火山岩岩石化学整理及应用 作用与目的： （一）客观反映研究对象的化学特征，如氧化物、微量元素的丰度、演化学变化规律、富集及迁移规律。 方法：与平均值、与克拉克值对比，用分析值、某些比值以及哈克图解等方法分析、研究。 （二）求化学参数确定火成岩基本类型、系列 如碱性、钙碱性，高钾、低钾、铝饱和、硅饱和、分异度… *对于火山岩，尤为主要是确定拉斑系列和钙碱性系列，采用参数、比值、图解等方法。 （三）研究火山岩成因类型 如花岗岩类的I、S；火山岩的钠质、钾质类型；大西洋型、太平洋型… （四）确定成因及大地构造环境 如岛弧、板内、板缘… （五）确定岩石成岩过程中的温压信息（地质温度计、压力计），计算P、T参数… （六）分析成矿情况 *对每一计算，要明确计算要满足的基本条件和数据解释的有效性 *对图解，要确定使用范围，参数的取值范围，计算公式对标准图解要弄清原图的思路，有无改进方法…

火山岩整理、掌握 一、 火山岩类的铁调整 （注意：计算氧化度等值时，不允许调整） A：Fe2O3上限值的确定： ①基性一超基性玄武岩类建议用Fe2O3=TiO2+1.5（由于岩石中TiO2 较稳定，不易风化蚀变等影响。而TiO2与Fe2O3有一定的关系。） ②中基性岩火山岩（参明照花岗岩的铁调整） B：调整方法 包括不同成分的火山岩、深成岩，均可采用Le Maitre(1976)方法进行调整 1.是否需要调整?视实际氧化度(OX实)与允许氧化度(OX允)的相对大小而定。 所谓OX实是由岩石化学分析结果中的FeO、Fe2O3值计算所得，它反映岩石中实际计算出来的已有的氧化度。 即：OX实=FeO／(FeO+ Fe2O3) 所谓OX允，是由岩石化学分析结果中的SiO2、K2O，Na2 O值计算所得。深成岩与火 山岩的计算式不同，反映岩石中根据SiO2、K2O+Na2 O（Alk）确定岩石中允许的氧化度。 由于岩石易于氧化，因此OX实的数值不一定可靠，常常由于Fe2O3高、FeO低，而使 OX实低。而由SiO2、K2O+Na2 O（Alk）确定，因此是岩石真正氧化度的标准值。 综前所述，岩石中SiO2 、Alk愈高，OX允愈小，则允许的 Fe2O3上限值愈大；反之，SiO2、Alk愈低，OX允愈大，则允许的Fe2O3上限值也愈小。火山岩与深成岩OX允计算式不同。 即对于深成岩：OX允=0.88－0.0016SiO2－0.027(K2O+Na2 O) 对于火山岩： OX允=0.93－0.0042SiO2－0.022(K2O+Na2 O) 如果由岩石中Fe2O3、FeO计算的OX实大于由岩石中计算的SiO2、K2O+Na2O计算的OX

允，说明该岩石的Fe2O3不高(FeO不低)，不需要调整；反之，如果OX实< OX允,说明该岩石中Fe2O3，超过上限值，需要调整Fe2O3、FeO。 2．如何进行调整?已知OX =FeO／(FeO+ Fe2O3)；设调整后的Fe2O3(即Fe2O3的上限值)为x，如多余的Fe2O3，换算为FeO，则调整后的FeO=FeO+0.9(Fe2O3－x)，以之代入OX=FeO／(FeO+ Fe2O3)，则 OX =[FeO+0.9(Fe2O3－x))/(FeO+0.9(Fe2O3－ x)+x] 得x= (1－OX)(FeO+0.9 Fe2O3)/(0.1OX+0.9） 此x值为调整后的Fe2O3，也即Fe2O3的上限值；该式中OX为OX允，即OX实=OX允。调整后的FeO设为y，则y=FeO +0.9(Fe2O3－x)。 综上所述，可小结如下： 1.凡是要研究岩石的氧化程度，而不需要计算标准矿物者，岩石中Fe2O3、FeO不应调整。 2.凡是计算标准矿物的岩石，如Fe2O3不超过上限值者，一般也不需要调整；只有超过上限值者，才需要调整。 3.对于各种成分的火山岩、深成岩，均可用Le Maitre(1976)方法进行调整Fe2O3、FeO。凡OX允OX实者，则需要调整。 二 岩石化学指数计算（常用以下7 项） 1. 钙碱指数（CA）:碱性（CA<51）、碱钙（5161）4类。 2. 里特曼指数（σ）:σ=(Na2O+K2O)2/(SiO2－43) (σ在SiO2值42%~70%有效) 以σ=4为界线 σ<4，钙碱性 Na2O>K2O 钠质（太平洋型） σ>4，碱性 Na2O3. 碱度率（AR） ①当SiO2在<42%或>70%时，σ值误差太大。 用AR=(Al2O3+CaO+Na2O+K2O)/( Al2O3+CaO－Na2O－K2O) ②注意：当SiO2>50%，K2O /Na2O大于1而小于2.5时，公式中的（Na2O+K2O)用2 Na2O代替，而不考虑K2O含量。 4．分异指数（DI）：桑汤和塔特尔（C.P.Thornton和O.F.Tuttle,1960）将石英（q）、正长石（or）、钠长石（ab）、霞石（ne）、白榴石（lc）和六方钾霞石（kp）六种标准矿物质量百分数之和就叫分异指数（DI）。其中这六种标准矿物为CIPW标准矿物。 DI=q+or+ab+ne+lc+kp 从超基性岩到酸性岩，DI由小到大有规律地变化。对于某一原生岩浆演化形成的岩石，DI越大，表明岩浆分异演化越彻底，酸性程度越高；DI越小，表明分异程度低，基性程度相对高。 5．固结指数（SI） SI = MgO×100/（MgO+FeO+ Fe2O3 + Na2O+K2O) (ωB%) 从表1中基性岩到酸性岩，固结指数是由大变小。岩浆分异程度高，则SI值就大，岩石的基性程度就高。 表1 日本不同类型火山岩的固结指数 岩 浆 玄武岩 玄武安山岩 安山岩 安山英安岩 SI 30－ 40 20－30 10－20 0－10

6．长英指数（FL）： FL=100(ab+or)/(ab+or+an) (CIPW标准矿物) FL=100（Na2O+K2O）/（Na2O+K2O+CaO） (ωB%) （后者多用） 7.镁铁指数（MF） MF=100(Fe2O3+FeO)/ (Fe2O3+FeO+ MgO) (ωB%) 随着岩浆分离结晶作用的进行，镁铁组分（橄榄石、辉石等）最早从岩浆中分离，残余熔体的成分越来越富集低熔的组分（长英质成分），而Mg、Fe质越来越少，Mg比Fe减少得更快。如果岩浆分离结晶作用程度高，镁铁指数就大，长英指数也大。所以SI 指数和MF指数反映分离结晶作用程度。 三、 火山岩举例 举例划分：碱性－亚碱性两大系列(图1)

1、首先划分碱、亚碱性两个系列： ①最方便的是硅－碱图（图2）。在SiO2相同的条件下，碱性系列比亚碱性系列K2O+Na2O高； ②较可靠的是Ol′－Ne′－Q′图（图3）。Ol′、Ne′、Q′为阳离子标准矿物计算值Ol′=Ol+3/4Hy，Q′= Q+2/5Ab+1/4Hy，Ne′= Ne+3/5Ab。由于标准矿物计算用全岩化学成分，因此精度较大。 ③对于玄武岩类最好用Cpx－Opx－Ol图（图4）。该图用CIPW法计算的标准矿物投影。直线与曲线均为碱性与亚碱性系列的分界线，它们的判别方程式分别为：xOpx+0.134xOl=26.943；（xOpx+1.119xOl）－(0.006xOpx2+0.014xOpx xOl－0.011 xOl2)=32.264。以标准矿物Opx、Ol值代入方程式，如计算值等号右边列出的数值小，为碱性系列；如计算值比等号右边值列出值大，则为亚碱性系列。图中曲线判别率较好，其可靠性可达96％。

图1 火山岩系列、组合图 2、对于亚碱性系列还要进一步划分钙碱性系列与拉斑玄武岩 ①对于中酸性火山岩可用AFM图（图5）。图中F=FeO+0.9 Fe2O3，A=K2O+Na2O，M=MgO。 ②对于基性火山岩，用Al2O3－“An”图（图6）“An” 为阳离子标准矿物计算值，

“An”=100An/(An+Ab+5/3Ne),相当于标准斜长石号码。还可参考Al2O3－AI图（图7）予以区

图2 硅一碱图（T.N.Irvine） Alkaline一碱性系列；Subalkaline一亚碱性系列 图3 Ol′一Ne′一Q′图解 （T.N.Irvine等,1971）

图4 Cpx一Opx一-Ol（图例同上图） （F.Chayes,1965、1966） 图5 AFM图解（T.N.rvine）

T一拉斑玄武岩系列；C一钙碱性系列

图7 Al2O3一AI图解 （E.A.K.Middlemost，1975） 图6 Al2O3一“An”图解 (T.N.Irvine等，1971) 分，AI=（K2O+Na2O）/0.17(SiO2－43)。在图7、8中，Al2O3均为ωB% ③较方便的可用FeO*/MgO与SiO2、FeO*关系图（图8）。FeO*= FeO+0.9 Fe2O3。

3、区别碱性与拉斑系列（不包括钙碱性系列） ①硅－碱图法 这是方便而又常用的方法，如图9所示，可以划分玄武岩为碱性、拉斑系列

②磷－碱图法 此法由王彤（1985）提出用玄武岩中P2O5与K2O+Na2O作用（图10）法，可以区别拉斑、碱性与强碱性系列。由于P2O5用比色法测定，比SiO2用质量法测量速度快、成本低，故更为理想。此图中强碱性（又称过、碱性），以岩石中出现副长石实际矿物，或化学计算标准矿物Ne>5％为特征。

图9 硅-碱图解 1一夏威夷地区玄武岩（Macdonald等，1964）系列分界线； 2一世界各地玄武岩（Hyndman,1972）系列分界线； A一碱性玄武岩系列；T一拉斑玄武岩系列

图8 FeO*/MgO与SiO2、FeO*关系图 （A.Miyashiro，1974）