巖石化學(xué)計(jì)算方法基礎(chǔ)知識講解

巖石化學(xué)計(jì)算方法基礎(chǔ)知識講解1、巖石類型（或巖石系列）用以說明巖石主要化學(xué)組分之間的含量關(guān)系。巖石類型（或系列）不同，不僅其化學(xué)組成上有重大差異，而且更表現(xiàn)在其礦物組成上具有明顯的不同特點(diǎn)。同時其巖石化學(xué)的計(jì)算程序和結(jié)果也各有差異。因此在計(jì)算中，應(yīng)首先根據(jù)各組分之間含量上的相互關(guān)系確定巖石所屬的類型（或系列）。在巖石化學(xué)計(jì)算中，一般是將巖漿巖劃分如下四個類型（或系列）。(1)正常類型，也稱為鈣鹼系列。指巖石中Al的含量能全部和K、Na及部分Ca組成長石類礦物，而多余的Ca則參加到暗色礦物中去。因而巖石中既可有鉀長石、鈉長石及斜長石，也可以有單斜石和角閃石的存在，其表達(dá)方式因計(jì)算方法不同而有所不同，但基本意義是相同的。即：查氏公式：K+NaAl）（2）鹼極度過飽和：指巖石中K、Na含量不僅使全部的Al消耗殆盡而組成鹼性長石，同時也能使全部Fe3+和Fe2+，Mg2+、Mn2+等消耗完而組成霓石類礦物，并且還有剩余。少數(shù)情況下出現(xiàn)霞石等硅不飽和礦物。表達(dá)式：查氏公式：K+Na;Al+Fe2++Mn2+尼氏公式：AlK;Fe3++Fe2++Mn2+2、分子數(shù)與原子數(shù)巖石化學(xué)全分析結(jié)果，都是用重量百分含量表達(dá)的，但巖石化學(xué)在把各種元素或其氧化物按其組成礦物的規(guī)律進(jìn)行換算時，是根據(jù)各礦物分子式中各元素的原子或氧化物的分子之間的量比關(guān)系進(jìn)行的。故在計(jì)算時，都要根據(jù)某一方法的需要，將化學(xué)分析結(jié)果的氧化物重量百分含量換算為原子數(shù)或分子數(shù)。例如：SiO2的重量百分含量為50%，其分子量為60.08，則分子數(shù)為50/6008=0.833，為消除小數(shù)點(diǎn)，均將計(jì)算結(jié)果乘以1000，故SiO2的分子數(shù)為0.833×1000=833。由于巖石的分析結(jié)果多用氧化物表示，故原子數(shù)一般都不便單獨(dú)計(jì)算，而均根據(jù)分子數(shù)換算而得。它與分子數(shù)的關(guān)系有幾種不同情況，需區(qū)別對待，其一，當(dāng)在一個氧化物分子中有一個原子時，其分子數(shù)即等于原子數(shù)。如在一個SiO2分子中，只有一個Si原子，則其原子數(shù)即為其分子數(shù)。即50%的SiO2中的硅原子數(shù)亦為833個。其二，當(dāng)氧化物分子中有2個或三個原子時，則其原子數(shù)為將其分子數(shù)乘以分子中原子個數(shù)的數(shù)值。如：在一個Al2O3分子中，有兩個Al原子，則其Al的原子數(shù)等于其分子數(shù)乘以2，另如K2O、Na2O等原子數(shù)的求法也是如此。為供巖石化學(xué)計(jì)算方便，契特維里科夫編制了各氧化物的原子數(shù)換算表，供換算時使用（見附錄1）。3、硅飽和礦物和硅不飽和礦物大量的實(shí)際資料證明，桿欄石、霞石、白榴石等類低硅礦物，是不能同游離的SiO2即石英共生的。關(guān)于巖漿結(jié)晶作用的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)（關(guān)于近結(jié)系的結(jié)晶作用），也已為此提供了實(shí)驗(yàn)證明。即當(dāng)巖漿中的硅量不足時，只能形成桿欄石、霞石、白榴石等低硅化合物。而硅量充足時，這些低硅化合物則隨著巖漿溫度的繼續(xù)下降，便不穩(wěn)定，與巖漿中的SiO2發(fā)生反應(yīng)，形成諸如斜方輝石、鈉長石及鉀長石等高硅化合物。而且只有這些高硅化合物才能同石英共結(jié)（共生）（參考近結(jié)系結(jié)晶相圖）。在巖石化學(xué)中常把桿欄石、霞石、白榴石等這些低硅礦物稱為硅不飽和礦物。而將斜方輝石、鈉長石、鉀長石這些高硅礦物稱為硅飽和礦物。二者之間的關(guān)系為：硅不飽和礦物+SiO2→硅飽和礦物山德曾對巖漿巖中硅飽和礦物和不飽和礦物做過統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)列表如下：（表2）表2飽和礦物和不飽和礦物對照表巖石化學(xué)篇二：各種巖石的化學(xué)成分與硬度巖石化學(xué)篇三：巖石地球化學(xué)一些原理花崗巖研究一、花崗巖的系列劃分根據(jù)花崗巖化學(xué)成分劃分為準(zhǔn)鋁(metaluminous)、過鋁(peraluminous)和過堿性nous)和亞堿性(peralkaline)的成分分類。由于花崗巖通常具有較高的Si02含量，一般巖漿巖中的拉斑、鈣堿性和堿性系列的劃分在花崗巖研究中并不經(jīng)常被采用。所以花崗巖的系列劃分時只用投K2O-SiO2和ANK-ACNK就可以了。堿性-鈣堿性-高鉀鈣堿性和準(zhǔn)鋁質(zhì)-過鋁質(zhì)這些系列的劃分，是因?yàn)橥ㄟ^大量數(shù)據(jù)證明，這些劃分對巖石成因等方面有一些指示意義。例如：鈣堿性花崗巖石是島弧巖漿活動產(chǎn)物，堿性和過堿性與板內(nèi)背景有關(guān)，過鋁質(zhì)花崗巖石（ACNK要大于1.1）是沉積巖深熔作用形成，尤其是大陸碰撞時期。二、花崗巖的成因分類MlSAMlsA(即M、I、S和A型)是目前最常用的花崗巖成因分類方案。其英文分別是I(infraerustal或igneous)、s(supraerustal或sedimentary)、A(alkaline，anorogenie和anhydrous)和M(mantlederived)。分類依據(jù)：花崗巖的.巖漿源區(qū)性質(zhì)劃分，及火成巖、沉積巖、堿性巖和有地幔參與成分的源區(qū)。A型特征及成因A型：巖石學(xué)和實(shí)驗(yàn)巖石學(xué)(Clemensetal.，1986;patinoDouce，1997）證據(jù)表明，A型花崗巖形成溫度高，而且部分A型花崗巖形成壓力還很低（即較淺部的中上地殼）。因此，正常的I或者S型花崗巖經(jīng)分異作用是形成不了A型花崗巖的。A型花崗巖都表現(xiàn)出低Sr、Eu和富集Nb、Zr等元素的特點(diǎn)，反映其源區(qū)存在斜長石的殘留(形成的壓力較低)，因此它也不可能是慢源巖漿分異而來(在極端情況下，慢源巖漿的強(qiáng)烈結(jié)晶分異可能會產(chǎn)生有限的低Sr、Eu的堿性巖石，但此時應(yīng)與大規(guī)模的鎂鐵質(zhì)巖石伴生)，或來源于鎂鐵質(zhì)源巖的部分熔融。A型花崗巖的最重要之處是，如果淺部地殼能夠發(fā)生高溫部分熔融，顯然暗示其深部存在熱異常，而這大多只會在拉張情況下出現(xiàn)。因此，A型花崗巖是判斷伸展背景的重要巖石學(xué)標(biāo)志。判別依據(jù)：從礦物學(xué)來講，角閃石、董青石和堿性暗色礦物是判斷上述ISA型花崗巖的重要礦物學(xué)標(biāo)志，而白云母和石榴石并不能有效鑒定S型花崗巖(Miller，1985)。特征礦物分別是：I型花崗巖―角閃石、S型花崗巖―堇青石、A型花崗巖―堿性暗色礦物例，如鈉閃石一鈉鐵閃石、霓石一霓輝石、鐵橄欖石等厘定A型花崗巖的重要礦物學(xué)標(biāo)志。從地球化學(xué)方面來判別不同類型花崗巖，首先根據(jù)花崗巖含鋁指數(shù)ACNK=Al2O3/（CaO+Na2O+K2O）摩爾分?jǐn)?shù)比＝1.1來區(qū)分I型和S型花崗巖，根據(jù)ANK-ACNK圖解可以判別。但這個判別標(biāo)志不能區(qū)分高分異I型和S型花崗巖（Chappell，1999；吳福元等，2007），Chappell（1992、1999）認(rèn)為P2O5、Th、Ba、Rb、Pb等元素可用來判別I型和S型花崗巖（HARKER圖解）。從P2O5vs.SiO2和Pbvs.SiO2變化趨勢圖中可以看出，每個礦區(qū)巖體樣品點(diǎn)大致與I型花崗巖變化趨勢相似。需要更多圖I型和S型花崗巖演化趨勢（據(jù)Chappell和White，1992）如果樣品落入I型區(qū)域，進(jìn)一步判別花崗巖屬于I型還是A型。根據(jù)Whalen.et.al（1987）FeO*/MgOvs.（Zr+Nb+Ce+Y）和（K2O+Na2O）/CaOvs.（Zr+Nb+Ce+Y）圖解。圖花崗巖Zr+Nb+Ce+Y-FeOT/MgO、Zr+Nb+Ce+Y-（K2O+Na2O）/CaO圖解（據(jù)Whalen.et.al.，1987）FG:分異花崗巖；OGT:未分異花崗巖（I-S型）Collinsetal.（1982）提出A型花崗巖具有較高的Nb、Ga、Y和REE，故也可以根據(jù)SiO2-Ce、SiO2-Nb、SiO2-Y和SiO2-Z，來判別A和I型花崗巖。圖I型和A型花崗巖SiO2-Ce、SiO2-Nb、SiO2-Y、SiO2-Zr判別圖解（collinsetal.,1982）ISMA對構(gòu)造背景的指示意義：雖然ISMA花崗巖最初只是成因分類，但大量研究表明花崗巖成因類型既可以反映巖漿源區(qū)的性質(zhì)，而且還可以判別巖漿形成時構(gòu)造環(huán)境。不同成因類型的花崗巖都與特定的構(gòu)造環(huán)境有關(guān)（Picher，1983）。S型花崗巖是大陸碰撞產(chǎn)物，I型花崗巖是科迪勒拉山系和后造山抬升形成(e.g.Beckinsale,1979;Pitcher,1983)。為了強(qiáng)調(diào)區(qū)別，他又劃分A和M型花崗巖來分別區(qū)別非造山和洋弧背景。目前研究表明大多數(shù)A型花崗巖都形成于造山后，屬于I型里一種特殊類型。（M型包括大洋斜長花崗巖，洋脊形成的蛇綠巖套中富鈉的花崗巖）。但是ISM