關于火山巖化學分類命名與巖石系列劃分的討論

王 瑞，張生澤，嚴城民

(1.云南黃金礦業集團股份有限公司，云南 昆明 650200；2.云南省地礦局區域地質礦產調查大隊，云南 玉溪 653100)

火山巖地球化學資料主要包括：常量元素分析、稀土元素分析、微量元素分析?；鹕綆r地球化學資料的應用主要有：巖石的分類命名、火山巖系列劃分、火山作用的板塊構造背景判別。限于篇幅，本文僅討論巖石的分類命名、火山巖系列劃分。

1 火山巖化學分類命名

火山巖具斑狀結構、微晶結構、玻璃質結構。由于基質礦物顆粒太小，偏光顯微鏡下難于識別，給巖石分類命名帶來較大困難[1]。為此，鏡下鑒定的巖石名稱還需要巖石常量元素圖解進行調整，較多的巖石學家從不同角度提出了火山巖常量元素的分類命名圖解。其中，較為常見的有QAPE圖解(斯特雷凱森，976)、TAS圖解(M.J.Le Bas等，1986；TUGS，1989)、Na2O+K2O—SiO2圖解(李兆鼐等，1984)[2、3]。前2種圖解的作圖端員均為Na2O+K2O、SiO2，但各類巖石的投影區邊界有一定差別。

1.1 QAPE圖解

QAPE圖解(圖1)于由斯特雷凱森(1976)提出，根據CIPW標準礦物計算結果進行投影，進行巖石的分類命名。1972年IUGS巖石委員會火成巖分會通過其為深成巖分類命名方案，1979年火成巖分會又通過推薦其為火山熔巖分類命名方案。在QAPE圖解中，深成巖與火山熔巖的對應關系見表1。

作圖端員為CIPW標準礦物計算中之標準礦物。具體為：Q=石英；A=堿性長石(正長石、微斜長石、條紋長石、歪長石、鈉長石，鈉長石An<5)；P=斜長石(鈉長石，含方柱石，鈉長石An>5)；F=似長石類礦物(主要為霞石、白榴石、方鈉石、藍方石、鈣霞石、方沸石、黝方石)；M=鎂鐵礦物。

1.2 Na2O+K2O—SiO2圖解

李兆鼐等(1984)收集了我國22個省(市)的火山巖資料，研究了典型地區的火山巖薄片，對6 000件火山巖常量元素分析結果進行了平均成分計算，對其中3 000多件樣品進行了各種投影，對1 495件樣品進行了標準礦物、色率、組合指數等值線繪制。在此基礎上編制了火山熔巖分類命名的硅-堿圖(圖2)。該圖解為中國地科聯推薦的火山熔巖分類命名方案。

注：副長石質熔巖包括：霞石巖、白榴巖、響巖質副長石巖、堿玄質副長石巖、副長石巖

在圖2的基礎上進一步劃分投影區域，可以進一步確定巖石基本名稱(邱家驤，1985)[2]。

圖2中存在的問題是：對全堿含量相似，但鉀鈉含比值不同的巖石，難于區別。

圖2 火山巖分類命名的Na2O+K2O—SiO2圖解(大類名稱)

Ⅰ.流紋巖類；Ⅱ.安山巖類；Ⅲa.粗面巖類；Ⅲb.安粗巖類；Ⅳa.安山巖類；Ⅳb.玄武巖與堿性玄武巖類；Ⅴ.響巖類；Ⅵ.堿玄巖類；Ⅶ.副長石巖類；Ⅷ.超鎂鐵質巖類圖中點線為中國火山巖投影點的實際范圍

1.3 TAS圖解

TAS圖解(圖3)由M.J.Le Bas等1986)代表國際地科聯(TUGS，1989)提出。該圖的最大優勢是：①巖石名稱與國際地科聯推薦和常用的侵入巖分類命名方案基本一致；②可以同時進行堿性系列和亞堿性系列劃分；③作圖單元為alk=Na2O+K2O、SiO2，無需進行復雜的計算。

使用TAS圖解需要注意如下問題。

(1)堿玄巖與碧玄巖的區別是：堿玄巖的標準礦物(Ol)<10%，碧玄巖的標準礦物(Ol)>10%。

圖3 火山巖分類命名的TAS圖解

(2)粗面巖與粗面英安巖的區別是：將標準礦物中石英(Q)、堿性長石(A)、斜長石(P)、似長石類礦物(F)換算為100%后，粗面巖的石英(Q)<20%，粗面英安巖的石英(Q)>20%。

(3)火山巖中礦物成分按“少前多后”的原則參加命名，斑晶礦物作為冠詞參加命名時需要指出××斑，如橄斑玄武巖、輝斑苦橄巖。

2 火山巖系列劃分

火山巖系列劃分，是進行巖石分類命名、研究巖石成因、分析巖漿作用的板塊構造背景、預測巖石的含礦性的重要方法?；鹕綆r系列劃分，主要依據巖石的常量元素的化學指數和圖解判別。

系列又稱巖系，是指具有某些共同化學屬性的所有火山巖組合。同一地區出現的而且時代相近的一套火山巖，一般都屬于一個巖系。

2.1 劃分方案

火山巖系列的劃分有二分法、三分法、四分法，三分法較為普遍。三種劃分方法有大致的對應關系(表2)。

表2 火山巖系列劃分的大致對應關系

堿性系列進一步劃分為鈉質類型和鉀質類型。兩個系列的火山巖中均出現苦橄玄武巖、堿性橄欖玄武巖、富輝橄玄巖、碧玄巖。鈉質類型的演化和組合類型為中長玄武巖、橄欖粗安巖、粗安巖、鈉質粗面巖。鉀質類型的演化和巖石組合為粗面玄武巖、安粗巖、粗面巖。堿性系列主要形成于大陸克拉通、大陸裂谷、轉換斷層帶。

鈣堿性系列(狹義的)的火山巖組合為高鋁玄武巖、安山巖、英安巖、流紋巖，侵入巖組合為輝長巖、閃長巖、花崗閃長巖、花崗巖。鈣堿性系列主要形成于俯沖帶、活動大陸邊緣(島弧)、碰撞造山帶。

拉斑系列的火山巖主要由苦橄拉斑玄武巖、橄欖拉斑玄武巖、石英拉斑玄武巖、拉斑玄武安山巖組成，可有少量安山巖、英安巖、流紋巖。相應的侵入巖為橄欖輝長巖、輝長巖、鐵質輝長巖、花斑巖。拉斑系列主要形成于大洋板內、大洋島嶼、大洋中脊、大陸裂谷、陸間裂谷、俯沖帶、洋內島弧、弧后盆地(邊緣海盆)、轉換斷層帶。

島弧拉斑玄武巖是產于島弧的低堿拉斑玄武巖。元素含量具有下列特征：K2O、Na2O、TiO2含量低，K/Rb比值(500～1000)介于海洋島(500±)和海嶺拉斑玄武巖(600～2 000)之間，87Sr/86Sr為0.703～0.705，SiO2為45%～70%，Th為05×10-6，U為03×10-6。

劃分火山巖系列的圖解均為巖石的常量元素圖解。圖解的順序是：先劃分堿性系列和亞堿性系列，在亞堿性系列中進一步劃分拉斑系列和鈣堿性系列。值得注意的是：不同劃分方法的系列含義不完全一致，工作中要注明根據什么依據進行劃分、屬于何種系列。

2.2 化學指數判別

里特曼指數(A.Rittmann，1957)[2]又稱巖系指數、組合指數，是劃分火山巖系列最為常用化學指數，屬常量元素化學指數。

σ=(K2O+Na2O)2/(SiO2-43)。

里特曼指數的代號為σ，在部分資料中為δ。σ的數值越大，巖石的堿性程度越強。

在巖漿巖的類型劃分中：據SiO2含量將巖石劃分為超基性巖、基性巖、中性巖、酸性巖，再根據里特曼指數將超基性巖、基性巖、中性巖、酸性巖劃分為3個巖石系列(表3)。

表3 里特曼指數的巖石系列劃分

考慮到部分超基性巖中SiO2<43%。改用(K2O+Na2O)總量來劃分堿度。(K2O+Na2O)代號Alk。Alk>3.5%為過堿性類型，如霓霞石、霞石巖、碳酸巖等。Alk<3.5%為鈣堿性和堿性。金伯利巖習慣上稱偏堿性超基性巖。

注意：表3的巖石系列主要用于巖石的分類命名，與火山巖系的劃分略有差別。在火山巖系的劃分中：σ<4為鈣堿性巖系，σ>4為堿性巖系。

2.3 區分堿性巖系和亞堿性巖系的圖解

進行堿性巖系和亞堿性巖系劃分的常用圖解為：SiO2-Alk圖解(圖4)、Ol′-Ne′-Q′三角圖解(圖5)。SiO2-Alk圖解中，Alk=K2O+Na2O。Ol′-Ne′-Q′三角圖解中，Ol′-Ne′-Q′為陽離子標準礦物計算值。Ol′=Ol+3/4Hy，Ne′=Ne+3/5Ab，Q′=Q+2/5 Ab。

圖4 判別火山巖系列的SiO2-Alk圖解Fig 4.Diagram SiO2-Alk of Volcanic Rock Series Discrimination(據T.N.Irvine，1971；轉引自邱家驤，1991)A.堿性系列；S.亞堿性系列實線-Macdnnald(1968)，斷線-Irvine，(1971)

圖5 判別火山巖系列的Ol′-Ne′-Q′ 圖解Fig 5.Diagram Ol’-Ne’-Q’ of Volcanic Rock Series Discrimination(據T.N.Irvine，1971；轉引自邱家驤，1991)A.堿性系列；S.亞堿性系列

2.4 亞堿性巖系的再劃分

進一步劃分亞堿性巖系的常用圖解為FAM圖解(圖6)、AI-Al2O3圖解(圖7)、FeO*/MgO與SiO2、FeO圖解(圖8)。

FAM圖解中：F=FeO+0.9 Fe2O3，A=K2O+Na2O，M=MgO。AI-Al2O3圖解中，AI=(K2O+Na2O)/0.17(SiO2-43)。FeO*/MgO與SiO2、FeO圖解中，FeO*=FeO+0.9 Fe2O3。

圖6 判別火山巖系列的FAM圖解Fig 6.Diagram FAM of Volcanic Rock Series Discrimination(據T.N.Irvine，1971；轉引自邱家驤，1991)T.拉斑玄武巖系列；C.鈣堿性系列

圖7 判別火山巖系列的AI-Al2O3圖解Fig 7.Diagram Al-Al2O3 of Volcanic Rock Series Discrimination(據A.Miyashiro，1974；轉引自邱家驤，1991)T.拉斑玄武巖系列；C.鈣堿性系列

圖8 判別火山巖系列的FeO*/MgO與SiO2、FeO圖解

4 小結

綜上所述，可得出如下結論。

(1)火山巖化學分類命名中較為常見的有TAS圖解、Na2O+K2O—SiO2圖解、QAPE圖解。

(2)火山巖系列的劃分方法為巖石化學指數和地球化學圖解。

(3)在圖解判別中，先劃分堿性巖系和亞堿性巖系，在亞堿性巖系中進一步劃分鈣堿性系列和拉斑玄武巖系列。