赵志丹岩石地球化学3-主量处理

nullnull第一节、主量元素数据处理与解释 第二节、微量元素数据处理与解释 第三节、同位素数据处理与解释第三章、岩石地球化学数据的处理与解释null计算CIPW的软件，Norm3 A TEXTURAL ATLAS OF MINERALS IN THIN SECTION, 软件, 编写者为Daniel J. Schulze, University of Toronto. Ragland P. C. Basic analytical Petrology. Oxford University Press, New York, 1989. 【书号： 350 R12】 Wilson M. Igneous Petrogenesis. Kluwer Academic Publishers,London. 2001 推荐软件和参考书(1)   MacKenzie W. S. and Adams A. E. A color atlas of rocks and minerals in thin section. John Wiley & Sons, Inc. New York, 1993, 192p (2)   MacKenzie W. S., Donaldson C. H., and Guilford C. Atlas of igneous rocks and their textures. John Wiley & Sons, Inc. New York, 1982 (3)   Best M. G. Igneous and metamorphic petrology. 2nd edition. Blackwell Science Ltd, 2003 (有扫描件) (4) Le Maitre (ed), Igneous Rocks: A classification and Glossary of Terms (2nd edition). Cambridge University Press, 2002. 【书号360/L46/2】(1)   MacKenzie W. S. and Adams A. E. A color atlas of rocks and minerals in thin section. John Wiley & Sons, Inc. New York, 1993, 192p (2)   MacKenzie W. S., Donaldson C. H., and Guilford C. Atlas of igneous rocks and their textures. John Wiley & Sons, Inc. New York, 1982 (3)   Best M. G. Igneous and metamorphic petrology. 2nd edition. Blackwell Science Ltd, 2003 (有扫描件) (4) Le Maitre (ed), Igneous Rocks: A classification and Glossary of Terms (2nd edition). Cambridge University Press, 2002. 【书号360/L46/2】关于岩石化学/显微结构英文参考书 （可供）null推荐新出版参考书(研究生教材)邓晋福，罗照华，苏尚国，等. 岩石成因、构造环境与成矿作用。地质出版社，2004null第一节、主量元素数据处理与解释第三章、岩石地球化学数据的处理与解释一、岩石化学的主要指标 二、主量元素数据直接用于岩石分类和系列划分 三、CIPW计算后用于岩石分类和系列划分 四、主量元素用于判别岩浆（地球化学）作用过程 五、主量元素应用于实验岩石学null(引自Winter, 2001)null一、岩石化学的主要指标1. SiO2与岩石分类SiO2在主要元素中含量最高，变化范围:34-80 %， 意义: 对岩浆及岩浆岩的物理化学性质及矿物组成的影响最大，因此是火成岩中最重要的一种氧化物。 2. 用SiO2含量是岩浆岩4大类划分的依据 3. 酸性程度就是指SiO2含量高低 4. SiO2饱和度决定矿物组合岩浆岩分类表岩浆岩分类表SiO2用于岩浆岩的4大类划分null酸性 增强玄武岩花岗闪长岩花岗岩橄榄岩null(3) SiO2饱和矿物： SiO2含量充足（刚好），则形成辉石、角闪石、斜长石，钾长石，云母等————不含Q，也不含SiO2不饱和矿物。(1) SiO2过饱和——SiO2很多（过多），除形成硅酸盐矿物外，还有剩余—石英， Q就是过饱和矿物，含有Q的岩石，就是SiO2过饱和岩石。(2) SiO2不饱和： SiO2不足，出现镁橄榄石，似长石类（霞石、白榴石等）矿物，不含Q。 【为什么?若有Q存在会发生反应（见下页）】SiO2过饱和岩石SiO2不饱和岩石SiO2饱和岩石SiO2饱和度与矿物共生组合的关系null不能与SiO2共存，属于SiO2不饱和矿物 1. 霞石 霞石Na[AlSiO4]——钾霞石K[AlSiO4], 高温时为连续固溶体系列 产于富含Na2O而SiO2不饱和岩浆岩中， 六方短柱，厚板状 2. 白榴石，K[AlSi2O6], 正方晶系（假等轴晶系） 自形晶，四角三八面体 白榴石西藏白榴石斑岩特别强调：似长石类矿物霞石null六方短柱，厚板状霞石----似长石类矿物霞石Na3K(SiAlO4)4SiO2不饱和矿物与SiO2反应式SiO2不饱和矿物与SiO2反应式Mg2SiO4+SiO2 = 2MgSiO3 橄榄石 熔体 顽火辉石 NaAlSiO4+SiO2=NaAlSi3O8 霞石 熔体 钠长石 KAlSi2O6+SiO2=KAlSi3O8 钾霞石 熔体 钾长石 nullSiO2饱和度与矿物组合null2. Na2O+K2ONa2O+K2O-称为全碱含量, 里特曼指数 （  , Rittmann Index）<3.3 钙碱性岩 =3.3-9 碱性岩 >9 过碱性岩 大小与岩石系列划分=岩浆岩的分类（考虑全碱含量）岩浆岩的分类（考虑全碱含量）null碱质(Na2O+K2O)与矿物组合3. Al2O3饱和度与矿物组合3. Al2O3饱和度与矿物组合钾长石:KAlSi3O8, K2O/Al2O3=1 钠长石:NaAlSi3O8, Na2O/Al2O3=1 钙长石:CaAl2Si2O8, CaO/Al2O3=1 根据Al2O3/（K2O+Na2O+CaO）比值判定Al2O3的饱和度。Al2O3饱和度与矿物组合Al2O3饱和度与矿物组合nullFigure 18-2. Alumina saturation classes based on the molar proportions of Al2O3/(CaO+Na2O+K2O) (“A/CNK”) after Shand (1927). Common non-quartzo-feldspathic minerals for each type are included. After Clarke (1992). Granitoid Rocks. Chapman Hall.null第一节、主量元素数据处理与解释第三章、岩石地球化学数据的处理与解释一、岩石化学的主要指标 二、主量元素数据直接用于岩石分类和系列划分 三、CIPW计算后用于岩石分类和系列划分 四、主量元素用于判别岩浆（地球化学）作用过程 五、主量元素应用于实验岩石学1. 火山岩的TAS图解 (Total Alkalis-Silica diagram)1. 火山岩的TAS图解 (Total Alkalis-Silica diagram)（引自La Maitre等，1989）火山岩的TAS图解火山岩的TAS图解是国际地科联（IUGS）岩浆岩分类学分会推荐的火山岩分类图解, 参见新书Le Maitre (ed), Igneous Rocks: A Classification and Glossary of Terms (2nd edition). Cambridge University Press, 2002. 【书号360/L46/2】火山岩的TAS图解使用 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 火山岩的TAS图解使用方法1. 适用于新鲜的、无蚀变和未变质的火山岩（因为K和Na活泼易于带入带出），不适合于高Mg岩石（另外图）。2. 计算投图：主量元素数据中，先剔除H2O，CO2，LOI。再重新计算到100％，之后投图。3. TAS图中，有些是2个岩石类型，成分一致，但是根据特征矿物细分，例如是粗面岩还是粗面英安岩，需要根据CIPW计算结果，确定Q含量，若Q<20为粗面岩，若Q>20为粗面英安岩 。火山岩的TAS图解使用： ——注意高镁岩石分类火山岩的TAS图解使用： ——注意高镁岩石分类TAS投点之前需要先剔除高镁的样品，如果是高镁的，用右边的图解。 强调： MgO和TiO2含量火山岩的TAS图解使用： ——注意Na2O与K2O的相对含量火山岩的TAS图解使用： ——注意Na2O与K2O的相对含量原因：在TAS图解中，仅仅是Na2O与K2O的加和，没有考虑它们相对的含量不同，岩石类型也不同。火山岩TAS图解边界点火山岩TAS图解边界点火山岩TAS图解边界点和作图方法（个人作法）火山岩TAS图解边界点和作图方法（个人作法）A. 先在绘图软件(如Photoshop, CorelDraw,我用Illustrator画图)中画好一个空白的有所有边界和名称的TAS图.C. 把Excel中投点图粘贴到绘图软件中, 叠合之后形成自己样品的TAS投点图.其他各类地球化学投点图均如此作图.B. 在Excel中处理数据,画好二维TAS投点图,做好图形花纹符号修饰见举例演示.举例：TAS图解应用——西藏钾质超钾质岩石举例：TAS图解应用——西藏钾质超钾质岩石具体作法：1. 先检验MgO含量是否符合TAS作图要求 【见数据表和右图,符合】2. 去除LOI计算到100％，得到全碱和SiO2含量，投图。 【见演示】应用举例：西藏钾质超钾质岩石应用举例：西藏钾质超钾质岩石举例：TAS图解应用——西藏钾质超钾质岩石举例：TAS图解应用——西藏钾质超钾质岩石3. 由于样品投入玄武粗安岩和粗安岩区域，需要进一步鉴别名称： 【见举例数据计算】 鉴别结果均为 Na2O-2.0 < K2O 因此，我们命名为： 橄榄玄武粗安岩 安粗岩具体作法：2. 侵入岩的TAS图2. 侵入岩的TAS图(1) 右图(a)是Cox（1979）的火山岩分类图， (b)是Wilson（1989）直接转换为侵入岩分类图。 (2) 由于边界是为火山岩设计，而且实际界线与La Maitre等（1989）的界线有出入，因此是初步的分类方法。 (3) 这是目前可以直接应用岩石化学数据进行侵入岩鉴别的最好方法。 (4) 真正的侵入岩分类应该使用矿物成分的QAP图解精确分类。 nullFrom Rollinson 19933. (Na2O+K2O)-SiO2用于划分岩石系列MacDonald (1968)界线碱性系列亚碱性系列null夏威夷玄武岩可以分为2群，碱性系列和亚碱性系列，这是From Winter, 2001. Figure 8-11. Total alkalis vs. silica diagram for the alkaline and sub-alkaline rocks of Hawaii. After MacDonald (1968). GSA Memoir 116举例: Na2O+K2O用于划分岩石系列nullFig. 8-17. After Le Maitre (1976) J. Petrol., 17, 589-637.null La Maite (1989)划分出低K、中K、高K岩石（红色虚线为界线）4. K2O-SiO2用于划分岩石系列 分别与Rinwood(1989)划分的低K拉斑系列、钙碱性系列和高K钙碱性系列相对应（黄色区域是Rinwood汇总的界线区域）离群数据 Y-1-1,Y-2,Y-3,Y-4 羊应乡地热田样品，有地热流体活动，导致火山岩遭受水热蚀变，其中K2O和Na2O已经有带入，有K化离群数据 Y-1-1,Y-2,Y-3,Y-4 羊应乡地热田样品，有地热流体活动，导致火山岩遭受水热蚀变，其中K2O和Na2O已经有带入，有K化举例：西藏钾质超钾质岩石K2O-SiO2超钾质钾质null5. K2O-Na2O用于划分钾质与钠质岩石 用于区分K2O与Na2O之间的关系 属于前一个图解中shoshonite series系列的进一步划分 可以与前一个配合，也可以独立使用举例：西藏超钾质岩石举例：西藏超钾质岩石SiO2 = 45.4~61.6 K2O = 6.0~8.8 K2O/Na2O = 2.0~4.4 MgO = 2.1~12.3 %null关于钾质、高钾等术语含义 钾质或者富钾是指K2O-Na2O的关系（下图） 高钾是指K2O-SiO2的关系(右图)，不考虑Na2O的含量。 一般来说，高钾大体上都是钾质的。关于钾质和钠质不同作者有区别。null关于“超钾质岩石”的定义：Foley等(1987)对超钾质岩石(Ultrapotassic rocks) 定义：K2O>3% K2O/Na2O>2 MgO>3%离群数据 Y-1-1, Y-2, Y-3, Y-4 羊应乡地热田样品 不是超钾质岩石nullFigure 8-14. AFM diagram showing the distinction between selected tholeiitic rocks from Iceland, the Mid-Atlantic Ridge, the Columbia River Basalts, and Hawaii (solid circles) plus the calc-alkaline rocks of the Cascade volcanics (open circles). From Irving and Baragar (1971). After Irvine and Baragar (1971). Can. J. Earth Sci., 8, 523-548.6. AFM图解用于拉斑玄武岩和钙碱性玄武岩划分用途：区别亚碱性岩石系列中的拉斑玄武岩和钙－碱性岩石nullAFM图解作图方法 属于三变量图解，需要把三个变量进行归一化计算到100％ 图解直接应用主量元素分析结果A=Na2O+K2O F=FeOT=FeO+0.8998 Fe2O3 M=MgO 计算A+F+M=100%null补充：三角图的作图方法三变量A+B+C=100％举例：null补充：三角图的作图方法推荐一个三角图软件null第一节、主量元素数据处理与解释第三章、岩石地球化学数据的处理与解释一、岩石化学的主要指标 二、主量元素数据直接用于岩石分类和系列划分 三、CIPW计算后用于岩石分类和系列划分 四、主量元素用于判别岩浆（地球化学）作用过程 五、主量元素应用于实验岩石学模式矿物与标准矿物模式矿物与标准矿物模式矿物含量（Mode）是观察到的矿物体积百分数橄榄玄武岩Ol＋Cpx＋Pl （MacKenzie等，1982标准矿物计算（Norm）是岩石经过计算的理想化的矿物组成，肉眼无法鉴定具体矿物含量，如火山岩类橄榄岩nullCIPW标准矿物计算方法（CIPW Norm）名称由来：20世纪初四位美国岩石学和地球化学家设计的，Cross，Iddings，Pirrson， Washington岩石的CIPW标准矿物与实际矿物含量是有出入的，主要是CIPW计算是以无水岩浆中矿物结晶顺序，按照标准矿物理想分子式进行计算，得到岩石中各种标准矿物的质量分数，简化了很多内容，如标准矿物是无水的，不考虑含水矿物黑云母、角闪石等。null计算CIPW的软件，Norm3推荐软件null计算之后可以进行一系列的岩石分类null1. Ab-An-Or图解用于花岗岩分类 根据O’Connor( 1965), 应用CIPW计算之后的Ab-An-Or，三个标准矿物，换算100％后投图。举例：西藏花岗岩nullAb-An-Or图解用于花岗岩分类特点与要求 用于标准矿物Q>10％的酸性岩分类，为简便方法 可以有效地区分英云闪长岩、更长花岗岩、花岗岩和花岗闪长岩。 也可以谨慎地用于变形和变质的花岗质岩石，判断原岩类型null2. 玄武岩Ne-Di-Ol-Hy-Q分类图Thompson (1984)紫苏辉石三个三角区域分别代表SiO2不饱和、饱和和过饱和玄武岩null 三、CIPW计算后用于岩石分类和系列划分 其他分类： 火山岩和侵入岩多阳离子R1-R2分类 Jenson分类——科马提岩，拉斑质和钙碱性岩石分类 沉积岩陆源砂岩分类 请参考《岩石地球化学》null第一节、主量元素数据处理与解释第三章、岩石地球化学数据的处理与解释一、岩石化学的主要指标 二、主量元素数据直接用于岩石分类和系列划分 三、CIPW计算后用于岩石分类和系列划分 四、主量元素用于判别岩浆（地球化学）作用过程 五、主量元素应用于实验岩石学依据的原理—— 判别岩浆（地球化学）作用过程，主要是看一系列岩石的主量元素成分的变化趋势依据的原理—— 判别岩浆（地球化学）作用过程，主要是看一系列岩石的主量元素成分的变化趋势使用的方法—— 双变量、三变量图解法双变量图解法——又称为哈克图解法 A Harker，1909年开始使用SiO2作为横坐标(x) / 其他元素作为纵坐标(y)的双变量图，后来称为哈克图解。nullHarker diagram For Crater LakeAfter Winter， 2001 Figure 8-2. Harker variation diagram for 310 analyzed volcanic rocks from Crater Lake (Mt. Mazama), Oregon Cascades. Data compiled by Rick Conrey (personal communication). 双变量图解哈克图解nullBivariate (x-y) diagramsHarker diagram For Crater Lake双变量图解哈克图解After Winter， 2001 Figure 8-2. Harker variation diagram for 310 analyzed volcanic rocks from Crater Lake (Mt. Mazama), Oregon Cascades. Data compiled by Rick Conrey (personal communication). 三变量图解 三变量图解 例如: AFM 图解， (alkalis-FeO*-MgO)After Winter， 2001 Figure 8-2. AFM diagram for Crater Lake volcanics, Oregon Cascades. Data compiled by Rick Conrey (personal communication). nullFrom Winter (2001).1. 哈克图解的做法以SiO2为横坐标，其他氧化物为纵坐标，投出一组样品的结果，得到不同氧化物对SiO2的散点图。 推广：任意两个组分之间的二元投点都可以称为哈克图解 意义：如果一组岩石样品具有成因和演化关系，则全部样品将显示正的或者负的相关关系。null哈克图解横坐标表示分异结晶过程， SiO2为横坐标，可以指示从基性到酸性，范围宽， 如果主要是基性熔岩，可以用MgO、或者Zr为横坐标(After Wilson, 2001)原始岩浆成分原始岩浆成分原始岩浆成分(After Wilson 2001)SiO2为横坐标哈克图解作法null(After Wilson 2001)MgO为横坐标哈克图解作法nullFrom Winter (2001).2. 哈克图解代表的过程SiO2变化代表：分异系数 趋势代表： 部分熔融作用、分异结晶作用、岩浆混合作用、地壳混染作用 nullFrom Winter (2001).(1) 分离结晶作用—— 是指岩浆中，某个矿物持续从岩浆中结晶出去，剩余的岩浆就会发生成分的有规律变化。 总体为液相→固相 可以把岩石中斑晶矿物作为分离结晶的矿物，例如Ol，各种岩浆作用过程如何从主量元素变化趋势中显示出来？null(2) 同化作用和分离结晶作用—— 在矿物分离结晶作用发生的同时，还存在围岩或者外来物质的加入和混合，导致主量元素图解不显示明显的连续变化趋势。各种岩浆作用过程如何从主量元素变化趋势中显示出来？null各种岩浆作用过程如何从主量元素变化趋势中显示出来？ (3) 部分熔融作用—— 是指岩石从固相——到液相的过程，固相的矿物不断加入到液相中，使得液相的成分发生有规律的变化。 但是，部分熔融与分离结晶这2个作用过程是互为可逆的过程，因此显示在主量元素哈克图解上，难于区分。 可能的区分是，在深部阶段为部分熔融，为某些矿物加入岩浆，而到浅部结晶时，另一些矿物发生分离结晶。2个过程，可能被区分出来。举例： 连续变化趋势 一致受控于一种岩浆作用过程，例如夏威夷Kilauea火山1959－1960年喷发的Kilauea Iki火山举例： 连续变化趋势 一致受控于一种岩浆作用过程，例如夏威夷Kilauea火山1959－1960年喷发的Kilauea Iki火山null(After Wilson 2001)转折点的含义3. 哈克图解的解释转折点或者曲折趋势，表示结晶作用过程出现一个新的矿物相，或者在部分熔融的过程中消耗了一个矿物相。需要掌握不同矿物的成分特征。null(After Wilson 2001)3. 哈克图解的解释一相或者多相矿物分离结晶中岩浆演化趋势需要掌握不同矿物的成分特征。矿物结晶分离与残余岩浆演化矿物结晶分离与残余岩浆演化矿物结晶析出的数量与残余岩浆演化可用杠杠原理讨论E(%)=100×（PM-DM距离）/（E-DM距离）先复习主要矿物的化学成分特征先复习主要矿物的化学成分特征橄榄石 Ol， 辉石 Py＝Cpx，Opx， 斜长石 Plnull斜方晶系，晶体呈厚板状、粒状或短柱状，解理{010}，{100}不完全。 黄绿色-绿色，薄片下无色，正高突起-正极高突起，一般见不到解理，常见不规则的裂纹。干涉色II级-III级，平行消光。橄榄石：(Mg,Fe)2[SiO4]橄榄石类 Olivine Group橄榄石类 Olivine Group 橄榄石类是二价元素为阳离子构成的硅酸盐，具有典型的孤立硅氧四面体构造，一般式为R2[SiO4]，R＝Mg、Fe2+、Mn以及Ca、Zn。可分为三个类质同象系列： 1．镁橄榄石Mg2[SiO4]—铁橄榄石Fe2[SiO4] 2．锰橄榄石Mn2[SiO4]—铁橄榄石Fe2[SiO4] 3．钙镁橄榄石(Ca，Mg)[SiO4]—钙铁橄榄石(Ca，Fe)[SiO4] 自然界分布最广泛的是镁橄榄石(Fo)—铁橄榄石(Fa)系列，可形成完全的类质同象系列。 辉石的分类辉石的分类辉石主要为Ca、Mg、Fe三个端元组分的固溶体斜方辉石斜方辉石斜方辉石斜方辉石亚类由顽火辉石（En，Mg2Si2O6）和斜方铁辉石（Fs，Fe2Si2O6）两种独立端元组分组成的连续固溶体， 根据比例不同，分为六个亚种： 顽火辉石（En100-88Fs0-12） 古铜辉石（En88-70Fs12-30） 紫苏辉石（En70-50Fs30-50） 铁紫苏辉石（En50-30Fs50-70） 易熔石或尤莱辉石（En30-12Fs70-88） 斜方铁辉石（En12-0Fs88-100）单斜辉石单斜辉石单斜辉石的成分较为复杂，是一系列端元组分的复杂固溶体。其组成除了Fe、Mg之外，Ca是含量较高的组分，有的变种还含有较多的Na、Al、Fe3+等。 常见的单斜辉石种属（透辉石－钙铁辉石亚类）一般采用由波尔德瓦特和赫斯（1951）首先提出的四组分CaMgSi2O6－CaFeSi2O6－Mg2Si2O6－Fe2Si2O6方法进行分类命名， 碱性辉石亚类可以采用克拉克等（Clarke等，1968）提出的方法进行分类命名。单斜辉石长石的三个端元和长石分类 钾长石 KAlSi3O8 (Or) 钠长石 NaAlSi3O8 (Ab) 钙长石 CaAl2Si2O4(An)长石的三个端元和长石分类 钾长石 KAlSi3O8 (Or) 钠长石 NaAlSi3O8 (Ab) 钙长石 CaAl2Si2O4(An)Ca长石Na长石K长石碱性长石（K-Na长石）亚类，不连续固溶体系列（An 5-10%）斜长石（Ca-Na长石）亚类，连续固溶体系列（Or 5-10%）K-Ca长石不形成固溶体长石类斜长石类 Plagioclase斜长石类 Plagioclase化学通式：M[T4O8] 或 M[(Al,Si)Si2O8] 其中M=K,Na,Ca,Ba 斜长石系列划分 三斜晶系 基性酸性中性岩浆岩标志矿物基性岩浆岩标志矿物AnAb磷灰石 六方晶系Apatite    Ca5[PO4]3(F,Cl,OH) 磷灰石 六方晶系Apatite    Ca5[PO4]3(F,Cl,OH) 自形的磷灰石（P），横切面为六边形，纵切面为长方形。单偏光。自形的磷灰石（P），干涉色一级灰，横切面垂直光轴，全消光。正交偏光。null哈克图解转折点的含义当MgO高于7％，CaO和MgO呈现负相关，主要是单独由橄榄石分离结晶控制岩浆作用过程例1：右图，夏威夷火山岩CaO－MgO图解中，当MgO低于7％，CaO与MgO呈现正相关性，表明斜长石和单斜辉石同时从岩浆熔体中结晶出来。(AfterRollison 1993）null(After Wilson 2001)例2：不同矿物分离结晶过程中哈克图解特征nullAFM图解也可以反映结晶分离演化趋势A=Na2O+K2O F=FeOT=FeO+0.8998 Fe2O3 M=MgO 计算A+F+M=100%Ultra-K and shoshonitic rocks, Lhasa BlockUltra-K and shoshonitic rocks, Lhasa BlockUltra-K in western part, 实验室 17025实验室iso17025实验室认可实验室检查项目微生物实验室标识重点实验室计划 参观讲解预告星期三下午的内容null此前为第4次课，20060316晚上