关于火山岩化学分类命名与岩石系列划分的讨论

王 瑞，张生泽，严城民

(1.云南黄金矿业集团股份有限公司，云南 昆明 650200；2.云南省地矿局区域地质矿产调查大队，云南 玉溪 653100)

火山岩地球化学资料主要包括：常量元素分析、稀土元素分析、微量元素分析。火山岩地球化学资料的应用主要有：岩石的分类命名、火山岩系列划分、火山作用的板块构造背景判别。限于篇幅，本文仅讨论岩石的分类命名、火山岩系列划分。

1 火山岩化学分类命名

火山岩具斑状结构、微晶结构、玻璃质结构。由于基质矿物颗粒太小，偏光显微镜下难于识别，给岩石分类命名带来较大困难[1]。为此，镜下鉴定的岩石名称还需要岩石常量元素图解进行调整，较多的岩石学家从不同角度提出了火山岩常量元素的分类命名图解。其中，较为常见的有QAPE图解(斯特雷凯森，976)、TAS图解(M.J.Le Bas等，1986；TUGS，1989)、Na2O+K2O—SiO2图解(李兆鼐等，1984)[2、3]。前2种图解的作图端员均为Na2O+K2O、SiO2，但各类岩石的投影区边界有一定差别。

1.1 QAPE图解

QAPE图解(图1)于由斯特雷凯森(1976)提出，根据CIPW标准矿物计算结果进行投影，进行岩石的分类命名。1972年IUGS岩石委员会火成岩分会通过其为深成岩分类命名方案，1979年火成岩分会又通过推荐其为火山熔岩分类命名方案。在QAPE图解中，深成岩与火山熔岩的对应关系见表1。

作图端员为CIPW标准矿物计算中之标准矿物。具体为：Q=石英；A=碱性长石(正长石、微斜长石、条纹长石、歪长石、钠长石，钠长石An<5)；P=斜长石(钠长石，含方柱石，钠长石An>5)；F=似长石类矿物(主要为霞石、白榴石、方钠石、蓝方石、钙霞石、方沸石、黝方石)；M=镁铁矿物。

1.2 Na2O+K2O—SiO2图解

李兆鼐等(1984)收集了我国22个省(市)的火山岩资料，研究了典型地区的火山岩薄片，对6 000件火山岩常量元素分析结果进行了平均成分计算，对其中3 000多件样品进行了各种投影，对1 495件样品进行了标准矿物、色率、组合指数等值线绘制。在此基础上编制了火山熔岩分类命名的硅-碱图(图2)。该图解为中国地科联推荐的火山熔岩分类命名方案。

注：副长石质熔岩包括：霞石岩、白榴岩、响岩质副长石岩、碱玄质副长石岩、副长石岩

在图2的基础上进一步划分投影区域，可以进一步确定岩石基本名称(邱家骧，1985)[2]。

图2中存在的问题是：对全碱含量相似，但钾钠含比值不同的岩石，难于区别。

图2 火山岩分类命名的Na2O+K2O—SiO2图解(大类名称)

Ⅰ.流纹岩类；Ⅱ.安山岩类；Ⅲa.粗面岩类；Ⅲb.安粗岩类；Ⅳa.安山岩类；Ⅳb.玄武岩与碱性玄武岩类；Ⅴ.响岩类；Ⅵ.碱玄岩类；Ⅶ.副长石岩类；Ⅷ.超镁铁质岩类图中点线为中国火山岩投影点的实际范围

1.3 TAS图解

TAS图解(图3)由M.J.Le Bas等1986)代表国际地科联(TUGS，1989)提出。该图的最大优势是：①岩石名称与国际地科联推荐和常用的侵入岩分类命名方案基本一致；②可以同时进行碱性系列和亚碱性系列划分；③作图单元为alk=Na2O+K2O、SiO2，无需进行复杂的计算。

使用TAS图解需要注意如下问题。

(1)碱玄岩与碧玄岩的区别是：碱玄岩的标准矿物(Ol)<10%，碧玄岩的标准矿物(Ol)>10%。

图3 火山岩分类命名的TAS图解

(2)粗面岩与粗面英安岩的区别是：将标准矿物中石英(Q)、碱性长石(A)、斜长石(P)、似长石类矿物(F)换算为100%后，粗面岩的石英(Q)<20%，粗面英安岩的石英(Q)>20%。

(3)火山岩中矿物成分按“少前多后”的原则参加命名，斑晶矿物作为冠词参加命名时需要指出××斑，如橄斑玄武岩、辉斑苦橄岩。

2 火山岩系列划分

火山岩系列划分，是进行岩石分类命名、研究岩石成因、分析岩浆作用的板块构造背景、预测岩石的含矿性的重要方法。火山岩系列划分，主要依据岩石的常量元素的化学指数和图解判别。

系列又称岩系，是指具有某些共同化学属性的所有火山岩组合。同一地区出现的而且时代相近的一套火山岩，一般都属于一个岩系。

2.1 划分方案

火山岩系列的划分有二分法、三分法、四分法，三分法较为普遍。三种划分方法有大致的对应关系(表2)。

表2 火山岩系列划分的大致对应关系

碱性系列进一步划分为钠质类型和钾质类型。两个系列的火山岩中均出现苦橄玄武岩、碱性橄榄玄武岩、富辉橄玄岩、碧玄岩。钠质类型的演化和组合类型为中长玄武岩、橄榄粗安岩、粗安岩、钠质粗面岩。钾质类型的演化和岩石组合为粗面玄武岩、安粗岩、粗面岩。碱性系列主要形成于大陆克拉通、大陆裂谷、转换断层带。

钙碱性系列(狭义的)的火山岩组合为高铝玄武岩、安山岩、英安岩、流纹岩，侵入岩组合为辉长岩、闪长岩、花岗闪长岩、花岗岩。钙碱性系列主要形成于俯冲带、活动大陆边缘(岛弧)、碰撞造山带。

拉斑系列的火山岩主要由苦橄拉斑玄武岩、橄榄拉斑玄武岩、石英拉斑玄武岩、拉斑玄武安山岩组成，可有少量安山岩、英安岩、流纹岩。相应的侵入岩为橄榄辉长岩、辉长岩、铁质辉长岩、花斑岩。拉斑系列主要形成于大洋板内、大洋岛屿、大洋中脊、大陆裂谷、陆间裂谷、俯冲带、洋内岛弧、弧后盆地(边缘海盆)、转换断层带。

岛弧拉斑玄武岩是产于岛弧的低碱拉斑玄武岩。元素含量具有下列特征：K2O、Na2O、TiO2含量低，K/Rb比值(500～1000)介于海洋岛(500±)和海岭拉斑玄武岩(600～2 000)之间，87Sr/86Sr为0.703～0.705，SiO2为45%～70%，Th为05×10-6，U为03×10-6。

划分火山岩系列的图解均为岩石的常量元素图解。图解的顺序是：先划分碱性系列和亚碱性系列，在亚碱性系列中进一步划分拉斑系列和钙碱性系列。值得注意的是：不同划分方法的系列含义不完全一致，工作中要注明根据什么依据进行划分、属于何种系列。

2.2 化学指数判别

里特曼指数(A.Rittmann，1957)[2]又称岩系指数、组合指数，是划分火山岩系列最为常用化学指数，属常量元素化学指数。

σ=(K2O+Na2O)2/(SiO2-43)。

里特曼指数的代号为σ，在部分资料中为δ。σ的数值越大，岩石的碱性程度越强。

在岩浆岩的类型划分中：据SiO2含量将岩石划分为超基性岩、基性岩、中性岩、酸性岩，再根据里特曼指数将超基性岩、基性岩、中性岩、酸性岩划分为3个岩石系列(表3)。

表3 里特曼指数的岩石系列划分

考虑到部分超基性岩中SiO2<43%。改用(K2O+Na2O)总量来划分碱度。(K2O+Na2O)代号Alk。Alk>3.5%为过碱性类型，如霓霞石、霞石岩、碳酸岩等。Alk<3.5%为钙碱性和碱性。金伯利岩习惯上称偏碱性超基性岩。

注意：表3的岩石系列主要用于岩石的分类命名，与火山岩系的划分略有差别。在火山岩系的划分中：σ<4为钙碱性岩系，σ>4为碱性岩系。

2.3 区分碱性岩系和亚碱性岩系的图解

进行碱性岩系和亚碱性岩系划分的常用图解为：SiO2-Alk图解(图4)、Ol′-Ne′-Q′三角图解(图5)。SiO2-Alk图解中，Alk=K2O+Na2O。Ol′-Ne′-Q′三角图解中，Ol′-Ne′-Q′为阳离子标准矿物计算值。Ol′=Ol+3/4Hy，Ne′=Ne+3/5Ab，Q′=Q+2/5 Ab。

图4 判别火山岩系列的SiO2-Alk图解Fig 4.Diagram SiO2-Alk of Volcanic Rock Series Discrimination(据T.N.Irvine，1971；转引自邱家骧，1991)A.碱性系列；S.亚碱性系列实线-Macdnnald(1968)，断线-Irvine，(1971)

图5 判别火山岩系列的Ol′-Ne′-Q′ 图解Fig 5.Diagram Ol’-Ne’-Q’ of Volcanic Rock Series Discrimination(据T.N.Irvine，1971；转引自邱家骧，1991)A.碱性系列；S.亚碱性系列

2.4 亚碱性岩系的再划分

进一步划分亚碱性岩系的常用图解为FAM图解(图6)、AI-Al2O3图解(图7)、FeO*/MgO与SiO2、FeO图解(图8)。

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

图6 判别火山岩系列的FAM图解Fig 6.Diagram FAM of Volcanic Rock Series Discrimination(据T.N.Irvine，1971；转引自邱家骧，1991)T.拉斑玄武岩系列；C.钙碱性系列

图7 判别火山岩系列的AI-Al2O3图解Fig 7.Diagram Al-Al2O3 of Volcanic Rock Series Discrimination(据A.Miyashiro，1974；转引自邱家骧，1991)T.拉斑玄武岩系列；C.钙碱性系列

图8 判别火山岩系列的FeO*/MgO与SiO2、FeO图解

4 小结

综上所述，可得出如下结论。

(1)火山岩化学分类命名中较为常见的有TAS图解、Na2O+K2O—SiO2图解、QAPE图解。

(2)火山岩系列的划分方法为岩石化学指数和地球化学图解。

(3)在图解判别中，先划分碱性岩系和亚碱性岩系，在亚碱性岩系中进一步划分钙碱性系列和拉斑玄武岩系列。