1. 主要元素 2. 微量元素 3. 稀土元素 4. 同位素

1. 主要元素 2. 微量元素 3. 稀土元素 4. 同位素

第三章岩石化学

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。

2 、计算实例：氧化物含量和分子数

Sample DTEJ1-1 0035-2 97105-2

岩性玄武岩分子数闪长岩分子数花岗岩分子数SiO2 48.14 82.18 58.57 98.27 72.73 121.86

TiO2 2.09 2.68 0.79 1.00 0.23 0.29

Al2O3 17.59 17.69 16.50 16.31 14.05 13.87

TFe2O3 9.79 6.29 7.24 4.57 2.00 1.26

MnO 0.13 0.19 0.11 0.16 0.05 0.07

MgO 4.02 10.23 3.53 8.83 0.45 1.12

CaO 9.98 18.25 6.12 11.00 1.53 2.75

Na2O 3.82 6.32 3.48 5.66 4.42 7.18

K2O 1.48 1.61 2.69 2.88 3.71 3.96

P2O5 0.46 0.33 0.17 0.12 0.07 0.05

LOI 2.18 0.60 0.47

Total 99.68 99.80 99.71

Sample DTEJ1-1 0035-2 97105-2

岩性玄武岩闪长岩花岗岩Q －石英 0.00 7.86 28.13

C －刚玉 0.00 0.00 0.00

Or －钾长石 9.10 16.16 22.17

Ab －钠长石 24.91 29.88 37.73

An －钙长石 27.48 21.75 7.58

Ne －霞石 4.69 0.00 0.00

Di －透辉石 19.83 7.52 0.08

Hy －紫苏辉石 0.00 13.84 3.47

Ol －橄榄石 7.86 0.00 0.00

Mt －磁铁矿 2.01 1.46 0.39

Il －钛铁矿 4.13 1.52 0.44

总量 100.01 99.99 99.99

2 、计算实例：标准矿物质量百分数

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 5

1 3

1 1

9

7

5

3

1

3 7 4 1 4 5 4 9 5 3 5 7 6 1 6 5 6 9 7 3 7 7

4 5 5 2 6 3W t %

N a O + K O w t %2 2

( )O l 1 0 %＜

( Q 2 0 % )＜

( Q 2 0 % )＞副长石岩

响岩

碱玄质响岩

响岩质碱玄岩

粗面岩

粗面英安岩

英安岩安山岩玄武安山岩

流纹岩粗安岩

玄武粗安岩粗面

玄武岩

玄武岩

碧玄岩

超基性基性中性酸性

超基性岩： <45%

基性岩： 45-53%

中性岩： 53-66%

酸性岩： >66%

（ 1 ） SiO2 含量

（ 2 ） SiO2—(Na2O+K2

O)

（ 3 ） SiO2—K2O


（ 4 ） Al2O3 － CaO+Na2O+K2O

( 钠闪石 )( 钠铁闪

石 )

过铝质偏铝质过碱质

ACNK= Al2O3 / （ CaO+Na2O+K2O ）（分子数比）

ANK= Al2O3 / （ Na2O+K2O ）（分子数比）


（ 5 ） Ne － Hy － Ol － Q 命名法


（ 1 ）里特曼（ Rittmann ， 1957 ）法（组合指数法）

＝ [w （ K2O+Na2O ） 2] / [w （ SiO2- 4

3 ） ]

< 3.3 钙碱性岩

= 3.3 ～ 9 碱性岩

> 9 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)]

三、火成岩碱度的确定

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

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


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

（ 2 ）拉斑玄武岩系列和钙碱性系列的划分F

A M

Calc-alkaline

T

holeiiticAFM 图解：更适合于中酸性岩石

A—w （ Na2O+K2O ） %

F—w （ FeO+Fe2O3 ） %

M—w （ MgO ） %


（ 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 ） %


（ 3 ）其它的划分方法


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（ A

R ） 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

五、岩浆演化－ Harker 图解

Harker Diagram for Crater Lake

双变图解（哈克图解）

（ 1 ）花岗岩岩浆来源深度的确定（ Platen 等， 196

9 ）

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 ， 197

6 ）

六、火成岩岩浆来源深度的确定

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

七、火成岩形成构造环境的判别

CharacteristicSeries Convergent Divergent Oceanic ContinentalAlkaline yes yes yesTholeiitic yes yes yes yesCalc-alkaline yes

Plate Margin Within Plate板块边缘

汇聚的

板块内部

离散的大洋的大陆的

岩石

系列

（ 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

（ 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 ）

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）

(2)花岗岩形成构造环境的判别图解

R1- R2 图解（ Batchelor 等， 1985 ）


（ 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


1. 主要元素 2. 微量元素 3. 稀土元素 4. 同位素

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