11.2. Петрохимические пересчеты

Если известен химический состав минералов, слагающих ту или иную породу, и относительные количества каждого минерала, то ва­ловый химический состав породы легко получить путем простого ба­лансового расчета. Обратная задача — определение минерального состава по валовому химическому составу породы — не имеет одно-

310

11. Петрохимия магматических пород

з начного решения, поскольку один и тот же химический состав можно получить как сумму разных минералов. К тому же почти все породообразующие минералы имеют переменный химический со­став, а вулканические породы часто содержат стекло, состав кото­рого также непостоянен.

Однако в химическом анализе каждой горной породы все же заключена в неявной форме информация о ее минеральном соста­ве. Дело в том, что возможные комбинации минералов, слагающих магматические породы, отнюдь не безграничны. Породообразую­щие минералы встречаются в виде определенных ассоциаций, ко­торые обычно состоят не более, чем из 3-4 кристаллических фаз. Состав и относительные количества этих фаз обусловлены физико-химическими законами кристаллизации магматических расплавов. Химический состав отдельных минералов определяется достаточ­но жесткими стехиометрическими зависимостями между катиона­ми и анионами. Например, в оливине (Fe, Mg)₂SiO₄ отношение (Fe+Mg):Si = 2, а в пироксене (Fe,Mg)SiO₃ это отношение равно 1 и т.п. Вследствие этого состав минеральных ассоциаций находит от­ражение и в валовом химическом составе породы. При этом наибо­лее информативными оказываются не содержания отдельных окси­дов, а петрохимические параметры, учитывающие отношения молекулярных количеств оксидов или атомных количеств химиче­ских элементов. Ниже рассмотрены примеры простых параметров такого рода.

11.2.1. Важные петрохимические параметры

1. Коэффициент железистости может быть представлен в различ­ной форме:

f₁= FeO/(FeO + MgO) = Fe²⁺/ (Fe²⁺ + Mg);

f₂= FeO/MgO =Fe²⁺/Mg;

f₃= FeO'/(FeO'+ MgO) = Fe/(Fe+ Mg);

f₄= FeO'/MgO = Fe/Mg.

Еще раз подчеркнем, что во всех случаях, когда суммируются со­держания разных оксидов или химических элементов (в данном примере FeO + MgO и Fe + Mg), эти содержания должны быть вы­ражены в молекулярных или атомных количествах.

Коэффициент железистости отражает соотношения Fe и Mg в си­ликатах (оливине, пироксене, амфиболе, биотите и др.), а также от­носительное количество оксидов железа (магнетита, ильменита).

311

Часть II. Магматические горные породы (петрография)

2. Магнезиальное число (М) характеризует долю магния от суммы железа и магния или отношение Mg/Fe²⁺:

Коэффициенты φ₁ - φ₂ рассчитанные для первичных составов из­верженных пород, отражают долю магнетита (Fe₃O₄) и других мине­ралов, содержащих трехвалентное железо. Как отмечалось, магмати­ческие породы, особенно вулканические, могут подвергаться эпигенетическому окислению, что приводит к значительному увели­чению параметра φ по сравнению с первоначальным его значением.

4. Коэффициент агпаитности:

К_a= (Na₂O + К₂О)/А1₂О₃= (Na + К)/А1.

Данный параметр указывает на наличие или отсутствие в поро­де натриевых цветных минералов: пироксена (эгирина) или амфи­бола (арфведсонита, рибекита и др.). При наличии этих минералов К_a > 1. Если все количество Na и К заключено в полевых шпатах, тоК_а< 1.

5. Коэффициент глиноземистости: al₁ = Al/(2Ca + Na + K);

al₂ = (2Ca + Na + К - А1)/2Са.

Этот параметр отражает степень насыщения пород алюминием относительно стехиометрии полевых шпатов (аl₁ = 1 и al₂ = 0). В по­родах с al₁ > 1 и al₂ < 0, кроме полевых шпатов, содержатся высоко­глиноземистые минералы: слюды, силлиманит, кордиерит, гранат и др. В породах с 0 < al₂ < 1 Са, Na и К заключены преимущественно в полевых шпатах. Если аl₁ < 1, а аl₂ > 1, то это указывает на наличие натриевых цветных минералов (К_a при этом также больше единицы).

6. Отношения К и Na:

N₁ = Na₂O/(Na₂O + К₂О) = Na/(Na + К);

N₂=Na₂0/K₂0 = Na/K;

K₁ = K/(Na + K) = l-N₁;

K₂=K/Na=l/N₂.

Эти параметры характеризуют главным образом доли калинат-риевого полевого шпата и плагиоклаза, а также пропорции альби-товой и ортоклазовой молекул в калинатриевом полевом шпате.

312

П. Петрохимия магматических пород

11.2.2. Расчет нормативного минерального состава магматических пород

Для того чтобы представить информацию о минеральном соста­ве горных пород в явной форме, разработаны и более сложные си­стемы пересчетов результатов химических анализов, подробно опи­санные в специальных руководствах (см. список литературы в конце раздела). Некоторые из этих систем весьма громоздки и требуют множества арифметических операций. Рассмотрим подробнее один из самых ранних и простых способов петрохимических пересче­тов, который продолжает широко применяться на практике. Речь идет о расчете нормативного минерального состава магматических горных пород. Метод был предложен в 1903 г. четырьмя американ­скими петрографами: В. Кроссом (Cross), Дж. Иддингсом (Iddings), А. Перссоном (Pirsson) и X. Уошингтоном (Washington) и по первым буквам фамилий авторов получил название метода CIPW.

Сущность метода заключается в таком пересчете химических анализов горных пород, в результате которого содержания оксидов (мас.%) заменяются на содержания молекул (мас.%), отвечающих идеальным химическим формулам породообразующих и акцессор­ных минералов. Содержания этих молекул, выраженные в массовых процентах, характеризуют нормативный (расчетный) минеральный состав горной породы, который отличается от модального (реально­го) минерального состава, поскольку при расчете делается много уп­рощений.

Для наиболее распространенных магматических пород рассчи­тывают содержания следующих нормативных минералов:

Q — кварц	SiO2
с — корунд	А12О3
or—ортоклаз	К2О Al2O3-6SiO2
аb — альбит	Na2O A12O3 6SiO2
an — анортит	CaO A12O3 2SiO2
1с — лейцит	К2О А12О3 4SiO2
пе — нефелин	Na2O A12O3 2SiO-
ас — акмит	Na2O Fe2O3 4SiO2
wo — волластонит	CaO SiO2
еп — энстатит	MgO SiO2
fs — ферросилит	FeO SiO2
fо — форстерит	2MgO SiO2
fa — фаялит	2FeO SiO2

313