Question

-1-A 火山岩分类命名标准

Answer 1

本附录资料性附录,主要参考了由中国标准出版社出版的国家质量技术监督局(1999)发布的《中华人民共和国国家标准(GB/T17412.1-1998)岩石分类和命名方案火成岩岩石分类和命名方案》的相关内容。

一、熔岩和火山碎屑岩岩性分类

主要根据岩石中二氧化硅的百分含量来对火山岩的岩性进行划分:SiO₂含量小于45%的称为基性岩类,代表的火山岩为苦橄岩;SiO₂含量在45%~52%的为基性岩类,代表的火山岩是玄武岩;SiO₂含量在52%~63%的称为中性岩类,代表火山岩为安山岩;SiO₂含量大于63%的成为酸性岩类,代表火山岩为流纹岩。一般将SiO₂含量大于52%的笼统称作中酸性岩类(表F4-1-1)。

表F4-1-1 按SiO₂含量划分的火成岩大类

火山碎屑岩同样也可以分成相应的岩性。

另外根据Al₂O₃、CaO和K₂O+Na₂O的相对含量可以将熔岩分成三大类:

1)铝过饱和:Al₂O₃>CaO+K₂O+Na₂O(分子数)

2)正常:CaO+K₂O+Na₂O>Al₂O₃>K₂O+Na₂O(分子数)

3)碱过饱和:K₂O+Na₂O>Al₂O₃(分子数)

二、岩石类型划分及命名

火山岩及火山碎屑岩的分类和命名主要依据《中华人民共和国国家标准GB/T17412.1-1998岩石分类和命名方案火成岩岩石分类和命名方案》,部分补充了近年来国际上研究的最新分类命名方案,主要是有关高美火山岩类的分类和命名方案(eLMaitre et al.,2000)。

1)岩石类型划分命名采用双重分类(矿物和CIPW标准矿物),也就是说,岩石的正确定名,基于两个方面:①利用全碱-二氧化硅(TAS图解法,图F4-1-1)。②矿物成分和含量,即QAPF图解分类(图F4-1-2),结合岩石化学成分计算出的标准矿物(CIPW)含量进行分类(计算方法采用有关软件参照本项目侵入岩区研究技术要求的附录部分)。

2)野外岩石分类可采用建议的QAPF图解法(图F4-1-2右);在运用TAS图解和QAPF图解进行岩石分类时,高镁岩石(玻古安山岩、苦橄岩、科马提岩、麦美奇岩)除外。

3)在常见岩石分类之后,要特别关注那些具有指相意义的火山岩类,后者常常具有非常重要的岩石成因意义和构造环境判别意义,如“补丁岩”、碎斑熔岩、细碧岩、角斑岩、高镁安山岩、苦橄岩、科马提岩、钾质玄武岩类等。

4)为了慎重起见,对于一些特殊的岩石最好在括号内加注英文名称,如玻安岩也称玻古安山岩(boninite),现在的标准名称是高镁安山岩(high-Mg andesite),三者实际上是同一个岩石。岩石名称可参照eLMaitre1989主编的《火成岩分类及术语辞典》(王碧香等译,1991)一书。

图F4-1-1 火山岩分类命名的TAS图解(据LeBas et al.,1986)

图F4-1-2 火山岩QAPF图解分类和命名(据LeMaitre,1989)(右图为供野外使用的同类图解)

三、熔岩分类命名

(一)岩石分类命名采用双重分类(矿物和CIPW标准矿物)

熔岩的分类命名主要依据其全岩化学成分、矿物组成和结构构造。本《技术要求》主张采用国际地科联(IUGS)推荐的火成岩分类方案——eLMaitre(1989)主编的《火成岩分类及术语辞典》(王碧香等译,1991)中的火成岩分类命名方案。可以分以下几种情况进行分类命名:

1)对于有化学分析的隐晶质、玻璃质熔岩,可直接采用TAS图解的方法对熔岩进行分类命名(图F4-1-1);或者换算成CIPW标准矿物后用QAP(或QFP)矿物定量分类图解(图F4-1-2)予以命名;

2)对于无化学分析资料,但可准确测定其矿物百分含量(体积百分数或面积百分数)的全晶质熔岩,主要使用QAP(或QFP)矿物定量分类命名;

3)既无化学分析资料、也无法准确测定其矿物组成的,则采用定性分类(参见《火山岩地区区域地质调查方法指南》中的表2-1),野外岩石分类可采用建议的QAPF图解法(图F4-1-2右)。

火成岩形式参数的确定方法如下:

Q=石英、鳞石英(tridymite)、方石英(cristoblaite)

A=碱性长石,包括正长石、微斜长石、条纹长石、歪长石、透长石和富钠钠长石(An0-An5)

P=斜长石(An5-An100)和方柱石(scapolite)

F=似长石(似长石类),包括霞石、白榴石、假白榴石、六方钾霞石、方钠石、黝方石(nose-an)、蓝方石(haüyne)、钙霞石(cancrinite)、方沸石(anlacime),等等

M=镁铁质矿物和QAPF分类中不采用的所有其他矿物,包括所有的云母(包括白云母)、角闪石、辉石橄榄石、不透明矿物、副矿物(锆石、磷灰石、榍石等)、绿帘石、褐帘石、石榴子石、黄长石、钙镁橄榄石、钙硅石、原生碳酸盐等。

分类命名时,如果M小于90%,可以根据长英质矿物含量使用该图解进行岩石分类,通常称为QAPF分类或QAPF双三角分类;如果M≥90%,岩石根据镁铁质矿物进行分类命名。

矿物分类首先要统计岩石中暗色矿物的含量(M值)。对于M<90%的岩石,进一步统计岩石中石英(Q)、斜长石(P)(An>5%)、碱性长石(A)(包括An<5%的钠长石)、似长石(F)的含量,并将实测或计算所得的三种矿物含量总和换算为100%,投入QAPF双三角图(图F4-1-2)进行分类,最后据投点落入的区域确定岩石的基本名称。

另一方面,为了强调熔岩的岩类学特征与成因类型,在命名时还可结合其全岩结构构造、基质结构与斑晶结构等,分别加上前缀予以命名,如:杏仁状玄武岩、球泡流纹岩、无斑隐晶质安山岩、辉石安山岩、珍珠岩、松脂岩、黑曜岩等。对于具有火山岩外貌和侵入产状的潜火山岩类,则按照我国习惯,原则上按斑岩或玢岩命名,如流纹斑岩、英安玢岩等。

碎斑熔岩是中国东部中生代陆相火山岩区一种特殊类型的熔岩,在保存完整的碎斑熔岩体中,可较清晰地划分出内部相带、过渡相带和边缘相带,其对应的岩石类型分别为粒状碎斑熔岩、霏细状碎斑熔岩和隐晶状碎斑熔岩。

此外,不同种类、不同火山岩相的熔岩一般具有特征性的颜色,因此在命名时应描述其颜色。

(二)对QAPF图的进一步说明

1.QAPF图的分区编号及岩石的基本名称标于图F4-1-3上,各分区的基本名称如下:

1)1a和1b区在火山岩中无对应岩石;

2)2区——碱长流纹岩(alkalifeldsparrhyolite);

3)3a区和3b区——流纹岩(rhyolite),流纹英安岩(rhyodacite)可用于3b区和4区的岩石中;当含碱性辉石和/或碱性角闪石等碱性矿物时,应用“碱性”作前缀,如碱性流纹岩(lakalirhyo-lite);

4)4区和5区——英安岩;

5)6区、7区、8区——碱长粗面岩(alkali feldspar trachyte)、粗面岩(trachyte)和安粗岩(latite);这些岩石实际上不含副长石矿物,但含有霞石标准矿物,可用“具霞石矿物”的命名方法,当含碱性辉石和(或)碱性角闪石等碱性矿物时,应该用“碱性”作前缀,如碱性粗面岩(alkalitrachyte);

6)9区和10区——玄武岩(basalt)和安山岩(andesite),可以用颜色指标进一步划分成玄武岩、浅色玄武岩,暗色安山岩和安山岩,如图F4-1-4所示。

图F4-1-3 QAPF图解的分区符号

图F4-1-4玄武岩和安山岩分区图解

在QAPF图解上,大多数钙碱性安山岩基本上分布在9^*区,钙碱性和高铝玄武岩(highaluminabasalt)一般局限在10′区,中长碱性橄榄玄武岩主要在10′区,橄榄粗安岩在9区和9′区。

粗玄岩(dolerite)在我国是指粗粒的玄武岩,如含橄榄石则称橄榄粒玄岩,如出现石英则称石英粒玄岩;如实际矿物含量很难精确测定,则用TAS图解或标准矿物分类和命名(图F4-1-6和表F4-1-2)。

7)11区——响岩(phonolite),主要副长石矿物应加在岩石基本名称之前,如白榴石响岩、方沸石响岩、白榴霞石响岩等,如果主要矿物是霞石或蓝方石的响岩,则通常简称为“响岩”;

表F4-1-2 富钾玄武岩种类的划分

8)12区——碱玄质响岩(tephritic phonolite)

9)13区——响岩质碧玄岩(phonoiltic basanite)和响岩质碱玄岩(phonoiltic tephrite),前者橄榄石标准矿物含量大于10%,后者小于10%;

10)14区——碧玄岩(basanite)和碱玄岩(tephrite),岩石命名时,应将主要副长石矿物名称置于岩石基本名称之前,如霞石碧玄岩等;

11)15区——副长石岩(foidite),可分为三种:①响岩质副长石岩(phonolitic foidite),如响岩质霞石岩,也可用碱长副长石岩作基本名称,如透长霞石岩;②碱玄质副长石岩(tephritic foidite)和碧玄质副长石岩(basaniticfoidite),以橄榄石含量区分二者;③副长石岩(foidite),可用含量最多的副长石矿物区分,如,霞石岩(nephelinite)、白榴岩(leucitite)、和方沸石岩(analcimite)等。

(三)对TAS图解分区编号和岩石基本名称的说明

SiO₂—全碱图解(TAS图解)的分区符号参见图F4-1-5,现简要分述如下:

图F4-1-5 全碱-二氧化硅(TAS)图解的分区符号

1)B区——玄武岩(baslat),可划分成碱性玄武岩和亚碱性玄武岩;如果含霞石标准矿物,则称为碱性玄武岩,否则为亚碱性玄武岩。如需要也可用标准矿物OQNH分类命名方案(见图F4-1-6);

一般玄武岩类:

石英拉斑玄武岩(quartz tholeiitic baslat),Hy>3%,Q>0;

橄榄拉斑玄武岩(olivine tholeiitic basalt),Hy>3%,Q<Ol25%;

苦橄拉斑玄武岩(picrite tholeiiitc basalt),Hy>3%,25%<Ol<40%;

苦橄岩(picrite),Hy>0,Ol>40%;

橄榄玄武岩(olivine baslat),Q=Ne=0,Hy<3%,0<Ol<25%;

图F4-1-6 玄武岩类的CIPW标准矿物命名图(OQNH图)

苦橄玄武岩(picrobaslat),Q=Ne=0,Hy<3%,25%<Ol<40%;

碱性橄榄玄武岩(alkali olivine baslat),0<Ne<5%,Ol<25%;

碱玄岩(rephrite),Ne>5%,Ol<5%;

碧玄岩(basanite),Ne>5%,5%<Ol<25%;

碱性苦橄玄武岩(alkali picrobasalt),Ne>0,25%<Ol<40%;

碱性苦橄岩(laklai picrite),Ne>0,Ol>40%。

富钾玄武岩类:

这类玄武岩K₂O含量较高,且K₂O>Na₂O,含实际矿物白榴石,其种属划分不采用CIPW标准矿物分子,而是用里特曼标准矿物分子作为依据,并参照前述一般玄武岩的种属划分方案进行命名。

2)O₁区——玄武安山岩(baslatic andesite);O₂区——安山岩(andesite);O₃区——英安岩(dacite);R区——流纹岩(rhyolite);还可用图F4-1-7所示的低钾、中钾和高钾作前缀修饰上述基本名称。

图F4-1-7 玄武岩类的系列划分图解

碱性指数(Na₂O+K₂O)/Al₂O₃(分子比)大于1的流纹岩为过碱性流纹岩(peralklainerhyolite)。

需注意:高钾与钾质不是同义词,因为高钾岩石中的Na₂O可比K₂O多。

3)T区——粗面岩(trachyte)和粗面英安岩(rtachydacite),当Q含量小于20%时称粗面岩,当Q含量大于20%时称粗面安山岩;如果碱性指数大于1,则称为碱性粗面岩(peralkaline trachyte)。

过碱流纹岩和过碱粗面岩可根据图F4-1-8进一步划分为钠闪碱流质流纹岩(钠闪碱流岩comen-dite),钠闪碱流质粗面岩、碱流质流纹岩(碱流岩pantellerite)和碱流质粗面岩。

图F4-1-8 Al₂O₃-TFeO(全铁)图解

4)S₁区——根据Na₂O和K₂O的含量可把基本名称为粗面玄武岩的岩石再分成夏威夷岩和钾质粗面玄武岩。若Na₂O>K₂O,则为钠质的,称夏威夷岩(hawaiite);若Na₂O<K₂O,则为钾质的,称钾质粗面玄武岩(potassic trachybasatl)(见图F4-1-1下附表,S₂、S₃区亦同)。

5)S₂区——玄武粗安岩(basaltic trachyandacite);同样可根据钾含量,划分成橄榄粗安岩(mugearite)(钠质)和橄榄玄武粗安岩(shoshonite)(钾质);

6)S₃区——粗安岩(trachyandacite);同样可根据钾含量,划分成歪长粗面岩(benmoreite)(钠质),和安粗岩(latite)(钾质);

7)U₁区——碱玄岩(tephrite)和碧玄岩(bsaanite);

8)Ph区——副长石岩,霞石岩(nepheilnite)和白榴岩(leucitite)为该区两种主要岩石。

(四)玄武岩四面体(basatl tetrahedron)与分类

实验岩石学和以玄武岩发育为主的大洋区和大陆裂谷地区,常常用Yoder和Tilley(1962)的玄武岩四面体(图F4-1-9)进行分类和讨论各类玄武岩之间的演化关系。

表F4-1-3 玄武岩按CIPW标准矿物的分类

(据Yoder和Tiley,1962)

图F4-1-9 玄武岩四面体(按CIPW标准矿物的分类)(据Yoder & Tiley,1962)

在这个Ol-Cpx-Qz-Ne四面体中有2个重要的界面,一个是Cpx-Pl-Opx,称为硅饱和临界面,一个是Cpx-Pl-Ol,称为硅不饱和临界面,硅不饱和临界面把玄武岩分为两大类(或岩套(suite)),即图中的A+B和C+D,相应为拉斑玄武岩套和碱性玄武岩套(详见表F4-1-3)。

(五)几种特殊岩类的分类命名

在运用TAS图解和QAPF图解进行岩石分类时,高镁岩石(玻古安山岩、苦橄岩、科马提岩、麦美奇岩)除外,按照图F4-1-10中成分投影进行命名;

下列特殊岩类的分类命名,参照“第五章侵入岩区研究工作要求”中的方案执行:①碳酸岩、②黄长质岩、③含黄长石非超镁铁质岩石、④六方钾霞质岩石、⑤钾镁煌斑岩、⑥金伯利岩、⑦白榴质岩、⑧煌斑岩。

四、潜火山岩的分类和命名

潜火山岩(subvolcanic rock)在成因上与火山岩有关,都是火山作用的产物。它与火山岩同时间、同空间、同外貌、同成分,所不同的是具有侵出产状。因此潜火山岩在矿物成分、结构、构造等特征上,介于火山岩和浅成侵入岩之间,是与火山岩同源的超浅成-浅成相岩石,主要分布在火山强烈活动区。

(一)潜火山岩分类

1)熔岩状潜火山岩:具熔岩外貌,结构和构造与熔岩相似;

2)浅成状潜火山岩:具浅成岩外貌,其结构构造与浅成岩相似;

3)角砾状潜火山岩:按其成因可以细分成如下几种:

隐爆角砾岩:呈漏斗状、筒状、枝状、蘑菇状等,多分布在岩体中上部,角砾成分复杂,以潜火山岩角砾为主,并伴有来自不同深度的围岩角砾,胶结物多为潜火山岩。

侵出角砾岩:常分布于潜火山岩体周围的构造薄弱地带,角砾成分主要是早期潜火山岩角砾,或者含少量围岩碎块,胶结物是较晚的潜火山岩。

震碎角砾岩:分布在隐爆潜火山岩筒的边部,角砾成分主要是围岩碎块,位移小,棱角状。

崩塌角砾岩:分布在岩体顶部,角砾成分主要是顶盖围岩碎块。

4)熔结凝灰岩状潜火山岩:呈岩株、岩枝或岩脉产出,具熔岩结构。

图F4-1-10 高镁火山岩的分类和命名(据LeMaitreeta.l,2000)

(二)潜火山岩类命名

1.熔岩状潜火山岩的命名

是在熔岩基本名称之前加“潜”字,如潜流纹岩、潜安山岩等。

2.浅成岩状潜火山岩的命名

是在与其相当成分浅成岩基本名称前加“潜”字,如潜花岗斑岩、潜闪长玢岩等。

3.角砾状潜火山岩的命名

1)当角砾含量为10%~30%时,称含角砾潜火山岩,如含角砾潜流纹岩等;

2)当角砾含量大于30%时,称潜火山岩角砾岩,如流纹质潜火山角砾岩、英安质潜火山角砾岩等;

3)可将角砾的成分和成因作为形容词冠于岩石基本名称之前,凡在命名中出现“隐爆”、“侵入”、“震碎”、“崩塌”等反映成因的术语可省略“潜火山”一词。如流纹质隐爆角砾岩、闪长玢岩质侵入角砾岩等;

4)熔结凝灰岩状潜火山岩的命名,基本名称是“潜熔结凝灰岩”,以相应成分岩石名称作前缀进行命名,如流纹质潜熔结凝灰岩、英安质熔结凝灰岩等。

五、火山碎屑类型与粒级划分标准

火山碎屑是指火山爆发过程中,直接由熔浆或熔岩物质解体形成的碎屑,它不包括熔岩流自角砾化而形成的碎屑。

火山碎屑可以是晶屑、玻屑或岩屑。在破碎作用以后的原始堆积运移过程中,它们的形状必须没有受到后来再生堆积作用的改造,否则只能称为“再沉积火山碎屑”。如果碎屑的火山成因确定不了时,就称“外生碎屑”。

火山碎屑类型与粒级划分标准见表F4-1-4。

表F4-1-4 火山碎屑类型与粒级划分

(该表引自GB/T17412.1-1998)

六、火山碎屑岩类的分类命名

(一)分类

火山碎屑岩(pyroclastic rock)是火山作用形成的各种火山碎屑物堆积而成的岩石,火山碎屑物降落堆积后,一般未经搬运,经多种成岩方式固结而成火山碎屑岩。

火山碎屑岩除含火山碎屑(大于75%)外,还可能有熔岩组分和外生碎屑组分的加入,并构成向熔岩过渡或向正常沉积岩过渡的岩石类型。因此,可按火山碎屑组分,熔岩组分,和外生碎屑组分将火山碎屑岩划分成碎屑熔岩类、正常火山碎屑岩类和火山-沉积碎屑岩类(表F4-1-5)。

表F4-1-5 火山碎屑岩类岩石的分类

(二)命名

1)火山碎屑岩是指含有大于75%火山碎屑的固结了的岩石,没有固结的火山碎屑集合体,称火山碎屑堆积物;

2)火山碎屑岩按粒级划分为集块(岩块)、角砾、凝灰三级。岩石命名均以全岩中相应粒级火山碎屑大于50%者作为岩石基本名称。如集块岩(集块含量大于50%)、火山角砾岩(角砾含量大于50%)、凝灰岩(凝灰级碎屑含量大于50%)等;

图F4-1-11 凝灰岩和火山灰的分类和命名

3)凝灰岩,火山灰可按碎屑组成进一步划分(图F4-1-11)。

4)当有两种火山碎屑组成时,应按前少后多的原则进行命名,如玻屑岩屑凝灰岩、晶屑玻屑凝灰岩等;当玻屑、岩屑和晶屑含量相近,且含量较多,或含量均大于20%时,称复屑凝灰岩。

5)命名时应尽量定出与熔岩相应的岩性,并用此岩性作基本名称的前缀,如流纹质晶屑凝灰岩、英安质岩屑凝灰岩等;

6)当异源碎屑较多,而又需反映这一特点时,可用异源作前缀命名,如异源火山角砾岩、异源岩屑凝灰岩等;

7)当火山碎屑主要由特定形态和内部构造的火山弹、火山渣或浮岩组成时,可以火山弹、火山渣、浮岩作前缀进行命名,如火山渣角砾岩、火山弹集块岩等;

8)当需要反映特征的结构构造时,可将特征的结构或构造作前缀进行命名,如火山泥球凝灰岩、球泡熔结凝灰岩等;

9)如需反映特定的堆积条件,例如,成层性,可在岩石基本名称之前加“层状”作前缀,如层状玻屑凝灰岩、层状晶屑岩屑凝灰岩等;

10)如需反映产状时,也可在岩石基本名称之前加相应的产状前缀,如岩颈角砾岩、岩墙熔结凝灰岩等;

11)火山碎屑也可根据需要用其他合适的前缀加以修饰,例如,空落凝灰岩、灰流凝灰岩、湖积凝灰岩火山口集块岩等;也可以用纯成因术语来代替,如底部涌流堆积岩、火山泥流凝灰岩等。

七、常用的缩略语和符号

(一)缩略语

IUGS—国际地科联

CIPW—标准矿物分子

(二)常用的矿物(包括标准矿物)

常用的矿物(包括标准矿物)代号列于表F4-1-6。

(三)相关代号

M代表铁镁矿物及有关矿物,如云母、角闪石。辉石、橄榄石、不透明矿物、副矿物(如锆石、磷灰石、沸石等)、绿帘石、褐帘石、石榴子石、黄长石、钙镁橄榄石和原生碳酸盐类等。

M’为颜色指数。M’=M-(白云母、磷灰石和原生碳酸盐类矿物的含量)。

TAS分类——即全碱(K₂O+Na₂O)-二氧化硅(SiO₂)分类。

八、岩石化学数据处理、计算和应用

(一)岩石化学数据处理和计算

岩石化学数据处理和计算是正确进行岩石分类,划分岩石系列、探讨岩浆源区和判别岩石形成环境的基础,因此在引用已有的岩石化学测试数据时,必须注意下列几点:

表F4-1-6 常用矿物代号一览表

1)测试样品是否属新鲜岩石;

2)原始数据挥发分含量是否满足要求,一般不大于3%;

3)在运用计算机软件程序进行计算处理之前,应首先将原始数据换算成干成分含量;

4)在运用¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd,⁸⁷Sr/⁸⁶Sr,²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb,²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb,ε_Nd,ε_Sr值时,必须按照有关计算公式进行时代调整;

5)应用加拿大的MinPet软件结合Excel程序对岩石化学数据进行处理,并进行各种投影。

(二)应用

1)常量元素的含量可以用来判别火山岩的岩性,如以SiO₂含量的多少来判别超酸性、酸性、中酸性、中性、基性和超基性等;以Al₂O₃的含量来判别岩石属铝过饱和或不饱和;按常量元素的含量来确定岩石属碱性、亚碱性还是过碱性等;

2)常量元素可用于划分岩石类型和对岩石进行正确命名,如全碱-二氧化硅图解(TAS图解)、QAPF图解,以及用常量元素含量计算出来的CIPW标准矿物含量,再运用CIPW标准矿物含量进行岩石分类和命名等(详见上文中有关火山岩及火山碎屑岩的分类和命名段落);

3)利用常量元素还可以判别岩石系列,如利用硅-碱图可以判别岩石属碱性还是亚碱性,还可利用由常量元素计算出来的CIPW标准矿物含量的Ol-Ne-Q三角图解,利用Cpx-Ol-Opx三角图解及FAM图解及Fe⁺⁺Fe⁺⁺⁺Ti⁴⁺-Al⁺⁺⁺-Mg⁺⁺图解等来判别拉斑系列和钙碱系列等(参看区域地质矿产地质司编的《火山岩地区区域地质调查方法指南》一书中有关章节);

4)利用REE元素的配分曲线模式图(图F4-1-12)可以判别火山岩的生成环境,如岛弧、洋中脊、板内等;火山岩的REE配分曲线模式反映了岩浆来源和演化的最终结果,故可以用来探讨岩浆源、演化过程和岩浆结晶分离情况等;

5)利用微量元素可以判别火山岩生成的地质构造背景,因为此类元素较为稳定,故在判别环境时较为准确。建议采用20世纪80年代以后Pearce的判别图解(详见侵入岩技术要求部分附录)。

用微量元素判别构造环境必须注意以下几点:

①样品必须是新鲜的(无蚀变或弱蚀变);②非堆晶岩石;③选择的图解必须与判别的岩石类型一致;④对于特殊类型的岩石要选择专门用于该类型岩石的判别图件;⑤要应用多种图解综合判别;⑥要注意所选择图解的特别说明等(赵振华,2007)。

特殊类型岩石有着特殊的岩石化学和微量元素组成,已有的与它们相关的图解均不能区别它们所形成的特殊环境,甚至出现与实际情况不符的误判。如,在Ti-Z-rSr图解中,钾质火成岩被错投于钙碱区,后碰撞环境被错划为洋壳玄武岩,而在Hf/3-Th-Ta图解中,几乎所有的钾质火成岩,即使那些已知产于板内的,都被错判为与俯冲有关。在Zr/Y-Zr图解上,产于大陆弧和洋内构造环境与俯冲有关的钾质火成岩被错判为洋中脊玄武岩和板内玄武岩等(赵振华,2007)。

判别钾质火成岩形成的构造环境应该用以下图解:Zr/Al₂O₃-TiO₂/Al₂O₃;Zr/Al₂O₃-P₂O₅/Al₂O₃;Ce/P₂O₅-Zr/TiO₂;TiO₂-Al₂O₃和Y-Zr等图解(Muller et al.,1992,1997)。注意,在使用上述图解时,必须按一定步骤联合使用,也就是根据图解逐步判别。

6)微量元素参数是岩石源区物质及成岩过程(交代富集、部分熔融、分离结晶)的指标,因此利用微量元素可以解释岩石成因,判别岩浆的部分熔融程度和分离结晶情况等;常用的图解有:La/Sm-La。

7)利用同位素元素参数可以判别岩浆源区和探讨岩石成因(详见下文)。

图4F-1-12 REE配分模式图

九、岩浆源区判别方法及图解

1)εNd-εSr(或¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd-⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)判别图解(图F4-1-13)。

图F4-1-13 ¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd-⁸⁷Sr/⁸⁶Sr判别图解

2)Mamiar和Piccoli(1989.)判别图解(岩相学判别与主元素化学判别)。

3)Muller,Rock & Groves(1992)对于钾质火山岩(可参照用于侵入岩类)的岛弧、大陆边缘弧、后碰撞弧和板内的判别,这类火成岩与世界级Au-Cu矿床有关。

此外,结合岩石系列的划分,可采用各类合适的稀土、微量元素、同位素组成的地球化学特征与相关图解,判别火成岩形成的大地构造背景(图F4-1-14,图F4-1-15)。

图F4-1-14 Y-Zr直方图

图F4-1-15 TiO2/100-La-Hf×10三角图

图F4-1-16 K₂O+Na₂O-SiO₂图解

十、岩石系列划分方法

先据K₂O+Na₂O-SiO₂图解(图F4-1-16,图F4-1-18)判别其属碱性橄榄玄武岩系列还是亚碱性系列,对属亚碱性系列者,再据FAM图解(图F4-1-17,)进一步区分属钙碱性系列还是拉斑玄武岩系列。

挥发分含量大于3%的样品,先用有关的微量元素(SiO₂-Nb/Y或SiO₂-Zr/TiO2等)图解判别碱性与亚碱性,再用SiO₂-TFeOT/MgO(图F4-1-19)图解判别钙碱系列与拉斑系列;

还可用钾-钠图解(K₂O-Na₂O图解)判别火山岩属于高钾质系列、钾质系列还是钠质系列(图F4-1-20),利用K₂O-SiO₂图解判别火山岩属于橄榄粗玄岩系列、高钾钙碱性系列、钙碱性系列和低钾拉斑玄武岩系列(图F4-1-7)。

图F4-1-17 FAM三角图解

图F4-1-18 全碱-二氧化硅图解

图F4-1-19 SiO₂—FeO/MgO及FeO-FeO/MgO图解

图F4-1-20 K₂O-Na₂O图解