1、第 二 章 火成巖的基本特征與分類 一、 火成巖的物質(zhì)成分 化學(xué)成分 礦物成分 化學(xué)成分與礦物共生組合的關(guān)系 火成巖形成條件對(duì)礦物共生組合的影響,一、火成巖的物質(zhì)成分 火成巖物質(zhì)成分研究的意義： 是火成巖分類命名的基本依據(jù) 為研究巖漿起源、演化和巖漿物理性質(zhì)提供重要依據(jù) 為巖漿巖漿形成時(shí)的大地構(gòu)造背景和巖石圈層的演化提高重要信息,1. 主要元素（Major elements） ： O, Si, Al, Fe, Mg, Ca, Na, K, Ti, P, H, Mn, C等，其中氧的含量最高。 常用氧化物的形式表示火成巖的成分，即：SiO2、TiO2 、Al2O3、Fe2O3、FeO、MnO、M

2、gO、CaO、K2O、Na2O、 P2O5 、H2O和CO2等13 種，每種氧化物含量一般0.1%，占火成巖平均化學(xué)成分的98%左右。,（一）火成巖的化學(xué)成分,類型：主要元素、痕量元素和同位素, 火成巖主要造巖氧化物含量的大致范圍是： SiO2 3475% 少 數(shù) 可 達(dá) 80% Al2O3 1020% 在 純 橄 欖 巖 中 較 低 MgO 125% CaO 015% 但 某 些 輝 長 巖 中 達(dá)23% Fe2O3+FeO 115% 一 般FeOFe2O3 Na2O 015% 霞 石 巖 中 可 達(dá)19.48% K2O 一 般10% 白 榴 石 巖 中 可 達(dá)17.94% H2O+( 結(jié)

3、晶 水) 和H2O- ( 吸 附 水) 一 般2% ， 個(gè) 別 達(dá)10% TiO2 02% 很 少 超 過 5% P2O5 00.5% 很 少 超 過 3% MnO 00.3% 很 少 超 過 2%,1. 主要元素：,幾種主要造巖氧化物 （1）SiO2 ：是最重要的成分，含量高，是巖石酸性程度（基性程度）的標(biāo)志。隨著SiO2含量的變化，其它氧化物呈現(xiàn)規(guī)律性的增加或減少。 超基性巖 SiO263%,（一）火成巖的化學(xué)成分,火成巖化學(xué)成分變化規(guī)律,幾種主要造巖氧化物 （2）Al2O3 ：在火成巖中含量僅次于SiO2，SiO2 、Al2O3 與 CaO、Na2O、 K2O一起組成長石和副長石類礦物；

4、與FeO*、MgO、CaO等結(jié)合形成輝石、角閃石、黑云母等礦物。 （3） Na2O 和K2O ：是堿性長石的主要組成部分，當(dāng)其含量較高時(shí)還可形成堿性暗色礦物和副長石。 a. Al2O3 Na2O +K2O+CaO（分子數(shù)比）：鋁過飽和巖石 c. Na2O +K2O Al2O3 Na2O +K2O+CaO ：鈣堿性巖,（一）火成巖的化學(xué)成分,幾種主要造巖氧化物 （4） FeO*、MgO、MnO與SiO2 結(jié)合形成橄欖石、輝石等礦物。 （5） TiO2與FeO 組成鈦鐵礦，與CaO結(jié)合生成榍石，與P2O5、CaO結(jié)合則形成磷灰石。TiO2結(jié)合形成橄欖石、輝石等礦物。,（一）火成巖的化學(xué)成分,（一）

5、火成巖的化學(xué)成分,2. 痕量元素(Trace elements): 含量甚微，usually 0.1%。 一般不以獨(dú)立的礦物相出現(xiàn)。主要以類質(zhì)同像形式替代礦物中的主要元素，其次是保存在快速固結(jié)和冷凝的火山玻璃或氣-液包裹體中，第三是吸附在礦物表面或以雜質(zhì)的形式存在于礦物礦物晶體缺陷的間隙中。 Li、V、Cr、Co、Ni、Cu、Pb、Th、U、Zn、Rb、Sr、Ba、Zr、Nb、Ta、Au、Ag、Pt、W、Sb、Bi、Sn La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y, 痕量元素的對(duì)研究巖漿的起源、演化、巖石系列劃分和巖石形成機(jī)理等方面將提供重要信息和證

6、據(jù)。,（一）火成巖的化學(xué)成分,3. 同位素(Isotope)： （1）穩(wěn)定同位素：炭、氫、氧、硫 研究意義：主要用來獲得巖漿源區(qū)的信息 （2）放射性同位素：火成巖研究中具有重要意義的放射性同 位素主要有 K-Ar、Rb-Sr、Sm-Nd、U-Pb、Th- Pb、Re-Os 和 Hf。 研究意義：主要以此確定火成巖的形成年齡和巖漿源區(qū) 及巖漿演化的示蹤。,火成巖中的礦物組成能夠反映巖石的化學(xué)成分，也是巖石分類命名的主要依據(jù)，還是判斷巖石生成條件的重要標(biāo)志。 組成巖石的礦物統(tǒng)稱造巖礦物，火成巖中常見的礦物只有20多種，它們被稱為主要造巖礦物。 火成巖中最主要的造巖礦物是： 橄欖石類、輝石類、角閃石

7、類、云母類、堿性長石類、斜長石類、副長石類和石英類，等等。,（二）火成巖的礦物成分,橄欖石 (Fe,Mg)2SiO4 SiO239% MgO40% 斜方輝石 (Fe,Mg)2Si2O6 SiO254% 普通輝石 (CaNaK)Al(AlSi)2O6 SiO248% 角閃石 CaNaK(Al4O11)2(OH) SiO239% 黑云母 KAl(AlSiO3O10)(OH) SiO239% K2O10% 石 英 SiO2 SiO2100% 鉀長石 KAlSi3O8 SiO271% K2O8% 斜長石 NaAlSi3/CaAl2Si2O8 SiO268-50% 霞 石 NaAlSiO4 SiO240

8、% Na2O16%,例 鉀長石 SiO2% 的計(jì)算 K2O Al2O3 6SiO2 SiO2 = 60.1* 6 / ( 44.2 + 102.4 + 60.1* 6 ) = 71%,實(shí) 用 礦 物 化 學(xué),（1）據(jù)礦物的化學(xué)成分劃分 a. 硅鋁礦物：SiO2和Al2O3含量較高，不含鐵鎂。如石英、長石類及似長石類。 b. 鐵鎂礦物：FeO與MgO含量較高，SiO2含量較低。如橄欖石、輝石類、角閃石類和黑云母類。 （2）據(jù)礦物的顏色劃分 a. 淺色礦物：顏色較淺的礦物，如白色、灰色和無色，與硅鋁礦物相對(duì)應(yīng)。 b.暗色礦物：顏色較深的礦物，如黑色、綠色、褐色、藍(lán)色等，與鐵鎂礦物相對(duì)應(yīng)。有些富含N

9、a2O的暗色礦物稱之為堿性暗色礦物，如霓石、鈉閃石、星葉石等。,1、火成巖中礦物的劃分, 色率：暗色礦物在火成巖中的體積百分含量稱為色率，根 據(jù)色率可以粗略判斷巖石的成分和酸性程度。它是火成巖分類命名的重要依據(jù)，例如：超鎂鐵質(zhì)巖 M90% 淺色巖：習(xí)慣上把花崗巖、正長巖等淺色礦物占優(yōu)勢的巖石稱為淺色巖。其色率在030之間。 暗色巖：色率在60100，以暗色礦物占優(yōu)勢的巖石稱為暗色巖。如橄欖巖 、輝長巖等。,1、火成巖中礦物的劃分,（3）據(jù)礦物在巖石中的含量 a. 主要礦物： 在巖石中含量多，對(duì)火成巖大類的劃分和定名起決定作用的礦物。 如石英、長石是花崗巖的主要礦物。 b. 次要礦物： 在巖石中

10、含量次于主要礦物，不影響火成巖大類的劃分和定名， 但對(duì)確定巖石種屬的進(jìn)一步劃分可起作用礦物。 如閃長巖中的石英，含量約2，沒有石英也叫閃長巖；當(dāng)石英5時(shí)，則叫石英閃長巖。 c. 副礦物： 含量很少，常小于1，通常不參與巖石分類和命名。 但它們對(duì)于了解一個(gè)巖體的形成條件，確定巖體時(shí)代有重要意義。常見的有磁鐵礦、磷灰石、鋯石、獨(dú)居石、榍石、褐簾石等。,1、火成巖中礦物的劃分,（4）據(jù)礦物的成因類型 a. 原生礦物： 巖漿冷凝過程中形成的礦物。 高溫礦物 低溫礦物 b. 次生礦物：在巖漿已基本上凝固成固體的巖石后，由于受殘余揮發(fā)份和巖漿期后流體作用（蝕變、交代、充填）而生成的礦物，常交代原生礦物或充

11、填在礦物的孔隙及晶洞中。其中原生礦物常發(fā)生以水化或碳酸鹽化為主的蝕變作用，生成蝕變礦物 。 c. 它生礦物：它們是由于巖漿同化了圍巖和捕虜體所引起的。這類礦物的形成反映了巖漿中外來組分的參與。 如有些富鋁礦物紅柱石、堇青石、矽線石就是巖漿同化了富鋁圍巖的產(chǎn)物。,1、火成巖中礦物的劃分,6 種典型的巖漿巖礦物共生組合 （1）橄欖石輝石組合: 相當(dāng)于超基性巖，鈣、鐵、鎂多而硅少，且貧堿，出現(xiàn)大量鎂鐵礦物（橄欖石輝石等），不出現(xiàn)石英和長石。 （2）基性斜長石輝石組合：相當(dāng)于基性巖，鋁和鈣較多，鐵、鎂和硅均較充分，主要形成基性斜長石和輝石，二者近于1:1，不出現(xiàn)石英。 （3）中性斜長石角閃石組合：相當(dāng)

12、于中性巖，鈉、鉀略有增加，鋁、硅、鈣、鐵、鎂均較充分，主要形成中性斜長石、角閃石、黑云母，可能出現(xiàn)少量石英和鉀長石。淺色礦物：暗色礦物2:1。,2、火成巖中的礦物共生組合規(guī)律,6 種典型的巖漿巖礦物共生組合 （4）石英鉀長石酸性斜長石黑云母組合：相當(dāng)于酸性巖，鈉、鉀、硅含量高，鐵、鎂、鈣低，石英、鉀長石、酸性斜長石等淺色礦物為主。 （5）鉀長石黑云母角閃石組合：其SiO2 相當(dāng)于中性巖，鈉、鉀高而鐵、鎂低， 大量出現(xiàn)鉀長石。 （6）霞石白榴石鉀長石堿性暗色礦物組合： 其SiO2 接近于基性巖（平均53.36），鈉、鉀含量很高，出現(xiàn)霞石、白榴石等礦物，因鈉過多，故常出現(xiàn)堿性暗色礦物。,2、火成巖

13、中的礦物共生組合規(guī)律,1. SiO2 飽和度對(duì)礦物共生組合的影響 （1）巖漿中SiO2 過飽和：石英游離的SiO2 結(jié)晶產(chǎn)物， 屬硅酸過飽和礦物。 （2）巖漿中SiO2不飽和：鎂橄欖石、副長石類及黑榴石、 黃長石和剛玉等，它們不能與石英平衡共生，屬硅酸 不飽和礦物 Mg2SiO4 + SiO2 MgSiO3(1557) 鎂橄欖石 液相 頑火輝石 NaAlSiO4 + 2SiO2 NaAlSi3O8 霞 石 液 相 鈉 長 石 KAlSiO4 + 2SiO2 KAlSi3O8 白 榴 石 液 相 正 長 石,（三）火成巖化學(xué)成分與礦物共生組合的關(guān)系,1. SiO2 飽和度對(duì)礦物共生組合的影響 （

14、3）巖漿中SiO2 飽和： 除上述以外的一些礦物，如鐵橄欖石、大多數(shù)輝石、角閃石類、云母類和長石類礦物都屬于硅酸飽和礦物，都可以與石英平衡共生。 提 示： 過飽和巖石 飽 和 巖 石 不飽和巖石,（三）火成巖化學(xué)成分與礦物共生組合的關(guān)系,2、Al2O3和K2O+Na2O的含量對(duì)礦物成分的影響 不同的堿和Al2O3含量火成巖，其礦物組合有很大差別。具體可簡單總結(jié)如下： （1） 鋁過飽和巖石（過鋁質(zhì)巖石）: Al2O3(CaO+K2O+Na2O) 特征是常出現(xiàn)富鋁的礦物，如白云母、黃玉、電氣石、錳鋁鐵鋁榴石、剛玉、紅柱石和矽線石，斜長石、鉀長石和石英是常見礦物。,（三）火成巖化學(xué)成分與礦物共生組合

15、的關(guān)系,2、Al2O3和K2O+Na2O的含量對(duì)礦物成分的影響 （2） 鈣堿性巖石（偏鋁質(zhì)巖石）: (K2O+Na2O)Al2O3(CaO+K2O+Na2O) 出現(xiàn)的礦物是黑云母、普通角閃石、普通輝石、透輝石、斜長石、堿性長石和石英。不見堿度高的暗色礦物。 （3） 堿過飽和巖石（過堿質(zhì)巖石）: Al2O3 (K2O+Na2O) 以出現(xiàn)堿性鐵鎂礦物為特征，如霓輝石、霓石、黑榴石、鈉閃石、鈉鐵閃石和富鐵云母等，還有黃長石、堿性火山玻璃，以堿性長石為主，副長石常見。而斜長石無或很少，石英只在高硅巖石中出現(xiàn)，其它巖石中無或很少。,（三）火成巖化學(xué)成分與礦物共生組合的關(guān)系,（四）火成巖形成條件對(duì)礦物組合的影響,1、深成巖：巖漿在地