分數(shù)百分數(shù)橄欖玄武巖橄欖玄武巖OlCpxPl （MacKenzie等，等，1982 標準礦物計算標準礦物計算（NormNorm）是巖石經(jīng)）是巖石經(jīng)過計算的理想化的礦過計算的理想化的礦物組成，肉眼無法鑒物組成，肉眼無法鑒定具體礦物含量，如定具體礦物含量，如火山巖類火山巖類橄欖巖橄欖巖CIPWCIPW標準礦物計算方法標準礦物計算方法（CIPW NormCIPW Norm）名稱由來：名稱由來：2020世紀初四位美國巖石學和地球化學家世紀初四位美國巖石學和地球化學家設計的，設計的，C

31、 Crossross，I Iddingsddings，P Pirrsonirrson， WWashingtonashington巖石的巖石的CIPWCIPW標準礦物與實際礦物含量是有出入的，標準礦物與實際礦物含量是有出入的，主要是主要是CIPWCIPW計算是以無水巖漿中礦物結(jié)晶順序，計算是以無水巖漿中礦物結(jié)晶順序，按照標準礦物理想分子式進行計算，得到巖石中各按照標準礦物理想分子式進行計算，得到巖石中各種標準礦物的質(zhì)量分數(shù)，簡化了很多內(nèi)容，如標準種標準礦物的質(zhì)量分數(shù)，簡化了很多內(nèi)容，如標準礦物是無水的，不考慮含水礦物黑云母、角閃石等。礦物是無水的，不考慮含水礦物黑云母、角閃石等。計算計算CIPW

32、的軟件，的軟件，Norm3推薦軟件推薦軟件CIPWCIPW計算之后可以進行一系列的巖石分類計算之后可以進行一系列的巖石分類1. Ab-An-Or1. Ab-An-Or圖解用于花崗巖分類圖解用于花崗巖分類 根據(jù)根據(jù)OConnor OConnor (1965), (1965), 應用應用CIPWCIPW計算計算之后的之后的Ab-An-OrAb-An-Or，三個，三個標準礦物，換算標準礦物，換算100100后后投圖。投圖。舉例：西藏花崗巖舉例：西藏花崗巖演示：三角圖做法演示：三角圖做法Ab-An-OrAb-An-Or圖解用于花崗巖分類特點與要求圖解用于花崗巖分類特點與要求 用于標準礦物用于標準礦物Q

33、10Q10的的酸性巖分類，為簡便方法酸性巖分類，為簡便方法 可以有效地區(qū)分英云閃可以有效地區(qū)分英云閃長巖、更長花崗巖、花崗巖長巖、更長花崗巖、花崗巖和花崗閃長巖。和花崗閃長巖。 也可以謹慎地用于也可以謹慎地用于變形和變質(zhì)的花崗質(zhì)變形和變質(zhì)的花崗質(zhì)巖石，判斷原巖類型巖石，判斷原巖類型2. 玄武巖玄武巖Ne-Di-Ol-Hy-Q分類圖分類圖Thompson (1984)Thompson (1984)紫蘇輝石紫蘇輝石三個三角區(qū)域分別代表三個三角區(qū)域分別代表SiOSiO2 2不不飽和、飽和和過飽和玄武巖飽和、飽和和過飽和玄武巖三、三、CIPW計算后用于巖石分類和系列劃分計算后用于巖石分類和系列劃分其他

34、分類其他分類：火山巖和侵入巖多陽離子火山巖和侵入巖多陽離子R1-R2分類分類Jenson分類分類科馬提巖，拉斑質(zhì)和鈣堿性巖石分類科馬提巖，拉斑質(zhì)和鈣堿性巖石分類沉積巖陸源砂巖分類，等等。沉積巖陸源砂巖分類，等等。請參考請參考巖石地球化學巖石地球化學第一節(jié)、主量元素數(shù)據(jù)處理與解釋第一節(jié)、主量元素數(shù)據(jù)處理與解釋第三章、巖石地球化學數(shù)據(jù)的處理與解釋第三章、巖石地球化學數(shù)據(jù)的處理與解釋一、巖石化學的主要指標一、巖石化學的主要指標二、主量元素數(shù)據(jù)直接用于巖石分類和系列劃分二、主量元素數(shù)據(jù)直接用于巖石分類和系列劃分三、三、CIPW計算后用于巖石分類和系列劃分計算后用于巖石分類和系列劃分四、主量元素用于判別

35、巖漿（地球化學）作用過程四、主量元素用于判別巖漿（地球化學）作用過程五、主量元素應用于實驗巖石學五、主量元素應用于實驗巖石學依據(jù)的原理依據(jù)的原理判別巖漿（地球化學）作用過程，主要是看判別巖漿（地球化學）作用過程，主要是看一系列巖石的一系列巖石的主量元素主量元素成分的變化趨勢成分的變化趨勢使用的方法使用的方法雙變量、三變量圖解法雙變量、三變量圖解法雙變量圖解法雙變量圖解法又稱為又稱為哈克圖解法哈克圖解法.A Harker，1909年開始使用年開始使用SiO2作為橫坐作為橫坐標標(x) / 其他元素作為縱坐標其他元素作為縱坐標(y)的雙變量圖，的雙變量圖，后來稱為后來稱為哈克圖解哈克圖解。Hark

36、er diagram For Crater LakeAfter Winter， 2001Figure 8-2. Harker variation diagram for 310 analyzed volcanic rocks from Crater Lake (Mt. Mazama), Oregon Cascades. Data compiled by Rick Conrey (personal communication). 雙變量圖解哈克圖解Bivariate (x-y) diagramsHarker diagram For Crater Lake雙變量圖解哈克圖解After Winter

37、， 2001Figure 8-2. Harker variation diagram for 310 analyzed volcanic rocks from Crater Lake (Mt. Mazama), Oregon Cascades. Data compiled by Rick Conrey (personal communication). 三變量圖解三變量圖解 例如例如: AFM 圖解，圖解， (alkalis-FeO*-MgO)After Winter， 2001Figure 8-2. AFM diagram for Crater Lake volcanics, Oregon

38、Cascades. Data compiled by Rick Conrey (personal communication). From Winter (2001).1. 1. 哈克圖解的做法哈克圖解的做法 以以SiOSiO2 2為橫坐標，其他為橫坐標，其他氧化物為縱坐標，投出一組氧化物為縱坐標，投出一組樣品的結(jié)果，得到不同氧化樣品的結(jié)果，得到不同氧化物對物對SiOSiO2 2的散點圖。的散點圖。 推廣：任意兩個組分之間推廣：任意兩個組分之間的二元投點都可以稱為的二元投點都可以稱為哈克哈克圖解。圖解。 意義：如果一組巖石樣品意義：如果一組巖石樣品具有成因和演化關系，則全具有成因和演化關系，則

39、全部樣品將顯示正的或者負的部樣品將顯示正的或者負的相關關系。相關關系。哈克圖解 橫坐標表示分異結(jié)晶橫坐標表示分異結(jié)晶過程，過程， SiOSiO2 2為橫坐標，可為橫坐標，可以指示從基性到酸性，以指示從基性到酸性，范圍寬，范圍寬， 如果主要是基性熔巖，如果主要是基性熔巖，可以用可以用MgOMgO、或者、或者ZrZr為橫坐標為橫坐標(After Wilson, 2001)原始巖漿成分原始巖漿成分原始巖漿成分原始巖漿成分(After Wilson 2001)SiOSiO2 2為橫坐標為橫坐標哈克圖解作法哈克圖解作法(After Wilson 2001)MgO為橫坐標為橫坐標哈克圖解作法哈克圖解作法F

40、rom Winter (2001).2. 哈克圖解代表的過程哈克圖解代表的過程SiO2變化代表：變化代表：分異系數(shù)分異系數(shù)趨勢代表：趨勢代表：部分熔融作用、部分熔融作用、分異結(jié)晶作用、分異結(jié)晶作用、巖漿混合作用、巖漿混合作用、地殼混染作用地殼混染作用From Winter (2001).(1) (1) 分離結(jié)晶作用分離結(jié)晶作用是指巖漿中，某個礦物持續(xù)是指巖漿中，某個礦物持續(xù)從巖漿中結(jié)晶出去，剩余的從巖漿中結(jié)晶出去，剩余的巖漿就會發(fā)生成分的有規(guī)律巖漿就會發(fā)生成分的有規(guī)律變化。變化?？傮w為液相總體為液相固相固相可以把巖石中斑晶礦物作為可以把巖石中斑晶礦物作為分離結(jié)晶的礦物，例如分離結(jié)晶的礦物，例如

41、OlOl，各種巖漿作用過程如何從主量元素變化各種巖漿作用過程如何從主量元素變化趨勢中顯示出來？趨勢中顯示出來？西藏超鉀質(zhì)巖石的西藏超鉀質(zhì)巖石的OlOl斑晶斑晶(1) (1) 分離結(jié)晶作用分離結(jié)晶作用斑晶礦物斑晶礦物OlOl分離結(jié)晶分離結(jié)晶各種巖漿作用過程如何從主量元素變化各種巖漿作用過程如何從主量元素變化趨勢中顯示出來？趨勢中顯示出來？(2) (2) 同化作用和分離結(jié)晶作用同化作用和分離結(jié)晶作用在礦物分離結(jié)晶作用發(fā)生的同時，還存在礦物分離結(jié)晶作用發(fā)生的同時，還存在圍巖或者外來物質(zhì)的加入和混合，導在圍巖或者外來物質(zhì)的加入和混合，導致主量元素圖解不顯示明顯的連續(xù)變化致主量元素圖解不顯示明顯的連續(xù)變

42、化趨勢。趨勢。各種巖漿作用過程如何從主量元素變化趨勢中顯示出來？各種巖漿作用過程如何從主量元素變化趨勢中顯示出來？是指巖石從固相是指巖石從固相到液相的過程，固相的礦物不斷到液相的過程，固相的礦物不斷加入到液相中，使得液相的成分發(fā)生有規(guī)律的變化。加入到液相中，使得液相的成分發(fā)生有規(guī)律的變化。部分熔融與分離結(jié)晶這部分熔融與分離結(jié)晶這2 2個作用過程是互為可逆的過個作用過程是互為可逆的過程，因此顯示在主量元素哈克圖解上，難于區(qū)分。程，因此顯示在主量元素哈克圖解上，難于區(qū)分。可能的區(qū)分是，在深部階段為部分熔融，為某些礦物可能的區(qū)分是，在深部階段為部分熔融，為某些礦物加入巖漿，而到淺部結(jié)晶時，另一些礦物

43、發(fā)生分離結(jié)加入巖漿，而到淺部結(jié)晶時，另一些礦物發(fā)生分離結(jié)晶。晶。2 2個過程，可能被區(qū)分出來，但是需要其他元素個過程，可能被區(qū)分出來，但是需要其他元素和同位素證據(jù)。和同位素證據(jù)。各種巖漿作用過程如何從主量元素變化趨勢中顯示出來？各種巖漿作用過程如何從主量元素變化趨勢中顯示出來？(3) (3) 部分熔融作用部分熔融作用舉例舉例：連續(xù)變化趨勢連續(xù)變化趨勢一致受控于一種一致受控于一種巖漿作用過程，巖漿作用過程，例如夏威夷例如夏威夷KilaueaKilauea火山火山1959195919601960年年噴發(fā)的噴發(fā)的Kilauea Kilauea IkiIki火山火山(After Wilson 2001

44、)轉(zhuǎn)折點的含義轉(zhuǎn)折點的含義3. 哈克圖解的解釋哈克圖解的解釋轉(zhuǎn)折點或者曲折趨轉(zhuǎn)折點或者曲折趨勢，表示結(jié)晶作用勢，表示結(jié)晶作用過程出現(xiàn)一個新的過程出現(xiàn)一個新的礦物相，或者在部礦物相，或者在部分熔融的過程中消分熔融的過程中消耗了一個礦物相。耗了一個礦物相。需要掌握不同礦物需要掌握不同礦物的成分特征。的成分特征。原始巖漿原始巖漿SiO2-48%, MgO=8%(After Wilson 2001)3. 哈克圖解的解釋哈克圖解的解釋一相或者多相礦物一相或者多相礦物分離結(jié)晶中巖漿演分離結(jié)晶中巖漿演化趨勢化趨勢需要掌握不同礦物需要掌握不同礦物的成分特征。的成分特征。原始巖漿原始巖漿SiO2-48%, Mg

45、O=8%礦物結(jié)晶分離與殘余巖漿演化的數(shù)學原理礦物結(jié)晶析出的數(shù)量與殘余礦物結(jié)晶析出的數(shù)量與殘余巖漿演化可用杠杠原理討論巖漿演化可用杠杠原理討論E(%)=100（PM-DM距離）距離）/（E-DM距離）距離）先復習主要礦物的化學成分特征先復習主要礦物的化學成分特征橄欖石橄欖石 Ol，輝石輝石 PyCpx，Opx，斜長石斜長石 Pl復習與回顧復習與回顧斜方晶系，晶體呈厚板狀、粒狀或短斜方晶系，晶體呈厚板狀、粒狀或短柱狀，解理柱狀，解理010，100不完全。不完全。黃綠色黃綠色-綠色，薄片下無色，正高突起綠色，薄片下無色，正高突起-正極高突起，一般見不到解理，常見正極高突起，一般見不到解理，常見不規(guī)則

46、的裂紋。干涉色不規(guī)則的裂紋。干涉色II級級-III級，平級，平行消光。行消光。O.A.P.NgaNpbNm c001101021010110120鎂橄欖石(Fo)O.A.P.NgaNpbNm c001021010110120鐵橄欖石(Fa)111橄欖石：橄欖石：(Mg,Fe)2SiO4橄欖石類 Olivine Group 橄欖石類是二價元素為陽離子構(gòu)成的硅酸鹽，具有典型的孤立硅氧橄欖石類是二價元素為陽離子構(gòu)成的硅酸鹽，具有典型的孤立硅氧四面體構(gòu)造，一般式為四面體構(gòu)造，一般式為R R2 2SiOSiO4 4 ，R RMgMg、Fe2Fe2+ +、MnMn以及以及CaCa、ZnZn?？煞譃椤？煞譃?/p>

47、三個類質(zhì)同象系列：三個類質(zhì)同象系列： 1 1鎂橄欖石鎂橄欖石MgMg2 2SiOSiO4 4 鐵橄欖石鐵橄欖石FeFe2 2SiOSiO4 4 2 2錳橄欖石錳橄欖石MnMn2 2SiOSiO4 4 鐵橄欖石鐵橄欖石FeFe2 2SiOSiO4 4 3 3鈣鎂橄欖石鈣鎂橄欖石(Ca(Ca，Mg)SiOMg)SiO4 4 鈣鐵橄欖石鈣鐵橄欖石(Ca(Ca，F(xiàn)e)SiOFe)SiO4 4 自然界分布最廣泛的是自然界分布最廣泛的是鎂橄欖石鎂橄欖石(Fo)(Fo)鐵橄欖石鐵橄欖石(Fa)(Fa)系列系列，可形成，可形成完全的類質(zhì)同象系列。完全的類質(zhì)同象系列。鎂橄欖石 貴橄欖石 透鐵橄欖石 鎂鐵橄欖石

48、低鎂富鐵橄欖石鐵橄欖石Mg2SiO4100-9090-7070-5050-3030-1010-0Fe2SiO40-1010-3030-5050-7070-9090-10045505565955254550205080MgSiO3FeSiO3CaSiO3深綠輝石透輝石 次透輝石低鐵次透輝石鈣鐵輝石低鐵鈣鐵輝石鐵輝石普通輝石斜鐵輝石斜紫蘇輝石易變輝石易變普通輝石斜頑輝石不混溶區(qū)幾乎無造巖礦物出現(xiàn)頑火透輝石輝石主要為輝石主要為CaCa、MgMg、FeFe三個端元組分三個端元組分的固溶體的固溶體斜方輝石亞類由頑火輝石（斜方輝石亞類由頑火輝石（EnEn，MgMg2 2Si Si2 2OO6 6）和斜方鐵

49、輝石）和斜方鐵輝石（FsFs，F(xiàn)eFe2 2Si Si2 2OO6 6）兩種獨立端元組分組成的連續(xù)固溶體，）兩種獨立端元組分組成的連續(xù)固溶體，根據(jù)比例不同，分為六個亞種：根據(jù)比例不同，分為六個亞種：頑火輝石（頑火輝石（EnEn100-88100-88FsFs0-120-12）古銅輝石（古銅輝石（EnEn88-7088-70FsFs12-3012-30）紫蘇輝石（紫蘇輝石（EnEn70-5070-50FsFs30-5030-50）鐵紫蘇輝石（鐵紫蘇輝石（EnEn50-3050-30FsFs50-7050-70）易熔石或尤萊輝石（易熔石或尤萊輝石（EnEn30-1230-12FsFs70-8870

50、-88）斜方鐵輝石（斜方鐵輝石（EnEn12-012-0FsFs88-10088-100）頑火輝石 古銅輝石 紫蘇輝石 鐵紫蘇輝石易熔石或尤萊輝石斜方鐵輝石EnEnstatiteMg2Si2O6100-8888-7070-5050-3030-1212-0FsOrthofenosilite Fe2Si2O60-1212-3030-5050-7070-8888-100比較常見的種屬為頑火輝石和紫蘇輝石，自然界尚未發(fā)現(xiàn)有斜方鐵輝石端元的存在。比較常見的種屬為頑火輝石和紫蘇輝石，自然界尚未發(fā)現(xiàn)有斜方鐵輝石端元的存在。名 稱單斜輝石單斜輝石單斜輝石的成分較為復雜，是一系列端元組分的復雜固溶體。單斜輝石的

51、成分較為復雜，是一系列端元組分的復雜固溶體。其組成除了其組成除了Fe、Mg之外，之外，Ca是含量較高的組分是含量較高的組分，有的變，有的變種還含有較多的種還含有較多的Na、Al、Fe3+等。等。常見的單斜輝石種屬（透輝石鈣鐵輝石亞類）一般采用由常見的單斜輝石種屬（透輝石鈣鐵輝石亞類）一般采用由波爾德瓦特和赫斯（波爾德瓦特和赫斯（1951）首先提出的）首先提出的四組分四組分CaMgSi2O6CaFeSi2O6Mg2Si2O6Fe2Si2O6方法進行分類命名方法進行分類命名，堿性輝石亞類可以采用克拉克等（堿性輝石亞類可以采用克拉克等（Clarke等，等，1968）提出的）提出的方法進行分類命名。方

52、法進行分類命名。45505565955254550205080MgSiO3FeSiO3CaSiO3深綠輝石透輝石 次透輝石低鐵次透輝石鈣鐵輝石低鐵鈣鐵輝石鐵輝石普通輝石斜鐵輝石斜紫蘇輝石易變輝石易變普通輝石斜頑輝石不混溶區(qū)幾乎無造巖礦物出現(xiàn)頑火透輝石長石的三個端元和長石分類長石的三個端元和長石分類鉀長石鉀長石 KAlSi3O8 (Or)鈉長石鈉長石 NaAlSi3O8 (Ab) 鈣長石鈣長石 CaAl2Si2O4(An)CaCa長石長石NaNa長石長石K K長石長石堿性長石（堿性長石（K-Na長石）亞類，不連續(xù)固溶體系列長石）亞類，不連續(xù)固溶體系列（An 5-10%）斜長石（斜長石（Ca-Na

53、長石）亞類，連續(xù)固溶體系列長石）亞類，連續(xù)固溶體系列（Or 5-10%）K-Ca長石不形成固溶體長石類長石類斜長石類斜長石類 PlagioclasePlagioclase化學通式：化學通式：MT4O8 或或 M(Al,Si)Si2O8其中其中M=K,Na,Ca,Ba斜長石系列劃分斜長石系列劃分三斜晶系三斜晶系 鈉長石更長石中長石 拉長石倍長石鈣長石CaAl2Si2O80-1010-3030-5050-7070-9090-100NaAlSi3O8100-9090-7070-5050-3030-1010-0基性基性酸性酸性中性巖中性巖漿巖標漿巖標志礦物志礦物基性巖基性巖漿巖標漿巖標志礦物志礦物AnAb磷灰石磷灰石 六方晶系六方晶系ApatiteCaApatiteCa5 5POPO4 4 3 3(F,Cl,OH)(F