巖漿的化學(xué)成分和礦物成分

掌所所至至握握火火成成巖巖的的物物質(zhì)質(zhì)成成分分特特點點（（常常量量、、微微量量、、同同位位素素））了解解火火成成巖巖的的物物質(zhì)質(zhì)成成分分的的研研究究方方法法及及意意義義了解解火火成成巖巖的的分分類類原原則則，，掌掌握握本本教教材材的的分分類類系系統(tǒng)統(tǒng)火成成巖巖的的成成分分一、、火火成成巖巖的的化化學(xué)學(xué)成成分分二、、礦礦物物成成分分要求求：：主要要元元素素微量量元元素素同位位素素在火火成成巖巖的的成成因因研研究究中中均均具具有有重重要要意意義義，，其其中中直直接接用用于于火火成成巖巖分分類類的的是是主主要要元元素素。。一、、火火成成巖巖的的化化學(xué)學(xué)成成分分第三三講講火火成成巖巖的的成成分分、、分分類類1．主主要要元元素素1）特特征征及及主主要要參參數(shù)數(shù)13項（含量量一一般般大大于于0.1%）：：SiO2、TiO2、Al2O3、Fe2O3、FeO、MnO、MgO、CaO、Na2O、K2O、P2O5、H2O、CO2，總和占火成巖巖平均化學(xué)成成分的98%一、火成巖巖的化學(xué)成分分最高，變化于34-75%之間，少數(shù)可可達(dá)80%，同時它對巖漿及火成成巖的物理化化學(xué)性質(zhì)及礦礦物組成的影影響最大，因此是火成成巖中最重要要的一種氧化化物。被用來來作為劃分火火成巖酸性程程度和基性程程度的參數(shù)。。酸性巖：SiO2>66%中性巖：SiO2=53-66%基性巖：SiO2=45-53%超基性巖：SiO2<45%習(xí)慣上對SiO2含量高者稱之之為酸性程度度高或酸度大大，也叫基性性程度低；反反之，對含量量低者，謂之之酸度小，亦亦可稱基性程程度高。(1）SiO2含量在巖漿中的含含量稱為全堿堿（Alk）含量。因為為Na2O、K2O在地幔和地殼殼中的含量差差別顯箸，是是主要元素中中最容易熔融融的組分，因因而對源區(qū)的的組成、部分分熔融程度的的變化以及巖巖漿的演化過過程反應(yīng)敏感感，在火成巖巖的研究中意意義重大?；鸪蓭r堿度及及系列的劃分分：最常用的方法法有兩種：（2）Na2O+K2O（Alk---全堿含量）里特曼（組合合）指數(shù)（δ）δ=（K2O+Na2O）2/（SiO2-43）（wt%）δ<3.3者稱為鈣堿性性巖，δ=3.3-9者為堿性巖，，δ>9者為過堿性巖巖?？蓪⒒鸪蓭r劃劃分為堿性系系列（A）和亞堿性系系列（S）。K2O/Na2O比值等也常作作為火成巖研研究的一個重重要參數(shù)S型花崗巖：一一般具K2O/Na2O>1，M型或I型花崗巖：K2O/Na2O<1。SiO2-Na2O+K2O圖解在火成巖的平平均組成中含含量僅次于SiO2影響巖漿的物物理性質(zhì)：Al2O3的豐度高，則則粘度加大；；是巖石進(jìn)一步步分類和成因因研究中的重重要參數(shù)：如亞堿性玄武武巖中Al2O3>16%者被稱為高鋁鋁玄武巖，是是島弧火山巖巖中的一個重重要特征?；◢弾r中A/CNK=Al2O3/（CaO+Na2O+K2O）（摩爾數(shù)））>1.1者，多為S型花崗巖。（3）Al2O3MgO、FeOT與SiO2為負(fù)相關(guān)K2O、Na2O與SiO2成正相關(guān)Al2O3、CaO變化較復(fù)雜，，從超基性巖巖到基性巖增增加較快，到到最大值，然然后隨酸度增增加而降低。（4）各主要元素素之間的關(guān)系系2）火成巖主要要元素的研究究義容及意義義（1）火山巖系列列及類型的劃劃分對于一組密切切共生、成分分變化范圍很很寬的火成巖巖，需查清這這些巖石之間間的成因聯(lián)系系：是否存存在相相互派派生關(guān)關(guān)系？？是否都都來源源于共共同的的母巖巖漿？？它們是是通過過什么么方式式演化化的？？可通過過變異異圖獲獲取答答案。。成分分變異異圖通通常以以SiO2或MgO作為參參量（（橫座座標(biāo)）），其其它氧氧化物物作因因變量量（縱縱座標(biāo)標(biāo)）來來投點點，稱稱為Harker圖解。。(2)主要氧氧化物物變異異圖解解--火成巖巖成因因研究究由同源源巖漿漿演化化的一一組巖巖石投投點應(yīng)應(yīng)具有有較好好的相相關(guān)性性微量元元素:是指在在體系系中不不作為為任何何物相相的主主要組組分存存在的的非化化學(xué)計計量的的分散散元素素，由由于含含量很很低，，它們們在巖巖漿中中的物物理化化學(xué)形形為可可以近近似地地用稀稀溶液液定律律來描描述。。微量元元素的的存在在方式式：（1）呈類質(zhì)質(zhì)同象象占據(jù)據(jù)礦物物晶格格內(nèi)晶體體化學(xué)學(xué)性質(zhì)質(zhì)相近近的其其它元元素的的位置置，例例如Cr、Ni可占據(jù)據(jù)橄欖欖石和和輝石石中Mg、Fe的位置置，Li、Rb、Cs可占據(jù)據(jù)鉀長長石和和云母母中K的位置置等；；（2）保存存在火火山玻玻璃和和氣-液包體體中；(3)第三是是吸附附在礦礦物表表面或或以雜雜質(zhì)的的形式式存在在于礦礦物晶晶體缺缺陷的的間隙隙內(nèi)。2.微量元元素(Traceelements)什么是是微量量元素素?微量微微量元元素地地球化化學(xué)形形為：地幔相相容元元素：地幔熔熔融巖巖漿的的過程程中，，殘留留富集集于地地幔巖巖的礦礦物之之中的的元素素，如如：Cr、Ni、Co、Yb、Er等元素素；地幔不不相容容元素素：在巖漿漿中強強烈富富集，，這些些元素素有Cs、Rb、K、Ba、Sr、La、Y、REE、Th、U、Hf、Zr、Ti、Ta、Nb和P等。2.微量元元素(Traceelements)火成巖巖中的的礦物物成分分受控控于巖巖漿的的化學(xué)學(xué)成分分及結(jié)結(jié)晶條條件，，因而而對于于了解解巖石石的化化學(xué)成成分和和巖石石的成成因都都有重重大的的意義義，同同時它它也是是火成成巖分分類和和定名名的依依據(jù)。。二、礦物物成分在火成巖巖中最常常見的且且在分類類命名中中起作用用的礦物物有：石英、鉀鉀長石、、斜長石石、似長長石（白白榴石、、霞石））、橄欖欖石、輝輝石、角角閃石、、黑云母母、白云云母等這些礦物物據(jù)化學(xué)學(xué)成分可可分為兩兩類：硅鋁礦物物：礦物中中SiO2與Al2O3的含量較較高，不不含F(xiàn)eO和MgO，包括石石英類、、長石類類及似長長石類。。又稱為為淺色礦礦物。鎂鐵礦物物：礦物中FeO、MgO的含量較較高，包包括橄欖欖石類、、輝石類類、角閃閃石類及及黑云母母類。又又稱為暗暗色礦物物。色率：暗色礦物物在火成成巖中的的含量（（體積百百分?jǐn)?shù)））稱色率率。是火成巖巖鑒定和和分類重重要標(biāo)志志之一，，如：色率隨巖巖石酸度度的變化化情況大大致為：：超基性巖巖色率>90，基性巖巖色率=40-90、中性巖巖色率=15-40，酸性巖巖色率<15。1．礦物的成成分分類類原生礦物物：在巖漿冷冷凝過程程中結(jié)晶晶形成的的礦物。。原生礦礦物據(jù)形形成的環(huán)環(huán)境不同同，又可可分為高高溫型和和低溫型型。高溫型：：火山巖巖中者，，如高溫溫斜長石石、高溫溫石英（（β石英），，低溫型：：深成巖巖中者，，低溫斜斜長石和和低溫石石英（α石英）2．礦物的成成因分類類原生礦物物、成成巖礦礦物、次次生礦物物成巖礦物物：在巖漿完完全結(jié)晶晶后，由由于外界界物理化化學(xué)條件件的變化化（主要要是溫度度和壓力力的降低低），使使原生礦礦物發(fā)生生轉(zhuǎn)變而而新形成成的礦物物。如高溫β-石英，在在溫度降降低時，，會轉(zhuǎn)變變?yōu)橥|(zhì)質(zhì)異相的的低溫的的α-石英，透透長石會會轉(zhuǎn)變?yōu)闉檎L石石等。另另外，溫溫度降低低還會使使某些固固溶體礦礦物降低低混溶程程度，發(fā)發(fā)生固溶溶體分解解而形成成成巖礦礦物，如如鉀長石石分解為為條紋長長石。次生礦物物：在巖漿基基本上凝凝固成固固相的巖巖石后，，由于受受殘余揮揮發(fā)組分分和巖漿漿期后流流體的作作用（蝕蝕變、交交代及充充填）而而生成的的礦物它往往交交代原生生礦物，，或充填填在礦物物的孔隙隙及晶洞洞中，如如巖漿期期后的流流體可形形成電氣氣石、螢螢石、黃黃玉等礦礦物，也也可以交交代原生生礦物形形成蝕變變礦物，，如橄欖欖石變成成的蛇紋紋石，斜斜長石遭遭受鈉黝黝簾石化化形成鈉鈉長石及及黝簾石石等。（1）SiO2含量對巖巖漿巖中中礦物共共生組合合的影響響SiO2飽和礦物物：可與石英英共生，，如輝石石、長石石、角閃閃石、云云母類礦礦物SiO2不飽和礦礦物：不能與與石英共共生，如如富鎂橄橄欖石、、似長石石等。3．礦物成成分與化化學(xué)成分分的關(guān)系系在平衡結(jié)結(jié)晶的條條件下，，橄欖石石（如鎂鎂橄欖石石Fo）或似長長石（如如霞石，，Ne）與熔體體中的SiO2反應(yīng)分別別生成頑頑火輝石石或鈉長長石Mg2SiO4+SiO2===2MgSiO3FoLEnNaAlSiO4+2SiO2===NaAlSi3O8NeLAb當(dāng)巖漿中中SiO2過剩（過過飽和））時，巖巖石中會會出現(xiàn)SiO2飽和礦物物與石英英共生，，而SiO2不足（不不飽和））時會出出現(xiàn)SiO2不飽和礦礦物，而而不出現(xiàn)現(xiàn)石英。。SiO2含量適當(dāng)當(dāng)（飽和和）時，，則僅出出現(xiàn)SiO2飽和礦物物?；鸪蓭r中中SiO2含量與礦礦物組成成的關(guān)系系：從超基性性巖到酸酸性巖隨隨SiO2的漸增，，具鎂鐵鐵礦物由由多到少少，淺色色礦物漸漸增，石