变质岩复习资料

试题试题 1 热接触变质岩石热接触变质岩石是岩石的一种构造 主要在受轻微热接触变质作用的泥质岩石中 由炭质 铁质或空晶石 堇青石 云母等矿物的雏晶 集中成不同形状和大小的斑点 不均匀分布于基本未重结晶的致密状泥质基质中 热接触变质岩由热接触变质作用 也称热变质作用 形成 它是在岩浆体散发的热量和挥发份作用下 使围 岩发生重结晶和变质结晶形成的 2 接触变质晕的发育程度取决于以下因素 接触变质晕的发育程度取决于以下因素 1 岩体的规律大小规模大 热量多 则晕圈宽度大 2 岩体的侵入深度喷出地表 岩浆冷却迅速 散热快 使底板围岩烧烤变质 称烘烤或高热变质作用 晕圈宽度窄 中深条件下 热能散失慢 晕圈发育宽度大 3 岩体成分酸性岩因富含挥发份 易促进化学反应 因而晕圈发育 4 围岩的成分 结构和产状泥质岩和碳酸岩类易变化 石英长石质的岩石难以变化 原岩结构细小疏 松比结构致密的容易发生变质 此外围岩的片理和层理与接触面垂直 在这方向上晕圈发育宽度也大 5 岩体和围岩的接触关系接触面平缓则晕圈发育 3 命名命名 热接触变质岩的命名一般采用次要矿物次要矿物 主要矿物主要矿物 岩石岩石基本名称的方法 岩石的基本名称根据矿物成分 结构构造的不同 有 1 具变余结构 构造的 在原岩名称前冠以 变质 二字和主要新生矿物的名称 如二云母变质石英砂岩 2 具变晶结构或变成构造的 1 具定向构造的 根据构造特征分别定名为板岩 千枚岩 片岩 片麻岩等 2 不具定向构造的 角岩 hornfels 具角岩结构或显微变晶结构 矿物成分作散布状或其它非定向排列的热变质岩都可称 为角岩 大理岩 marble 主要由碳酸盐矿物组成 石英岩 quartzite 石英含量 85 如含长石 15 25 则称长石石英岩 以上的进一步命名根据矿物含量 10 的 直接参 加命名 含量较多的矿物名称放在后面 含量较少的放在前面 例如夕线石红柱石云母片岩 特征变质矿物含量虽25 颗粒较粗 含片状 柱状矿物较少 具有断续的 面理即片麻状构造 片麻岩具有易裂开性 但裂理间距较大 6 变粒岩 是一种主要由长石 石英所组成的岩石 又称长英粒岩 具有不显著的面理和弱的片 麻状构造 其中几乎完全不含暗色矿物者称为浅粒岩 7 麻粒岩 是细粒到中粒变质岩 主要由长石组成 含或不含石英 其中铁镁矿物主要是无水的 斜方及单斜辉石和石榴子石 结构为粒状变晶结构 构造从块状至片麻状 8 榴辉岩 指由绿辉石和铁铝 钙铝 镁铝榴子石系列矿物所组成的岩石 粒状变晶结构 块状构 造 9 糜棱岩 细粒致密甚至呈燧石状外貌 具糜棱结构的岩石 条带状或细页理状构造 石英和长 石是其主要组成 并具有拉长拔丝现象 有时可含黑云母等 10 千糜岩 成因与糜棱岩相似 但变形程度比糜棱岩更高 变质结晶 重结晶作用显著 其中云 母和绿泥石沿片理分布 使岩石呈现千枚状外观 11 石英岩 是石英砂岩或燧石重结晶的产物 主要由石英所组成 其中纯度极高 不纯的石英岩 常常含有白云母 绿泥石和少量不透明矿物如镜铁矿 磁铁矿等 多数石英岩是块状构造的 但如变质 过程中有应力参与时 则具片状构造 可称片状石英岩 12 大理岩 为细位 中粒甚至粗粒的碳酸盐岩石 通常具粒状变晶结构 主要由方解石 白云石 等所组成 原岩可以是石灰岩或白云岩 13 角闪岩 通常是深色 主要由普通角闪石和斜长石组成的岩石 一般情况下两类矿物含量大致 相等 多具块状构造 习惯称为斜长角闪岩 如果斜长石含量很少或不存在 岩石主要由普通角闪石构 成时称角闪石岩 如果片理发育 线理显著 则可称角闪片岩 如果斜长石含量超过角闪石 并含石英 且具片麻状构造者 则称角闪斜长片麻岩 无石英者 可称浅色斜长角闪岩 1 泥质岩石的递增变质带泥质岩石的递增变质带 在十九世纪末到二十世纪初巴洛和蒂来等人对英国北部苏格兰高地的片岩系进行了研究 他们以泥质 片岩中随变质作用加强时 每一种新变质矿物的第一次出现为标志来划分变质带 共划分出六个带 图 V 一 23 p139 绿泥石带 典型组合为绿泥石十绢云母十石英十钠长石 当原岩富含铁 且铁镁比值较高时 黑云 母可在较低温度下开始出现 由于原岩成分的多方面影响及压力条件的不同 使有些地区不存在绿泥石 带 黑云母带 特征是红棕色黑云母开始出现 在递增变质作用过程中 黑云母的形成是分阶段的 最 贫铝的岩石中 黑云母可在较低温度下出现 它和白云母 或绢云母 不共生 随后 在一般泥质岩石 中 才开始出现黑云母 其反应式如下 钾微斜长石十绿泥石一 黑云母十白云母十石英 H2O 它们可和低铝的白云母共生 当温度再升高时 较富铝岩石中也开始出现黑云母 其变质反应如下 多硅白云母十绿泥石 典型成分的 白云母十黑云母十石英十H2O 铁铝榴石带 特征是铁铝榴石开始出现 它和黑云母 白云母 石英及更长石等共生 石榴子石 的开始出现是进入这个带的标志 一般泥质片岩以铁铝榴石为主 含一定量锰铝榴石和镁铝榴石分子 一般认为它是由绿泥石的脱水反应所成 2 绿泥石十 4 石英一 3 铁铝榴石 8H2O 十字石带 特征是十字石开始出现 它和铁铝榴石 黑云母 白云母及石英等共生 十字石的出现 是进入十字石带的标志 十字石的化学成分特点和硬绿泥石很相似 一般认为它是由后者分解而成 实 验表明由硬绿泥石和石英 白云母或 Al2SiO5 等组分重组合形成十字石的变质反应是多样的 其 P T 条 件也稍有不同 如 4 硬绿泥石 5 红柱石一 2 十字石十石英 3H2O 0 4 0 8Gpa 5450C 23 硬绿泥石 8 石英一 5 铁铝榴石十 4 十字石 21H2O 10Gpa 600 蓝晶石带 特征是蓝晶石开始出现 它和石榴子石 黑云母 白云母及石英共生 当压力 0 7 一 0 8GPa 时 可出现蓝晶石 其形成温度比前一反应高得多 此时表现为继十字石带之后 出现独立的蓝 晶石带 形成蓝晶石的另一变质反应是 6 十字石 25 石英一铁铝榴石 46 蓝晶石 红柱石 12H2O 675 700 0 2 一 1 0GPa 矽线石带 特征是矽线石开始出现 它和铁铝榴石 黑云母 斜长石 钾长石及石英等共生 这 个带一般范围较窄 形成夕线石的反应是 白云母十石英一夕线石十钾长石十H2O 根据实验资料 在中压条件下 0 3 一 0 5GPa 左右 这一反应温度约为 650 730 左右 这是中级 和高级变质的主要临界变质反应 这种反应形成的夕线石应和正长石 铁铝榴石等共生 但不和白云母 平衡共生 2 基性变质岩中的递增变质带基性变质岩中的递增变质带 基性变质岩的原岩既可以是火山碎屑岩 也可以是熔岩或侵入岩 它们的化学成分变化较大 在中压 变质地区不同的 P 一 T 条件下经受变质作用可形成下列几个变质带 1 钠长石一绿泥石带 这个带的典型矿物组合是 钠长石十绿帘石十绿泥石 此外还可含有一些石英和方解石或少量绢云母 和磁铁矿 这些矿物可以是辉石和基性斜长石等基性岩浆岩中的矿物在低温条件下经水化作用所成 也 可由其它变质反应形成 2 钠长石一阳起石带 典型矿物组合是钠长石十阳起石十绿帘石十绿泥石十石英十方解石十黑云母 阳起石开始出现是进入 这个带的标志 在变质基性岩浆岩中 它常常是辉石转变形成 有时还可见其围绕辉石晶体生长或成辉 石的假象 另一些情况下则成较大的变斑晶或束状集合 3 钠长石一普通角闪石带 蓝绿色普通角闪石的开始出现是进入这个带的标志 其典型组合是钠长石十普通角闪石十绿帘石 有 时还含黑云母或铁铝榴石等矿物 由阳起石转变成普通角闪石主要是铝对硅和铁镁的置换 这种成分变 化是否属于连续系列还没有完全查明 但自然界常常存在阳起石和普通角闪石同时出现的过渡带 且后 者有时成反应边围绕阳起石的晶体 有些则成独立晶体和阳起石平行生长 但接触线平直 无渐变过渡 关系 这些现象说明两者之间并非连续变化 而是存在反应关系 其可能反应式如下 阳起石十斜黝帘石十绿泥石十石英一普通角闪石 4 斜长石一普通角闪石带 斜长石的开始出现是进入这个带的标志 典型矿物组合是 斜长石十普通角闪石十铁铝榴石或透辉石 有时也含黑云母 斜长石 An 17 一 20 一般认为是钠长石和帘石组合所成 5 二辉石带 进入这个带的标志是基性变质岩中斜方辉石开始出现 其典型矿 物组合为 斜方辉石十单斜辉石十 中基性斜长石 通常认为形成辉石的反应如下 普通角闪石十石英一斜方辉石十单斜辉石十斜长石 H20 普通角闪石十铁铝榴石 5 石英一 7 斜方辉石 3 斜长石十H20 1 1 混合岩化带混合岩化带 在混合岩发育地区 不同混合岩类型常成为有规律的组合在空间上呈带状分布 并代表一定的混合岩 化程度 其地质意义在某些方面和递增变质带类似 因此 混合岩带的划分也应和变质带的划分一样 要以一定的变质原岩类型受不同强度混合岩化作用后的变化产物的特点作为划分依据 或者是在详细研 究区内不同变质原岩受不同程度混合岩化后产物特点的基础上 确定等混合强度的混合岩组合基础上进 行 如泥质原岩的混合岩带一般可分为 1 弱混合岩化带 注入混合岩带 这一带总的特点是以注入作用为主 交代作用不明显 在变质 基体岩石中 含有一定数量的脉体 脉体成分主要是伟晶质或细晶质 二者界线清楚 基体基本没有变 化 常为眼球状 分支脉状或顺层条带状构造 有时还可进一步分为内带和外带 外带以石英脉注入为 主 内带刻以伟晶质 细晶质或花岗质脉为主 2 中等混合岩化带 混合片麻岩带 这一带总的特点是混合程度较深 新生的脉体数量显著增加 且脉体和基体间界线逐渐消失 基体的交代现象和交代重结晶现象显著 基体有时不易辨认 以注入交 代和渗透交代作用为主 由于新生脉体增加和交代作用显著 所形成混合岩类型较复杂 最典型的形态 类型为条痕状 片麻状或阴影状混合岩等 新生组份常为花岗质 3 强混合岩化带 混合花岗岩带 代表混合岩化最强烈的地段 这一带的岩石类型主要以混合花 岗岩为主 和上面几个带相比 这一带的岩性比较均匀 主要为新生的长英质组份 仅有少量的基体 经常是黑云母 呈条痕状或阴影状残留 多少具片麻状构造 交代长石斑晶和交代伟晶岩发育 可以 保留有不易混合的各种变质岩层如大理岩 石英岩 这些残留变质岩层有时延伸很远 并与外围的变质 岩层的区域构造相一致 混合花岗岩常与混合片麻岩成渐变过渡 混合岩带的划分 如前所述 其地质意义和递增变质带类似 需要以一定的变质原岩受混合岩化后的 变化产物的特点 作为划分依据 不同变质原岩受混合岩化后的变化不同 因此 作为划分混合岩化带 的标志 对不同变质原岩来说 有些明显 有些不明显 2 接触变质带 接触变质作用也可形成一系列的接触变质带 图 5 217 各带之间都有较显著的分界线和特定的 标志矿物 我国安徽铜官山地区石碳 二叠系石灰岩中接触变质带的特征分述如下 1 内接触带 为石英闪长岩之邻近接触带部分吸收了围岩的成分混熔而成 形成灰黑色含有透辉石 石榴子石及绿 帘石等硅酸盐类矿物的岩石 宽度一般为三米 岩石中的斜长石有反环带结构 外边为拉好石 内为更 长石 说明在变质过程中吸取了围岩的钙质成分 2 外接触带一又可分为四个带 1 石榴子石矽卡岩带 以钙铁榴石和钙铝榴石为主 后者邻近内接触带 石榴子石多有环带结构 其生成温度低于 800 此带宽 10 一 40 米 2 透辉石矽卡岩带 以透辉石为主 细粒的淡绿色岩石 宽数米至十几米 3 透辉石大理岩带 含极细的透辉石 肉眼不易识别 宽数十米 4 大理岩带 灰白色中粒大理岩 具轻度黄铁矿化现象 宽 100 一 300 米 3 3 接触变质圈接触变质圈 由于温度是引起热接触变质作用的主要因素 而岩浆侵入后 与之直接相邻的围岩所达到的温度最高 随着离侵入体愈远温度渐低 所以常按顺序出现不同变质程度的岩石 在平面上形成以侵入体为中心的 环带状分布 称为变质圈 近侵体者 变质最深 向外变质程度逐渐减弱 直至完全没有变质的岩石 图 2 p212 变质圈在地质上具有等温线的意义 反映该处岩石当时所达到的温度及其它物化条件 变质圈实际代表变质强度的变化 其意义和区域变质带类似 划分时的依据 也基本同区域变质带 主 要是根据 1 某些岩石类型中 特定变质矿物的首次出现 2 某些岩石类型中 特定变质矿物组合的开始出现 3 岩石的结构构造的变化 一般情况下 也应以对热接触变质反应灵敏的原岩作为划分的依据 接触变质作用 在地壳发展不同阶段 不同地区均有发育 特别是一些中新生代侵体 侵稳定的陆台 地区的沉积盖层时 变质现象更为普遍和常见 且常发育有良好的变质圈 等变质反应级等变质反应级就是建立在特定变质反应基础上的等变质级 即应以变质矿物的空间变化及其所代 表的变质反应来划分变质带 代表同一 变质反应开始出现的地点的联线 称为等变质反应级 并根据 典型的临界变质反应作为标志 划分出四个等变质级 各变质级之间的相互关系如图 3 所示 p151 1 极低级 只在基性变质岩中才能显示出来 特征是变质基性岩中出现浊沸石 斜钙沸石 硬柱石 葡萄石 绿 纤石等矿物 其温度范围为 200 一 400 士 2 低级 相当苏格兰高地的绿泥石 黑云母和石榴子石这三个带 温度下限为 350 一 400 上限为 500 一 550 相应的矿物变化是绿纤石 硬柱石等消失 代之以黝帘石 绿泥石和阳起石等矿物 3 中级 相对于苏格兰高地的十字石和蓝晶石带 温度范围在 550 一 650 之间 以十字石十白云母十石英组 合出现 而绿泥石消失为特征 低压时出现堇青石 变质基性岩中以普通角闪石十斜长石 An17 出现 为特征 4 高级 相当于苏格兰高地的夕线石带 温度一般在 600 一 650 以上 压力较高时 则表现为花岗质岩石的 重熔 其最低重熔曲线可作为界线 这些变质级之间的相互关系如图 一 3 所示 变质反应级概念及以其为基础的变质级划分 是变质地区变质作用强度带 梯度带 研究的一个重大 进展 由于所选择的变质反应都有较可靠的实验依据 这就为把变质作用强度带的研究和变质作用 P T 条件的确定 从定性阶段引向定量阶段开辟了途径 从理论和实践的结合上大大前进了一步 一个变质相变质相是指一定的温度 压力区间内的一整套变质矿物共生组合 它们在时间上空间上反 复出现并紧密地伴随在一起 一个变质相内部其矿物组合和岩石总体化学成分之间存在着固定的 因而 也是可以预测的对应关系 总之 变质相的概念的理解应包括以下方面 1 一个变质相是一个大体上的等物理系 其标志是一系列特征的 矿物共生组合 Turner 强调按照 可以观察到的标志来限定一个变质相 但并不赞同 Lambert 1965 建议的用基性变质岩组合来限定 所有的变质相 不过事实上从 Eskola 开始 对主要变质相传统的做法都是 用基性变质岩的组合来标定 变质相 而用变质泥质岩来划分亚相当然 每个相或亚相都包括了很宽的总体成分范围 2 时间上空间上反复出现 是指同一变质相的岩石在不同时代 不同地区经常重复出现并伴随在一 起 这种情况是客观存在的 这意味着众多的独立变量之间可能客观地存在某种内在联系 意味着多数 自然矿物共生组合的一种接近于平衡的稳定性 当然这并不代表物理化学严格意义上的 平衡 Turner 对 Eskola 变质相定义的重大修改就是放弃了 达到化学平衡 这个字眼 认为这只是一种推恕 尽管近 年来电子探针的应用愈来愈多地发现了普遍存在的不平衡现象 3 变质相的数目不宜划分得太多太细 Turner 甚至主张取消 亚相 我们基本上赞同 Turner 这个 思路 一个变质相应当考虑较大的时 空通用性 以便于世界范围的对比 但有些 亚相 已经得到公 认 取得了通用性的资格 应予保留 由于相系列的提出 当前的倾向是出现了愈分愈细的苗头 需要 防止 4 矿物组合与岩石总体化学成分之间有固定的可以预测的对应关系 这是 Eskola 从 1920 年开始 就强调的变质相的精髓 因此 各个相或者亚相都应当有自己的组分共生图解 通过这些图解可以体现 矿物组合作为总化学成分之函数的变化规律性 所以掌握变质相必须和组分一共生图解联系起来 5 变质相之间的界线是靠变质反应来标定的 一方面由于一个变质相包罗各种岩石类型 这些岩类不 可能靠同一个变质反应来划分 另一方面是由于许多变质反应是滑动反应 于是等变线不是一条线而变 成了一个带 自然界也经常发现处于两个相之间的过渡性矿物组合存在 因此在Pt图解上 两个变质相 之间总是有一个过渡带 三 各变质相的最基本特征三 各变质相的最基本特征 1 区域变质相 1 沸石相 特征的矿物组合是浊沸石十绿泥石干石英 高温部分可以有斜钙沸石或葡萄石 温度约 200 一 300 压力 0 2 一 0 3GPa 2 葡萄石一绿纤石相 Coombs 1960 在变质杂砂岩中作为本相特征的组合是 石英十钠长石干多硅白云母十绿泥石十绿 纤石十榍石 温度稍高同 葡萄石消失 可以分出另一个新变质相来 即绿纤石一阳起石相 根据实 验资料 绿纤石稳定温度为 360 一 400 压力 0 25 一 0 35GPa 3 蓝闪石一硬柱石片岩相 这是一个范围很宽的低温高压变质相 特征的矿物组合是 硬柱石十钠长石干绿泥石 低压部分 和 蓝闪石十硬柱石十硬玉质辉石十石英 高压部分 有时还有文石 完全不含黑云母 这个相的温压范围 大致是 温度 200 一 450 压力 0 6 一 0 8GPa 有时甚至达到 16Pa 或更高 4 绿片岩相 特征的矿物组合是钠长石十绿帘石十白云母十绿泥石十石英 泥质岩石 和钠长石十绿帘石半绿泥石 川洞起石 基性岩石 高温部分出现黑云母 高压部分出现黑硬绿泥石 硬绿泥石和铁铝榴石 叶峪石 和硬绿泥石等不与钾长石共生 如以绿纤石的消失和普通角闪石的出现来标定上 下限的诺 绿片岩相 的范围大致是温度 400 一 500 压力 0 3 一 0 8GPa 5 绿帘角闪岩相 特征的组合是钠长石 晕长石 十绿帘石十普通角闪石 十铁铝榴石 低压条件下 钙质斜长石的 形成温度低于普通角闪石饲 便不能生成绿帘角闪岩相的共生 而代之以斜长石阳起石相 6 角闪岩相 基性变质岩中普通角闪石和斜长石 An 17 的共生作为本相的标志 可以有透辉石 没有斜方辉石 变质泥质岩中除了石英 白云母和黑云母外 低压相系含红柱石 堇青石和夕线石 中压相系含十字石 蓝晶石和铁铝榴石 高温部分夕线石 铁铝榴石开始与正长石稳定共生 们闪岩相的温压范围大致是 500 一 700 压力 0 3 一 0 8Gpa 7 麻粒岩相 以出现斜方辉石为标志 岩石主要由无水矿物所组成 少量黑云母和普通角闪石一般是富 T 立的变种 温度范围约为 700 900 压力 0 3 一 1 2GPa 8 榴辉岩相 特征的矿物组合是绿辉石干石榴子石 不含长石 一般呈不大的块体在其它岩石中作为包体 温度范 围很宽 300 一 900 压力极大 1GPa 2 接触变质相 1 钠长绿帘角岩相 特征的矿物组合是钠长石十绿帘石十透闪石或阳起石 没有钙质斜长石和铝质角闪石 铁质堇青石和 黑云母出现于低温部分 红柱石出现温度稍高 有叶蜡石 特征的岩石是斑点板岩 所以也叫斑点板岩 相 如果没有早期的区域变质 这个相甚至难于辨认 温度范围约 300 一 400 压力 0 1 一 0 4GPa 2 普通角闪石角岩相 特征的矿物组合是 斜长石 An 20 普通角闪石 可以有透辉石 而没有斜方辉石 变质泥质 岩与长英质岩石中红柱石 堇青石不与钾长石共生 温度约 400 一 650 压力 0 1 一 0 3GPa 3 辉石角岩相 以夕线石 正长石 紫苏辉石或硅灰石的出现为标志 白云母十石英不稳定 红柱石 堇青石 夕线 石开始与正长石稳定共生 温度范围约为 650 一 m0 压力不超过 0 2GPa 甚至不足 0 1GPa 温度压力 受到花岗质岩石熔融线的限制 4 透长石相 出现黄长石 钙镁橄榄石 斜硅钙石和透氏石等高温淬火矿物为特征 温度极高 约 800 一 1100 压力极 氏 0 02 一 0 08GP 四 变质相系四 变质相系 一 变质相系的概念 变质相系概念是日本地质学家都城秋穗于 1961 年提出的 他在研究日本及环太平洋的一些中新生代 变质带和变质相后认为 每一个变质相只相当于一定的温度 压力范围 但在一个变质地区 地带 内 由于温度和压力的变化范围较大 不能用一个变质相来代表 即使在单一变质相的地区 地带 内 不 能用一个 压力的变化 也往往形成一系列的变质亚相或变质带 所以 他认为 一个变质地区 地 带 的温度 压力的变化往往可以用一个变质相的系列 或相的组合 来表示 这种系列称变质相系 从外界条件看 每一变质地区都有其特征的相系 不同的变质地区 地带 变质相系也可不同 二 变质相系的类型 1961 年都城秋穗将区域变质相划分为五个相系列 或叫压力类型 红柱石一夕线石型 领家一 阿武隈型 低压中间型 巴肯型 蓝晶石一夕线石型 巴罗型 高压中间型 蓝闪石一硬柱石 型 不含硬玉 石英 硬玉一蓝闪石型 三波川型 1 低压型 红柱石一夕线石型 特征是变质泥质岩中出现红柱石和堇青石 其他热梯度为 60 一 25 km 接触变质作用和洋底变质作用也具有很高的地热梯度 因而应属于低压类型 2 中压型 蓝晶石一夕线石型 以泥质原岩中出现蓝晶石 十字石及铁铝榴石等为特征 其地热 梯度为 25 一 16 km 巴罗 1983 年提出六个指示矿物带的苏格兰高地 即属于中压类型 3 高压型 蓝闪石一硬玉型 以硬玉十石英组合代替钠长石 出现蓝闪石 硬柱石 需石等高压 矿物为特征 其地热梯度为 16 一 7 km 其特征和有意义的产状是见于聚敛型板块边缘 俯冲带或碰 撞山系 4 低压过渡型 以十字石和红柱石 堇青石等共生为特征 5 高压过渡型 以蓝闪石和蓝晶石共生 但不含硬玉为特征 变质基性岩和变质硬砂岩 这种物理条件的控制是由温度一压力梯度或地热增温率所决定的 各个变质地区 地带 的地热增温 率不同 相系也不相同 所以 变质相系概念 集中到一点 就是认为 每个变质地区 地带 的 P 一 T 条件都是有着各自的特点 是受一定地壳演化阶段一定地区的地质环境所制约的 有其特性 它们和地 壳的演化有关 因此 不能用一个统一的模式 例如 barrow 带 或某些变质相的格架来硬套 变质相系 明确地表示了变质作用的物理条件和这一地区的地质条件的从属关系 从而打破了长期以来把变质相的 研究作为单纯的物化作用来研究的观点 也打破了经典的深度带概念 无疑 变质相系概念的提出 将 变质作用的研究引向和地质环境的结合 开辟了新的途径 提供了新的工作方向 1966 年世界变质带编图小组还建议按温度划分四个 相组 图 6 6 p86 葡萄石一绿纤石相组 包括沸石相和葡萄石一绿纤石相 绿片岩相组 包括绿片岩相和蓝闪石 硬柱石片岩相 角闪岩相组 包括绿帘石角闪岩和角闪岩相 二辉石麻粒岩相组 包括麻粒岩相和榴辉岩相 由图可见 相组的划分仅考虑温度 其界线与压力轴平行 而相系的划分则不仅考虑压力 界线取决 于地热梯度 因此 所谓低压 中压和高压这样一些相系列名称 严格说来 是不够确切的 三 双变质带及成因 双变质带是与变质相系相联系的另一个问题 在日本和环太平洋的许多地方 常存在发育良好的成对 的变质带 一 对 由两个特点不同而走向平行的变质带组成 变质作用发生时期大致相同 在日本和 环太平洋的许多中一新生代变质地区 常表现为 一个是高压型的 常位于 高压 大洋的一侧 一个 是低压型的 常位于高压型内侧靠大陆一边 有时这两个带都包有某些属于中压型的地区 两个带各具 有不同的建造 岩浆作用和变质作用 包括混合岩化作用和变形作用 的特点 根据板块构造的模式 岩石圈板块之间的相对运动 可以用背离 敛合与剪切这三个分量来描述 这 三者的极端状态 分别以洋内升流顶脊 弧一沟体系和转换断层作为地质上的特征显示 岩石圈板块之 间的敛合带 就是地壳上的活动带 或称造山带 区域变质作用即在这些带中发生 并形成带状分布的 变质杂岩 称为变质带 A Miyashiro 等人认为 双变质带的成因和海洋板块俯冲到大陆板块之下这种运 动有密切的成因联系 1 高压变质带的成因 由于海洋板块的挠曲和积极俯冲时的牵引作用 在海洋和大陆板块的接合部位 将形成一个渤陷的海 沟地带 在这个沉降地带 海洋板块随板的俯冲 被带到较深的部位 使其承受较大的负荷压力 另一 方面 由于海洋板块俯冲速度较大 而岩石对热的传导又较慢 这样 在较深部就出现了高压低温的异 常 P 一 T 条件 从而使下沉的岩层 洋壳及洋壳表层的海相沉积层 发生高压低温的变质 属高压相系 蓝闪石一硬柱石相 在这种情况下 其地热梯度很低 一般不超过 10 一 15 km 根据实验资料 W G Ernst 1973 认为蓝片岩的变质温度为 150 一 500 压力大多数大于 0 3GPa 上限可达或超过 0 8 一 1 0GPa 高压变质相带 常包括一系列不同温度等级的变质岩 从极低级的含浊沸石的岩石 沸石相 直到变 质温度较高的钠长角闪岩 甚至还含 R G Coleman 的 C 型榴辉岩 这种递增变质序列任许多高压变质带 中部能部分发育 但很少完整出现 一般规律是 从海洋向大陆方向 变质强度逐渐增强 以蓝闪石一 硬柱石相为主体的高压变质带的成因 常被解释为形成于消亡带的低温高压环境 2 低压变质带的成因 低压变质带是在地壳的较浅部位 但又具相对较高温度的环境中形成的 其高温部分可达 6m 一 7000C 以上 压力最大不超过 0 5GPa 平均地热梯度 250C cm 按板块学说观点 A Miyashiro 1972 1973 认为 低压变质带的成因是当海洋板块以一定的倾斜 角度向大陆板块俯冲时 两者界面之间为一剪碎带 而在其一侧上方的岩石圈会逐渐形成一系列由剪切 运动所诱导出来的近直立的裂隙 由于板块俯冲的剪切带可深达 700km 从而引起剪切带附近地峻物质的 部分重熔 形成玄武质和安山质岩浆 并沿剪切面向上流动进入海沟区底部 同时 由于地球自形成以 来的排氧作用在地质时代中仍一直在进行着 H2O 及其它挥发分在地慢中仍不断向上移动 因此 在稍后 随着前述上方岩石叫中垂直裂隙的大量发育 这些以 H20 为主的较高温度的挥发组分 可以沿这些裂隙上 升达大陆地壳基底 使些部分因受热发生重熔和重溶 形成花岗质岩浆 这些热的挥发分形成的花岗质 岩浆 趋向于向地壳的浅部运动 从而使较浅部地壳中的岩层 达到一种低压和较高温的环境 形成一 套低压变质岩 并伴随有大量的花岗质岩石 同时 当地壳和地慢不同部分重熔和重溶成因的各种中酸 性岩浆达地表时 则形成大量安山岩一流纹岩类火山岩系 所以 A Miyashiro 认为 在低压变质的宽 广地区内 低压相系变质岩 广泛的深成花岗岩一安山岩一流纹岩火山岩系是三位一体 紧密相互联系的 在这种情况下 过分严格地区分区域变质和接触变质作用是不太合乎实际情况的 A Miyashiro 1976 从板块观点来看 它们是一个起因的不同结果 是相互联系的 双变质带的分布 以日本为例 及成因模式如图 w 一 10 w 一 11 所示 P168 169 一 名词解释 每个 4 分 1 变质作用 指在地壳的形成和演化过程中 由于地球内力的变化 特别是上地幔对地壳的影响 区域热流值和应力发生变化 使地壳中已经存在的岩石在基本保持固态情况下发生矿物成分 化学成分 和结构构造的变化 特殊情况下还可以产生局部重熔或重溶 形成部分流体相 这些作用的总和称变质 作用 2 正变质岩 原岩为岩浆岩经变质作用形成的变质岩称正变质岩 3 负变质岩 原岩为沉积岩经变质作用形成的变质岩称负变质岩 4 特征变质矿物 指稳定范围比较窄 对变质作用的条件变化反应比较灵敏 可以反映变质作用 条件的矿物 如蓝晶石 红柱石 矽线石 硬绿泥石等 5 贯通矿物 指稳定范围比较大 在不同的变质作用条件下都可以稳定存在的矿物 如石英 斜 长石 方解石等 6 重结晶作用 变质作用过程中岩石在固态下岩石中同种矿物重新结晶生长 使矿物的颗粒大小 和形态发生变化 而不形成新矿物相的作用 称重结晶作用 7 变质结晶作用 变质作用过程中 在变质作用 的温度压力范围内 岩石在基本保持固态情况下 通过变质反应使原有矿物逐渐消失 新矿物相逐渐形成的过程称变质结晶作用 变质结晶作用中由于岩 石中的组份发生了重新组合 所以又可称为重组合作用 变质结晶作用过程中岩石的矿物成分发生了 变化 但岩石的总化学成分不变 8 交代作用 在变质作用过程中 在有流体相参与的情况下 岩石在固态下发生某些组份的带人 和带出而使固态岩石的总化学成分发生变化的一种作用 交代作用过程中岩石的矿物成分和化学成分都 发生变化 9 裂隙溶液 交代作用过程中一种存在于岩石的裂隙中 可以自由流动的溶液 它以渗透方式进 行组份迁移 10 间隙溶液 主要以单个分子状态围绕矿物颗粒表面或存在于颗粒之间的间隙中的溶液 它 不能自由流动 主要以扩散方式进行组份迁移 11 变质分异作用 在变质作用的温压条件下 成分均一的原岩经变质作用发生矿物成分的不均一 聚集现象 形成成分不均一的变质岩 这种作用称变质分异作用 12 变质带 变质程度不同的岩石在空间上呈有规律的分带现象 这些带呈变质带 13 递增变质带 在空间上变质程度由低级到高级顺序排列的变质带称递增变质带 又叫渐进变质 带 14 变余结构 变质岩中由于变质结晶作用不彻底而保留下来的原岩的结构特征称变余结构 在浅 变质岩中比较常见 15 变晶结构 在变质作用过程中经重结晶和变质 结晶作用形成的结构称变晶结构 16 区域变质作用 指在区域性温度压力升高的情况下 在大范围内发生的变质作用 其变质作用 因素比较复杂 形成的因素类型多种多样根据大地构造环境及物化条件的不同还可以进一步划分 17 接触变质作用 在岩浆与围岩的接触带 由岩浆带来的热和挥发份对围岩的作用而发生的变质 作用称接触变质作用 根据有无交代作用的发生又可以划分为热接触变质作用和接触交代变质作用 18 气液变质作用 由热的气体及液体对已形成的岩石发生作用 而使岩石的矿物成分和结构构造 发生变化的作用称气液变质作用 19 动力变质作用 在构造运动中 由于应力的作用而使岩石发生机械破碎或变形 从而使岩石的 结构构造和矿物成分发生变化的作用 有时伴有一定的重结晶作用 20 冲击变质作用 通常与陨石作用有关 由于陨石撞击地壳岩石而在陨石坑周围的岩石中产生的 瞬间高温高压变质作用 21 叠加变质作用 早期变质作用形成的岩石 在以后的地质时期中又受到后期变质作用的改造 这种多期变质作用的叠加称叠加变质作用 22 混合岩化作用 在区域变质作用的高级阶段 由于温度的升高 岩石中会局部熔融出现部分 富含长英质组份的流体相 这些流体相顺片理对原来的变质岩进行混合交代形成原来的变质岩基体和新 生的长英质脉体混杂而成的岩石 这种作用称混合岩化作用 23 负荷压力 岩石在一定深度内所承受的上覆岩层的重力 24 应力 岩石所承受的由改造运动所产生的定向压力 25 等化学系列 原岩化学成分相同 在不同的变质作用条件下形成的所有岩石为等化学系列的岩 石 26 等物理系列的岩石 在相同变质作用条件下形成的所有岩石为等物理系列的岩石 27 变晶系 变质岩中将变晶矿物按其结晶力和相对自形程度递减的顺序加以排列 称为变晶系 28 基体 混合岩中残留的原来变质岩的部分 29 脉体 混合岩中新生的长英质组份 30 变质相 指变质作用过程中同时形成的一套矿物共生组合及其所反映的形成时的物理化学条件 31 变质相系 一个变质地区的温度 压力的变化往往可以用一个变质相的系列 或相的组合 来 表示 这种系列称变质相系 32 变质矿物共生组合 在变质作用过程中同时形成彼此稳定共存的一组矿物为变质矿物共生组合 33 交代假象结构 交代作用中 原来的矿物被另一种新的矿物所置换 但新矿物仍保留原来矿物 的外形 有时甚至内部结构特征 这种结构为交代假象结构 34 筛状变晶结构 包含变晶结构的一种 当包体矿物含量很多 主晶矿物呈筛底 这种结构为筛 状变晶结构 35 碎斑结构 岩石破碎较强烈时 在粉碎了的岩石中残留有较大的岩石碎块 宛如斑状结构中的 斑晶 这种结构为碎斑结构 36 糜棱结构 岩石破碎十分强烈时 原岩矿物绝大部分破碎为隐晶质的粉末 内部物质在应力作 用下滑动成为层状或似流动状改造 少量残斑呈眼球状 这种结构为糜棱结构 37 板状构造 区域低温动力变质作用条件下 柔性岩石中出现一组平行的劈理面 沿劈理面破开 形成表面平滑的板状 新生矿物很少 是低级区域变质岩板岩中常见的改造 38 千枚状构造 应力作用比较强 岩石发生变质重结晶作用 但变质重结晶程度不高 矿物颗 粒肉眼不能分辨 微晶绢云母和绿泥石密集定向排列 在片理面上形成强烈的丝绢光泽 片理常出现小 褶纹 是低级区域变质岩常见的构造 39 片状构造 变质重结晶程度高 通常片柱状矿物含量高 片柱状矿物连续定向排列 常与粒状 矿物成互层状 沿片理面容易剥开 片理面较平直 是中级区域变质岩常见的构造 40 片麻状构造 岩石中矿物的变质重结晶程度很高 岩石中主要为粒状矿物片拄状矿物中断续定 向排列 主要出现在中高级区域变质岩中 1 引起岩石发生变质的主要外部因素有 温度 压力 具化学活动性的流体相 其中温度是 最重要的因素 2 变质作用方式主要有重结晶作用 变质结晶作用 交代作用 变质分异作用 变形和碎裂作用 3 在没有交代作用的前提下 变质岩的化学成分主要受原岩化学成分的影响 4 变质岩的矿物成分主要受原岩成分 和变质作用条件两方面因素控制 5 交代作用是使岩石的总化学成分发生改变的一种作用 6 根据有无交代作用的发生 可将接触变质作用分为热接触变质作用和接触交代变质作用 7 变质岩的矿物成分根据成因可分为稳定矿物和不稳定矿物 根据稳定范围的宽窄可分为特征变质 矿物和贯通矿物 8 混合岩主要是由基体和脉体两部分组成 9 根据等化学系列的概念可将变质岩分为富铝系列 长英质系列 碳酸盐系列 基性岩系列 超基 性岩系列五个系列 10 混合岩的基体是指残留的原变质岩部分 脉体是指新生的长英质组分 11 基性岩石的递增变质带由低级到高级依次划分为钠长石 绿泥石带 钠长石 阳起石带 钠长石 普通角闪石带 斜长石 普通角闪石带 二辉石五个带 12 泥质岩石的递增变质带由低级到高级依次划分为 绿泥石带 黑云母带 铁铝榴石带 十字石 带 蓝晶石带 矽线石六个带 13 矽卡岩是在的岩浆侵入体和钙镁质的围岩接触带附近经接触交代 变质作用形成的岩石 14 变质岩命名的一般格式为附加名词 基本名称 17 交代作用过程中 组分是主要通过渗透作用和扩散作用两种方式迁移的 18 蓝晶石 红拄石和矽线石是变质中最常见的三个同质异相体矿物 19 变质双带是包括一个高压低温变质带和一个高温低压变质带 20 M 戈尔特斯密特矿物相律的数学表达式是 P C 它说明变质作用过程中稳定平衡状态下共 存的矿物相数 P 等于或少于体系中的独立组分数 C 21 变质作用过程中 压力的增加有利于分子体积 小 比重 大的矿物生成 22 按照变晶矿物的颗粒形态 可将变晶结构分为粒状变晶结构 鳞片变晶结构和纤状变晶结构 三种基本类型 23 碎裂结构按照破碎程度又弱到强可划分为碎裂结构 碎斑结构和糜棱结构三种基本类型 24 变质岩中变质矿物的自形程度主要取决于矿物结晶力的大小 而与结晶先后无关 25 斜长角闪岩是主要由普通角闪石和中基性斜长石组成的岩石 26 榴辉岩的主要矿物成分是富镁石榴石和绿辉石 一般没有长石类矿物 27 干糜岩具纤枚状构造 是动力变质作用下形成的一种岩石 28 蛇纹岩是由超基性岩浆岩岩石经气液变质作用形成的岩石 29 区域变质作用的主要类型包括埋深变质作用 区域低温动力变质作用和区域中高温变质作用 30 蓝闪片岩相是在低温高压 变质作用条件下形成的典型变质相 31 透长石相一般是热接触变质作用形成的变质相 它是在高温低压条件下形成的 32 片沸石分解形成浊沸石或硬柱石是沉积岩成岩作用和变质作用作用之间的界限 33 不同原岩在相同变质作用条件下形成不同的变质矿物组合 相同原岩在不同变质作用条件下形 成不同的变质矿物组合 34 冲击变质作用是由陨石撞击地球而发生的一种变质作用 它是在高温高压条件下发生的瞬间变 质作用 35 决定变质反应速度的主要因素包括温度 流体相和应力 36 蓝闪石 硬柱石 硬五 石英是典型的高压低温变质矿物组合 37 变质岩的化学成分在没有交代作用的情况下 主要取决于原岩的化学成分在伴随有交代作用的 情况下 还取决于交代作用的类型和交代作用的强度 38 固咽固 气反应中最常见的两种反应是脱水反应和碳酸盐反应 39 变质岩的构造按照成因可分为变余构造 变成构造和混合岩构造三类 40 变质岩的结构按照成因可分为变余结构 变晶结构 交代结构和变形和碎裂结构 四类 三 判断正误题 每个 1 分 1 灰岩变成大理岩是变质结晶作用的典型例子 x 2 粒岩的变质程度比片麻岩要高 x 3 岩的原生矿物和新生矿物在一定的变质作用条件下都是稳定矿物 4 次生石英岩是由石英砂岩经气液变质作用形成 x 5 富铝系列的岩石原岩一般为泥质沉积岩 6 变质岩中矿物的自形程度主要于结晶先后有关 x 7 变质岩中变斑晶的形成一般与基质同时或稍晚于基质矿物的形成 8 混合岩中基体指暗色矿物 脉体指浅色矿物 x 9 变粒岩是一种据细粒粒状变晶结构的中高级变质岩 10 黄铁细晶岩是酸性脉岩经气液变质作用形成的岩石 11 变质结晶作用又称重组合作用 12 绿片岩的原岩为泥质岩及酸性火山岩 x 13 云英岩是酸性侵入岩及其它长英质岩石经气液变质作用形成的岩石 14 榴辉岩的主要矿物成分为绿辉石 石榴石和角闪石 x 15 接触交代变质作用的主要变质作用因素是温度和压力 x 16 矽卡岩和角岩都是接触交代变质作用形成的岩石 x 17 红柱石 蓝晶石 矽线石是类质同象体矿物 x 18 角岩结构是在区域变质作用条件下形成的一种变晶结构 x 19 千糜岩具干枚状构造 它是区域变质作用条件下形成的岩石 x 20 变质作用过程中压力增大有利于分子体积小 比重大的矿物生成 21 麻粒岩相的岩石就是麻粒岩 22 蓝闪石 硬柱石 钠长石 霰石是高温高压条件下形成的矿物组合 x 23 假熔岩是一种溶化了的动力变质岩 x 24 变质岩中的片理都是继承原来沉积岩的层理形成的 x 25 连续反应中 反应物和生成物可以在一定的 P T 区间内同时存在 26 不连续反应是变质作用研究中的分带反应 27 形成混合岩的主要变质作用方式是重结晶作用 x 28 片麻岩既可以是角闪岩相的岩石 也可以是麻粒岩相的岩石 29 热接触变质作用形成的典型岩石是角岩 30 混合岩化作用的最终结果是形成混合花岗岩类岩石 31 红柱石是高温低压条件下形成的特征变质矿物 32 从石灰岩变成大理岩 岩石的矿物成分发生了变化 x 33 红柱石 蓝晶石和矽线石之间的转变是属于变质结晶作用 34 有流体相参与时可升高重熔作用的温度 x 35 交代作用过程中 岩石的总化学成分发生变化 但岩石的总体积基本不变 36 同一 P T 条件下形成的变质岩属于一个等物理系列的岩石 37 稳定矿物就是在不同变质作用条件下都可以稳定存在的矿物 x 38 变粒岩和麻粒岩都是麻粒岩相的变质岩 x 39 变质矿物共生组合是指在同一岩石中共存的一组矿物 x 40 特征变质矿物是指只在变质岩中出现的矿物 x 四 简答题 1 简述板岩的主要特征及命名 5 分 岩石致密坚硬 板状构造 有时出现斑点状构造或变斑状构造 隐晶质结构 镜下通常为变余泥质 粉砂质结构和变余层理构造 新生矿物少 一般仅见绢云母和绿泥石沿板理面分布 斑点或斑晶通常为 空晶石 原岩主要为泥质 粉砂质沉积岩及部分中酸性凝灰岩 沉凝灰岩 为低温区域动力变质作用的 产物 命名 颜色 杂质组分 板岩 2 简述千枚岩的主要特征及命名 5 分 岩石通常具有显微粒状鳞片变晶结构或斑状变晶结构 粒度 0 1mm 肉眼难以区分基质中的矿 物颗粒 典型的千枚状构造 典型的主要变质矿物组合为绢云母 绿泥石 石英 变斑晶常见为硬绿泥石 锰铝榴石 空晶石等 手标本上产具有强烈的丝绢光泽 当基质中出现黑云母的雏晶时开始向片岩过渡 原岩常为泥质 粉砂质沉积岩及部分中酸性火山岩 主要为区域低温动力变质作用形成的低级变质岩类 命名 颜色 特征变质矿物 主要矿物 千枚岩 3 简述片岩的主要特征及命名 10 分 岩石具全晶质鳞片变晶结构 粒状鳞片变晶结构 鳞片粒状变晶结构 粒度一般大于 0 1mm 斑状 变晶结构常见 肉眼即可区分出矿物颗粒 片状构造 片柱状矿物的含量一般大于 30 粒状矿物含量 小于 70 片柱状矿物主要有云母类 绿泥石 滑石 蛇纹石等 粒状矿物主要为石英和长石 长石一 般为钠长石或酸性斜长石 而且长石的含量一般小于 25 特征变质矿物常见有红柱石 蓝晶石 石榴石 堇青石 十字石 蓝闪石 绿帘石 黝帘石等 原 岩类型复杂 可以是各种类型的沉积岩及火山岩和火山碎屑岩 是中 低级区域动力 热流变质作用条 件下和部分热接触变质作用条件下形成的岩石 根据原岩类型的不同还可以进一步划分不同的片岩类型 命名 颜色 特征变质矿物 主要片柱状矿物 片岩 4 简述片麻岩的主要特征及命名 10 分 常为鳞片粒状变晶结构 粒度一般大于 1mm 片麻状构造 片柱状矿物的含量小于 30 粒状矿物 含量大于 70 片柱状矿物主要为云母 角闪石 辉石 粒状矿物为石英和长石 长石有钾长石和斜长 石 而且长石的含量一般大于 25 特征变质矿物常见有矽线石 堇青石 蓝晶石 石榴石 方柱石等 原岩类型复杂 可以是各种类型的沉积岩 也可以是火山岩 火山碎屑岩及各种侵入岩 是中 高级区 域动力热流变质作用条件下或高温热接触变质作用条件下形成的岩石类型 根据原岩类型的不同还可以 进一步划分不同类型的片麻岩 命名 颜色 特征变质矿物 长石的种类 片麻岩 5 简述斜长角闪岩的主要特征及命名 5 分 颜色较深 岩石具中 细粒到中 粗粒柱状粒状变晶结构 块状构造或片麻状构造常见 矿物成分 主要为角闪石和斜长石 角闪石和斜长石二者的含量近于相等 少量石英 其它次要矿物常见有绿帘石 透辉石 榍石 磁铁矿等 原岩通常为基性侵入岩 基性火山岩 泥质白云岩和富铁质白云质泥灰岩 常形成与区域中 高温动力热流变质作用条件下 有时也可在热接触变质作用条件下形成 命名 构造 特征变质矿物 斜长角闪岩 6 简述变粒岩的主要特征及命名 5 分 具典型的等粒细粒粒状变晶结构 粒度一般小于 0 5mm 长英质粒状矿物的含量大于 70 长石 的含量大于 25 片柱状矿物的含量在 10 30 长石中可以有钾长石和斜长石 片柱状矿物可以有白 云母 黑云母 角闪石类 辉石类 帘石类 石榴子石也是变粒岩中常见的矿物 其原岩主要为中酸 性火山岩 火山碎屑岩及硬砂岩 形成条件基本同片麻岩 当这类岩石中暗色矿物含量小于 10 时则称 为浅粒岩 命名 特征变质矿物 主要片柱状矿物 长石种类 变粒岩 7 简述麻粒岩的主要特征及命名 5 分 岩石具中 细粒到中 粗粒粒状变晶结构 块状构造为主 另外可见