版本：v0.7.1

CIPW 標準礦物計算

CIPW 標準礦物計算模組將全岩主量元素氧化物分析資料轉換為理想化的標準礦物組合，廣泛用於火成岩分類、岩石學對比，以及矽飽和度 / 鋁飽和度判別。

CIPW Norm（Cross-Iddings-Pirsson-Washington 標準礦物）由四位岩石學家於 1902 年提出。GeoChemistryNexus 在類 Excel 表格介面中實現了完整計算流程，支援批次計算、診斷檢視與 CSV 匯出。

cipw_ui

模組功能

逐列接收主量元素氧化物資料（wt%）
按無水基準歸一化氧化物
處理鐵的配分（FeO / Fe₂O₃ / FeOT）
按固定優先順序將氧化物分配到標準礦物
輸出矽飽和度、鋁飽和狀態與質量平衡診斷資訊
匯出結果供後續繪圖或分析使用

介面概覽

CIPW 頁面分為三個區域：

頂部工具列 — 參數設定與操作按鈕
資料表格 — 輸入氧化物、診斷欄與礦物結果
底部診斷面板 — 目前選中列的詳細計算資訊

工具列操作

按鈕	說明
說明	開啟軟體內建的演算法流程說明視窗
範例	填充三列範例資料（花崗岩、玄武岩、安山岩）
匯出	將目前表格匯出為 CSV 檔案
清除	清除所有輸入與計算結果
執行計算	對所有含有效資料的列執行 CIPW 計算

Fe³⁺/Fe 比值

當僅提供 FeOT（全鐵，以 FeO 當量表示）時，軟體會根據使用者設定的 Fe³⁺/Fe 比值將其拆分為 FeO 與 Fe₂O₃。

有效範圍：0 – 1
預設值：0.15（Le Maitre, 2002）

若同時提供了 FeO 與 Fe₂O₃ 的實測值，軟體將直接使用實測配分，忽略 FeOT。

輸入資料要求

每一列代表一個全岩樣品，在輸入欄中填寫氧化物的質量百分比（wt%）。

支援的輸入氧化物

氧化物	說明
`SiO2`, `TiO2`, `Al2O3`, `MgO`, `CaO`, `Na2O`, `K2O`, `P2O5`	核心主量元素
`Fe2O3`, `FeO`, `FeOT`	參見下方鐵處理規則
`MnO`	按莫耳比轉換為 FeO 當量
`ZrO2`, `Cr2O3`	副礦物 / 微量元素氧化物
`CO2`, `S`, `F`, `Cl`, `SO3`	揮發分組分

提示

可先在 資料預處理 模組中完成無水歸一化、鐵價態估算等步驟，再將處理後的表格貼上到 CIPW 模組中使用。

鐵輸入規則

輸入情況	處理方式
同時提供 `FeO` 與 `Fe2O3`	使用實測鐵配分
僅提供 `FeO` 或 `Fe2O3` 之一	缺失項視為 0，並給出警告
僅提供 `FeOT`	按 Fe³⁺/Fe 比值拆分為 FeO / Fe₂O₃
`FeOT` 與 `FeO` 或 `Fe2O3` 同時提供	輸入不一致，忽略 FeOT 並給出警告
未提供鐵資料	視為 0，並給出警告

MnO 在計算前始終會轉換為 FeO 當量。

輸出欄說明

計算結果出現在輸入區域右側，以分隔欄 │ 隔開。

診斷欄

欄名	說明
矽飽和度	過飽和 / 飽和 / 不飽和
鋁飽和狀態	過鹼性 / 過鋁質 / 正常鋁質
質量平衡誤差	礦物質量總和與 100% 的偏差

標準礦物欄

礦物縮寫遵循 CIPW 慣例，中文介面下表頭會顯示中文礦物名。常見礦物包括：

縮寫	礦物
`Q`	石英
`Or`, `Ab`, `An`	正長石、鈉長石、鈣長石
`Le`, `Ne`, `Kp`	白榴石、霞石、假白榴石
`Di`, `Hd`, `Wo`	透輝石、鈣鐵輝石、矽灰石
`En`, `Fs`, `Fo`, `Fa`	頑火輝石、鐵輝石、鎂橄欖石、鐵橄欖石
`Mt`, `Hm`, `Ilm`	磁鐵礦、赤鐵礦、鈦鐵礦
`Cc`, `Ap`, `Z`	方解石、磷灰石、鋯石

每列僅顯示含量超過顯示閾值的礦物。

診斷面板

計算完成後，點擊任意結果列可檢視詳細診斷：

矽飽和度 — 不飽和時突顯顯示
鋁飽和度 — 過鹼性時突顯顯示
鐵處理模式 — 顯示鐵資料為實測、估算或缺失
質量平衡誤差 — 偏差較大時突顯顯示
主要礦物組成 — 按含量降序排列
警告資訊 — 如鐵資料缺失、FeOT 輸入不一致等

可透過狀態列右側按鈕展開、收合或最大化診斷面板。

計算演算法

計算遵循經典 CIPW 標準礦物流程：

1. 資料預處理與歸一化

將輸入的主量元素氧化物資料進行無水歸一化（歸一化到 100%）
處理鐵的配分：根據使用者設定的 Fe³⁺/Fe 比值，將 FeOT 拆分為 FeO 和 Fe₂O₃
將 MnO 按莫耳比合併到 FeO 中
將氧化物質量百分比轉換為莫耳數

2. 形成揮發分礦物

按優先順序消耗揮發分組分：

方解石（Cc）：CO₂ + CaO
螢石（Fl）：F + CaO
黃鐵礦（Py）：S + FeO
石鹽（Hl）：Cl + Na₂O
芒硝（Th）：SO₃ + Na₂O

3. 形成副礦物

鋯石（Z）：ZrO₂ + SiO₂
磷灰石（Ap）：P₂O₅ + CaO
鉻鐵礦（Cm）：Cr₂O₃ + FeO
鈦鐵礦（Ilm）：TiO₂ + FeO
榍石（Tn）：TiO₂ + CaO + SiO₂
金紅石（Ru）：殘餘 TiO₂

4. 判斷鋁飽和狀態

過鹼性（Peralkaline）：Na₂O + K₂O > Al₂O₃
正常鋁質（Metaluminous）：Al₂O₃ ≤ CaO + Na₂O + K₂O
過鋁質（Peraluminous）：Al₂O₃ > CaO + Na₂O + K₂O

5. 形成長石和鹼金屬矽酸鹽

正長石（Or）：K₂O + Al₂O₃ + 6SiO₂
鈉長石（Ab）：Na₂O + Al₂O₃ + 6SiO₂
鈣長石（An）：CaO + Al₂O₃ + 2SiO₂
剛玉（Cor）：殘餘 Al₂O₃（過鋁質情況）
霓石（Ac）：Na₂O + Fe₂O₃ + 4SiO₂（過鹼性情況）
殘餘鹼金屬矽酸鹽（ns, ks）

6. 形成鐵氧化物

磁鐵礦（Mt）：Fe₂O₃ + FeO
赤鐵礦（Hm）：殘餘 Fe₂O₃

7. 形成暗色矽酸鹽礦物

透輝石（Di）：CaO + MgO + 2SiO₂（含鎂端元）
鈣鐵輝石（Hd）：CaO + FeO + 2SiO₂（含鐵端元）
頑火輝石（En）：MgO + SiO₂
鐵輝石（Fs）：FeO + SiO₂
矽灰石（Wo）：殘餘 CaO + SiO₂

8. 矽飽和度校正

過飽和（SiO₂ 有剩餘）：形成石英（Q）
飽和（SiO₂ 恰好用完）：無石英，無似長石
不飽和（SiO₂ 不足）：按優先順序轉化礦物 —
- 紫蘇輝石（En + Fs）→ 橄欖石（Fo + Fa）
- 正長石（Or）→ 白榴石（Le）
- 白榴石（Le）→ 假白榴石（Kp）
- 鈉長石（Ab）→ 霞石（Ne）

9. 結果輸出

將各礦物莫耳數乘以其莫耳質量，得到標準礦物的質量
歸一化為質量百分比（wt%）輸出
報告矽飽和度、鋁飽和狀態和質量平衡誤差等診斷資訊

信息

點擊工具列中的說明按鈕，可在軟體內檢視相同的演算法流程說明。

參考文獻

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.

模組功能​

介面概覽​

工具列操作​

Fe³⁺/Fe 比值​

輸入資料要求​

支援的輸入氧化物​

鐵輸入規則​

推薦流程​

輸出欄說明​

診斷欄​

標準礦物欄​

診斷面板​

計算演算法​

1. 資料預處理與歸一化​

2. 形成揮發分礦物​

3. 形成副礦物​

4. 判斷鋁飽和狀態​

5. 形成長石和鹼金屬矽酸鹽​

6. 形成鐵氧化物​

7. 形成暗色矽酸鹽礦物​

8. 矽飽和度校正​

9. 結果輸出​

參考文獻​