变质岩的基本特征和分类

1、变质岩的基本特征和分类第1页，共41页，2022年，5月20日，5点36分，星期二岩石的化学成分、矿物成分、结构和构造构成岩石的主要特征，其中矿物成分是化学成分的宏观体现和直接反映。变质岩与岩浆岩和沉积岩的区别，除宏观尺度上即产状上的区别外，矿物成分、结构和构造也有特征区别，必须扎实掌握。在变质岩岩石的家族中，不同成因类型的变质岩也从组成、结构和构造上具有各自独有的特征，必须正确区分（必要时要结合化学成分才能加以区分）。第2页，共41页，2022年，5月20日，5点36分，星期二一、岩石成分特点和化学类型划分二、矿物成分特点及影响因素三、变质岩的结构构造四、变质岩的原岩恢复五、变质岩的岩相学分

2、类第3页，共41页，2022年，5月20日，5点36分，星期二一、变质岩化学成分特点 和化学类型划分 变质岩是早先已形成的岩石（火成岩、沉积岩）遭受变质作用的产物，因此，其化学成分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。对于等化学变质过程（封闭：重结晶和变质分异），成分基本不变；对于异化学变质过程（开放：变质交代）成分部分或全部改变第4页，共41页，2022年，5月20日，5点36分，星期二1、特点（1）仍然以13个氧化物为主 ：SiO2, TiO2, Al2O3, Fe2O3, FeO, MnO, MgO, CaO, Na2O, K2O, P2O5, CO2, H2O+；另有

3、微量元素，REE，同位素。（2）与岩浆岩和沉积岩相比某种化学成分变化范围大，相当于岩浆岩和沉积岩相比极端值，如石英中的SiO2含量可达100wt%；可出现正常岩浆岩或沉积岩不存在的化学成分：如蓝晶石铝直闪石片岩以高铝和高镁为特征，在岩浆岩和沉积岩都无对应化学成分的岩石类型。原因：过程复杂，先交代（海底风化）作用，然后再发生变质重结晶。第5页，共41页，2022年，5月20日，5点36分，星期二2、变质岩的主要化学组分分类A孤立组分：低含量氧化物如TiO2、P2O5将形成独立矿物，而称之；B过剩组分：CO2和H2O+将作为一些主要矿物的一部分，且取之不尽，用之不完，故称为过剩组分，SiO2也属过

4、剩组分，以石英矿物相存在；C有效组分： Al2O3, Fe2O3, FeO, MnO, MgO, CaO, Na2O, K2O，并据类质同像替换性质，可归并为 A = Al2O3+ Fe2O3、C = CaO、 K = K2O+Na2O、F = FeO+MnO+MgO, 并常选择其中的三种组分以图解的形成来表达岩石的成分特征和矿物组合第6页，共41页，2022年，5月20日，5点36分，星期二3. 变质岩化学类型的划分Turner（1955）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： （1）泥质变质岩（pelitic）：源于泥质岩(泥岩页岩粘土岩等)； （2）长英质变质岩（qu

5、artz-feldspathic/felsic）：源于石英砂岩和长石砂岩、中酸性的凝灰岩和中酸性岩浆岩(侵入岩和火山岩)； （3）钙质变质岩（calcareous）：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； （4）基性变质岩（basic）：源于基性岩浆岩和富含Fe、Mg的泥泥灰质沉积物； （5）镁质变质岩（magnesian）：源于超镁铁质岩浆岩和绿泥石质及其它富含Mg、Fe的沉积物。 第7页，共41页，2022年，5月20日，5点36分，星期二4、五大化学类型变质岩的成分特点(p. 320 Fig. 20-6)第8页，共41页，2022年，5月20日，5点36分，星期二二、

6、变质岩的矿物成分 1。特点复杂多样 原因：化学组成范围宽；变质作用条件范围也宽，变质作用特点（等化学/异化学）；应力和溶液参与。变质矿物的成因类型 （1）贯通矿物； （2）特征变质矿物（成分/条件）； （3）稳定矿物/峰期矿物（组合） （4）残余矿物； （5）矿物世代第9页，共41页，2022年，5月20日，5点36分，星期二2. 影响因素（原岩化学成分与变质条件） 1）原岩化学成分第10页，共41页，2022年，5月20日，5点36分，星期二（1）基性变质岩在不同变质级中的矿物成分第11页，共41页，2022年，5月20日，5点36分，星期二（2）泥质变质岩在不同变质级中的矿物成分第12页，

7、共41页，2022年，5月20日，5点36分，星期二（3）白云母、黑云母、角闪石、紫苏辉石、斜长石的矿物成分vs变质条件 白云母：绿磷石分子（与Fe-Mg有关的端员组分）随温度升高而降低；黑云母：Fe/Mg比和Ti含量随温度升高而升高，其Ng颜色变化低级（棕绿）中级（棕） 高级（褐、褐红）；角闪石： Fe/Mg比和Ti含量随温度升高而升高，其Ng颜色变化低级（淡绿）中低级（蓝绿） 中级（黄绿） 高级（棕绿、绿棕）；紫苏辉石：Al含量随温度升高而增高，Np从淡粉红玫瑰红斜长石：Ca/Na比值随温度升高而增高第13页，共41页，2022年，5月20日，5点36分，星期二2）压力条件对变质矿物成分的

8、影响 （自我总结） 白云母：角闪石： 单斜辉石斜长石：石榴子石Als：石英：C第14页，共41页，2022年，5月20日，5点36分，星期二三、变质岩的结构构造 1. 概述 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依据。 第15页，共41页，2022年，5月20日，5点36分，星期二2构造类型分变质和变余两个成因类型2.1 变质（变成）构造 分定向、非定向两大类2.1.1 定向构造定向构造是变质岩的一大重要特征。定向构造可分为面状构造和线状构造两大类，它们经常共生在一起。在露头上识别和测量面、线理是变质岩区野外地质调查的基础

9、工作，它可以使地质学家获得变质岩区构造演化信息。第16页，共41页，2022年，5月20日，5点36分，星期二2.1.1.1 面状构造面状构造表现为一系列近平行排列的面，这种面是在变质作用过程中形成的，统称为面理（foliation） 。第17页，共41页，2022年，5月20日，5点36分，星期二a.板状构造；b.千枚状构造；c.片状构造；d.片麻状构造；e.层状（条带状）构造；f.眼球状构造 第18页，共41页，2022年，5月20日，5点36分，星期二a.拉伸线理（矿物定向，仅发育拉伸线理的岩石可称L-构造 岩）b.面理面上的拉伸线理（矿物在面理上定向，S-L构造岩）c. 皱纹线理（对应

10、于小型柔皱如折辟脊的线理）d. 交面线理 （晚期面理交切早期面理而产生的一组线理）2.1.1.2 线状构造 线状构造即线理（lineation），是岩石中各种线状要素的平行定向排列。 第19页，共41页，2022年，5月20日，5点36分，星期二2.1.2 无定向构造主要有块状构造、斑点状构造、瘤状构造角砾状构造、云染状和雾迷状构造等类型 第20页，共41页，2022年，5月20日，5点36分，星期二向上变细的沉积粒序层在变质作用期间变成向上变粗的粒序层的可能的逆转过程 2.2 变余构造正变质岩：变余枕状构造、变余气孔构造、变余杏仁构造等；副变质岩常见变余（交错、粒序等）层理构造第21页，共4

11、1页，2022年，5月20日，5点36分，星期二3. 结构类型也分变质和变余两个成因类型3.1变余结构 变余斑状结构（a）和变余砂状结构（b） 第22页，共41页，2022年，5月20日，5点36分，星期二3.2 变质结构3.2.1 变晶结构及主要类型 变晶结构是变质过程中因变质结晶和变质分异而形成的岩石所具有的结构。由于岩石是在基本保持固体状态下结晶形成的，晶体生长不自由，因此，变晶结构具有自形程度较差、粒度变化大、常见包裹体和反应现象等特点。交代结构可以在局部形成指示交代特征的结构，属局部结构，其岩石结构仍属于变晶结构。本次讲课不专门涉及交代结构。 一般的变晶结构包括组成岩石矿物的粒度、形

12、状、自形程度、相互关系等四个内容，由交代作用形成的岩石中普遍发育交代结构，将在有关课程中介绍。 变质结构包括变晶结构、交代结构和变形结构等。第23页，共41页，2022年，5月20日，5点36分，星期二（）反映变晶粒度、自形程度和形状特征的变晶结构自形程度：变质岩中的矿物大多为他形变晶，极少见自形的变质矿物，矿物的自形程度受成面能控制（变晶系）：一般做局部描述形状：宏观上，据组成变质岩矿物的形状，可将岩石结构描述为粒状（花岗）变晶结构、柱状变晶结构、鳞片变晶结构等，如由多种形状矿物组成，可复合命名，如鳞片花岗变晶结构粒度：从绝对粒度，变晶结构分为粗粒（2mm）、中粒（2-1mm）、细粒 (1-

13、0.1mm)和微粒 （0.1mm）变晶结构等。 第24页，共41页，2022年，5月20日，5点36分，星期二从相对粒度分：（a）等粒变晶结构：可考虑用粒度变晶结构取代；（b）不等粒变晶结构：描述粒度变化范围；（c）斑状变晶结构：如有应重点描述，并对岩石的基质按形状变晶结构描述第25页，共41页，2022年，5月20日，5点36分，星期二（）相互关系包裹关系（嵌状变晶结构）这种结构属局部结构，仅描述该矿物时提及。 嵌状变晶结构的特点是大颗粒包含有细小颗粒包裹体。这种相对大的变晶称变嵌晶。当包裹体很多，变嵌晶呈筛状时，则称为筛状变晶结构。当包裹体定向排列时，则称为残缕结构。若残缕强烈弯曲呈S形，

14、状如雪球，又称为雪球结构。 第26页，共41页，2022年，5月20日，5点36分，星期二（）变晶相互关系反应结构（重要，以往大四有专题课，现已放入研究生课程，本次讲课不要求） 当变质反应或交代反应不彻底，反应物与生成物共存，结构上可反映出它们之间的反应关系，这类结构称为反应结构或不平衡结构（你记得的！）。第27页，共41页，2022年，5月20日，5点36分，星期二港湾结构岛屿结构反应边和冠状体结构 第28页，共41页，2022年，5月20日，5点36分，星期二Plagioclase斜长石Garnet石榴子石Augite普通辉石Omphacite绿辉石第29页，共41页，2022年，5月20

15、日，5点36分，星期二3.2.2 变形结构 变形结构是由变形机制所形成的变质岩（动力变质岩）的特征结构，它因变形性质的不同而有不同的特点。观察变形结构除了从岩石薄片或手标本角度外，也常从更小尺度的晶内和晶界角度观察。国外学者文献中常称其为组构（fabric) 或显微构造 (micro-textures 或 micro-tectonics)。在描述岩石时，我们不仅要描述岩石总体的变形结构特征，也要对晶内和晶界变形结构在组分中加以描述 第30页，共41页，2022年，5月20日，5点36分，星期二a.碎裂结构（示意），断层角砾岩，基质中含氧化锰充填物；b.糜棱结构，Pl-Q-Ms-Ch糜棱岩；c.

16、玻璃质碎粒结构，假玄武玻璃。 3.2.2.1 动力变质岩的变形结构 无论是脆性变形还是塑性变形，都趋向于使岩石细粒化，而且或多或少有原岩颗粒残留。变形结构观察包括岩石尺度和晶体尺度。 第31页，共41页，2022年，5月20日，5点36分，星期二3.2.2.2 晶内和晶界变形的结构表现（）晶粒脆性变形 a.裂纹石榴石；b.碎裂石榴石；c.角闪石大晶体破碎成细小晶体集合体 第32页，共41页，2022年，5月20日，5点36分，星期二（）晶内塑性变形 a.石英的波状消光和变形纹；b.变形带；c.扭折黑云母；d.具变形双晶的斜长石。 第33页，共41页，2022年，5月20日，5点36分，星期二（

17、）扩散流动（a）亚颗粒、（b）压溶颗粒和 c、d（压力影）a.糜棱岩中一纹带石英被亚颗粒（SG）替代；b.受压溶的石英颗粒，尘点显示原颗粒轮廓；c.围绕黄铁矿的压力裾；d.石榴石沿着面理的绿泥石鞘。 第34页，共41页，2022年，5月20日，5点36分，星期二四、变质岩的原岩恢复 基本途径（四个） （1）地质产状和岩石组合；（2）岩相学（特殊矿物和残余结构构造）；（3）地球化学（主量、微量、同位素等）；（4）副矿物（锆石）第35页，共41页，2022年，5月20日，5点36分，星期二区分正、副片麻岩的Werner（1987）图解 CaO-MgO-图解1副角闪岩；2正角闪岩第36页，共41页，

18、2022年，5月20日，5点36分，星期二变质石英砂岩中的碎屑锆石弱变质改造的变质花岗岩中的岩浆成因锆石强变质改造的变质花岗岩中的岩浆成因锆石第37页，共41页，2022年，5月20日，5点36分，星期二五、变质岩的岩相学分类和命名 变质岩岩相学分类方案有两类：一类建立在矿物成分基础上称为矿物学分类，通常限于结晶质的区域质岩；另一类主要考虑结构构造，用岩石最显著的结构构造等特征划分岩石的基本类型，称为结构分类 。第38页，共41页，2022年，5月20日，5点36分，星期二本教材建议的变质岩岩相学分类(表19-2)是在Best（1982）和Raymond（1995）的分类基础上拟定的。把变质岩分为面理化和无面理至弱面理化两大类。本次讲课分类：首先按岩石成因划分为区域变质岩、接触变质岩、动力变质岩、混合岩；然后对不同成因类型变质岩再依据组成和结构特征进一步划分。 第39页，共41页，2022年，5月20日，5点36分，星期二思 考 题 扎实地掌握ACF和AKF图解，熟记五大化学类型变质岩的化学成分特点、和可能出现的变质矿物及其特点已知岩石的矿物组合，指出它们的