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变质岩


变质岩

第一章 变质作用概述
1.变质作用的现代概念 2.变质作用的影响因素 3.变质作用的类型 4.变质作用的研究范畴

第一节 变质作用的现代概念
1). 是与地壳形成和发展密切相关的一种地质作用。

2). 地壳已存岩石在基本保持固态条件下的转变过程.
3). 在特殊条件下,还可

以产生重熔(溶),形成部 分流体相(岩浆) 4). 变质作用是一个动态过程。
变质作用(Metamorphism)一词是由法国学者Boue (1820)年首次 提出来的,后来由英国学者C. Lyell(1833) 在他的名著《地质学原理》 中比较系统地进行了论述 。系指在地壳形成和发展的过程中,由于物 理化学条 件的改变,早先形成的岩石(包括岩浆岩和沉积岩)在固态条 件下所发生的矿物成分、结构构造的变化,称变质作用。

第一节

变质作用的现代概念

关于变质作用的概念应强调以下几点:
(1)变质作用是一种改造作用,这种改造发生在风化带和胶结带以下, 原岩经过改造后在固态下转变为一种新的岩石。如果原岩为沉积岩,变 质后的岩石称为副变质岩;如果原岩为岩浆岩,变质后的岩石称为正变 质岩。 (2)变质过程中岩石基本上保持固态,并且强调温度的递增过程, 这一点与岩浆作用不同。后者强调的是矿物从硅酸盐熔融体中结晶,所 涉及的是晶体-液态的平衡,并强调温度的下降过程。当变质作用温度 较高时,岩石可发生部分熔融,出现一定数量的熔体,这些熔体与固态 残余物之间可发生混合岩化作用。当熔体数量较多时转变为典型的岩浆 作用。广义的变质作用概念包括岩石在固态下的变质作用和有部分熔体 出现的混合岩化作用。

第二节 变质作用的影响因素
原岩化学成分; 地质条件; 物理化学环境

一、 温 度 一、 温 度
1. 温度范围: 200 - 8000 C, 超高压可达10000 C。

2. 变化原因: 岩浆;深部热流;地壳放射热;机械摩擦;地
热增温(正常情况 25-30 ?C / km)。

3. 主要作用:可导致重结晶、变质反应、重熔;增加流体活 性; 改变岩石变形性质等。 它是变质作用的主导因素.

第二节

变质作用的影响因素

二、压 力 (静压力和流体压力)
1. 静 压 力
概念:负荷压力,单位帕(Pa);在 40km 范围 内与深 度关系为0.0275GPa / km(P=?gh). 范围:动力变质作用和接触变质作用多在5 km 范围内, 压力低于0.1GPa;区域变质作用 深度大于5 km, 压力高于0.1GPa,按压力大小分为不同的压力型 (低压、中压、高压、超高压)

第二节

变质作用的影响因素

二、压 力 (静压力和流体压力)
1. 静 压 力
作 用: (1)控制变质反应方向,影响变质反应温度

(2)有利于形成分子体积小、密度大的矿物
(3)改变岩石的熔点

CaCO3 + SiO2

105Pa, 4700C 108pa, 6700C

CaSiO3 + CO2

第二节

变质作用的影响因素

二、压 力 (静压力和流体压力)
2. 流 体 压 力
岩石系统中常存在少量的流体相, 它们所具有的内压称流 体压力。对变质作用的影响分两种情况: (1). 流体压力与静压力相等:流体压力不构成独立的控 制因素; (2). 流体压力与静压力不相等:流体压力则构成独立的 控制因素。

第二节
三、应 力
?
? ? ?

变质作用的影响因素

一种侧向压力(各方向压力不等)
应变:岩石遭受应力作用所产生的反应。 (弹性变形、永久变形) 分类:张应力、压应力、剪应力(图) 作用

1. 机械改造。是岩石优选组构的主要因素。
2. 影响变质反应、重结晶作用、流体活性。 3. 产生构造超压,增加静压力。

第二节
四、流 体

变质作用的影响因素

在较高温压条件下, 具有较大的活性。主要作用如下: 1. 溶剂和媒介(载体)作用。
2. 控制变质反应方向。例如 Cc + Q ? Wo + CO2 3. 降低岩石熔点。 长英质岩: 无水9500C, 含水6400C 4. 变质反应的催化剂。例如铁橄榄石的合成实验: 2 MgO + SiO2 ? Mg2SiO4 在干体系 10000C条件下, 须时近四天, 只有26%转化; 在湿体系 4600C条件下, 只须时间几分钟, 就全部转化。

第二节

变质作用的影响因素

五、相互关系---相互促进又相互制约
1.温度: 一般是最重要因素,它不仅控制着变质作用的发 生和发展,也制约着流体的活性和岩石变形性质; 2.压力: 影响物化平衡的独立因素,有时对矿物组合起决定 作用;
3.应力: 不是物化平衡的独立因素,但它是变质岩组构的最 重要因素,此外还控制着变质反应的速度和规模; 4.流体:是变质作用得以实现的基本因素,但温度又是流体 具有活动性的前提。

第三节
变质作用分类简表

变质作用类型

分类依据: 分布规模 / 地质背景或物化条件

局部变质作用
1.接触变质作用. :

区域变质作用
1. 造山变质作用

2.动力变质作用
3.冲击变质作用 4. 交代变质作用

2. 洋底变质作用:
3. 埋藏变质作用: 4. 混合岩化作用:

第三节
1. 接触变质作用:

变质作用类型

分布于岩浆侵入体与围岩接触带,主要由岩浆热导 致的变质作用。主要因素是温度,压力较低,应力不明 显。变质机制以静态重结晶或静态变质结晶为主。

2. 动力变质作用:
分布于断裂带,由构造作用导致的变质作用。主要 控制因素是应力,通常具较高的P/T比。变质机制以变 形和动态重结晶或动态变质结晶为主

第三节
3. 冲击变质作用:

变质作用类型

陨石冲击地表产生强大的冲击波所导致的变质作用。 主要因素是瞬时高压和高温。变质机制以变形和伴随的 部分熔融为主。

4. 交代变质作用:
分布于侵入体接触带及其附近和火山活动区,主要 由岩浆热液引起的异化学变质作用。主要因素是流体活 动组分化学位。变质机制主要为交代作用。

第三节
5. 造山变质作用:

变质作用类型

(区域动热变质作用或狭义的区域变质作用) 与造山作用密切相关,大规模分布于前寒武纪结晶基底 (面状)和显生宙造山带(带状)的变质作用。变质因 素复杂,P/T比范围宽(三种压力类型)并与构造环境 密切相关,变质机制为变质(重)结晶和变形。形成的 变质岩常见面理和线理构造。

第三节
6. 洋底变质作用:

变质作用类型

在大洋中脊附近,洋壳岩石在上升的热流和海水的作用 下发生的规模巨大的变质作用. 变质因素主要是温度、 流体及活动组分化学位,P/T比低。变质机制是变质(重) 结晶作用和交代作用。产物的面理和线理不发育。

7. 埋藏变质作用:
一套巨厚的岩层被快速埋藏到地下深处所发生的大规模 的很低级且无明显变形的变质作用。它是成岩作用与变 质作用的过度类型,独立分布于强烈坳陷盆地的沉积底 部或造山变质、洋底变质的很低级部分。产物变质程度 低且面理和线理不发育。

第三节
8. 混合岩化作用:

变质作用类型

在高级区域变质地区,由部分熔融产生的低熔物质(新 成体)与变质岩基体(古成体)混合形成混合岩的过程。 它是变质作用向岩浆作用的过度类型,又称超变质作用

图 1-11 混合岩

第四节 变质作用研究范畴
1. 变质作用的下限:与成岩作用的界限-埋藏变质作用 2. 变质作用的上限:与岩浆作用的界限-混合岩化作用 岩浆作用 magmatism 变质作用 metamorphism 成岩作用 diagenesis

700-900oC

混合岩化作用 migmatism 埋藏变质作用 burial metamorphism

150-200oC

第二章 变质岩的基本特征和分类命名
? 主要内容: 化学成分 矿物成分 结构构造 ? 影响因素: 原岩特点 变质作用的物化条件 ? 基本特征:两重性----继承性和独特性.
图 1. 变质岩形成的框架图

原 岩











.
T. P. c




第一节 变质岩的化学成分
一. 体系的封闭程度
封闭体系:化学成分取决于原岩的化学成分;

开放体系:除原岩的化学成分外,还与元素
在变质作用过程中的行为有关.

第一节 变质岩的化学成分
二. 元素在变质作用中的行为
1. H2O\CO2等挥发份含量变化最大,随温度升高减少。

2. 大多数亲铜元素(Cu\Pb\ZnAg\As\Te\Sb\Hg\Rb\Sr\Ba)
等随温度升高活动性增大,被变质热液带出带入。 3. 一些亲铁元素(Fe\Cr\Co\Ni)稳定性较大,而一些难

溶的铂族元素(Pt\Pa)稳定性更大。
4. 主要造岩氧化物含量在一般变质作用中无明显变化, 基本上可视为等化学过程。

第一节 变质岩的化学成分
三. 等化学系列概念和类型
(一)等化学系列概念
指原始总化学成分特征相同的所有变质岩。同一化学系列变质 岩中矿物组合的不同,只取决于变质作用的物理化学条件。 图 1-1. 等化学系列概念说明图解 辉长-辉绿岩 玄武岩 铁质白云质灰岩 基性凝灰质砂岩 低级变质作用 绿 片 岩 高级变质作用 中级变质作用 基性麻粒岩 斜长角闪岩

第一节 变质岩的化学成分
三. 等化学系列概念和类型
(二)等化学系列类型
按变质岩化学成分特点可分为五个等化学系列: 1. 富铝系列:化学成分特征是富铝; 贫钙; 铁, 镁低; 钾 > 钠. 原 岩是泥质岩石(泥岩、页岩)或火山凝灰岩.

2. 长英质系列:化学成分特征是富硅; 贫钙, 铁, 镁;铝含量也较低.
原岩是含长石的各种砂岩, 粉砂岩和酸性—中酸性火山岩, 花岗岩. 3. 碳酸盐系列:化学成分特征是富钙, 镁; 铝, 铁, 硅含量较低且变

化范围大. 原岩为石灰岩和白云岩.

第一节 变质岩的化学成分
三. 等化学系列概念和类型
(二)等化学系列类型
按变质岩化学成分特点可分为五个等化学系列: 4. 铁镁质系列: 化学成分特征是贫硅; 富铁, 镁, 钙; 钠 > 钾;含 一定量的铝. 原岩是基性火山岩; 火山碎屑岩; 辉长-辉绿岩; 铁

质白云质泥灰岩; 基性岩屑砂岩等.
5. 超铁镁质系列:化学成分特征是 富铁, 镁; 贫钙,铝, 硅. 原岩是超 基性侵入岩; 超基性火山岩和极富镁的沉积岩

第二节 变质岩的矿物成分
一. 变质岩矿物成分一般特征
1、三大岩类常见的主要造岩矿物都是长石, 石英, 云母, 角闪石, 辉石等. 2、变质岩中特有矿物:硬绿泥石、十字石、堇青石、 铁

铝榴石、红柱石、蓝晶石、矽线石、硅灰石等.
3、与岩浆岩中的矿物相比, 变质岩中的矿物在内部结构 和结晶习性等方面, 有如下特点:

第二节 变质岩的矿物成分
一. 变质岩矿物成分一般特征
1) 层状和链状晶格的矿物较普遍, 其延展性也较大. 2) 出现一些分子排列紧密,分子体积小, 密度大的高压 矿物. 3) 出现红柱石, 蓝晶石, 矽线石等同质异相矿物. 4) 矿物的变形现象发育. 5) 斜长石的环带结构在变质岩中少见.

第二节 变质岩的矿物成分
二.矿物成分与原岩化学成分的关系
1. 富铝系列: 硬绿泥石、十字石、堇青石、铁铝榴石、 红柱石、蓝晶石、矽线石。 2. 长英质系列: 极少出现富铝系列特征变质矿物. 3. 碳酸盐系列:方解石、白云石、滑石、蛇纹石、镁橄榄 石、透辉石、透闪石、硅灰石、金云母、钙铝榴石。 4. 铁镁质系列:辉石、角闪石、绿泥石、阳起石、绿帘石, 等大量铁镁矿物。 5. 超铁镁质系列:滑石、蛇纹石、透闪石、橄榄石、镁铝 榴石、尖晶石、辉石、镁铁闪石等。

第二节 变质岩的矿物成分
三.矿物成分与变质条件的关系--等物理系列
(一)等物理系列的概念
对于特定成分的原岩体系来说,决定变质岩中矿物组合的因素是 变质条件,为了描述不同的变质条件及其对应的产物特征,引入 了等物理系列的概念.

指相同或特定变质条件下形成的所有变质岩。同一系 列变质岩矿物成分的不同决定于原岩的总化学成分.

第二节 变质岩的矿物成分
三.矿物成分与变质条件的关系--等物理系列
(一)等物理系列的概念
图 2-1. 等物理系列概念说明图解 基性系列的原岩
中级变质

斜长角闪岩

富铝系列的原岩

云母片岩

第二节 变质岩的矿物成分
三.矿物成分与变质条件的关系--等物理系列
(一)等物理系列的划分
Winkler (1974) 按温度将变质强度划分为四个变质级(等物理系列) : 很低级, 低级, 中级, 高级

(1)很低级变质: 特征是变质基性岩中出现浊沸石,硬柱 石, 葡萄石, 绿纤石等矿物的出现为标志, 温度区间为 200-3500C. (2)低级变质: 以变质基性岩中硬柱石, 葡萄石,绿纤 石等矿物反应形成黝帘石和阳起石为标志,温度区间为 350-5500C

第二节 变质岩的矿物成分
三.矿物成分与变质条件的关系--等物理系列
(一)等物理系列的划分
Winkler (1974) 按温度将变质强度划分为四个变质级(等物理系列) : 很低级, 低级, 中级, 高级

(3)中级变质: 标志是泥质岩石中十字石(堇青石)出现 和绿泥石消失. 在变质基性岩中以普通角闪石+斜长石 (An17)为特征.温度区间为550-6500C. (4)高级变质: 标志是泥质岩石中白云母和石英反应形 成矽线石和钾长石组合(变质成因的紫苏辉石代表高级 变质条件), 温度区间 > 6500C.

第二节 变质岩的矿物成分
四.有关术语解释
1. 稳定矿物: 在特定变质条件下新形成的矿物或虽是原岩中的矿物,但在新的P-T 条件下仍然保持稳定的矿物. 2. 不稳定矿物: 指对某一变质作用的P-T条件来说是不平衡的原岩中的矿物,因变质 反应不彻底而保留下来. 3. 特征变质矿物: 有些矿物稳定存在的温度和压力范围较窄,因而能较好地反映特定的 温度和压力条件. 4. 贯通矿物: 大部分矿物稳定存在的温度和压力范围较宽, 对温度和压力不敏感,.

第三节 变质岩的结构
变质岩结构的概念和分类
概念: 是指岩石中矿物晶体的粒度(绝对大小和相对大小), 形态、自形程度以及矿物晶体之间的相互关系.

按成因分四类: 变余结构, 变晶结构,变形结构和交代结构.

第三节 变质岩的结构
一.变余结构
变质作用和变形作用进行的不彻底,原岩中部分结构保留下来, 形成变余结构。

1) 与正常沉积岩有关的变余结构:变余砂状结构、变余 砾状结构、变余泥状结构。

2) 与火成岩有关的变余结构:变余斑状结构、变余花岗 结构、变余辉长-辉绿结构、变余环带结构、变余交织 结构等。 3) 与火山碎屑岩有关的变余结构:变余晶屑结构、变余 岩屑结构、变余玻屑结构。

图片3-1.变质火山碎屑岩

变余火山碎屑结构

第三节 变质岩的结构
二.变晶结构 ※
由变质重结晶和变质结晶作用所形成的结构称为变晶结构

?

变晶结构与结晶结构的区别

1) 变晶结构的岩石为全晶质,没有非晶质组分; 2) 同一时代矿物没有明显的先后结晶顺序,相对自形程度 不定; 3) 变斑晶的形成一般稍晚于基质矿物的结晶,故变斑晶中 常有大量基质矿物包体; 4) 柱状,片状及放射状矿物发育,切其延展性大,常定向排 列,矿物变形现象也较普遍.

第三节 变质岩的结构
二.变晶结构 ※
由变质重结晶和变质结晶作用所形成的结构称为变晶结构

?

变晶结构的分类依据及主要类型
分类依据:大小, 形态, 自形程度, 交生关系.

(1)按矿物粒度的绝对大小分为: a) b) c) d) 粗 粒 变 晶 结 构( > 3 mm) 中 粒 变 晶 结 构( 1 - 3 mm) 细 粒 变 晶 结 构(0.1 -1 mm) 显 微 变 晶 结 构( < 0.1 mm)

第三节 变质岩的结构
二.变晶结构 ※
(2)按矿物粒度相的对大小分为: ? ? ? 等粒变晶结构 斑状变晶结构 不等粒变晶结构

(3)按变晶矿物的自形程度分为:
a) 全自形变晶结构 b) 半自形变晶结构 c) 它自形变晶结构

第三节 变质岩的结构
二.变晶结构 ※
(4)按变晶矿物的形态分为: a) 粒状变晶结构 b) 鳞片变晶结构 c) 柱状变晶结构 (5)按变晶之间的交生关系分为 a) 嵌状变晶结构 b) 穿插变晶结构 c) 反应边结构 d) 网状结构

残留包裹物结构 包含嵌晶变晶结构 筛状变晶结构 旋转变晶结构

第三节 变质岩的结构
二.变晶结构 ※
? 变晶结构的命名原则 三级命名原则: 整体结构?基质结构?局部交生结构
(1)岩石整体结构的命名: 岩石中如果存在变斑晶,则命名为斑状变晶结构 (2)基质结构的命名: 粒度 + 次要形态 + 主要形态 + 变晶结构 (例如:中细粒片状粒状变晶结构) (3)局部交生结构的命名: 局部交生结构以交生结构的具体名称命名.. (例如:筛状变晶结构)

图3-1. 变晶结构的主要类型
b
c

b

粒状变晶结构

鳞片变晶结构

鳞片粒状变晶结构

d

e

f

微粒变晶结构

穿插变晶结构

反应结构

i

包含嵌晶变晶结构

筛状变晶结构

雪球结构

图片3-1. 绿泥石片岩

细粒粒状鳞片变晶结构; 片状构造

图片3-2. 云母片岩

中细粒鳞片粒状变晶结构; 片状构造

图片3-3. 黑云斜长片麻岩

细粒鳞片粒状变晶结构; 片麻状构造

图片3-4. 斜长角闪岩

中粒粒状柱状变晶结构; 弱片麻状构造

图片3-5. 硬绿泥石黑云母片岩

斑状变晶结构, 基质为细粒粒状鳞片变晶结构









图片3-6. 反应结构

石榴石的堇青石反应边, 锆石具有柠 檬黄色多色晕

图片3-7. 反应边结构

A

Garnet

石榴石变斑晶周围由斜长石和紫苏辉石组成的冠状体 指示Garnet → Hy + Pl

图片3-8. 反应边结构

B

与图片8对应的岩石薄片,石榴石周围由斜长石 和紫苏辉石组成的冠状体

图片3-9. 反应结构

分布在斜长石和紫苏辉石间,由细 粒石榴石和石英组成的链状构造

图片3-10. 反应结构

紫苏辉石周围分布细粒的石榴石、单斜辉石、石英 指示 Hy + Pl → Garnet+Cpx+Qt

三级命名原则
斑状变晶结构

基质鳞片粒状变 晶结构

局部雪球结构

图3-2. 云母片岩
火山杂砂岩的同 构造期渐进变质

作用(Best,1982)

第三节 变质岩的结构
三.变形结构(组构)
1. 脆性变形结构:碎裂结构,碎斑结构,碎粒结构. 2. 韧性变形结构: 波形消光,变形纹,变形带,亚颗 粒,核幔结构,拔丝组构等.

四.交代结构
常见类型例如: 交代假象结构、交代蚕食结构、 交代残留结构、交代净边结构.

图片3-11. 糜棱岩

斜长石的S 型残斑结构, 双晶弯曲变形; 糜棱构造

图片3-12. 糜棱岩

糜棱组构,条带状石英和条纹长石的亚颗粒结构

图片3-13. 初糜棱岩 (野外照片)

图片3-14. 糜棱岩 (野外照片)

图片3-16. 超糜棱岩 (野外照片)

第四节 变质岩的构造
变质岩构造是指岩石中各种矿物的空间分布和排列方式.按成 因可以分两大类: 变余构造; 变成构造。

一.变余构造
变质作用不彻底而保留下来的原岩的构造

变余层理构造、变余气孔构造、变余杏仁构造等.
变余构造是恢复原岩类型的主要依据

第四节 变质岩的构造
二.变成构造 *
变质作用过程中形成的构造

1 面状构造
表现为一系列近平行排列的面,统称为面理。

常见类型: 板状构造、 千枚状构造、 片状构造、片麻状构造、 条带状构造、 块状构造、 层状构造、眼球状构造。 拖尾构造、 S – C 组构

面状构造的外 部控制因素

图4-1. 面状构 造形成阶段与 温度和变形强 度关系示意图

(Passchier and Trouw (1996) Microtectonics. Springer-Verlag).

图片4-1. 千枚岩

千枚状构造; 显微粒状鳞片变晶结构

图片4-2. 云母片岩

片状构造; 中细粒鳞片粒状变晶结构

图片4-3. 黑云斜长片麻岩

片麻状构造; 细粒鳞片粒状变晶结构

图片4-4. 糜棱岩 (野外照片)

拖尾构造, 指示左行剪切

图片4-7. 混合岩

长应质脉体与基质构成的条带状构造

第四节 变质岩的构造
二.变成构造 *
2 线状构造
线状构造即线理,表现为各种线状要素的平行定向排列一系列近 平行排列的面。按线状要素的不同,线理可以分为不同的类型。

常见类型: (1)拉伸线理、 (2)皱纹线理、 (3)交面线理

第四节 变质岩的构造
二.变成构造 *
3 无定向构造 常见类型: 块状构造、 角砾状构造(碎斑构造) 斑点状构造、阴影状(星云状)、

第五节 变质岩的分类命名
一、 变质岩分类概述

二、 常见变质岩的命名※
(一)以构造命名的变质岩系列 (二)以矿物组合及其含量命名的变质岩系 列

三、其它常用的岩石名称

第五节 变质岩的分类命名
一、变质岩的分类概述
(一)变质岩的分类依据 1. 变质作用类型或变质岩成因 2. 等化学系列和等物理系列 3. 变质岩的矿物成分和结构构造 (二)变质岩的分类原则 一级分类: 变质作用类型或变质岩成因 详细分类: 等化学系列 (原岩成分)、 等物理系列 (变质条件) 变质岩矿物成分和结构构造 (三)变质岩分类方案的多样性 P307

第五节 变质岩的分类命名
二、常见变质岩的命名
根据构造和矿物组合将变质岩划分为两个系列; 13个基本术语.

(一)以构造命名的变质岩系列
该系列有六个岩石基本名称: 板岩、千枚岩、片岩、片麻岩、糜棱岩、碎裂岩

(二)以矿物组合及其含量命名的变质岩系列
该系列有七个岩石基本名称: 石英岩、大理岩、斜长角闪岩、麻粒岩、榴辉岩、 超铁镁质岩、混合岩

第五节 变质岩的分类命名
(一)以构造命名的变质岩系列
? 板岩:
具有板状构造. 根据颜色或杂质进一步命名. 如黑色碳质板岩.

2. 千枚岩:
具有千枚状构造. 根据矿物种类进一 步命名. 如绢云母千枚岩, 绿泥石千枚岩.

图3-1

板岩 a 和 千枚岩b (Winter , 2001)

a

b

板岩和千枚岩都是具有页理化的变质岩,区别在于结晶程度

图3-2 斑点千枚岩(板岩)

第五节 变质岩的分类命名
3.片岩
具有片状构造。矿物组成: 片状矿物 > 30%; 粒状矿物 以石英为主 (长石<25%); 特征变质矿物.

(1)云母片岩
矿物组成: 云母、石英、酸性斜长石及富铝特征变质矿物. 岩石类型: 黑云母片岩、白云母片岩、二云母片岩.

(2)绿片岩
矿物组成: 绿泥石,阳起石,绿帘石,角闪石,钠长石,石英.. 岩石类型: 绿泥片岩, 阳起片岩等.

第五节 变质岩的分类命名
3.片岩
(3)蓝闪片岩:矿物组成: 蓝闪石、钠长石、石英等.
岩石类型: 蓝闪片岩、蓝闪钠长片岩等.

(4)石英片岩:矿物组成: 石英(>50%)、云母(>30%)等.
岩石类型: 石英片岩、绢云石英片岩等.

(5)钙质片岩:矿物组成: 透闪石、绿帘石、云母、石英等.
岩石类型: 透闪绿帘片岩、绿帘透闪片岩等.

(6)镁质片岩:矿物组成: 叶蛇纹石、滑石、绿泥石等.
岩石类型: 蛇纹石片岩、滑石片岩等.

图3-3

石榴石白云母片岩(Winter,2001)

片岩:
肉眼可以分辨颗 粒,结晶程度高 片状矿物 > 30%; 粒状矿物以石英 为主(长石<25%); 变斑晶为石榴石

第五节 变质岩的分类命名
4.片麻岩(具有片麻状构造)
矿物组成: 长石+石英 >70% ; 暗色矿物 <30 %;长石>25% .

(1)富铝片麻岩

矿物组成: 长石(以钾长石为主), 石英, 黑云母及富铝特征
变质矿物(蓝晶石, 矽线石, 堇青石,铁铝榴石等). 命名原则: 特征变质矿物+片柱状矿物+长石种类+片麻岩.

第五节 变质岩的分类命名
4.片麻岩(具有片麻状构造)
(2)长英质片麻岩 矿物组成: 长石, 石英, 黑云母,角闪石,少量辉石,石 榴子石.基本不出现富铝特征变质矿物. 岩石类型: 钾长片麻岩; 二长片麻岩; 斜长片麻岩. (3)钙质片麻岩

矿物组成为斜长石,石英,云母, 透闪石,透辉石, 阳起石, 帘石, 及一定数量的碳酸盐和富钙的铝硅酸盐矿 物 (方解石, 方柱石, 钙铝石榴子石).

图 3-4 片麻岩

具有片麻状构造或条带状构造

图 3-5 眼球状片麻岩

第五节 变质岩的分类命名
5.糜棱岩(具有糜棱构造)
可按成分或变形程度做进一步划分.例如 长英质糜棱岩; 云母质糜棱岩; 角闪质糜棱岩; 钙质糜棱岩等.

6.碎裂岩(具有碎裂构造)
可按碎裂程度做进一步划分为:

碎裂岩;

碎斑岩;

碎粒岩.

?

注意 糜棱岩与碎裂岩的区别

第五节 变质岩的分类命名
(二) 以矿物组合及其含量命名的变质岩系列 1. 石英岩:
矿物组成: 石英>75%. 少量长石、云母、帘石、闪石等.
岩石类型: 纯石英岩; 长石石英岩; 磁铁石英岩.

2. 大理岩:
矿物组成: 方解石+白云石(>50%). 其它矿物有硅灰 石、滑石、透闪石、透辉石、镁橄榄石、金云母等. 岩石类型: 透闪石大理岩、滑石大理岩、石墨大理岩.

第五节 变质岩的分类命名
3. 斜长角闪岩:
矿物组成: 角闪石(50—90%)和斜长石. 可含石榴石、 透辉石、黑云母、绿帘石等. 岩石类型: 石榴斜长角闪岩; 透辉斜长角闪岩等.

4. 麻粒岩:
矿物组成: 紫苏辉石+斜长石. 可含有透辉石,石榴石、 角闪石、黑云母、石英等. 岩石类型: 紫苏麻粒岩; 透辉麻粒岩; 二辉麻粒岩.

第五节 变质岩的分类命名
5. 榴辉岩:
石榴石 + 绿辉石. 不含斜长石 . 可含有透辉石、蓝晶石、石英、金红石、金刚石等.

6. 超铁镁质岩:
铁镁质矿物 > 90% 的岩石。例如角闪岩;辉岩

7. 混合岩:
变质岩基体 + 花岗质脉体组成. 可根据构造进一步命名: 如眼球状混合岩; 条带状混合岩等.

第五节 变质岩的分类命名
三、其它常用的岩石名称
? 变粒岩和浅粒岩 矿物成分与片麻岩相似,但一般具有块状构造,细粒 近等粒状变晶结构,按国际惯例已经归入片麻岩类。

2. 角岩 指具有典型等粒粒状变晶结构的接触变质岩的统称. 明确岩石为接触变质岩后方可应用该名称. 3. 灰色片麻岩 一般为太古代所特有,指颜色发灰、成分近于英云闪 长岩的一类片麻岩。

第五节 变质岩的分类命名
4. 钙硅质岩 目前已经归入钙质片岩和钙质片麻岩中.
5. 矽卡岩 特指由中酸性岩浆侵入体与钙镁质碳酸盐岩接触时, 由 接触交代作用形成的变质岩

第三章 变质岩的形成作用
现今出露于地表的变质岩是如何形成的 ?即在变质条 件下地壳已存岩石是如何形成变质岩的?

变质岩的形成主要有五种方式: 1.变质结晶作用(变质反应) 2.变质重结晶作用 3.变形作用 4.变质分异作用 5.交代作用(岩石流体相互作用)



变质反应(变质结晶作用)

? 变质反应的概念
指在变质作用的温度压力范围内, 原岩在基本保持固态 的条件下, 岩石中原有矿物被新生矿物所取代的过程.
变质结晶作用多是通过特定的反应来实现的,因此变质结晶作用也 称变质反应.变质反应的研究意义在于可以了解矿物成分的变化过程 并获取变质条件信息。 代表人物 Winker,根据实验资料确定了14个特定的变质反应,使 变质作用物理化学条件的测定由定性研究转为定量研究。

? 变质反应的影响因素:
原岩成分;结构构造; 环境的物化条件.



变质反应(变质结晶作用)

? 变质反应的基本类型
1. 固体---固体反应 2 脱-吸流体(H2O和CO2)反应 3 氧化-还原反应

4 不连续反应和连续反应
5 离子交换反应 6 去水熔融反应



变质重结晶作用

1.概念 特点 实例
? 概念: 指在变质条件下, 同种矿物间的溶解, 组分迁移, 再沉淀 结晶的改造作用. 这此过程中, 没有新的矿物相出现。 ? 特点: 原岩中某些矿物的个体形态, 大小, 空 间位置等发生变 化, 即造成岩石结构构造方面的变化. 一般发生于组成矿 物单一的岩石中。如灰岩和石英砂净岩。 ? 实例: 灰 岩
T. P

重 结 晶

大理岩

石英砂净岩重

T.

P

结 晶

石英岩


2.影响因素:

变质重结晶作用
原岩特点; 环境物理化学条件.

(1) 原岩成分: 成分越简单, 越纯净, 越利于重结晶作用. (2) 粒度: 同种矿物粒度小, 表面能小, 越利于重结晶作用.

(3) 形态: 外形不规则的矿物颗粒易于发生重结晶作用.
(4) 温度: 温度升高矿物溶解度增大,组分在溶液中的扩散 速度扩散距离随之增大, 利于发生大规模的重结晶作用. (5) 应力: 应力使岩石破碎、变形,、利于发生重结晶作用.



变质分异作用

指原来矿物成分均匀的岩石经历变质作用后, 转变为 矿物成分不均匀的岩石的各种作用的总和 成因可能主要有以下几种方式 1 2 3 4 压力不均匀引起的侧分泌作用 表面能差异引起的变质分异作用 与剪应力有关的变质分异作 与变质反应有关的变质分异作用


? 类型
脆性变形 和塑性变形

变形作用

在应力的作用下,岩石将会发生应变,当岩石遭受应力的作用超 过其塑性屈服强度时,岩石就会发生塑性变形; 当应力超过其弹 性极限时,岩石就会发生破裂—脆性变形。

? 影响因素
岩石性质、应力状态和强度、温度、压力等
岩石能否变形及岩石变形性质,主要取决于岩石本身的物理性质 和 其所处的外部环境。例如, 长英质岩石比铁镁质岩石易发生塑 性变形;较高的温度和静压力条件利于发生塑性变形等.



交代作用

指在变质条件下,由变质岩以外的物质的带入和原岩

物质的带出,而造成的岩石中一种矿物被另一种化
学成分不同的矿物所置换的过程。在此过程中,尽 管岩石基本处于固态,但以H2O和CO2为主的流体 流体的存在是必要条件。 交代作用产物: 有混合岩、矽卡岩、气热变质岩等。

特征变质矿物

1. 硬绿泥石

单斜晶系

Fe2Al2[AlSi2O10] [OH]4

(1) 主要特征 晶体呈假六方形,横截面为六边形, 纵切面板条 状,{001}解理完全,{110}解理不完全;手标本暗 绿色, 薄片中多色性明显 (灰绿—淡绿),正高突 起, 常具砂钟构造; 可见聚片双晶, 一级干涉色.

(2) 原岩及形成条件:

富铝系列;

低级变质.

三. 特征变质矿物
图1.硬绿泥石黑云母片岩

斑状变晶结构,基质细粒鳞片变晶结构

三. 特征变质矿物
图2.硬绿泥石石英片岩

硬绿泥石的聚片双晶

三. 特征变质矿物
图3.硬绿泥石石英片岩

硬绿泥石具沙钟构造

三. 特征变质矿物
2. 十字石 单斜晶系
(Fe,Mg) 2(Al,Fe3+)9 O6[SiO4]4(O,OH)2

(1) 主要特征 短柱状或粒状,横截面为菱 形或六边形,常见 十字形双晶,{010}解理完全,{110}解理不完全; 手标本呈褐—绿褐—黄褐色, 薄片中淡黄色, 可见无色-- 淡黄—金黄色的弱多色性,正高突 起,干涉色一级黄到橙红色.平行消光,正延性.

(2) 原岩及形成条件:

富铝系列;

中级变质.

图4.十字石云母片岩

十字石的十字双晶

图5.石榴十字云母片岩

十字石的菱形横截面、带状结构、十字石中的石榴石包体

三. 特征变质矿物
3. 红柱石
Al2SiO5

斜方晶系

(1) 主要特征

柱状, 横截面为正方形,可见两组近正交解理, 纵切 面可见一组中等--完全解理: 手标本常为淡红色或 白色,也见有灰,紫,褐等颜色. 薄片中颜色淡而不均 匀,无色--淡红--淡绿的多色性; 正中突起,纵切面 平行消光,横截面对称消光;干涉色一级灰白-黄色, 负延性. (2) 原岩及形成条件: 富铝系列; 低压中低温.

图6.红柱石(空晶石)云母片岩

红柱石横截面,其内填充碳质包物裹

图7 红柱石黑云母片岩

旋转的红柱石具有脱尾构造

.

三. 特征变质矿物
三斜晶系

4. 蓝晶石
Al2SiO5

(1) 主要特征 柱状, 板状或放射状集合体, {100} 解理完全, {010} 解理清楚,{001}解理不清楚; C∧{001}=850; 常见简 单双晶. 手标本多为蓝- 淡蓝色,具有硬度异向性. 薄 片中无色, 正高突起, 在 {100} 切面上斜消光, 最大 消光角300, 干涉色一级黄到橙红色, 正延性, 负光性. (2) 原岩及形成条件: 富铝系列; 中高压中高温.

图8.蓝 晶 石红柱石黑云母片岩

旋转的蓝晶石(辽宁)

图9.蓝 晶 石黑云母片岩

蓝 晶 石纵切面,周围围绕十字石

三. 特征变质矿物
5. 夕线石
Al2SiO5

斜方晶系

(1) 主要特征

短柱状,针状,纤维状; 横截面近菱形, 在近菱 形的横截面上解理为对角线方向, 纵切面上 {001}裂开发育, 造成竹节状. 手标本多为无 色, 薄片中无色, 正高突起, 干涉色一级紫红 到二级蓝绿, 平行消关, 正延性, 负光性. (2 ) 原岩及形成条件: 富铝系列; 高级变质.

图10.夕线石片麻岩

夕线石横截面

图11.夕线石片麻岩

两种不同形态的夕线石

三. 特征变质矿物
6. 堇青石
(1) 主要特征 多呈不规则粒状,边缘不整齐有时呈梅花状;柱状 者少见. 具有特征的三连晶和六连晶, 双晶面为 {110}.聚片双晶也常见.{010}解理不完全,有{001} 裂开. 薄片中一般无色,在锆石或磷灰石等包体周 围常见到特殊的柠檬黄色多色晕, 正低或负低突 起; 干涉色一级灰白到一级橙, 柱面平行消光, 在 具有六连晶切面上对顶的单体同时消光. 负延性. (2 ) 原岩及形成条件: 富铝系列; 低压中高温.

斜方晶系

(Mg,Fe)2Al3[AlSi5O16]

图12. 堇 青 石变质尼质岩

堇 青 石的六连晶

图13. 堇青石石榴石夕线石麻粒岩

锆石包体周围常见到特殊的柠檬黄色多色晕

三. 特征变质矿物
7. 铁铝榴石 等轴晶系
Fe3Al2[SiO4] 3

(1) 主要特征: 略

(2) 原岩及形成条件: 压力一般较高; 温度范围较宽.

图14. 石榴石黑云母片岩

铁铝榴石的旋转结构

Al2SiO5的多型转变


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