火成岩的分类命名

火成岩的分类命名

(一)分类命名原则及依据

1.基本原则

(1)分类命名应尽可能符合岩石形成的物理化学条件。

(2)分类应尽可能地与传统习惯用法一致,命名应遵守自然科学术语从先的惯例。

(3)分类应力求简明和便于使用。

(4)岩石命名应根据它们现在是什么,而不是它们原来可能是什么。

2.分类的主要依据

◎产状及结构构造分类:根据产状和结构构造,可将火成岩划分为侵入岩(包括浅成岩和深成岩)和喷出岩(火山岩)两大类,这种划分是利用矿物成分和化学成分进行进一步分类命名的基础。

各类侵入岩与喷出岩之间化学成分相似,但结构构造及矿物特征存在差异。深成岩的矿物颗粒较粗,多为显晶质、中粗粒结构或似斑状结构,易于辨认,因而一般以实际矿物含量为基础进行岩石分类,称为定量矿物成分分类。目前,对浅成岩的分类更多地参照了深成岩的方法,但在命名时可以突出其结构特征(如花岗斑岩)。喷出岩包括熔岩和火山碎屑岩,其中,熔岩如果粒度细小甚至存在玻璃质,以隐晶质-玻璃质结构、斑状结构为主,难以确定矿物组成,其分类就应以化学成分为基础,例如,采用TAS分类法或利用标准矿物来进行分类。但如果其矿物成分可以测定,仍优先使用定量矿物分类方法。火山碎屑岩主要依据其结构构造区分不同的岩石类型,相关内容将在第十章中介绍。

◎矿物成分分类:火成岩的矿物成分是分类的重要依据。火成岩由各种造岩矿物组成,而这些造岩矿物的生成又取决于岩浆的成分和岩石形成的环境。所以,确定矿物的种类和含量具有重要意义。岩石的色率(镁铁质矿物的百分含量)是火成岩鉴定和分类的重要标志之一。按岩石的色率,分为:

——超镁铁质岩(色率为90~100)

——镁铁质岩(色率为50~90)

——中性岩(色率为15~50)

——长英质岩(色率为0~15)

进一步,还可根据矿物的种属和含量对岩石进行命名。

◎化学成分分类:火成岩的化学成分也是重要的分类依据。在火成岩中(除碳酸岩等岩石外),SiO2含量占重要地位,因此,通常根据SiO2含量把岩石分为超基性岩、基性岩、中性岩、酸性岩等岩类,再进一步采用其他方法或指标进行分类命名。

最合理的分类命名方法应该综合考虑火成岩的所有特征,如矿物成分、化学成分、结构构造、产状和岩石的共生组合规律等。一般,岩石定名所采用的依据顺序是:矿物成分优于化学成分,主量元素优于微量元素。

(二)本书采用的分类命名方案

1.深成侵入岩分类和命名

(1)深成侵入岩的分类

首先要统计岩石中镁铁质矿物的百分含量(色率,或M值)。然后采用不同的图解进行实际矿物含量的分类。具体方法如下:

1)对于M <90的岩石,要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,使用国际地科联推荐的QAPF双三角图(图4-16)分类。由于深成岩中石英与似长石不共生,每一种岩石只能含四种矿物中的三种,所测定的矿物含量就只会投入到双三角图中的一个三角形区内。注意,在投图前应将实测的三种矿物含量总和重新换算为100%,然后按图4-17所示的方法投点,最后据投点落入的区域确定岩石的基本名称。

需说明的是:在富斜长石的几个分区内,均有两个以上的岩石名称,最终定名还需考虑斜长石的牌号和镁铁质矿物的含量和种类。其中,辉长岩与闪长岩的区别为:前者An >50,一般色率大于50,而后者An <50,色率一般小于50。斜长岩是指斜长石含量大于90%的岩石。

依据国际地科联通过的火成岩分类命名方案,还可使用Streckeisen & Le Maitre(1979)提出的Q′、F′、AnOr值火成岩分类图(图4-18),不仅可以解决Ab的分配(A及P中皆需Ab)问题,而且直坐标也易于投影。Q′、F′、AnOr为尼格里-巴尔特阳离子标准矿物计算的数值,岩石名称除了缺少QAPF投图中的1号与15号外(少见)。其他同国际地科联推荐的QAPF双三角分类图(图4-16)。

2)M≥90的火成岩称为超镁铁质岩,它包括SiO2 <45%的超基性岩和部分SiO2>45%的基性岩。全晶质的超镁铁质岩要按照所含的镁铁质矿物(橄榄石、斜方辉石、单斜辉石、角闪石、黑云母等)的含量进行分类(图4-19)。

图4-16 侵入岩的QAPF双三角分类图

3)对于镁铁质侵入岩(辉长岩),应据其中的暗色矿物种类及含量进一步分类(图4-20)。当暗色矿物主要为辉石和橄榄石时,用图4-20a分类;暗色矿物主要为辉石和角闪石时,用图4-20b分类;暗色矿物主要为辉石时,用图4-20c分类。

(2)侵入岩命名的原则

根据上述分类方案,得到了岩石的基本名称。接下来还需要对岩石进行进一步命名,确定岩石的种属。岩石命名的一般原则是:

1)以岩石中所含次要矿物(>5%)为前缀,例如闪长岩中含有10%的辉石,则该闪长岩应命名为辉石闪长岩;次要矿物不止一个时,按 “少前多后” 的原则排列,例如橄榄岩中含斜方辉石10%,褐色角闪石5%时,则该橄榄岩应命名为角闪方辉橄

榄岩。

2)某些特殊矿物无论含量多少都可参加命名,如堇青石花岗岩、绿帘石花岗闪长岩。

3)特殊结构、构造也应可以参加命名,如晶洞花岗岩。

4)岩石若遭蚀变且需要在其命名中加以强调时,需将蚀变矿物冠于岩石基本名称之前,如蛇纹石化二辉橄榄岩、绢云母化闪长玢岩等。

5)侵入岩名称的构成:附加修饰词+基本名称。附加修饰词(或前缀)常用的只是一两种,一般不超过3种。因此要择优而用,其他特征均应放在文字中描述。附加修饰词(或前缀)在岩石名称中通常的排列顺序如下:蚀变作用—颜色—化学术语—成因术语—构造结构术语—特殊矿物—次要矿物—基本名称。

图4-17 矿物分类三角图投图方法

2.浅成侵入岩分类和命名

(1)浅成岩是侵位深度介于0~5km的岩石。侵入体规模较小,常见岩墙、岩床、岩盖、小岩株、隐爆角砾岩体等。呈岩墙、岩床和岩脉产出者,可以笼统称为 “脉岩”。岩体中可以发现晶洞构造、角砾状构造、流动构造,与围岩多呈不协调接触。因冷却速度快、静水压力较低,挥发分逸失较多,岩体具细粒、隐晶质及斑状结构,斑晶可具熔蚀或暗化边结构。矿物常保存了高温条件下的结构状态,常见高温石英斑晶、透长石斑晶,出现易变辉石等矿物。围岩接触变质较弱,有时有硅化、绿泥石化、绢云母化蚀变。浅成相小型侵入体常与金属矿产有关,尤其是隐爆角砾岩体,是很好的容矿岩体。

图4-18 侵入岩的Q′、F′、AnOr分类图据Streckeisen &Le Maitre,1979)

(2)根据脉岩的矿物组合,可分为两类:(1)与深成岩矿物组合相似的脉岩,称为未分脉岩。未分脉岩可参考常见的深成侵入岩的基本名称,结合岩石的结构特点来定名,如花岗斑岩、闪长玢岩、微晶闪长岩、正长斑岩、辉绿岩等。斑状花岗岩等岩石属于深成岩(其基本名称是 “花岗岩”,具似斑状结构),不在浅成岩的讨论范围内。(2)与深成岩成分差别较大的脉岩,称为二分脉岩,包括以浅色矿物为主的细晶岩(具细粒结构)和伟晶岩(具伟晶结构);以暗色矿物为主的煌斑岩。煌斑岩一般具有煌斑结构,即以自形的角闪石、云母等镁铁质矿物作斑晶。煌斑岩命名时要考虑斑晶的类型及斑晶与基质的主要矿物等(详见第十一章)。

图4-19 超镁铁质岩分类图

图4-20 辉长岩及相关岩石矿物分类图

(3)次火山岩是与火山岩(喷出岩、火山碎屑岩)同源的、侵位于地表以下很浅部位的侵入岩,它们常常是火山通道相的组成部分。然而,由于受露头观察限制,次火山岩的判别具有不确定性,主要看它是否与火山岩在空间、时间和成因上存在联系。如果与火山岩空间上相连、形成时间相近、成分和外貌相似,表明与火山岩有密切联系,一般应属于次火山岩。如果该区无火山岩出露而侵入岩发育,且与侵入岩关系密切,则可能是深成岩体的浅成相,或属于独立的浅成岩体。目前,尚无一套统一的次火山岩分类命名方案,本书建议按浅成岩的命名方法来确定相关岩石的名称,如辉绿玢岩、闪长玢岩、石英斑岩等。有些文献使用了诸如粗面斑岩、流纹斑岩等名称来命名次火山岩,本书建议废弃这些术语。

关于 “玢岩” 和 “斑岩” 的用法:尽管欧美教材中玢岩(porphyrite)一词已废弃不用,但本书仍根据斑晶矿物的类型,区分玢岩与斑岩。对于具斑状结构的浅成岩,当岩石中的斑晶矿物以斜长石和暗色矿物为主时,称为玢岩,如闪长玢岩、辉绿玢岩;若岩石中的斑晶矿物为碱性长石、石英和似长石类时,称为斑岩,如正长斑岩、石英斑岩等。对于不具斑状结构的浅成岩,由于颗粒细小(微粒或细粒),需在深成岩名称前加上 “微晶” 二字,以此区别细粒的深成岩,如微晶闪长岩。

图4-21 火山岩的QAPF分类命名图

3.火山岩的分类和命名

(1)火山岩的分类

◎矿物含量可以确定者,可用QAPF分类法:此法用于M <90,且能够确认实际矿物含量的火山岩。QAPF图的分类基本名称和分区与侵入岩的对应,但略有简化(图4-21)。在使用QAPF图解时,应注意:其Q、A、P或A、P、F等值的计算要在去掉M值的基础上,将实测的三种矿物含量总和换算为100%。然后按图4-17所示的方法投点,最后据投点落入的区域确定岩石的基本名称。

◎矿物含量无法确定,但有化学分析数据者,可用TAS图解分类法:Le Bas et al.(1986)代表国际地科联(IUGS)火成岩分会提出了一个火山岩的TAS(total alkali andsilica)分类方案(图4-22;表4-12),并被IUCS于1989年推荐使用。

应用TAS分类应注意以下几点:分析化验的岩石要选用无风化、无蚀变、无矿化的比较新鲜的岩石,有些受到低级变质作用影响的火山岩也可使用。新鲜岩石的岩石化学标准是w(H2O)<2%,w(CO2)<0.5%,不新鲜者不予采用;在除去岩石中的H2O和CO2后,再把其他氧化物重新计算为100%。

◎高镁火山岩:是指岩石中MgO>8%者。像这样的岩石没有包括在TAS图中,则需根据其岩相学及岩石化学特征确定名称,如表4-13所示。

◎海相火山岩:在上述分类图中没有表示,常用的名称有细碧岩、角斑岩和石英角斑岩,它们分别代表蚀变了的基性、中性和酸性的海相火山岩。

(2)火山岩命名的原则

图4-22 火山岩TAS分类图据Le Bas,1986;Le Maitre,2002)

表4-12 图4-22部分岩石的进一步划分

(据Le Maitre,2002)

表4-13 高镁火山岩岩石类型划分

(据Le Maitre,2002)

表4-14 常见的火成岩类型及基本特征

注:(1)特殊岩类(包括金伯利岩、钾镁煌斑岩、煌斑岩、碳酸岩及大部分SiO2不饱和的岩石)、脉岩、火山碎屑岩未列

(2)分类表长英质或酸性岩石的石英含量分界为20%,该数值是石英的相对含量(即石英、斜长石和碱性长石加起来重算计表明,石英的实际含量(薄片中测定的体积分数)为18%就属于长英质或酸性岩类。

火山岩的进一步命名,需在基本名称之前加修饰词,包括矿物(如黑云母安山岩)、结构(如碎斑流纹岩)、化学术语(如高铝玄武岩)等。增冠这些修饰词的主要原则是:

1)修饰词要与岩石的基本名称含义一致,只能是进一步描述岩石基本名称的特征,如不能出现 “无石英流纹岩” 这样的名称。

2)当修饰词含义不够明确时,应给以量的概念,如一些地球化学术语,“高钾”、“低钾”、“富锶”、“贫镁” 等名称,此时,注明大于或小于某个值或应用图解进一步说明。

3)当修饰词为一个以上矿物名称时,应按照少前多后原则来命名。如角闪黑云安山岩,表示岩石中黑云母的含量多于角闪石。

4)对于含玻璃质的火山岩,其含量不同,修饰词也不相同:

岩石学(第二版)

5)在不能测定实际矿物,又无化学分析数据时,可以根据斑晶种类命名(见下面中的简易命名方法)。

常见的火成岩类型及其特征列于表4-14中。

(三)火成岩的简易分类命名方法

1.侵入岩的野外分类

野外分类是深成岩QAPF图解的简化形式(图4-23a,b),在野外地质调查中,当暂时不能获得精确的实际矿物含量时,深成岩的野外分类只作为一种临时性的方法使用。当得到了岩石的实际矿物含量时,则应采用深成岩QAPF双三角图解(图4-16)进行分类和命名。

图4-23 深成岩QAPF初步分类(供野外使用)

图4-24 简化的火山岩QAPF分类图(据Le Maitre,2002,有修改)

在野外岩石的命名:

(1)各区岩石的命名参看图4-16。

(2)含碱性暗色矿物的岩石,应用碱性” 这一术语作前缀,如碱性花岗岩等。在第九章中,则称为过碱质花岗岩。

(3)在野外描述中粒或粗粒岩石时,应估计每种矿物的百分含量,不认识的矿物也要估计含量,并简要记录其特征供以后参考。综合各种特征进行岩石命名。

2.火山岩的野外分类

在实际矿物含量和岩石化学分析结果都没有时,可把火山岩野外分类当作一种临时方法来使用。对应于侵入岩的QAPF图,一些岩石学家建议使用简化的火山岩QAPF分类图(图4-24),根据岩石中斑晶的矿物组成来分类。其使用方法是:先统计出斑晶的组成,然后把Q、A、P或F、A、P的含量换算成总量为100%时的含量,最后在QAPF图上投图。与TAS分类图相比,火山岩QAPF分类要粗略得多,因此这种方法仅在没有化学成分的前提下使用。