变质作用与板块构造课件

第七章变质作用与大地构造*1.问题的提出及研究意义2.变质相系与板块构造3.变质双带4.变质作用P-T-t轨迹与构造演化一.问题的提出及研究意义区域变质岩一般都经历了复杂的变形并且具有狭长的带状分布特征。在前寒武纪深剥蚀地区，可以识别出由再造变质杂岩和变质沉积岩组成的活动带。这些特殊的活动带是如何和怎样形成的？它们为何从深部被带到地表？变质作用与构造作用存在密切关系，变质作用研究提供了变质岩埋葬的深度和温度等信息；构造作用提供了变质作用一般的构造背景和构造模式认识和了解地球过去热结构和构造作用的一种重要的手段二.变质相系(metamorphicfaciesseries)

(一)变质相系的概念和意义Miyashiro(1961)提出了变质相系或压力类型。同一变质地区往往不能用一个变质相表示。不同变质地区变质相的组合往往不同。一个地区的温度、压力变化可以用一个变质相的系列（组合）表示。变质相系就是在一个递增变质地区观察到的变质相的系列.变质相系反映的是P/T比值，不同变质地区的P/T

比值与其所处的构造背景有关。(二)变质相系的类型二.变质相系(metamorphicfaciesseries)

3.低P/T型（低压型或红柱石-夕线型）矿物组合特征：以低温红柱石、高温夕线石为特征。变质相的组合：Z→P-P→GS→A→G相当地热梯度：25-60C°/km典型变质地区：苏格兰高地巴肯式地区4.很低P/T型（接触变质型）矿物组合特征：与低P/T型相似，但可出现高温矿物。变质相的组合：AEH→HH→PH相当地热梯度：>80C°/km典型变质地区：北京房山周口店、洋底。图1.变质相系的P-T图解(据Turner,1981).图2.变质相系的P-T图解(Winter2001)(三).变质双带及成因二.变质相系(metamorphicfaciesseries)

变质双带现象在日本或环太平洋的许多地区，常存在发育良好的、分别由高压变质带和低压变质带组成的变质带组合，称为变质双带。变质双带特点高压变质带和低压变质带基本形成于同一时间；两个变质带的走向大致平行；高压变质带常位于向大洋一侧，低压变质带常位于向大陆一侧；两个变质带都可以包括中压型的变质岩系。图4.日本的变质双带（引自Miyashiro1994)低压变质带高压变质带图5.沟-弧体系等温面分布模型同为600C°,在消减带深100km；在火山弧深20km岩石从其变质历史的起点到被捕剥露于地表所经历的P-T条件的连续变化历程。这种连续变化的历程在P-T图解上表现为一条连续的曲线，称变质作用P-T-t轨迹。图7.变质作用P-T-t示意图三.变质作用P-T-t轨迹(一).变质作用P-T-t轨迹的概念(二).变质作用P-T-t轨迹的研究意义1.变质作用理论研究的重大突破。从动态的观点从新审视变质岩石学领域的一些重大问题和基本概念。2.检验和再造构造演化过程的重要手段。使得人们能够从地壳演化层次上认识变质作用发生和发展的原因及地球动力学过程，摆脱了过去纯理论岩石学研究的局限性。3.建立变质作用与大地构造关系的纽带与桥梁。不同大地构造环境下发生的变质作用具有不同类型P-T-t轨迹；不同类型P-T-t轨迹可能代表了不同的构造背景。三.变质作用P-T-t轨迹大陆碰撞造山带构造演化分为两个阶段：陆壳增厚阶段和陆壳减薄（侵蚀）阶段。热演化一般可分为三个阶段：埋藏期、加热期、冷却期。

P-T-t轨迹包括相应的三个阶段。（图示说明）1.埋藏期：浅部岩层迅速进入深部的过程（△dt/dp

<0）。当埋藏停止时,岩层达到压力最大值Pmax，地热梯度为T0。（三）P-T-t轨迹与构造-热演化过程的关系--以大陆碰撞造山带为例三.变质作用P-T-t轨迹2.加热期(热松驰期):

侵蚀作用开始阶段（△dt/dp

>0）。

压力开始降低，温度继续上升直到最大值（Tmax），此时

PPmax。该温度压力条件即为热峰P-t条件或顶峰变质条件，由矿物组合所记录。3.冷却期:

热峰过后，岩石遭受侵蚀作用，逐渐接近地表并出现冷却（△dt/dp

>0）,最后回到稳态的地热梯度。变质作用是一个动态过程，这是P-T-t轨迹思想的核心。（三）P-T-t轨迹与构造-热演化过程的关系--以大陆碰撞造山带为例三.变质作用P-T-t轨迹图8.地壳增厚的仰冲模式a-a’仰冲前;b-b’仰冲后;

c.PTt轨迹.时间大约20Ma图10.同一碰撞带不同深度变质岩的PTt轨迹图11.不同类型(构造背景)的PTt轨迹(Winter2001)1.热峰条件和变质级热峰条件：在变质作用过程中，岩石所经历的最高温度状态时的条件（Miyashiro,1974).由变质矿物组合所纪录。变质级：由变质矿物组合所纪录的热峰温度所划分的变质级。其划分标志是变质矿物组合,代表热峰条件。(五).几个有关的基本概念三.变质作用P-T-t轨迹2.野外P-T曲线和P/T类型野外P-T曲线:

在P-T图解上,各变质带岩石样品矿物组合所代表的一组热峰条件的连线。又称野外变质梯度.P/T比类型:由野外P-T曲线所划分的压力类型.高压型:20C/km中压型:=20-40C/km低压型:40-80C/km很低压型:80C/km三.变质作用P-T-t轨迹