岩石化学计算方法讲解之四Word文档格式.docx
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Hy紫苏辉石(Mg,Fe)O·
En顽大辉石MgO·
SiO2
Fs斜铁辉石FeO·
Ol橄榄石2(Mg·
Fe)O·
Fo镁橄榄石2MgO·
Fa铁橄榄石2FeO·
Cs钙硅酸盐2CaO·
Mt磁铁矿FeO·
Fe2O3
Cm铬铁矿FeO·
Cr2O3
Hm赤铁矿Fe2O3
ILm钛铁矿FeO·
TiO2
TPn榍石CaO·
TiO2·
Pf钙钛矿CaO·
Ru金红石TiO2
Ap砱灰石3(3CaO,P2O5)·
CaF2
F萤石CaF2
Py黄铁矿FeS2
Cc方介石CaO·
CO3
标准矿物成分计算的基本原则和程序也是本书第一节所述的那些,这里再着重说明如下几点:
1、除可做为常量组分的类质同象混入物以外的所有微量组分,均同相应的组分组成各种副矿物,如石盐(HL—Nacl)、黄铁矿(Pr—FeS2)、砱灰石(Ap—3(3CaO·
P2O5)·
CaF2)、铬铁矿(Cm—FeO·
Cr2O3)、钛铁矿(ILm—FeO·
TiO2)……等。
2、其余的全部常量组分均组成造岩矿物。
此时又根据各组分间的量比关系,分如下几种情况:
(1)SiO2饱和情况
i当SiO2饱和或过饱和时,多余的SiO2以石英出现。
ii当SiO2不饱和时,则:
(i)首先是部分紫苏辉石被橄榄石所代替。
(ii)当全部紫苏辉石均被橄榄石所代替,而SiO2仍不够时,则部分或全部的钠长石被霞石所代替。
(iii)当全部的钠长石都被霞石所替代而SiO2仍不够时,则部分或全部正长石被白榴石所代替。
(iv)由Ca所组成的An和Wo(均同Hy组成Di),不管SiO2多少均能保持稳定。
(2)Al2O3的饱和情况:
i当铝过饱和(Al2O3>
K2O+Na2O+CaO)时,多余的氧化铝以刚玉的形式出现;
ii当正常系列(K2O+Na2O+CaO>
Al2O3>
K2O+Na2O),则全部氧化铝均组成碱铝和钙铝硅酸盐(碱长石和钙长石)。
iii当碱过饱和(K2O+Na2O>
Al2O3)时,则组成碱性长石后过剩的Na2O同Fe2O3组成锥辉石。
从上述原则中,可以得出以下一些矿物的共生组合是不能存在的,即:
Q与OL、Ne、Lc不能共生(硅不饱和)
Hy与Ne、Lc不能共生(当Si不足时,Hy变为OL后才能出现Ne、Lc)
Lc与Ab不能共生(Ab均转变化Ne后才能出现Lc)
C与Di、Ac不能共生(Al过剩,使全部Ca、Na组成长石)
An与Ac不能共生(An出现,说明Na已全部组成Ab)
Wo与Hy或OL不能共生(Wo同Hy组成Di)
在各种情况下的矿物共生组合关系如表14所列。
表14不同类型的岩石矿物共生组合表
岩石系列
铝过饱和
正常
碱过饱和
饱和或过饱和
Q
orHy
Ab
An
C
QDi
QAc
orDi
AbHy
SiO2不足
有紫苏辉石
AnOL
orDi
Ac
OL
有钠长石
or
NeOL
AbDi
orAc
AbDi
有正长石
Lc
An
LcDi
Ne
orAc
(二)计算方法和计算程序
如前所述,“标准矿物”成分的计算方法,主要根据各标准矿物分子式的构成及各组分间的分子数的比例关系,而将岩石中各组分配置成相应的矿物。
如一个钾长石分子,用1个or代表,其分子构成是:
K2O·
6SiO2,即系由一个K2O,一个Al2O3和6个SiO2分子组成。
一个钙长石分子(An—CaAl2Si2O8)则由一个CaO、一个Al2O3和两个SiO2分子组成。
一个透辉石(Di—CaMgSi2O6)系由一个CaO、一个MgO和2个SiO2分子组成。
而一个镁橄榄石(Fo—Mg2SiO4)则由2个MgO和一个SiO2分子组成。
在具体计算中,视以何种组分为主导,即以该组分的分子数量为基数,然后按所欲组成的标准矿物分子构成配以适量的其它组分。
例如欲将10个
K2O分子计算为钾长石,则需配备上等量的(10个)Al2O3分子和6倍于K2O分子的SiO2分子。
从而结合成10个钾长石的分子。
其计算式如下:
10K2O+10Al2O3+6×
10SiO2=10or
以上的计算公式常写成:
χK2O+χAl2O3+6χSiO2=χor
这样的形式即表示把第一项χ个K2O分子全部配置成钾长石(χor),则需要χ个Al2O3和6χ个SiO2分子。
将一个岩石的化学分析结果计算为标准矿物的具体程序和步骤如下:
1、将氧化物的重量百分数换算为分子数。
2、归并类质同象组分,即将Mno·
NiO并入FeO,BaO·
SrO并入CaO。
3、将微量组分结合成副矿物:
(1)将所有P2O5同CaO结合成砱灰石。
因为砱灰石多数为氟砱灰石,其分子式为3(3CaO·
CaF2。
其中CaO(+CaF2):
P2O5=10:
3,即每一个P2O5需要3.33个CaO分子相配置,计算时将由一个P2O5分子所组成的砱灰石分子式做为一个AP,即:
1AP=3CaO·
P2O5·
故砱灰石的计算公式为:
χP2O5+3.33χCaO=χAP
(2)将所有的Cl2同等量的Na2O结合成HL(Nacl),计算公式为:
χCl2+χNa2O=2χHL
(3)将所有的SO3同等量的Na2O结合成Th(Na2SO4—无水芒硝),计算公式为:
χSO3+χNa2O=χTh
(4)将全部的S同等于其2倍量的FeO结合成Pr(FeS2—黄铁矿),因在FeS2中,FeO:
S2=2:
1,故计算公式为:
χS2+2χFeO=2χFeS2
(5)将全部的Cr2O3同等量的FeO结合成Cm(FeCr2O4—铬铁矿),计算公式为:
χCr2O3+χFeO=χFeCr2O4
(6)当有TiO2且TiO2<
FeO时,将全部的TiO2同等量的FeO结合成IL(FeTiO3—钛铁矿),计算公式为:
χTiO2+χFeO=χFeTiO3
当TiO2>
FeO时,对组成IL后剩下的TiO2(TiO2'
=TiO2-IL)的处理是:
i当CaO在组成An(钙长石)后有剩余时,则同TiO2和等量的SiO2组成榍石,计算公式为:
χTiO2'
+χCaO+χSiO2=χTn
ii当无富余的CaO时,则剩余的TiO2做为游离的Ru(金红石)保留。
(7)若在组成砱灰石以后,还有剩余的F,则将相当于剩余F的一半的CaO同它组成Fr(CaF2)。
(8)在有CO2时,若岩石中有钙霞石存在时,则将等量的Na2O同CO2结合成Nc(Na2CO3—钠方介石),当有原生方解石时,则将等量的CaO同CO2结合成Cc(CaCO3—方解石)。
计算公式分别为:
χCO2+χNa2O=χNa2CO3
χCO2+χCaO=χCaCO3
(9)将全部的ZrO2同等量的SiO2结合成Z(ErO2·
SiO2—锆石)计算公式为:
χZrO2+χSiO2=χZrO2·
4、计算主要造岩矿物,总的计算程序仍然是从钾长石开始,然后依次是钠长石—钙长石—铁镁矿物。
具体计算方法,视岩石所属系列不同而不同。
(1)正常系列(CaO+Na2O+K2O>
K2O+Na2O)。
i将全部的K2O同等量的Al2O3结合成Or(KAlSi3O8—钾长石),即:
χK2O+χAl2O3+6χSiO2=χOr
ii将组成副矿物后,所剩余的全部Na2O同等量的Al2O3结合成Ab(Na2OAlSi3O8—钠长石)。
即:
χNa2O+χAl2O3+6χSiO2=χAb
iii将组成碱性长石后剩余的Al2O3[Al2O3'
=Al2O3-(K2O+Na2O)]同等量的CaO结合成钙长石。
χAl2O3'
+χCaO+2χSiO2=χAn
iv因岩石属正常系列,则CaO在组成钙长石后有一定剩余,剩余的CaO'
的数量为:
CaO'
=CaO-Al2O3'
-3.33AP
若此时有组成钛铁矿后剩余的TiO2,则用一部分CaO同同剩余的TiO2组成榍石(前面第3-(6)-i条),若CaO还有剩余或不需组成榍石时,则将全部的CaO同等量的SiO2计算为硅灰石(Wo-CaSiO3)留待以后使用。
硅灰石的计算公式为:
χCaO'
+χSiO2=χWo
v将全部的Fe2O3同等量的FeO结合成磁铁矿(Mt—Fe2O3FeO),χFe2O3+χFeO=χMt,此计算有三种情况:
(i)FeO在结合成其它副矿物(钛铁矿等)后已全部用尽则全部Fe2O3计算为赤铁矿(Hm—Fe2O3),即:
χFe2O3=χHm
(ii)如果Fe2O3>
FeO时,则组成Mt后剩余的Fe2O3仍计算为Hm,即:
Fe2O3'
=Fe2O3-FeO,χFe2O3'
=χHm。
(iii)若Fe2O3<
FeO时,则有FeO剩余,FeO'
=FeO-Fe2O3。
vi将组成磁铁矿后剩余的FeO,同等量的SiO2组成Fs(FeO·
SiO2—斜铁辉石),即:
χFeO'
+χSiO2=χFs
vii将全部的MgO同等量的SiO2组成En(MgO·
SiO2—顽火辉石)
viii将IV项所得全部Wo同Fs和En组成Di[Ca(Mg,Fe)Si2O6—透辉石],因为Di是由Wo(CaSiO3)和等量的Hy[(Mg,Fe)SiO3]组成的,而Hy又由En(MgSiO3)和Fs(FeSiO3)呈类质同象混合而成。
经验证明,进入Di的En和Fs各自数量等于岩石中MgO:
FeO的数量比,因此进入到Di中的Fs和En的分子数,可由下列联立方程求得:
Ⅸ在组成Wo后剩余的MgO'
=MgO-En
剩余的FeO"
=FeO'
-Fs
剩余的SiO2'
=SiO2-前述各项所用去的SiO2。
此时根据SiO2'
、MgO'
和FeO"
分子数间的关系,可有如下三种情况:
(i)SiO2'
>
MgO'
+FeO"
,属SiO2过饱和情况。
则剩余的SiO2'
除和Mg'
、Fe"
结合成饱和铁镁硅酸盐—紫苏辉石外,剩下的呈游子的石英存在。
紫苏辉石(Hy)的计算公式为:
χ1MgO'
+χ1SiO2=χ1En'
χ2FeO"
+χ2SiO2=χ2Fs'
χ1En'
+χ2Fs'
=(χ1+χ2)Hy
游离的石英:
Q=SiO2'
-(MgO'
)
(ii)当MgO'
SiO2'
(MgO'
)时,属SiO2不饱和情况,剩余的SiO2'
不能全部满足Mg'
形成紫苏辉石的需要,但又比形成橄榄石的量要多,故将同时有紫苏辉石和橄榄石出现,其各自的量由下列联立方程求得,
Hy+OL=SiO2'
Hy+2OL=Mg'
+Fe"
(iii)当SiO2'
<
)时,属SiO2极不饱和情况,剩余的SiO2很少,甚至不能满足MgO'
形成橄榄石的需要。
这时就需要将前面4-
(1)-ii项所计算出的Ab(钠长石)转化为Ne(霞石—NaAlSiO4),并将此转化中所释放出的SiO2来满足橄榄石的需要。
设要求释放(满足全部MgO'
形成橄榄石)出的SiO2分子数为χ,则OL=SiO2'
+χ=
其中:
Fo=
Fa=
FeO
OL=Fa+FoAb'
=Ab-
因每个Ab分子可以释放出4个SiO2分子,故需参加释放SiO2的钠长石分子数为
。
剩下的Ab'
,新产生的Ne=
所以此种岩石类型将出现的标准矿物,除前述
(1)中第i-Ⅷ项中所出现的各矿物(or、Ab、An、Di)外,尚有OL和Ne出现。
(IV)在极少数情况下,要求释放的SiO2很多,甚至所需的SiO2分子数χ>
4Ab。
即此时将全部的Ab都转化为Ne尚不能满足需要,则需将or(钾长石—K2O·
6SiO2)转化为Lc(白榴石—K2O·
4SiO2)。
因or=Lc+2SiO2,故每一个or转化为Lc时,可以释放出二个SiO2分子。
计算方法是:
设需从or中释放的SiO2分子数为χ,则所需转化为Lc的or分子数量为
,剩下的or'
=or-
新形成的Lc=
一般说来,经过上述步骤所释放的SiO2,即可满足MgO'
形成橄榄石之需要。
(2)铝过饱和系列(Al2O3>
K2O+Na2O+CaO)
在此情况下,Al2O3的量在能满足全部K2O、Na2O和CaO形成长石外,尚有剩余,则将剩余的Al2O3计算为刚玉。
iχK2O+χAl2O3+6χSiO2=χor
iiχNa2O+χAl2O3+6χSiO2=χAb
iiiχCaO+χAl2O3+2χSiO2=χAn
剩余的Al2O3'
=Al2O3-[K2O+Na2O+CaO]
iv将全中的MgO、FeO(除掉组成磁铁矿后余下的部分)分别同SiO2组成En和Fs。
并将二者进而组成Hy,但在此时,也同正常系列一样,SiO2饱和程度出现如下几种情况即:
(i)SiO2过饱和(SiO2>
MgO+FeO),则全部MgO、FeO均形成Hy,且有游离的石英出现。
故此时岩石的矿物组合是Q、or、Ab、An、C和Hy(参看表14)。
(ii)MgO+FeO>
(MgO+FeO),则一部分MgO、FeO形成Hy,一部分MgO、FeO形成橄榄石(公式同前)。
Hy+OL=SiO2
Hy+2OL=MgO+FeO'
此时岩石的矿物组合是:
or、Ab、An、C、Hy和OL。
(iii)当SiO2<
(MgO+FeO)时,因剩余的SiO2不能满足MgO、FeO全部形成橄榄石的需要,则需将一部分Ab转化为霞石,从而释放出一部分SiO2,以满足MgO、FeO形成橄榄石的需要(公式同前)。
则此时岩石的组合情况是:
or、Ab、Ne、An、C和OL。
(iv)当SiO2很少,以致将全部的钠长石均转换为霞石所释放出的SiO2,仍不能满足全部的MgO、FeO形成橄榄石的需要时,则需将一部分or转换为Lc,以便再释放出一些SiO2,来满足全部MgO、FeO形成橄榄石的需要(公式同前),此时岩石的矿物组合情况是:
or、Lc、Ne、An、C和OL。
(3)碱过饱和类型(Na2O+K2O>
Al2O3)
在此情况下,如前所述,Al2O3不能使全部的K2O和Na2O都组成碱性长石(or和Ab),而往往只能使一部分Na2O组成Ab,另一部分则同Fe2O3组成Ac(锥辉石或霓石—NaFe3+Sl2O6),则此时计算的步骤如下:
i将全部K2O计算为or
此时剩余的铝量为:
Al2O3'
=Al2O3-K2O
ii将剩余的Al2O3同一部分Na2O和SiO2结合成Ab:
+χNa2O+6χSiO2=χAb
此时Al2O3已全部用尽,而剩下的是Na2O,其量为:
Na2O'
=Na2O-Al2O3'
iii将剩余的Na2O同Fe2O3及SiO2结合成Ac
χNa2O'
+χFe2O3+4χSiO2=χAc
此时又有如下两种情况:
(i)Fe2O3<
,则Na2O在同全部Fe2O3结合成Ac后仍有剩余,则将剩余的Na2O同SiO2结合成钠硅酸钠(Ns—Na2O·
SiO2)。
剩余的Na2O量为:
Na2O"
=Na2O'
-Fe2O3
组成Ns的量为:
+χSiO2=χNs
(ii)当Fe2O3>
时,则有Fe2O3的剩余,剩余的Fe2O3则同等量的FeO结合成磁铁矿(Mt—Fe2O3·
FeO),剩余的Fe2O3量为:
=Fe2O3-Na2O'
组成磁铁矿的量为:
χFe2O3+χFeO=χMt
iv因全部的Al2O3均消耗于碱性长石中,故没有An的形成,全部的CaO均同SiO2结合成Wo,形成Wo的量为:
χCaO+χSiO2=χWo
v由MgO、FeO组成的暗色矿物的计算,基本同正常系列,此处从略。
5、将所计算出的各标准矿物的分子数换算为重量百分数。
重量百分数=分子数×
分子量
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