变质岩-第6章 区域变质岩

2017/12/28,1,吉布斯相律:一个复相系在完全平衡时的自由度数F 等于其独立组元数C 减去相数P 再加2。数学表达式为:F =C-P2。 (1),2017/12/28,2,在某些变质地区内，不同温度和压力条件下形成的变质岩在空间上常呈有规律的带状分布，可根据成分相同的变质岩中某些特征变质矿物或矿物组合的开始出现或消失为标志划分出不同的变质带。,变质带：,2017/12/28,3,绿泥石带、黑云母带、铁铝榴石带、 十字石带、 蓝晶石带和夕线石带（十字石带有时缺失）。各个带之间的界线是以这些标志矿物的第一次出现进行划分，并以这些标志矿物作为每个变质带的名称。各变质带之间的界线，即某一标志矿物首次出现的各个点的连线，称为等变度，又称等变线或等变质级，它们具有等温线的意义（图1）。,2017/12/28,4,2017/12/28,5,第六章 区域变质岩,一、概 述二、区域变质岩的分类和命名三、主要的区域变质岩,2017/12/28,7,区域变质作用（regional metamorphism） 地质发展演化中，由于区域性热流异常及应力作用，有时伴有流体相参加，形成大面积分布的一套变质岩组合的过程。 由于区域变质作用的产生、发展及演化与地壳演化密切相关，在不同时期、不同位置有不同的特点。因此，其类型有多样。,一、概 述,2017/12/28,8,区域变质作用是在大面积内发生的变质作用的统称。它是由区域性的构造运动和岩浆活动引起的一种大面积的区域变质作用造成的，其范围往往达数百或数千平方公里。,主要特征是呈面型分布，出露面积从几百至几千平方千米，影响范围可达几千至几万平方千米，形成深度可达20千米以上。,区域变质岩是原岩经区域变质作用所形成的岩石。引起区域变质作用的因素较复杂，往往是温度、定向压力和具有化学活动性流体的综合作用。其温度变化可在200-300至700-800；压力可自0.1-0.2 GPa 至 1.0 GPa；地热梯度的变化范围也很大，可自7/km-60/km。,区域变质岩分布时代从太古代早期到新生代都有出现，前寒武纪结晶基底主要由区域变质岩和混合岩、岩浆岩构成。古生代以后的区域变质岩主要分布在造山带。 由于区域变质作用的分布范围是区域性的，因而区域变质岩常大面积分布，可达数百至数千平方公里，有的地区甚至达百万平方公里以上，并且变质程度深浅不同的区域,变质岩在空间上常作带状分布。,2017/12/28,11,区域变质作用类型 区域变质作用类型的划分主要是考虑变质因素及环境，即都与成因有关。按作用因素及特征，考虑原岩建造（洋底变质未列入区域变质是其原岩性质为洋壳建造，与一般地壳的原岩建造差别明显）和分布，分为四种：,2017/12/28,12,区域埋深变质作用（regional burial metamorphism） ： 随着埋藏深度的变化，在负荷压力和地热增温率的影响下，岩石发生重结晶和变质结晶的变质作用。 特点是：基本上无化学组分的变化，但可形成新的矿物相，通常为低温高低压矿物组合； 不形成新的定向构造。,2017/12/28,13,区域热流动力变质作用（regional thermal dynamometamorphism） ：在区域性应力和温度影响下，岩石发生变形、重结晶和变质结晶的变质作用。亦称为造山变质作用，简称热动变质。 特点是：变形强（由浅至深从脆性过渡为韧性），发育广泛的定向构造（区域性劈理板理片理）和复式紧闭褶皱； 有同构造花岗岩，但无混合岩化；一般形成低高压的中低温矿物组合； 主要见于中生代以来的造山带。,2017/12/28,14,区域动力热流变质作用（regional dynamic thermal metamorphism） ：在区域性温度和压力影响下，岩石发生重结晶、变质结晶和变形的变质作用。简称动热变质。 特点是： 地幔上隆产生的热流呈点状、轴状分布，形成中低温、中低压矿物组合，构成递增变质带； 发育广泛、复杂的岩浆和混合岩化、变形； 主要见于古造山带、褶皱基底岩系。,2017/12/28,15,区域中高温变质作用（regional thermal metamorphism） ：在区域性温度和压力伴有流体相的影响下，岩石发生重结晶、变质结晶和变形的变质作用。 特点是：与大面积热流异常有关，岩浆（原地半原地的）、混合岩化广泛； 变形发育，常见高温流变现象和叠加褶皱； 变质程度（变质带和变质相分布）与地层层序一致，形成中低压的中高温矿物组合 ； 常见于太古宇结晶基底。,2017/12/28,17,主要影响因素为T、P、C。 1）温度 在埋深、中高温、动热变质中为主导因素。范围一般认为是：200900，可分为三级： 低温 200550 中温 550700 高温 700900,2017/12/28,18,2）压力 在埋深、热动变质中为主导因素。一般认为0.21.0GPa，当以热流为主（低压高温型）时，P可下延到0.1GPa；（低温）高压型时，可上延到1.2GPa以上。按压力与对应的地热增温率细分为三种： 压力范围 对应的地温梯度 低压型 0.20.4GPa 2560/km 中压型 0.40.8GPa 1625/km 高压型 0.8GPa 716/km 热流异常时，地温梯度会发生变化。,2017/12/28,20,二、区域变质岩的分类和命名,（一）区域变质岩的分类区域变质作用过程中，岩石的化学成分基本保持不变，因此本教材仍采用与热接触变质作用相同的分类原则：即采用等化学系列和等物里系列的原则作为分类依据（见教材186，表2-6-2）。,（二）区域变质岩的分类与命名依据是P、T条件、原岩的化学成分，每一类中均有一定的标志，即矿物共生组合标志。区域变质岩的一般命名方法：颜色次要矿物主要矿物基本名称 岩石的基本名称根据矿物成分、结构、构造，具体的命名依据是：,具体的命名依据是：1.具变余结构、构造的：“变质”原岩名称2.具变晶结构或变成构造的：具片理构造的：按片理构造的类型命名，如板岩、千枚岩、片岩、片麻岩等。,不具片理构造：按矿物成分、结构特征或习惯，如石英岩、角闪岩、榴辉岩、变粒岩、麻粒岩、大理岩等。3.矿物命名的含量依据： 10的直接参加命名。 特征变质矿物含量10 ， 则参与命名，如：白云母石英片岩E. 按照习惯，岩石名称中矿物应简化：如：绢云石英片岩 （未简化为：绢云母石英岩片岩）,2017/12/28,31,铁质碳质板岩,绢云母板岩,2. 千枚岩 一种很细粒显微晶质的变质岩，变质程度比板岩高，但肉眼仍很难鉴定出矿物成分，而在普通显微镜下基本可鉴定出矿物成分。典型的主要矿物组合是绢云母绿泥石石英，有时含较多钠长石。常为显微粒状鳞片（状）变晶结构（粒度0.1mm），千枚状构造，在薄的片理面上具特征的丝绢光泽，也常出现交面线理或皱纹线理。原岩常与板岩相似。进一步命名：颜色特征变质矿物主要矿物千枚岩,3.片岩 主要由片、柱状矿物和粒状矿物组成的中、细粒具显著片理的岩石，变晶粒度0.1mm，肉眼可鉴定其矿物成分。可含红柱石、蓝晶石、石榴子石、十字石、蓝闪石等特征变质矿物。片柱状矿物含量较高，常30%，粒状矿物以石英为主，可含长石，但长石含量25%，常为鳞片粒状变晶结构，片状构造。原岩是泥质岩、各种火山岩及火山碎屑岩和混合型沉积岩。进一步命名：颜色特征变质矿物片（柱）状矿物片岩。,云 母 片 岩,云母片岩,角闪石片岩,2017/12/28,37,蓝片岩，又称蓝闪石片岩，属高压低温区域变质作用的产物。主要由蓝闪石、钠闪石、硬柱石、硬玉、绿泥石、方解石等矿物组成。成因：蓝闪石片岩一般认为是基性火山岩或硬砂岩在温度250至400，压力为0.51109帕之间所形成，此一条件在地质环境中是相当低温高压的，一般是大洋板块向大陆或岛弧俯冲到一定深度，造成高压及板块脱水作用形成低温的特殊变质环境，此种变质作用经常和高温变质作用相伴出现于岛弧环境，即所谓的双变质带。,2017/12/28,38,蓝闪石片岩,4.片麻岩 主要由石英、长石及少量暗色矿物组成，长石+石英70%，长石25%，暗色矿物30%。常为鳞片粒状变晶结构，变晶粒度1mm，片麻状构造。由于片柱状矿物含量降低，虽说岩石的片理比较显著，但不如片岩中的完善，沿面理剥开的能力不及片岩。原岩 可是正常沉积岩，也可是火山岩或火山碎屑岩及各种中酸性侵入岩。进一步命名：颜色特征变质矿物片柱状矿物长石种类片麻岩,2017/12/28,40,2017/12/28,41,5.长英质粒岩 主要由长石、石英等粒状矿物组成，其含量70%，长石25%，片 、柱状矿物30%，常为细粒等粒鳞片粒状变晶结构，变晶粒度0.5mm，岩石常为块状和弱片麻状构造。根据矿物组成可分为：（1）变粒岩 暗色矿物含量1030%；（2）浅粒岩 暗色矿物含量10%。原岩可以是长石砂岩、半粘土质沉积岩、中酸性火山岩、火山碎屑岩等。进一步命名：颜色特征变质矿物片柱状矿物长石种类基本名称,2017/12/28,45,含矽线石斜长变粒岩（东南极）,含石榴石钾长浅粒岩（东南极）,2017/12/28,46,角闪黑云斜长变粒岩,6. 斜长角闪岩角闪石岩(1) 含角闪石斜长石，石英较少或无角闪石等暗色矿物50，矿物成分除角闪石、斜长石外，常见铁铝榴石、绿帘石、 黝帘石，(2) 粒状变晶结构，块状构造，略具定向性(3) 原岩基性岩(侵入岩、喷出岩、火山碎屑岩) 或 富铁白云质泥灰岩中-高温区域变质作用(4) 进一步命名角闪石25% 角闪斜长片麻岩片麻状构造角闪石50%角闪石85%绿黑、黑色 角闪石岩块状构造,角闪石片岩,角 闪 岩,7. 麻粒岩，是一种变质程度较深（高温、较高压条件）的岩石，矿物成分以含紫苏辉石为特征(1) 高温，中、高压下稳定的区域变质岩，(2) 特征：岩石中含水矿物(Bi, Am)均不稳定，含量少，或不出现(3) 暗色矿物紫苏辉，透辉石（低压必须含有紫苏辉石） 浅色矿物长石、石英 其他矿物石榴石、矽线石、蓝晶石、堇青石中粗粒粒状变晶结构，或不等粒状变晶结构，块状构造(5) 进一步命名暗色麻粒岩（基性麻粒岩）暗色矿物70%浅色麻粒岩（酸性/长英质麻粒岩）暗色矿物30%麻粒岩暗色矿物30-70%(6) 举例：内蒙、胶东,2017/12/28,56,泥质麻粒岩，暗色条带为超高温残留体,泥质麻粒岩，灰色矿物为堇青石,8.榴辉岩类 主要由淡绿色绿辉石和红色富镁的石榴子石组成，也可含透辉石、顽火辉石、蓝晶石、金红石及金刚石等，但斜长石不出现于典型的榴辉岩中。岩石一般为深色中粗粒不等粒变晶结构、块状构造，密度大，约为3.5g/cm3。一般认为，榴辉岩是橄榄玄武岩至拉斑玄武岩成分的岩石在高压变质条件下形成的。榴辉岩一般呈包裹体状零散分布于其它有关岩石之中。根据其地质产状，可分为三种类型：,（1） A型榴辉岩 在金伯利岩或其它超基性岩体中作为深源包体存在，其中偶尔也产金刚石，由此推断其来源深度超过100公里。岩石成分较简单，几乎全由绿辉石和石榴子石组成，石榴子石中镁铝榴石分子含量55%，有时含橄榄石，除金云母外，不含原生含水矿物。常具碎裂结构。A型榴辉岩来源于地幔，是幔源岩浆（或岩石）带上来的包体。,（2）B型榴辉岩 夹在中压区域变质的斜长角闪岩或片麻岩之中，可见其向斜长角闪岩退变质的现象。岩石中石榴子石含镁铝榴石分子3055%，有时含普通角闪石和云母等。B型榴辉岩的成因争论了很长时间，其关键在于榴辉岩与围岩的关系。榴辉岩的变质条件与其周围大面积的片麻岩（常常是副片麻岩）很不相同，榴辉岩究竟是原地（in situ）形成的？还是外来的（foreign），即作为构造块体侵位进来的？近年来，在这类榴辉岩中相继发现了柯石英和金刚石等超高压变质矿物，说明其形成深度超过90100km。,（3）C型榴辉岩 产于蓝片岩之中，属低温类型。成分较复杂，除石榴子和绿辉石外，含冻蓝闪石、斜黝帘石、蓝晶石、硬柱石或多硅白云母等。岩石中石榴子石含镁铝榴石分子小于30%。C型榴辉岩与蓝片岩成因相似，与洋壳俯冲过程有关。,榴 辉 岩,9.石英岩类 主要由石英组成，石英含量75%，常为等粒粒状变晶结构，粒度变化大，块状构造。是石英砂岩或燧石岩重结晶的产物。根据原岩类型及其所含杂质的不同可分出下列常见类型：（1）纯石英岩 石英含量90%，少量云母、长石、帘石或磁铁矿等。（2）长石石英岩 除石英外，含一定数量的长石及少量云母类矿物，长石含量一般20%。原岩为长石石英砂岩。,石 英 岩,（3）磁铁石英岩 主要由石英和磁铁矿（部分赤铁矿）组成。可含镁铁闪石、铁白云石、黑硬绿泥石、镁鲕绿泥石、黄铁矿、磁黄铁矿、普通角闪石、阳起石、辉石、富铁橄榄石等。常为等粒粒状变晶结构，变晶粒度变化大（0.0020.5mm ），块状或条带状构造。原岩主要为富硅、富铁的凝胶化学沉淀物所形成的铁质碧玉岩。主要形成于前寒武纪古老变质岩系中，低级到高级变质均可出现。,2017/12/28,67,条带状磁铁石英岩，鞍山式铁矿,10.大理岩类 主要由方解石、白云石