第七章 岩浆化学作用ppt课件.ppt

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1、第七章岩浆化学作用在部分熔融过程中，较早被熔融的组分称为易熔组分，较难被熔融的组分称为难熔（耐熔）组分。新产生的熔浆相中优先富集的元素，称为不相容元素，在残余固相中相对富集的元素，称为相容元素。岩浆地球化学不仅研究岩浆形成和演化的化学过程，而且关注在岩浆演化过程中元素的化学行为。1第七章岩浆化学作用本章内容岩浆的成分与性质岩浆演化过程元素的行为岩浆源区和构造环境的判别岩浆的演化机制与岩浆成矿2一、岩浆的成分与性质岩浆起源与化学组成岩浆熔体结构岩浆的性质岩浆中的挥发分3一、岩浆的成分与性质7.1.1岩浆起源与化学组成当地壳或地幔

2、岩石发生部分熔融时，由于由SiO2、Na2O、K2O、Al2O3等组分组成的矿物（长英质矿物）要求的熔融温度较低，它们在岩石部分熔融过程中总是最先被熔出，因此，经部分熔融产生的岩浆在冷凝后再结晶形成的岩百总是比原岩的酸性程度要高；同时，由于MgO、FeO、CaO等构成的矿物（镁铁质矿物）要求的熔融温度较高，在岩石发生部分熔融时这些矿物较难被熔出，因此经历过熔融作用后残留的岩石总是比原岩的基性程度要高。岩浆中的成分按其含量高低可以划分为：（1）基本组分（WB>1%）：如SiO2、Na2O、K2O、Al2O3、MgO、FeO、Ca

3、O等；（2）次要组分（WB为1%～0.1％）：如TiO2、P2O5、MnO、CO2、SO2（3）微量组分（WB<0.1%）：除上述元素之外的其它元素。4一、岩浆的成分与性质7.1.1岩浆起源与化学组成花岗岩：陆壳岩石部分熔融的产物；玄武岩：起源于上地幔不同深度和不同性质的橄榄质岩石或者地幔柱；安山岩：主要产生于俯冲带，具有多源性，（底侵玄武岩部分熔融）；原生岩浆：由部分熔融产生的岩浆；岩浆过程：分离结晶、岩浆不混溶、岩浆混溶、同化混染5一、岩浆的成分与性质7.1.2岩浆熔体结构离子溶液模型简单氧化物理想模型当前比较公认的硅酸盐

4、熔体结构是聚合模型。聚合模型的主要内容有：（1）硅酸盐熔体与硅酸盐晶体一样，其最基本的结构单元也是Si－O四面体。6一、岩浆的成分与性质7.1.2岩浆熔体结构（2）在硅酸盐熔体中存在着桥氧、非桥氧和自由氧三种氧的结构状态，三种氧结构状态的比例和分布，是决定熔体聚合程度的基本因素。桥氧连接相邻两个Si-O四面体，其中Si4＋的四次配位位置可以被其他四次配位阳离子（如Ti4＋）所取代（后同），桥氧表示为Si-O-Si。非桥氧连接一个Si离子（或其他四次配位阳离子）和一个非四次配位阳离子（如Mg2＋、Fe2＋、Ca2＋离子），表示为

5、Si-O-M；自由氧与除Si离子及取代Si的四次配位阳离子以外的金属阳离子相连接，表示为M-O-M（图7.1）。熔体中桥氧的比例越高，熔体的聚合程度也越高。7一、岩浆的成分与性质7.1.2岩浆熔体结构（3）阳离子的种类对硅酸盐熔体的结构有重大影响。阳离子的电负性和电离势直接影响非桥氧的生成焓及熔体的混合自由能，影响三种结构态氧在熔体中的比例和分布状态，从而影响熔体的聚合程度。根据阳离子对聚合作用的贡献，可将它们分为两类：①成网阳离子，位于Si-O四面体中心，在熔体中一般呈四次配位，起着形成网络、增强聚合程度的作用。如Si、Ti

6、，一部分Al和Fe，以及当Al、Si间发生置换时起平衡电荷作用的Na、K等离子；②变网阳离子，与非桥氧和自由氧联结的阳离子，与氧呈六次或更高次配位，位于Si（Ti）－O四面体之间，起着降低聚合程度的作用。如Fe、Mn、Mg、Ca及一部分Al、Fe、Na、K等。8一、岩浆的成分与性质7.1.2岩浆熔体结构（4）挥发分对熔体结构有影响挥发分对熔体结构所起的作用可分为两类：第一类挥发介以H2O为代表，包括H2S、HCI和HF等，岩浆中起破坏桥键、降低桥氧比例的作用，导致熔体的聚合程度降低，起解聚作用，这表现为会大大降低熔体的固相线温

7、度和熔体的粘度，提高熔体的电导率等；另一类挥发分以CO2为代表，包括P2O5、SO2等，它们溶解于岩浆中时会破坏非桥键、降低非桥键的数量比，使熔体的聚合程度增强。9关于水在硅酸盐熔体中的存在形式目前有三种观点(Stolper,1982)：①认为聚合的铝硅酸盐网被破坏形成非桥氧；②认为通过H+对变网离子(Na，K)的置换而使水溶解在铝硅酸盐熔体中；③认为水在铝硅酸盐熔体中的溶解机理取决于总的水含量，当熔体中含水量低于30mol%时，分子水与成网离子Al3+反应形成Al-(OH)及少量Si-(OH)键；当含水量高于30mo1%时，

8、熔体中占主导地位的是分子水，而且是在平衡电价的位置上H+置换Na+并生成NaOH分子或水的复合物Na+(H2O)n。水在硅酸盐中可能存在的形式101112岩浆中的二氧化碳岩浆中CO2的分子结构（据Kubicki和Stolper，1995）岩浆网状碳酸盐结构图（据Kubicki