[科普中国]-岩石化学

岩石化学（Petrochemistry）是研究岩石化学特征及其应用的学科。是岩石学的一个分支，又称化学岩石学。岩石化学主要应用于结晶岩（火成岩、变质岩）的研究，其中又以火成岩研究为主，应用最为广泛的则为结晶程度差的火山岩。

简介岩石化学又称“化学岩石学”。岩石学的一个分支。主要研究岩石的化学成分、化学性质、有成因联系的各种岩石的化学成分上的相互关系、岩石化学成分的计算方法以及和矿物成分之间的规律性等。通过岩石化学的研究，不仅在鉴别岩石中起着很大作用，而且对于研究岩石共生组合的规律，弄清岩浆的演化以及查明与成矿作用的关系，均具有一定意义。

主要内容岩石化学是研究岩石的化学成分及其规律的科学，由一种矿物或几种矿物组成的集合体是岩石化学的研究对象。岩石化学的主要研究内容有：①个别岩石的化学成分；②对有成因关系的各种岩石在化学成分上相互关系的研究；③岩石化学成分的计算方法；④岩石化学成分和矿物成分之间的规律性等。岩石化学的研究对岩石发生、发展以及与矿床的关系都具有理论和实际意义。

发展历史世界上最早记述矿物岩石的书籍是中国的《山海经》，它是公元前约400年战国初期的著作，书中记载了多种矿物和岩石。岩石学成为一门独立的科学起始于十八世纪末。由于地壳中的岩石主要是结晶岩，因此岩石学发展的初期，主要研究的是火成岩，到了十九世纪中叶才开始系统地研究变质岩，而沉积岩直到二十世纪初才引起人们的注意，可是它的发展却十分迅速，到二十世纪三十年代就已发展成了一门独具风格、内容丰富的学科了。

偏光显微镜的出现和使用，是岩石学研究中一个突破性的转折点，它为岩石学的研究打开了微观领域的闸门，为岩石的分类和描述提供了许多重要的依据，对岩石学的深入发展起了极大的推动作用。

1889年俄国的费德洛夫发明了旋转台，这为从三维方向高精度研究造岩矿物和岩组学提供了手段。1895年X射线的发现，又为矿物学的研究开辟了新天地，特别是对矿物的内部结构、微细矿物的测试等方面发挥着独特的作用，为研究岩石的成因和演化规律提供了一些极其重要的线索。由于多种近代测试分析方法的完善和应用，使矿物的研究更是向着微量、微区、高速度、高精度的新阶段迅速向前发展。矿物有序一无序的研究、矿物用作地质温压计的探讨、矿物稳定同位素的测定，都直接或间接地为地壳中和壳下物质存在的状态、岩浆的形成和演化等带来了令人信服的凭据。岩石学的研究，正沿着矿物学、岩石化学、地球化学、区域岩石学、岩类学、岩理学、实验岩石学和工艺岩石学等多方面彼此联系、相互推进的方向向前发展。

对于岩石化学，早期和近期都进行了大量的分析，为岩石化学成分分类积累了可靠的数据，如今岩石化学分析数据还在与日俱增。在二十世纪三十年代前后，各种岩石化学计算方法和分类如雨后春笋般地提了出来，如CIPW法、尼格里法、扎瓦里茨基法、巴尔特法等，近期更有里特曼法的出现。其它还有众多的不同 用场的岩石化学指数以及大量的岩石化学图解。它们都从不同的方面揭示了岩石的特征、成因联系、成矿专属性和岩浆岩的共生组合规律，对划分岩浆杂岩、岩 浆岩建造、岩系或岩套组合方面都有一定的意义。地球化学研究，也为不同火成岩系间主要元素和微量元素的分布和组合的差异、找矿勘探和岩石成因与矿产的 形成等方面提供了线索。同位素和稀土元素地球化学的应用，在确定各类岩石的物质来源和生成年代与形成温度上也有很大的突破。

研究内容酸碱度①火成岩的酸度、碱度、铝饱和度。根据岩石中SiO2含量可把火成岩分为酸性、中性、基性、超基性；根据SiO2对K2O+Na2O和CaO的关系，分为钙性、钙碱性、碱钙性和碱性；根据Al2O3与K2O、Na2O、CaO分子数关系,分为铝不饱和及过饱和等。

类型②火山岩的系列、类型。根据岩石化学成分及计算结果，把火山岩分为碱性系列、亚碱性系列；亚碱性系列又分为钙碱性系列与拉斑系列。对碱性系列火山岩还可分为钾质与钠质类型（系列）、肯尼迪趋势、库姆斯趋势与跨越趋势等。

组成③火成岩的矿物组合及含量。对于结晶差的火山岩，粒度粗大薄片无法进行定量统计的侵入岩、蚀变的超基性岩和变质后面貌全非的火成岩，通过标准矿物的计算，可以大致确定岩石中主要矿物组合及含量。此外对于确定正、负变质岩来说，岩石化学常是一个很重要的手段。

命名④火成岩的分类命名。由岩石中的某些氧化物、分子数、指数、标准矿物的数据与投图，可以对火成岩进行分类、命名。如用SiO2与K2O+Na2O确定火山岩的名称与大类;用标准矿物石英、碱性长石、副长石、斜长石确定暗色矿物小于90%的火成岩的名称等。用岩石化学对火山岩命名，常比显微镜法准确，国内外应用很广。

演化机理⑤岩浆的演化机理。岩浆成分受分异、同化、混染作用等影响常发生变化，应用岩石化学方法，可以研究岩浆成分的演化机理与演化方向。如以分异指数与氧化物图分析岩浆是同化还是分异；用哈克图及分异、固结数研究岩浆的演化等。

来源⑥岩浆的来源及部分熔融程度。玄武岩浆来源于上地幔的部分熔融，由玄武岩、原始及残留地幔包体成分，又可大致确定上地幔特征及部分熔融程度。

物理化学条件⑦岩浆及火成岩的物理化学条件。根据火成岩的化学成分计算、投影，可估算岩浆形成地区、岩浆房及喷出或侵位时的大致压力（反映深度）、温度、氧逸度、水逸度，还有岩浆的粘度，岩浆与岩石的密度等物化条件及参数。

成因问题⑧火成岩的成因问题。用岩石化学成分可以判别、探索一些火成岩的成因问题。如某地玄武岩是原生还是演化岩浆产物；某区花岗岩是岩浆结晶还是花岗岩化作用产物；岩浆花岗岩是S型、I型、M型还是A型；还有超镁铁－镁铁岩的成因类型等。

板块构造⑨火成岩与板块构造的关系。由化学成分及计算值的投影，可以分析玄武岩类或花岗岩类等产出时的板块构造环境,是板块内部还是板块边缘,是扩张边缘还是聚敛边缘，是岛弧还是活动陆缘；还可大致估算板块移动速度、消减带岩浆来源深度与大陆地壳厚度等。1

矿产⑩火成岩与矿产的关系。应用火成岩化学成分可以分析它们与矿产的关系。如用数理统计法研究有无矿产的火成岩在某些化学成分方面的差别；用某些化学成分计算值确定富矿、贫矿及无矿的界限；用镁铁比值判别基性岩和超基性岩的含矿性及矿产类型；用硅、碱区别花岗岩与铁、铜、铅、锌、钨、钼、锡矿的关系等。

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张勇 - 副教授 - 西南大学资源环境学院