第4讲-变质岩的成分特征

内容回顾 共生原理和成分 共生图解概念 ACF图 A KF图 AFM图 成分图解综述 变质相 变质岩MetamorphicRock 第四章变质岩的成分特征 授课内容 变质岩的化学成分特征 变质岩的矿物成分特征 1 变质岩的化学成分特征 成分特征 变质岩的化学成分 变质岩的化学成分取决于两方面 一方面与原岩有密切关系 另一方面又和变质作用的特点有关总的来说 变质岩的化学成分主要有 SiO2 A12O3 Fe2O3 FeO MnO MgO CaO Na2O K2O H2O CO2及TiO2 P2O5等 1 变质岩的化学成分特征 成分特征 变质岩的化学成分 与岩浆岩 沉积岩相比 变质岩化学成分变化范围大 与岩浆岩 沉积岩成分变化总范围相当 根据原岩的化学组成在变质作用过程中是否发生改变 可以把变质作用划分等化学变质作用和异化学变质作用 1 变质岩的化学成分特征 成分特征 变质岩的化学成分 等化学变质作用 是指变质作用过程中 不伴随有交代作用 原岩组分除H2O和CO2以外 其它组分基本保持不变的变质作用 如接触变质 区域变质 异化学变质作用 则伴随有交代作用 在变质作用过程中有元素带入带出 其组分有明显变化 系统是开放的 如气 液变质及一部分混合岩化作用 1 变质岩的化学成分特征 成分特征 变质岩的化学成分 等化学变质情况下 变质岩化学成分取决于原岩化学成分 根据变质岩化学成分可恢复原岩类型 从原岩角度 变质岩分为 正变质岩 原岩为火成岩副变质岩 原岩为沉积岩复变质岩 已形成的变质岩再遭受变质 1 变质岩的化学成分特征 成分特征 变质岩的化学成分 正变质岩与副变质岩 的化学成分差别SiO2 正变质岩34 80 副变质岩0 95 以上 Al2O3 正变质岩不超过40 副变质岩高达90 Fe2O3 FeO 正变质岩一般30 形成富铁岩石 1 变质岩的化学成分特征 成分特征 变质岩的化学成分 正变质岩与副变质岩 的化学成分差别MnO 正变质岩含量少 l 可达2 3 1 变质岩的化学成分特征 成分特征 变质岩的化学成分 正变质岩与副变质岩 的区分方法 等化学 根据SiO2 CaO CaO MgO Na2O K2O含量 将具有突出岩石化学特征成分鉴定出来 如SiO2 80 CaO 15 或CaO MgO 30 Na2O K2O 10 1 变质岩的化学成分特征 成分特征 变质岩的化学成分 正变质岩与副变质岩 的区分方法 等化学 再计算K值和A值 用K A相关图解进行鉴别 K K2O K2O Na2O A Al2O3 Al2O3 Na2O K2O CaO 1 变质岩的化学成分特征 成分特征 正变质岩与副变质岩 的区分方法 等化学 变质岩化学分析资料 砂岩或硅质岩 SiO2 80 CaO 15 或CaO MgO 30 碳酸盐岩石 Na2O K2O 10 碱性或酸性火山岩 K A相关图解 正变质岩 副变质岩 1 变质岩的化学成分特征 成分特征 变质岩的化学成分 在异化学变质情况下 变质岩的化学成分既取决于原岩的化学特征 又取决于交代作用的类型和强度 用岩石化学方法研究交代变质岩的化学成分特点 可推断原岩成分特点 了解交代过程中元素带入带出的情况 查明交代作用的特点和强度 1 变质岩的化学成分特征 成分特征 变质岩的化学成分 变质作用过程中 原岩的矿物成分 结构构造都要发生改变 甚至变得面目全非 然而 一般变质作用则基本不改变原岩的主要化学成分 即使是异化学变质 也或多或小可追索出原岩化学成分变异的某些特点 因而变质岩化学成分是恢复原岩和划分对比变质地层的重要标志 1 变质岩的化学成分特征 成分特征 变质岩的化学成分 在变质岩的分类研究 岩石的物质成分是基础 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 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 如一个变质相或变质带的岩石 1 变质岩的化学成分特征 成分特征 变质岩的化学类型划分 Turner提出一个简明的等化学分类 将常见的变质岩归纳为 个化学类型 泥质变质岩 源于泥质 铝质 沉积物 长英质变质岩 包括变质的砂岩 硅质凝灰岩和中酸性岩浆岩 钙质变质岩 源于灰岩和白云岩 可含石英 粘土矿物等杂质 等钙质沉积物 1 变质岩的化学成分特征 成分特征 变质岩的化学类型划分 基性变质岩 由基性岩浆岩 凝灰岩及含显著数量的Ca A1 Fe Mg的不纯泥灰质沉积物转变而来的变质岩 镁质变质岩 源于超基性岩浆岩和绿泥石质及其它富含Mg Fe的沉积物 1 变质岩的化学成分特征 成分特征 变质岩的化学类型划分 大类变质岩特征 温压敏感性 泥质和基性岩石 富钙和镁质岩石 长英质岩石 岩石强度 镁质 基性 长英质 钙质 泥质原岩性质 泥质 钙质 镁质易确定 而长英质 基性很复杂 1 变质岩的化学成分特征 成分特征 变质岩的化学类型划分 区分正 副片麻岩的Werner图解 CaO MgO 图解 长英质 基性 授课内容 变质岩的化学成分特征 变质岩的矿物成分特征 2 变质岩的矿物成分特征 成分特征 矿物成分取决于原岩的特点 变质作用及交代作用的类型和强度 变质岩矿物成分更为复杂多样 这一方面是由于变质岩的化学组成极为宽广 另一方面是由变质作用的特点所决定的 变质作用温度界于岩浆作用与沉积作用之间 且温压变化范围宽广得多在变质作用过程中有应力和溶液参与等 2 变质岩的化学成分特征 成分特征 变质岩的矿物成分的影响因素 变质岩矿物成分取决于岩石 原岩 化学成分和变质作用条件 一方面 相同变质条件下不同化学类型岩石会出现不同的变质矿物组合 另一方面 同一化学类型原岩在不同的变质条件下也会出现不同的矿物组合 2 变质岩的化学成分特征 成分特征 变质岩的矿物成分的影响因素 变质岩矿物成分首先取决于原岩化学成分如硅质灰岩 主要成分为CaCO3和SiO2 经变质后可出现石英 方解石 硅灰石等碳酸盐和钙硅酸盐矿物 而不会出现红柱石 蓝晶石 夕线石等富铝矿物 成分为纯SiO2的硅质岩 在变质作用过程中仅出现石英 形成纯的石英岩 因此如不伴随明显的交代作用 则一定化学类型的变质岩与一定矿物成分相对应 这意味着 研究岩石的矿物成分可推断岩石的化学类型 2 变质岩的化学成分特征 成分特征 变质岩的矿物成分的影响因素 SiO2 SiO2对变质岩的矿物组合影响明显 如果SiO2不饱和 就会出现硅不饱和矿物刚玉 尖晶石 橄榄石这些硅不饱和矿物通常不与石英共生 五大类常见岩石通常都含石英 属SiO2饱和 过饱和岩石 2 变质岩的化学成分特征 成分特征 变质岩的矿物成分的影响因素 Al2O3 K2O 变质岩Al2O3 K2O饱和程度对矿物共生有重要影响一类含富铝矿物红柱石 堇青石而不含钾长石另一类含钾长石而不含富铝矿物 虽然钾长石和富铝矿物在该区都是稳定的 但却不能共生 因此 泥质变质岩划分为两个化学类型 一类为K2O不足泥质变质岩 原岩为高岭石粘土岩 蒙脱石粘土岩 另一类为K2O过剩 泥质变质岩 原岩主要为水云母粘土岩 2 变质岩的化学成分特征 成分特征 变质岩的矿物成分的影响因素 Al2O3 K2O KAl3Si3O10 OH 2 SiO2 KAlSi3O8 Al2SiO5 H2O白云母石英钾长石红柱石 矽线石K2O过剩 Al2O3不足 则形成白云母 石英 钾长石组合 无Al2SiO5 若K2O不足 Al2O3过剩 则形成白云母 石英 Al2SiO5组合 无钾长石 在高温下白云母 石英不稳定 发生反应生成钾长石 Al2SiO5 钾长石与富铝矿物共生 此时 K2O过剩与K2O不足岩石的矿物组合相同 仅矿物含量有差别 2 变质岩的化学成分特征 成分特征 变质岩的矿物成分的影响因素 结论 变质岩的矿物组合是一定P T x条件下化学平衡产物因而变质条件是影响变质岩矿物成分的重要因素 但是变质岩中的矿物并不都是热峰条件下达到平衡的结果 由于反应不彻底 可有热峰前矿物残留 它们通常呈热峰矿物的包裹体产出 而热峰后退变质阶段再平衡是一个降温过程 反应速率小 往往反应不彻底 所以退变质矿物通常以热峰矿物的不彻底反应物形式出现 常局部分布在热峰矿物的边缘或裂隙中 识别岩石中热峰前矿物 热峰矿物 热峰后退变质矿物 查明其形成P T条件 是建立P T轨迹的岩石学方法 2 变质岩的化学成分特征 成分特征 矿物成分特点 与岩浆岩对比 变质岩中广泛出现铝的硅酸盐类矿物 如红柱石 蓝晶石 矽线石 Al2SiO5 等 变质岩中可出现不含铁的镁硅酸盐类矿物 如镁橄榄石 Mg2SiO4 和复杂的钙镁铁锰铝的硅酸盐类矿物 如石榴石类 而岩浆岩中一般是铁镁呈类质同象的正硅酸盐 可出现铁镁铝的铝硅酸盐类矿物 堇青石 十字石 岩浆岩中只出现钾钠钙铝硅酸盐类矿物 如各种长石 2 变质岩的化学成分特征 成分特征 矿物成分特点 与岩浆岩对比 纯钙的硅酸盐如硅灰石 CaSiO3 为变质岩所特有 变质岩中含 OH 矿物比岩浆岩多见 变质岩中碳酸盐类矿物分布广泛 矿物化学成分是岩石化学成分的反映 记住主要造岩矿物化学成分特点 有助于了解变质岩化学特点 推断其原岩类型 2 变质岩的化学成分特征 成分特征 矿物内部结构和其它特点 变质岩中层状 链状构造的矿物较多 常发育有较多的纤维状 鳞片状 柱状 针状矿物 且这些矿物的平均延展性比岩浆岩中同类矿物大 如黑云母在岩浆岩中的延展性一般为1 5左右 而在变质岩中达7 10变质岩中常发育有分子排列极紧密的矿物 这种矿物具有较小的分子体积和较大的比重 如石榴石反应式 Mg2SiO4 CaAl2Si2O8 CaMg2Al2Si3O12矿物橄榄石钙长石石榴子石分子体积 43 9101 1121 2 变质岩的化学成分特征 成分特征 矿物内部结构和其它特点 变质岩中同质异象矿物发育 如红柱石 蓝晶石斜长石的环带结构在变质岩中较少见变质岩中矿物的变形现象发育 2 变质岩的化学成分特征 成分特征 五大化学类型变质岩的化学成分矿物成分特点 泥质变质岩化学成分 Al2O3 K2O含量高 K2O Al2O3相对含量变化大 矿物成分 是云母含量高 石英常见 两个亚类矿物成分有明显差别 2 变质岩的化学成分特征 成分特征 五大化学类型变质岩的化学成分矿物成分特点 Al2O3过剩的泥质变质岩 富铝系列 特点 Al2O3 K2O Na2O CaO 分子数 含富铝矿物 红柱石 蓝晶石 夕线石等 中低温时无钾长石 高温时 麻粒岩相 辉石角岩相等 出现钾长石 泥质变质岩 2 变质岩的化学成分特征 成分特征 五大化学类型变质岩的化学成分矿物成分特点 K2O过剩的泥质变质岩 特点是 含钾长石 中低温时无富铝矿物 高温时出现富铝矿物 夕线石 堇青石等 中低温时富铝矿物与钾长石不共生 两类泥质岩矿物组合明显不同 高温时富铝矿物与钾长石共生 两类泥质岩矿物组合相同 仅矿物含量有差别 泥质变质岩 2 变质岩的化学成分特征 成分特征 五大化学类型变质岩的化学成分矿物成分特点 泥质变质岩 1 2 1 2 2 变质岩的化学成分特征 成分特征 五大化学类型变质岩的化学成分矿物成分特点 长英质变质岩化学成分 SiO2含量高 通常K2O过剩 Al2O3不足矿物成分 以石英 长石为主 矿物组合与K2O过剩的泥质变质岩相同 2 变质岩的化学成分特征 成分特征 五大化学类型变质岩的化学成分矿物成分特点 长英质变质岩 2 2 2 变质岩的化学成分特征 成分特征 五大化学类型变质岩的化学成分矿物成分特点 钙质变质岩化学成分 CaO含量高 可含一定量的MgO FeO Al2O3 SiO2 矿物成分 以碳酸盐矿物 方解石 白云石等 和钙镁硅酸盐矿物 硅灰石 透辉石 阳起石 透闪石 滑石等 为主 可含一定量钙铝硅酸盐矿物 绿帘石 方柱石 钙质斜长石 钙铝 钙铁榴石 符山石等 及石英 2 变质岩的化学成分特征 成分特征 五大化学类型变质岩的化学成分矿物成分特点 钙质变质岩 3 2 变质岩的化学成分特征 成分特征 五大化学类型变质岩的化学成分矿物成分特点 基性变质岩化学成分 MgO FeO CaO含量高 含一定量的Al2O3 矿物成分 富含斜长石和绿帘石 绿泥石 单斜辉石 单斜闪石 透闪石 阳起石 普通角闪石 斜方辉石 铁铝 镁铝榴石及黑云母等铁镁钙的硅酸盐 铝硅酸盐矿物 可含一定量的石英 2 变质岩的化学成分特征 成分特征 五大化学类型变质岩的化学成分矿物成分特点 基性变质岩 4 4 2 变质岩的化学成分特征 成分特征 五大化学类型变质岩的化学成分矿物成分特点 镁质变质岩化学成分 富MgO FeO 贫CaO Al2O3 SiO2 矿物成分 缺乏长石 石英 富含富镁铁的矿物 蛇纹石 滑石 水镁石 菱镁矿 直闪石 镁铁闪石 紫苏辉石 透闪石 阳起石 绿泥石 黑云母 铁铝 镁铝榴石等 2 变质岩的化学成分特征 成分特征 五大化学类型变质岩的化学成分矿物成分特点 镁质变质岩 5 2 变质岩的化学成分特征 成分特征 变质岩矿物的成因分类 不稳定矿物 残余矿物概念 在一定变质条件下超越平衡条件而存在的早先已有矿物的准稳定残余矿物 特征 与其它矿物之间存在明显的置换关系常见于低级变