岩石学火成岩成分及其分类.pptVIP

* * * * * * * * * * * * * * 美国圣海伦斯火山在1980年5月18日发生强烈喷发，火山的喷发导致了山崩和塌方，并喷出了大量的火山灰和浮岩碎屑，400米的山峰爆炸崩溃，在62平方公里的范围内充满了崩碎的碎屑 。 *火山岩的分类命名(extrusions） 它既不是猛烈的爆发，也不是平静的溢流，而是岩浆从相对小的管道中挤出形成岩穹（dome），包括岩钟、岩针、岩碑等奇特的形态，往往总称为岩穹。侵出时，夜晚观之似“火柱”。 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 第四章 火成岩的成分及分类 （Chemistry, Mineralogy and Classification of Igneous Rocks） 一、 火成岩的化学成分 地壳中的所有元素在火成岩中均有发现。根据其含量及在岩浆作用过程中的行为不同。组成火成岩的元素分为主要元素、微量元素和同位素三类。这些元素在火成岩的研究中具有重要意义，其中主要元素用于火成岩分类。 1．主量元素(major elements) 主量元素的分析结果一般以氧化物质量百分数的形式给出，它们是SiO2、TiO2、Al2O3、Fe2O3、FeO、MnO、MgO、CaO、Na2O、K2O、P2O5、和H2O，据不同的需要，还可加测Cr2O3、ZrO2、CO2等，这些氧化物的含量一般大于0.1%，总和占火成岩平均化学成分的98%。它们也是地核、地幔及地壳的主要组成。 2. 微量元素(Trace elements) 岩石中的微量元素，是指在体系中不作为独立矿物相的主要组分存在的分散元素。 火成岩中微量元素以多种方式存在，最主要的是呈类质同象占据矿物晶格内晶体化学性质相近的其它元素的位置，例如Cr、Ni可占据橄榄石和辉石中Mg、Fe的位置；其次是保存在快速固结和冷凝的火山玻璃和气-液包体中；第三是吸附在矿物表面或以杂质的形式存在于矿物晶体缺陷的间隙内。以何种方式存在主要取决于这些元素的化学性质，如离子半径大小、所带电荷多少、岩浆的成分及其所结晶的矿物种类。 ?????在岩浆结晶作用过程中，有些元素会优先以类质同象的方式进入到结晶的矿物相中，有些元素则不能被早晶出的矿物捕获或容纳，而在残余熔体中富集，从而导致了结晶相与残余熔体相中的微量元素丰度的分异。 在地幔熔融过程中，优先富集于残留矿物之中的元素，称为相容元素，这类元素有Cr、Ni、Co、Yb、Er等元素； 另一些元素在岩浆中强烈富集，称为不相容元素，这些元素有Cs、Rb、K、Ba、Sr、La、Y、REE、Th、U、Hf、Zr、Ti、Ta、Nb和P等。 3. 同位素 自然界已发现的同位素种类约1400种，可分为稳定同位素和放射性同位素两类，这两类同位素在火成岩的研究中均具重要意义。 稳定同位素(Stable isotopes)稳定同位素主要有氧、碳、硫、氢、氦等。如氧同位素由16O、17O和18O组成，其中16O和和18O因质量差别显著，在地质过程及岩浆过程中会发生分馏。地质过程中的16O和18O的分馏造成岩石圈不同组成部分的16O、18O组成的差异，这样不同源区的岩浆的氧同位素组成就有差别，可用氧同位素组成来示踪。氧同位素组成以δ18O(18O/16O)表示。以花岗岩为例，不同成因的花岗岩δ18O值不同，由沉积岩或变质岩熔融形成的S型花岗岩，富18O，δ18O10‰，由幔源岩浆分异形成的M型花岗岩18O低，δ18O6‰。 放射性同位素(Radiogenic isotopes) 火成岩研究中具重要意义的放射性同位素主要有K-Ar、Rb-Sr、Sm-Nd、U-Pb和Th-Pb以及Re-Os等同位素。它们的主要用途是确定火成岩的形成年龄和示踪源区。 147Sm?143Nd+He Decay constant: 6.54?10-12(?, Yr-1) 二、矿物成分 火成岩中的矿物成分受控于岩浆的化学成分及结晶条件，因而了解岩石的化学成分和岩石的成因都有重大的意义，也是火成岩分类和定名的依据。 1．? 矿物的成分分类 火成岩中常见的矿物不过二十多种。其中构成岩石主体，在火成岩分类命名中起作用的是石英、钾长石、斜长石、似长石（白榴石、霞石）、橄榄石、辉石、角闪石、黑云母、白云母等。这些矿物据化学成分可分为两类： 硅铝矿物：矿物中SiO2与Al2O3的含量较高，不含FeO和MgO，包括石英类、长石类及似长石类。它们基本不含色素原子，颜色较浅，又称为浅色矿物。 镁铁矿物：矿物中FeO