版本：v0.7.1

CIPW 标准矿物计算

CIPW 标准矿物计算模块将全岩主量元素氧化物分析数据转换为理想化的标准矿物组合，广泛用于火成岩分类、岩石学对比，以及硅饱和度 / 铝饱和度判别。

CIPW Norm（Cross-Iddings-Pirsson-Washington 标准矿物）由四位岩石学家于 1902 年提出。GeoChemistryNexus 在类 Excel 表格界面中实现了完整计算流程，支持批量计算、诊断查看与 CSV 导出。

cipw_ui

模块功能

逐行接收主量元素氧化物数据（wt%）
按无水基准归一化氧化物
处理铁的配分（FeO / Fe₂O₃ / FeOT）
按固定优先顺序将氧化物分配到标准矿物
输出硅饱和度、铝饱和状态与质量平衡诊断信息
导出结果供后续绘图或分析使用

界面概览

CIPW 页面分为三个区域：

顶部工具栏 — 参数设置与操作按钮
数据表格 — 输入氧化物、诊断列与矿物结果
底部诊断面板 — 当前选中行的详细计算信息

工具栏操作

按钮	说明
说明	打开软件内置的算法流程说明窗口
示例	填充三行示例数据（花岗岩、玄武岩、安山岩）
导出	将当前表格导出为 CSV 文件
清除	清除所有输入与计算结果
执行计算	对所有含有效数据的行执行 CIPW 计算

Fe³⁺/Fe 比值

当仅提供 FeOT（全铁，以 FeO 当量表示）时，软件会根据用户设定的 Fe³⁺/Fe 比值将其拆分为 FeO 与 Fe₂O₃。

有效范围：0 – 1
默认值：0.15（Le Maitre, 2002）

若同时提供了 FeO 与 Fe₂O₃ 的实测值，软件将直接使用实测配分，忽略 FeOT。

输入数据要求

每一行代表一个全岩样品，在输入列中填写氧化物的质量百分比（wt%）。

支持的输入氧化物

氧化物	说明
`SiO2`, `TiO2`, `Al2O3`, `MgO`, `CaO`, `Na2O`, `K2O`, `P2O5`	核心主量元素
`Fe2O3`, `FeO`, `FeOT`	参见下方铁处理规则
`MnO`	按摩尔比转换为 FeO 当量
`ZrO2`, `Cr2O3`	副矿物 / 微量元素氧化物
`CO2`, `S`, `F`, `Cl`, `SO3`	挥发分组分

提示

可先在 数据预处理 模块中完成无水归一化、铁价态估算等步骤，再将处理后的表格粘贴到 CIPW 模块中使用。

铁输入规则

输入情况	处理方式
同时提供 `FeO` 与 `Fe2O3`	使用实测铁配分
仅提供 `FeO` 或 `Fe2O3` 之一	缺失项视为 0，并给出警告
仅提供 `FeOT`	按 Fe³⁺/Fe 比值拆分为 FeO / Fe₂O₃
`FeOT` 与 `FeO` 或 `Fe2O3` 同时提供	输入不一致，忽略 FeOT 并给出警告
未提供铁数据	视为 0，并给出警告

MnO 在计算前始终会转换为 FeO 当量。

输出列说明

计算结果出现在输入区域右侧，以分隔列 │ 隔开。

诊断列

列名	说明
硅饱和度	过饱和 / 饱和 / 不饱和
铝饱和状态	过碱性 / 过铝质 / 正常铝质
质量平衡误差	矿物质量总和与 100% 的偏差

标准矿物列

矿物缩写遵循 CIPW 惯例，中文界面下表头会显示中文矿物名。常见矿物包括：

缩写	矿物
`Q`	石英
`Or`, `Ab`, `An`	正长石、钠长石、钙长石
`Le`, `Ne`, `Kp`	白榴石、霞石、假白榴石
`Di`, `Hd`, `Wo`	透辉石、钙铁辉石、硅灰石
`En`, `Fs`, `Fo`, `Fa`	顽火辉石、铁辉石、镁橄榄石、铁橄榄石
`Mt`, `Hm`, `Ilm`	磁铁矿、赤铁矿、钛铁矿
`Cc`, `Ap`, `Z`	方解石、磷灰石、锆石

每行仅显示含量超过显示阈值的矿物。

诊断面板

计算完成后，点击任意结果行可查看详细诊断：

硅饱和度 — 不饱和时高亮显示
铝饱和度 — 过碱性时高亮显示
铁处理模式 — 显示铁数据为实测、估算或缺失
质量平衡误差 — 偏差较大时高亮显示
主要矿物组成 — 按含量降序排列
警告信息 — 如铁数据缺失、FeOT 输入不一致等

可通过状态栏右侧按钮展开、收缩或最大化诊断面板。

计算算法

计算遵循经典 CIPW 标准矿物流程：

1. 数据预处理与归一化

将输入的主量元素氧化物数据进行无水归一化（归一化到 100%）
处理铁的配分：根据用户设定的 Fe³⁺/Fe 比值，将 FeOT 拆分为 FeO 和 Fe₂O₃
将 MnO 按摩尔比合并到 FeO 中
将氧化物质量百分比转换为摩尔数

2. 形成挥发分矿物

按优先顺序消耗挥发分组分：

方解石（Cc）：CO₂ + CaO
萤石（Fl）：F + CaO
黄铁矿（Py）：S + FeO
石盐（Hl）：Cl + Na₂O
芒硝（Th）：SO₃ + Na₂O

3. 形成副矿物

锆石（Z）：ZrO₂ + SiO₂
磷灰石（Ap）：P₂O₅ + CaO
铬铁矿（Cm）：Cr₂O₃ + FeO
钛铁矿（Ilm）：TiO₂ + FeO
榍石（Tn）：TiO₂ + CaO + SiO₂
金红石（Ru）：残余 TiO₂

4. 判断铝饱和状态

过碱性（Peralkaline）：Na₂O + K₂O > Al₂O₃
正常铝质（Metaluminous）：Al₂O₃ ≤ CaO + Na₂O + K₂O
过铝质（Peraluminous）：Al₂O₃ > CaO + Na₂O + K₂O

5. 形成长石和碱金属硅酸盐

正长石（Or）：K₂O + Al₂O₃ + 6SiO₂
钠长石（Ab）：Na₂O + Al₂O₃ + 6SiO₂
钙长石（An）：CaO + Al₂O₃ + 2SiO₂
刚玉（Cor）：残余 Al₂O₃（过铝质情况）
霓石（Ac）：Na₂O + Fe₂O₃ + 4SiO₂（过碱性情况）
残余碱金属硅酸盐（ns, ks）

6. 形成铁氧化物

磁铁矿（Mt）：Fe₂O₃ + FeO
赤铁矿（Hm）：残余 Fe₂O₃

7. 形成暗色硅酸盐矿物

透辉石（Di）：CaO + MgO + 2SiO₂（含镁端元）
钙铁辉石（Hd）：CaO + FeO + 2SiO₂（含铁端元）
顽火辉石（En）：MgO + SiO₂
铁辉石（Fs）：FeO + SiO₂
硅灰石（Wo）：残余 CaO + SiO₂

8. 硅饱和度校正

过饱和（SiO₂ 有剩余）：形成石英（Q）
饱和（SiO₂ 恰好用完）：无石英，无似长石
不饱和（SiO₂ 不足）：按优先顺序转化矿物 —
- 紫苏辉石（En + Fs）→ 橄榄石（Fo + Fa）
- 正长石（Or）→ 白榴石（Le）
- 白榴石（Le）→ 假白榴石（Kp）
- 钠长石（Ab）→ 霞石（Ne）

9. 结果输出

将各矿物摩尔数乘以其摩尔质量，得到标准矿物的质量
归一化为质量百分比（wt%）输出
报告硅饱和度、铝饱和状态和质量平衡误差等诊断信息

信息

点击工具栏中的说明按钮，可在软件内查看相同的算法流程说明。

参考文献

Cross, W., Iddings, J.P., Pirsson, L.V., Washington, H.S. (1902). A Quantitative Chemico-Mineralogical Classification and Nomenclature of Igneous Rocks.
Le Maitre, R.W. (2002). Igneous Rocks: A Classification and Glossary of Terms. Cambridge University Press.
Kelsey, C.H. (1965). Calculation of the CIPW norm. Mineralogical Magazine, 34, 276–282.

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1. 数据预处理与归一化​

2. 形成挥发分矿物​

3. 形成副矿物​

4. 判断铝饱和状态​

5. 形成长石和碱金属硅酸盐​

6. 形成铁氧化物​

7. 形成暗色硅酸盐矿物​

8. 硅饱和度校正​

9. 结果输出​

参考文献​