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1、岩浆岩石学岩浆岩的化学应用,第十五章 岩石化学的应用,第一节 火山岩名称的确定 第二节 碱度的确定 第三节 系列的划分 第四节 分异及同化作用的研究 第五节 板块构造的分析 第六节 岩浆岩的成因分析 第七节 地质温度计 第八节 与矿产的关系,岩浆岩石学岩浆岩的化学应用,第一节 火山岩名称的确定,1、米德莫斯特的硅-碱图 1）构图方式 以SiO2百分含量划分大类，对SiO238 65的，再以Na2O+K2O百分含量划分碱度不同的岩石。按SiO2含量可分七大类,岩浆岩石学岩浆岩的化学应用,2、邱家骧的硅-碱图 据SiO2可划分岩石酸度，由SiO2及K2O+Na2O含量，从图上即可简便地同时确定火山
2、岩的碱度、系列，岩石组合及岩石名称。,岩浆岩石学岩浆岩的化学应用,第二节 碱度的确定,1、皮科克法 皮科克用钙碱指数(又称皮科克指数)确定碱性程度。以SiO2作横座标、以CaO及K2O+Na2O(重量)作纵座标。划出一个系列的火成岩成分的K2O+Na2O 与CaO两个变异线，两个变异线的交点，即K2O+Na2O =CaO处，此处相应的SiO2位，叫钙碱指数(CA)。皮科克以钙碱指数大小，把岩浆岩碱度划分为四级。 CA61 钙性岩,岩浆岩石学岩浆岩的化学应用,2里特曼法 里特曼用组合指数（里特曼指数，岩系指数）确定碱性程度，组合指数 =(K2O+Na2O)2/(SiO2-43) 组合指数只需用S
3、iO2、K2O，Na2O三个氧化物(重量)，方法简便。尤其对基-中性岩较为适用。 值愈大，碱性程度愈强； 4者叫碱性岩，他并用岩石中值及K2O与Na2O相对含量，进一步划分类型。钙碱性岩又称太平洋型，钠质碱性岩又称大西洋型，钾质碱性岩又称地中海型。,岩浆岩石学岩浆岩的化学应用,岩浆岩石学岩浆岩的化学应用,里特曼以K2O+Na2O与SiO2(重量)作直坐标图，图中值多呈抛物线分布，抛物线起点是SiO2=43，K2O+Na2O=0处。此图只须用岩石的SiO2与K2O+Na2O值投影，即可读出大致的值大小，在图上还可看出某个火山岩系的演化趋势。对比不同火岩系之差异，分析岩浆是否同源（同源的值是连续的
4、)。里特曼在该图上标绘出六个典型地区的火山岩系，以虚线表示，便于对比。,岩浆岩石学岩浆岩的化学应用,钙碱指数CA与组合指数，大致有以下对应关系，同样可把岩浆岩碱度分为4级： 碱性岩 CA51 9。 碱钙性岩 CA=5156 =93.3 钙碱性岩 CA=5661 =1.31.8。 钙性岩 CA61 70的岩石，碱度确定不准，也最好不用。这时可用碱度率-SiO2图解法划分。,岩浆岩石学岩浆岩的化学应用,碱度率(AR)的计算公式是:,其中氧化物均为Wt。当岩浆岩中SiO250%。而且2.5K2O/N2O1时，式中(K2O+Na2O)用(2Na2O)代替。,莱特以AR作横坐标，以SiO2作纵坐标，制成
5、碱度分区图，划分岩浆岩为钙碱性、碱性，过碱性三级。莱特的钙碱性岩，包括皮科克的钙性岩及钙碱性岩，其碱性岩相当皮科克的碱钙性岩，而其过碱性岩与皮 科克的碱性岩相当。,岩浆岩石学岩浆岩的化学应用,第二节 系列的划分,火山岩一般分为碱性和亚碱性系列，亚碱性系列又可进一步分为拉斑玄武岩系列及钙碱性系列。 拉斑玄武岩系列，主要为拉斑玄武岩，拉斑玄武安山岩(冰岛岩)等。 钙碱性系列，以安山岩、英安岩、流纹岩及侵入的花岗闪长岩等为主。 碱性玄武岩系列以碱性橄榄玄武岩及碧玄岩等为主，并可能有粗面岩、粗安岩、响岩、霞石岩等。,岩浆岩石学岩浆岩的化学应用,1、划分碱性与亚碱性系列,图中，Ol为橄榄石，Hy为紫苏辉
6、石，Ne为霞石，Ab为钠长石，Q为石英,岩浆岩石学岩浆岩的化学应用,2、划分亚碱性系列中拉斑玄武岩系列与钙碱性系列 对于一系列的基-中-酸性(尤其中酸性)岩，以F-A-N图较好，计算方法为： F=FeO+Fe2O3 A=K2O+Na2O M=MgO。,岩浆岩石学岩浆岩的化学应用,对于中-基性岩，以A12O3“An”图为好。 A12O3为重量百数， “An”=An100/（An+Ab+5/3Ne），,岩浆岩石学岩浆岩的化学应用,岩浆岩石学岩浆岩的化学应用,第四节 分异及同化作用研究,1、分异作用 可用一些指数或图解进行研究。常见的指数为： 1）较基性的岩石常用固结指数（久野指数）（SI）,该指数
7、用于玄武岩浆分异的岩石，确定其分异程度。日本不同酸度的岩石SI不同：玄武岩SI =4030，玄武安山岩SI =3020，安山岩SI=2010，英安岩SI =10 0。岩石愈酸性，SI愈小。 大多数原始玄武岩浆的SI为40或更大一些。当发生结晶分异时，残余熔浆的固结指数迅速降低。由于在岩浆结晶分异时，一般由富镁向贫镁方向演化(不一定硅降低)。 因此，在玄武岩浆分异的岩石中，SI愈低，则一般反映其分离结晶的程度愈高，分异愈好。,岩浆岩石学岩浆岩的化学应用,2）较酸性的岩石常用分异指数(DI)。 一般是用以研究花岗岩分异及玄武岩系的后期浅色分异产物。DI=Q+Or+Ab+Ne+Le+Kp 它是CIP
8、W法计算出来的六个标准矿物：石英+钾长石+钠长石+霞石+白榴石+ 钾霞石之和。因为岩浆的分异一般是向富SiO2、NaAlSiO4，KAlSiO4残余岩浆系统演化，故残余岩浆中可能包括上述6个矿物。 但在任一特定岩石中，上述六个标准矿物是不共生的。因此，每个岩石化学分析计算出的DI,实际上一般为三个标准矿物的和。DI从玄武岩到流纹岩逐渐增高，从35到90。左右，如玄武岩为35，玄武安山岩为3540，安山岩为5065，英安岩为6580，流纹岩80。如为同一原始岩浆分异产物，分异指数愈大，一般说明岩浆分异程度愈高。,岩浆岩石学岩浆岩的化学应用,研究分异作用，还可以用氧化物变异图。,岩浆岩石学岩浆岩的
9、化学应用,岩浆岩石学岩浆岩的化学应用,2、同化作用,花岗岩类同化围岩能力较强。常见铁镁同化作用，铝硅酸盐同化作用、碳酸盐同化作用等。 碳酸盐同化作用最明显，也最易发生，同化结果是岩浆中钙、铁，镁增加， 而硅，钾，钠减低，致使岩体的酸度变低，而且，不少的矽卡岩型铁矿与之有关。 铁镁同化作用多由酸性侵入岩浆与基性的火山岩或侵入岩接触产生，它使岩浆岩铁镁成分增加。 铝硅酸盐同化作用，多为酸性岩浆侵入于粘土岩中或基性岩浆侵入于酸性岩中的作用，其共同特点是，铝增高，而酸度变化不一。,岩浆岩石学岩浆岩的化学应用,在有足够化学分析资料的基础上，可采用等值线法进行同化作用的研究。化学分析点在平面图上应分布较匀
10、。分析项目根据同化类型确定，可单项，也可少量几项。如同化碳酸盐用CaO、MgO同化铝硅酸盐用SiO2，Al2O3，同化铁镁用MgO、FeO等。再用插入法绘出其等值线，即可看出某种成分变化与围岩的关系。,岩浆岩石学岩浆岩的化学应用,第五节 板块构造分析,1)loglog图 里特曼将世界上1300个活火山熔岩，投影在loglog座标图上，根据实际的地质构造环境，把岩石成份划分为三个区：,A区为非构造带(板块内部稳定构造区)火山岩：B区为造山带(岛弧及活动大陆边缘区)火山岩；C区为A、D区火山岩派生的碱性岩。图中值为里特曼的组合指数，为戈蒂里指数， =（Al2O3-Na2O）/TiO2。,岩浆岩石学
11、岩浆岩的化学应用,2）F1，F2，F3判别图 玄武岩成份与板块构造环境关系密切。皮尔斯划分五类构造环境不同的玄武岩：板块内部玄式岩(WPB)。大洋底部(或洋中脊)玄武岩（OFB），低钾（岛弧）拉斑玄武岩(LKT)、钙碱性玄武岩(CAB)、钾玄岩(SHO）。用以下三式求出F1、F2，F3。,岩浆岩石学岩浆岩的化学应用,将F1、F2，F3 投点于下图，即确定不同构造环境下生成的玄武岩。,岩浆岩石学岩浆岩的化学应用,2板块移动速度 火山岩主要分布于板块的扩张边缘(如洋中脊)及闭合边缘(如消减带)，板块扩张或闭合速度(厘米年)与火山岩中K2O含量反相关。当板块移动速度为0时，火山岩中K2O含量最大。因
12、此，碱性岩主要产于板块扩张或闭合速度最小的地区，而钙碱性岩主要产于移动速度大的地区。 在消减带上，闭合速度与岛弧火山岩的碱度系列有以下关系： 闭合速度：89cma，拉斑玄武岩系列为主。 37cma，钙碱性岩系列为主。 2cma，碱性玄武岩为主,岩浆岩石学岩浆岩的化学应用,3、消减带的大陆壳厚度及岩浆来源深度 与减带有关的岛弧及活动陆缘中，以安山岩占优势。安山岩中K2O含量与大陆壳厚度正相关，也与来源于消减带的岩浆深度成正相关，它们有以下关系式： 大陆地壳厚度(km)=89.2(K2O)+0.45 距消减带深度(km)=89.3(K2O)-14.3 式中K2O为SiO2固定60时(K2O)，安山
13、岩中K2O的含量(Wt)。,岩浆岩石学岩浆岩的化学应用,1超甚性岩 超基性岩有侵入产物： MgO30，CaO少，Al2O3低，TiO2几乎不见， MgO/FeO多6-7。 玄武岩浆分异产物： MgO30，CaO多，Al2O3高，TiO2常见， MgO/FeO多6-7。,第六节 岩浆岩的成因分析,岩浆岩石学岩浆岩的化学应用,2正长岩 正长岩或为玄武岩浆分异产物，或为花岗岩浆同化结果。 玄武岩浆分异：属碱性岩，SiO2不饱和-饱和，岩体小，与辉长岩及火山岩类共生。FeO/MgO= 0.71.6，平均1.2。 花岗岩浆同化：属钙碱性岩，SiO2过饱和，岩体大，与花岗岩类共生。FeO/MgO= 1.0
14、5.1，平均2.7。,岩浆岩石学岩浆岩的化学应用,3花岗岩 有岩浆结晶者，也有交代者。区别的方法如下。 把花岗岩化学成份，用CIPW法计算成标准矿物，取Q、Ab，Or值冉算成100%，投影在图上或者用岩石中Ca，Na，K原子数，分别乘以原子量，求出Ca，Na、K的原子重量数，再算成100，投影在图上。如果投影点集中地位于图的中部低共熔区，或在图中的圈定范围内，则为岩浆花岗岩，如果很分散，则为交代花岗岩。,岩浆岩石学岩浆岩的化学应用,岩浆岩石学岩浆岩的化学应用,第七节 地质温度计,1玄武岩的结晶温度 1)计算法 把岩石化学成份中某些氧化物重量百分数，代入下列方程式，可求出橄榄石及斜长石的结晶温度,岩浆岩石学岩浆岩的化学应用,2）读图法 把岩石中MgO，A12O3重量百分数，投影在图中，也可确定橄榄石及斜长石的结晶温度并可划出岩石的四种不同类型。图中实线为橄榄石结晶温，断线为斜长石结晶温度，点线为四类玄武岩分界线。,岩浆岩石学岩浆岩的化学应用,岩浆岩石学岩浆岩的化学应用,第八节 与矿产的关系,岩浆岩石学岩浆岩的化学应用,