第三章 变质岩的基本特征和分类命名.ppt

1,第三章变质岩的基本特征和分类命名,2,一、变质岩的化学成分和化学类型二、变质岩的矿物成分三、变质岩矿物共生组合的规律四、变质岩的结构和构造五、变质岩的成因分类,第三章变质岩的基本特征和分类命名,3,变质岩,基本特征,分类命名,组成,构成,化学组成矿物组成,结构构造,成因分析,岩相学,岩理学,4,一、变质岩的化学成分和化学类型,1.变质岩的化学成分,原岩变质作用的特点,原岩性质变质岩类型,岩浆岩,沉积岩,变质岩,正变质岩,副变质岩,复变质岩,5,1.变质岩的化学成分,沉积岩岩浆岩变质岩,变质岩,成分具继承性,多样性,伴随交代作用,不伴随交代作用,变质岩的化学成分与岩浆岩一样，仍以氧化物的质量分数来表示。,6,变质作用特点：,等化学变质变质岩化学成分原岩化学成分恢复原岩类型对比变质地层,变质岩的化学成分是影响矿物成分的主要因素，在一定温压条件下，它决定了变质岩的矿物组合。,因此，化学成分研究对变质岩矿物组合及变质作用温压条件的研究也具有重要意义。,7,变质作用特点：,异化学变质变质岩的化学成分原岩的化学特征交代作用的类型和强度推断原岩成分特点了解交代过程中元素带入带出情况交代作用的特点和强度,8,变质作用特点：,变质作用过程中，原岩的矿物成分、结构构造都可发生改变，乃至完全消失。然而，一般变质作用则基本不改变原岩的主要化学成分。,9,变质岩的两种成因分类：,等化学系列是指具有同一原始化学成分的所有岩石，其中矿物组合不同是由变质作用类型和强度决定的eg.基性岩石在区域变质条件下，随着变质程度增加，出现绿片岩绿帘角闪岩角闪岩辉石麻粒岩构成一个等化学系列。泥质岩则出现板岩千枚岩片岩片麻岩系列等物理系列是指同一变质条件下形成的所有岩石，其矿物组合的不同是由原岩化学成分决定的eg.一个变质相或变质带的岩石,10,1.变质岩的化学成分,变质岩的化学成分复杂多样。对于无交代作用的变质岩，其化学成分(除水和碳酸外)和原岩化学成分几乎相同，并不发生明显的变化。但当有交代作用进行时，其化学成分可以发生很大的改变，并随着交代作用的性质和强度的不同而变化。结论：变质岩的化学成分既具有继承性，又具有多样性。,11,1.变质岩的化学成分,研究意义,有助于恢复和判定变质岩原岩性质和类型；了解变质作用类型和交代作用特点；进而对变质岩进行分类、副变质岩地区的地层划分和对比；指导找矿勘探都有意义,12,2变质岩的化学类型划分,可将变质岩划分为五个等化学系列，即：(1)泥质岩类：富铝、钾的泥质岩。(2)长英质岩类：变质砂岩、硅质凝灰岩和中酸性岩浆岩(3)碳酸盐岩类：富钙镁的碳酸盐岩类原岩。(4)基性岩类：基性岩浆岩、凝灰岩及含显著数量的ca、al等的不纯泥灰质沉积物转变而来的变质岩。(5)镁质岩类：镁铁的超基性岩和成分相当的沉积岩原岩。,13,泥质和基性,泥质和基性变质岩矿物组合随p-t条件变化快，是划分变质带、变质相的标志,钙质和镁质,长英质,对温压条件变化敏感程度降低,强度(能干性)变小,镁质,基性,长英质,钙质,在强变形的大理岩长英质片麻岩中往往可看到未变形的角闪岩包体，就是二者能干性差异造成的,泥质,14,2变质岩的化学类型划分,泥质、钙质是两个副变质岩石系列。而镁质变质岩原岩主要是超基性岩浆岩。因此，这三类变质岩原岩性质问题不大。判断长英质和基性两类变质岩原岩性质是一个较复杂的问题，需综合考虑地质产状、岩石组合、变余的结构构造、岩石化学等多方面特征。当强烈的变质、变形使得地质产状、变余结构构造破坏、消除时，用岩石化学方法恢复原岩更显得重要.,15,图19-1区分正、副片麻岩的werner（1987）图解,正片麻岩,副片麻岩,这两个图解均采用氧化物质量百分数（岩石化学分析结果）之比作化学参数，使用起来比较方便。需注意的是cao-mgo-图解中是全氧化亚铁，=feo+0.8998fe2o3(wb%)使用时将cao、mgo、三者之和换算为100。,图19-2cao-mgo-图解,副角闪岩,正角闪岩,16,一、变质岩的化学成分和化学类型二、变质岩的矿物成分三、变质岩矿物共生组合的规律四、变质岩的结构和构造五、变质岩的成因分类,第二章变质岩的基本特征和分类命名,17,原岩的化学成分是形成变质岩的物质基础，而物理化学条件则是变质岩出现什么矿物或矿物组合的决定条件。例如：原岩为含有硅质的石灰岩，其反应为caco3sio2casio3co2当压力为0.1mpa、温度低于470时，矿物组合为方解石石英；温度高于470，形成方解石硅灰石或石英十硅灰石组合。,二、变质岩的矿物成分,18,变质岩矿物成分取决于原岩的化学成分及形成时的物化条件。研究岩石的矿物成分可推断岩石的化学类型。1.变质岩中矿物的特点1)与岩浆岩相比变质岩中不含玻璃质，副长石、鳞石英、透长石等也不存在。2)与沉积岩相比粘土矿物、膏盐矿物、蛋白石、玉髓等在变质岩中已不存在。,二、变质岩的矿物成分,19,二、变质岩的矿物成分,结论：不同的矿物或矿物组合形成于一定的t-p区间。,20,二、变质岩的矿物成分,变质岩的矿物成分相对于岩浆岩和沉积岩更为复杂多样，其特点有五：,21,常见矿物在岩浆岩、沉积岩、变质岩中的分布,22,二、变质岩的矿物成分,(1)红柱石、蓝晶石、矽线石、十字石、阳起石、透闪石、滑石、叶蜡石、蛇纹石、硬绿泥石、方柱石、硅灰石、符山石等，主要在变质岩中分布。,提示：当岩浆受同化混染作用(出现红柱石、矽线石等)、岩浆岩受热液作用发生交代蚀变(出现阳起石、透闪石、蛇纹石等)！,23,二、变质岩的矿物成分,(2)变质岩中广泛发育纤维状、鳞片状、长柱状、针状的矿物，且常见它们作有规律地定向排列，如阳起石、透闪石、云母、滑石、蛇纹石、矽线石等。(3)变质岩中含水(以oh为代表)的矿物与岩浆岩相比更为发育。,24,二、变质岩的矿物成分,(4)变质岩中的石英、长石等矿物常具波状消光，裂纹也较发育。(5)变质岩中常发育分子体积小、相对密度大的矿物。,结论：变质岩的矿物成分既决定于原岩的化学成分，也与形成时的变质条件相关。,25,原岩化学成分的影响例证,硅质灰岩，主要成分为caco3和sio2，经变质后可出现q、cc、wo等碳酸盐和钙硅酸盐矿物，而不会出现and、ky、sil等富铝矿物成分为纯sio2的硅质岩，在变质作用过程中仅出现q，形成纯的石英岩，而不会出现任何其它矿物因此，研究岩石的矿物成分可推断岩石的化学类型,26,二、变质岩的矿物成分,常见低级变质矿物,绿泥石,蛇纹石,绢云母,27,二、变质岩的矿物成分,中级变质矿物,白云母,黑云母,石榴石,蓝晶石,十字石,28,二、变质岩的矿物成分,中、高级变质矿物,矽线石,刚玉,石榴石,透辉石,29,二、变质岩的矿物成分,变质岩中，矿物成分的成因分类：(1)新生(变晶)矿物：在变质作用过程中新生成(通常为变质结晶)的矿物。如：红柱石。(2)原生矿物：在变质作用过程中保留下来的原岩中的稳定矿物。如：部分石英。(3)残余矿物：在变质作用过程中残留下来的原岩中的不稳定矿物。如：长石。,30,二、变质岩的矿物成分,31,二、变质岩的矿物成分,新生矿物、原生矿物对于一定的变质条件都是稳定存在的，所以可统称为稳定矿物。某些新生矿物的稳定范围窄，但对指示原岩成分和变质作用性质、强度有特殊意义，称为特征变质矿物。结论：研究变质岩的矿物成分的特征，对恢复原岩的化学成分特点和判断变质过程中的物理化学条件是极为重要的。,32,一、变质岩的化学成分和化学类型二、变质岩的矿物成分三、变质岩矿物共生组合的规律四、变质岩的结构和构造五、变质岩的成因分类,第二章变质岩的基本特征和分类命名,33,三、变质岩矿物共生组合的规律,变质岩的矿物共生组合：变质岩中同时形成的彼此平衡共存的一组矿物。所谓“平衡共存”是指这些矿物之间彼此接触而不存在变质反应关系。变质岩的矿物成分虽复杂，但可根据变质岩的矿物共生组合，来认识其组成特征和变化规律，为变质岩分类和变质作用研究奠定基础。,34,三、变质岩矿物共生组合的规律,变质岩的矿物共生组合与原岩的化学成分和变质条件存在着依存关系。影响变质岩矿物共生组合的控制因素是原岩的化学成分和变质作用过程中的物理化学条件。为此，提出了等物理系列的概念。等物理系列：变质条件相同，而原岩化学成分不同所形成的矿物共生组合。,提示：对应于等物理系列有等化学系列！,35,三、变质岩矿物共生组合的规律,1、矿物组合及其确定标志(1)矿物(共生)组合,矿物(共生)组合的含义：一定化学成分的岩石达到化学平衡时的矿物成分称矿物组合。矿物组合是化学成分和变质条件的反映。对于进变质而言，多代表热峰变质条件。,36,三、变质岩矿物共生组合的规律,(2)矿物（共生）组合的确定标志平衡共生的矿物都有相互接触关系（早期包裹体除外）平衡共生的矿物之间无反应或交代关系。同种矿物不同颗粒的化学成分及光性特征相近，如果有环带，则其边部的化学成分及光性特征相近。岩石不同部位共生矿物对之间的元素分配系数近相等。矿物共生关系应符合矿物相律，即矿物相数不超过惰性组分数,37,38,三、变质岩矿物共生组合的规律,由于对变质矿物共生组合规律研究，导致了“变质相”概念的提出。变质相：变质过程中同时形成的一套矿物共生组合及其形成时的物理化学条件。一个变质相包括了在一定物化条件下形成的，代表多种原岩化学成分的变质矿物组合。,39,三、变质岩矿物共生组合的规律,对于某一变质相来说，一定化学成分的岩石，生成的变质矿物共生组合是固定的。地区不同而原岩化学成分相似，在相同的变质条件下，其矿物共生组合也是相同的。同一等物理系列岩石属于同一变质相，其矿物共生组合也是相同的。由上可知，不同的变质相应有不同的矿物共生组合。结论：变质相的概念揭示了原岩化学成分、变质岩矿物共生组合和变质条件三者之间的内在联系。,40,一、变质岩的化学成分和化学类型二、变质岩的矿物成分三、变质岩矿物共生组合的规律四、变质岩的结构和构造五、变质岩的成因分类,第二章变质岩的基本特征和分类命名,41,四、变质岩的结构和构造,变质岩的结构：岩石组分的形状、大小和相互关系。着重于组分（通常为矿物）个体的性质和特征。变质岩的构造：由岩石组分在空间上的排列和充填所反映的岩石构成方式。着重于矿物集合体的空间分布特征。因此，变质岩结构、构造的基本含义与前面岩浆岩、沉积岩中所论述的是相当的。,42,四、变质岩的结构和构造,变质岩的结构构造和化学成分、矿物成分一起，是变质岩的最基本的特征，是恢复原岩、再造变质作用历史及岩石分类命名的标志。变质岩的化学成分主要反映原岩特点；变质岩的矿物成分主要反映变质作用条件下，那么结构构造则主要是变质作用机制的反映。,43,变质岩结构构造,原岩结构构造特点,变质作用机制,变质作用强度,变余或残余结构构造,变质结构,是恢复原岩性质最可靠的证据之一1）主要见于浅变质岩中2）与变质结构构造共存3）原岩结构构造面貌，变质矿物组成如：变余斑状结构;变余层理（构造）,变质构造,变晶结构blastictexture（变晶blast）,变形结构deformationtexture,定向构造directionalstructure,无定向构造nondirectionalstructure,出现在区域变质岩和动力变质岩中,通常出现在接触热变质岩、交代变质岩、埋藏变质岩和洋底变质岩中,44,四、变质岩的结构和构造,变质岩结构、构造的成因分类：四类结构：两类构造：变晶结构变余构造变余结构变成构造碎裂结构交代结构对结构、构造的研究，可以了解变质岩形成过程的变质作用类型、因素、方式和程度；再者，结构和构造是变质岩分类命名的重要依据之一。,45,1变质岩的结构,(1)变形结构原岩在定向压力作用下，当压力超过岩石或矿物的弹性极限时，便发生塑性变形；当压力超过其强度极限时，则发生破裂和粒化作用，形成碎裂结构。碎裂结构是以岩石、矿物的形变为主，可伴有矿物的重结晶和变质结晶。根据破碎、变形特点和程度可细分为：碎裂结构、碎斑结构和糜棱结构等类型。,46,(1)变形结构,碎裂结构岩石或（和）矿物颗粒产生裂隙、裂开并在颗粒的接触处和裂开处被破碎成许多小碎粒（即碎边），因而矿物颗粒或其集合体的外形都呈不规则的棱角状、锯齿状；粒间则为粒化作用形成的细小碎粒和粉末；破碎的颗粒间一般位移不明显。,碎裂结构,47,(1)变形结构,碎斑结构当破碎剧烈时，在粉碎了的矿物颗粒（称碎基）中还残留有部分较大的矿物碎粒，很象斑晶（即碎斑），称为碎斑结构。碎斑形状不规则，其撕碎状边缘、裂纹，波状消光发育。碎基是粒化的细小碎粒至隐晶质状的粉未；碎基颗粒往往也具波状消光等现象。当碎斑很少时，过渡为碎粒结构；若碎基的粒径为0.02mm时，可称为碎粉结构。,碎斑结构,碎斑,碎基,48,(1)变形结构,糜棱结构矿物颗粒几乎全部破碎成细小颗粒（常为粒径0.5mm以下的细粒至隐晶质状，称为糜棱质），并在应力作用下形成矿物的韧性流变现象；糜棱质呈明显的定向排列，形成明显糜棱面理、片理或条带状、条纹状构造等；其中可残留少量稍大的矿物碎粒（即碎斑，常为具粒内变形的石英、长石等）。当碎斑较多时，可称为初糜棱结构；当碎基粒径3mm；b、中粒变晶结构主要矿物颗粒的平均直径为31mm；c、细粒变晶结构主要矿物颗粒的平均直径1mm；d、显微变晶结构只有在显微镜下才能分辨矿物颗粒，主要矿物颗粒的平均粒径0.1mm。,提示：不要与岩浆岩、碎屑岩粒度划分相混！,60,(2)变晶结构,按变晶矿物颗粒的形状（结晶习性）1）粒状变晶结构（granobllastictexture）主要变晶矿物呈近于等轴的颗粒。根据粒状变晶矿物的形状还可进一步细分为两种：a、镶嵌粒状变晶结构矿物颗粒具较平直或弯弧形界面，紧密接触。b、缝合粒状变晶结构矿物颗粒的外形不规则，彼此呈锯齿状接触。由热接触变质作用形成的显微（鳞片）粒状变晶结构称为角岩结构。,61,(2)变晶结构,镶嵌粒状变晶结构,缝合粒状变晶结构,62,(2)变晶结构,2）鳞片变晶结构变晶矿物呈两向延长的鳞片状，这些鳞片矿物可以定向排列，也可无定向。为云母片岩、绿泥石片岩等片岩类常见的结构。,63,(2)变晶结构,3）纤状变晶结构（nematoblstictexture）变晶矿物呈一向延长的长柱状、纤维状；可定向排列。,64,(2)变晶结构,长柱状、纤维状矿物可作向心状或束状排列，可分别称为向心结构、蒿束结构。,蒿束结构,向心结构,65,(2)变晶结构,若岩石为粒状变晶结构时，其描述的方式为：粒度次要矿物形态主要矿物形态变晶结构如某片麻岩的主要矿物粒度为中粒，次要矿物黑云母为鳞片状，主要矿物石英、长石为粒状，其结构可称为：中粒鳞片（花岗）粒状变晶结构；若岩石具斑状变晶结构时，其描述的方式为变基质结构和斑状变晶结构，如：变基质具角岩结构的斑状变晶结构、具细粒鳞片变晶基质的斑状变晶结构。,66,(2)变晶结构,按变晶矿物的相互关系通常是较大的变斑晶颗粒内含有较小的变基质或原岩矿物颗粒。根据其分布特点进一步分为：,1）包含变晶结构较大的变晶矿物（主晶）中，包裹了一些不定向的细小矿物颗粒（客晶）。,67,(2)变晶结构,2）筛状变晶结构较大颗粒的主晶中包裹了很多小晶粒，致使主晶呈筛网状。,提示：与包含变晶结构的区别在包裹的小颗粒多！,68,(2)变晶结构,3）残缕结构较大的变晶矿物中包裹的细小矿物颗粒作平行定向排列，并与变晶基质中的同种矿物断续相连。,提示：与筛状变晶结构的区别是包裹的小颗粒定向、断续相连！,69,(2)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.,70,(3)变余结构（残余结构),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。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。与岩浆岩有关的变余结构：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。,71,图片3-1.变质火山碎屑岩,变余火山碎屑结构,72,图3-1.变晶结构的主要类型,73,图片3-1.绿泥石片岩,细粒粒状鳞片变晶结构;片状构造,74,中细粒鳞片粒状变晶结构;片状构造,图片3-2.云母片岩,75,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,76,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,77,沙钟构造,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,78,石榴石的堇青石反应边,锆石具有柠檬黄色多色晕,图片3-6.反应结构,79,garnet,图片3-7.反应边结构,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garnethy+pl,a,80,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,81,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,82,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+plgarnet+cpx+qt,83,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,84,(3)变余结构（残余结构),原岩在变质作用过程中，由于重结晶、变质结晶作用不完全，原岩的结构特征被部分残留下来，这时就称为变余结构。其命名只要在原岩结构名称前加上“变余”二字就可。,原岩为岩浆岩的变余结构如：变余斑状结构、变余辉绿结构、变余花岗结构、变余凝灰结构，等。,变余斑状结构,85,(3)变余结构（残余结构,原岩为沉积岩的变余结构例如：变余砾状结构、变余砂状结构、变余粉砂状结构、变余泥状结构，等。,变余砂状结构,86,(4)交代结构,发生交代作用时，原岩中的矿物被取代、消失，与此同时形成新生矿物。在此过程中，既可以置换原有矿物，以保持原岩的结构方式进行（如交代假像结构），也可以形成新矿物新结构的方式进行。按照交代作用的方式和强度可进一步细分为几种类型。,87,(4)交代结构,1）交代穿孔结构溶液沿原有矿物的解理裂缝交代形成液滴状的新生矿物。,液滴状石英,斜长石,88,(4)交代结构,2）交代蠕虫结构由交代作用形成的蠕虫结构，当斜长石交代钾长石时，常可见接触处的斜长石中有蠕虫状石英。,蠕虫状石英,斜长石,钾长石,89,(4)交代结构,3）交代净边结构主要发育在斜长石中，蚀变的（绢云母化和粘土化）斜长石边缘可见洁净的钠长石边。,钠长石边,斜长石,90,(4)交代结构,4）交代蚕食结构交代矿物以不规则的外形从边缘伸入被交代的矿物之中。,白云母,蓝晶石,91,(4)交代结构,5）交代残留结构当交代强度进一步发展，在新的交代矿物中残留了零星的孤岛状的被交代矿物；这些零星的残留矿物仍保持同一光性方位。,绿帘石,钙铝榴石,92,(4)交代结构,6）交代假像结构原来的矿物被新生的交代矿物完全取代，但仍保持原来矿物的形态、晶形。,绢云母+石英集合体呈长石板状晶形假象,93,2变质岩的构造,(1)变余构造（palimpseststructure）岩石经变质后，仍保留原岩的构造特征。变余构造是恢复原岩性质的重要标志之一。正变质岩中常见的有：变余气孔构造、变余杏仁构造、变余流纹构造、变余枕状构造、变余斑杂构造，等。副变质岩中常见的有：变余层理构造、变余斜层理构造、变余韵律层理构造、变余泥裂构造、变余波痕构造，等。,94,(1)变余构造,变余杏仁状构造,95,(2)变成构造（变质构造,经变质作用形成的构造，也称变质构造。,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、sc组构,96,图4-1.面状构造形成阶段与温度和变形强度关系示意图,(passchierandtrouw(1996)microtectonics.springer-verlag).,面状构造的外部控制因素,97,图片4-1.千枚岩,千枚状构造;显微粒状鳞片变晶结构,98,片状构造;中细粒鳞片粒状变晶结构,图片4-2.云母片岩,99,图片4-4.糜棱岩(野外照片),拖尾构造,指示左行剪切,100,拖尾构造,指示右行剪切,图片4-5.糜棱岩(野外照片),101,图片4-7.混合岩,长应质脉体与基质构成的条带状构造,102,(2)变成构造（变质构造,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,103,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,104,(2)变成构造（变质构造,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）、,105,(2)变成构造（变质构造,块状构造,106,(2)变成构造（变质构造）,2）斑点状构造岩石中由于某些组分的聚集，构成不同形状和大小的斑点所成。斑点的成分常为炭质、硅质、铁质或红柱石、堇青石等雏晶。斑点可进一步重结晶成变斑晶。当聚集的组分在岩石中呈瘤状突起时，就构成了瘤状构造。,107,(2)变成构造（变质构造）,3）条带状构造由矿物成分、结构或其它特征上不同的部分成条带状