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第二章 变质岩的基本特征,主要内容: 化学成分 矿物成分 结构构造,基本特征:两重性-继承性和独特性.,影响因素: 原岩特点 变质作用的物化条件,图 1. 变质岩形成的框架图,一. 体系的封闭程度,第一节 变质岩的化学成分,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.,二. 元素在变质作用中的行为,第一节 变质岩的化学成分,1. H2OCO2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(CuPbZnAgAsTeSbHgRbSrBa) 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(FeCrCoNi)稳定性较大,而一些难 溶的铂族元素(PtPa)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。,三. 等化学系列概念和类型,第一节 变质岩的化学成分,(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,三. 等化学系列概念和类型,第一节 变质岩的化学成分,(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. 原岩石灰岩和白云岩.,三. 等化学系列概念和类型,第一节 变质岩的化学成分,(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,一. 变质岩矿物成分一般特征,第二节 变质岩的矿物成分,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:,变质岩矿物成分一般特征,第二节 变质岩的矿物成分,层状和链状晶格的矿物较普遍, 其延展性也较大. 出现一些分子排列紧密,分子体积小, 密度大的高压矿物. 出现红柱石, 蓝晶石, 矽线石等同质异相矿物. 矿物的变形现象发育. 斜长石的环带结构在变质岩中少见.,二.矿物成分与原岩化学成分的关系,第二节 变质岩的矿物成分,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。 长英质系列: 极少出现富铝系列特征变质矿物. 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。 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。 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。,三.矿物成分与变质条件的关系-等物理系列,第二节 变质岩的矿物成分,(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.,三.矿物成分与变质条件的关系-等物理系列,第二节 变质岩的矿物成分,(一)等物理系列的概念,三.矿物成分与变质条件的关系-等物理系列,第二节 变质岩的矿物成分,(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,三.矿物成分与变质条件的关系-等物理系列,第二节 变质岩的矿物成分,(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.,四.有关术语解释,第二节 变质岩的矿物成分,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,.,变质岩结构的概念和分类,第三节 变质岩的结构,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.,一.变余结构,第三节 变质岩的结构,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。 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。 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。 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。,二.变晶结构 ,第三节 变质岩的结构,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 变晶结构的岩石为全晶质,没有非晶质组分; 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; 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; 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.,二.变晶结构 ,第三节 变质岩的结构,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: 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),二.变晶结构 ,第三节 变质岩的结构,(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: 全自形变晶结构 半自形变晶结构 它自形变晶结构,二.变晶结构 ,第三节 变质岩的结构,(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,二.变晶结构 ,第三节 变质岩的结构,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,中细粒鳞片粒状变晶结构; 片状构造,图片3-2. 云母片岩,图片3-8. 反应边结构,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,B,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),斑状变晶结构,基质鳞片粒状变晶结构,三级命名原则,三.变形结构(组构),第三节 变质岩的结构,脆性变形结构:碎裂结构,碎斑结构,碎粒结构. 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,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。 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,一.变余构造,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,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).,面状构造的外部控制因素,图片4-1. 千枚岩,千枚状构造; 显微粒状鳞片变晶结构,片状构造; 中细粒鳞片粒状变晶结构,图片4-2. 云母片岩,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,线理的类型,a. 矿物集合体拉长表 现出来的拉伸线理、 b. 针柱状矿物定向形 成的拉伸线理 c. 板状矿物表现出来 的线理 d. 皱纹线理、 e. 交面线理,图4-2 .线理类型示意图,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)、,
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