6第五章动力变质作用和接触变质作用资料课件

第五章动力变质岩和接触-热变质岩动力变质岩热-接触变质岩2020年9月28日1动力变质岩动力变质岩一般特点动力变质岩类型大型剪切带中动力变质岩的分布2020年9月28日2动力变质岩一般特点产在断裂带及韧性剪切带中,呈线状分布,所以又称为断层岩;由于与围岩的差异风化,动力变质岩在地貌上常形成洼沟或陡墙;具碎裂结构、糜棱结构,有或多或少的棱角状或眼球状碎斑或碎块;动力变质带内岩性变化大,岩石面貌受原岩、变形机制和变形强度控制;由于动力变质带是流体活动地带,所以常伴随有蚀变和矿化;2020年9月28日3动力变质岩类型未固结的固结的无面理的面理化的基质的性质构造破碎强于重结晶构造角砾构造角砾岩碎裂岩系列初糜棱岩糜棱岩系列<50基质体积分数(％)断层泥碎裂岩千糜岩变种糜棱岩50～90超碎裂岩超糜棱岩>90重结晶为主变余糜棱岩

玻璃质假玄武玻璃碎裂岩系列(a)构造角砾岩;(b)碎裂岩;(c)假玄武玻璃.糜棱岩系列

(a)糜棱岩;(b)千糜岩;(c)变余糜棱岩

2020年9月28日4大型剪切带中动力变质岩的分布纵向上：一个深达下地壳的大型剪切带，从地表至地下不同深度P-T条件不同，变形机制不同，因而形成的动力变质岩类型也不同(图21-2)。变形变强，脆性→塑性2020年9月28日5横向上：在同一水平，由于变形强度通常由剪切带两侧向中心递增，而出现由两侧往中心的构造角砾岩一碎裂岩一超碎裂岩，或初糜棱岩一糜棱岩一超糜棱岩等分带现象，如图21-3所示的河南西峡蛇尾韧性剪切带。变形加强，脆性→塑性2020年9月28日6接触-热变质岩接触、热变质岩的一般特点接触、热变质岩的主要岩石类型2020年9月28日7局限在侵人体与围岩接触带附近围岩之中围绕侵入体分布,分布宽度变化很大.由于变质因素主要为T,缺乏偏应力,因而接触—热变质岩一般以具变晶结构、无定向构造为特征,在接触变质晕外带,变余结构构造发育.但不排除继承原岩定向性的继承性定向构造.接触－热变质属于很低P／T变质(视地热梯度>80℃／km),形成深度浅(通常P<0．3GPa),因而矿物成分上以红柱石、堇青石、硅灰石等低压矿物为特征.由于导致接触-热变质的热和流体来自侵入体,因而接触变质晕中出现自侵人体接触带向外变质程度逐渐降低的变质分带,围绕侵人体呈同心圈状分布.发育完整的接触变质带.因岩浆流体的作用,接触-热变质岩往往有夕卡岩等交代岩伴生.接触、热变质岩的一般特点2020年9月28日8接触变质作用紧邻着火成岩侵入体侵入到冷的浅部岩石的热岩浆热效应影响的结果(andpossiblymetasomatic)压力范围很广,包括极低压力接触变质晕2020年9月28日9接触变质作用接触变质晕的大小和形状控制因素:侵入岩的性质围岩的性质大小形状方向温度组分组分围岩进入岩体的深度和变质级别强度渗透性

2020年9月28日10接触变质作用

非常容易判别,通常一个侵入体侵入到浅部岩石中靠近侵入体的围岩常常形成非常均匀的高级变质岩-角岩(hornfelses),残留的结构和构造也是十分普遍的2020年9月28日11TheTypesofMetamorphism接触变质作用多期变质岩石是十分普遍的,usuallyrepresentinganorogeniceventfollowedbyacontactoneSpottedphyllite(orslate)Overprintmaybedueto:LagtimebetweenthecreationofthemagmaatdepthduringTmaximum,anditsmigrationtothelowergraderocksabovePlutonismmayreflectaseparatephaseofpost-orogeniccollapsemagmatism(Chapter18)2020年9月28日12高热变质作用在非常低的压力条件下的非常高温的变质,由火山岩或次火山岩岩体产生的.

也可以发育在捕虏体中2020年9月28日13Tuner（1955）简明等化学分类泥质岩类：原岩为泥质沉积物。长英质：包括砂岩、酸性岩浆岩等。钙质：原岩为各种灰岩、白云岩等。基性：包括基性侵入岩、火山岩以及铁质白云质泥灰岩杂砂岩等。镁质：原岩为相近的超基性岩以及与之成分泥岩、砂岩。

接触、热变质岩的主要岩石类型2020年9月28日14Fig.25-2.Temperature-pressurediagramshowingthegenerallyacceptedlimitsofthevariousfaciesusedinthistext.Winter(2001)AnIntroductiontoIgneousandMetamorphicPetrology.PrenticeHall.2020年9月28日15泥质岩钙质岩石例子2020年9月28日16在英国Skiddaw接触变质晕中的泥质岩的接触变质作用,加里东Skiddaw板岩(英国的湖区(EnglishLakeDistrict))被几个花岗岩体侵入侵入体是较浅的,接触变质叠加在一个较早的低级区域造山变质作用之上.2020年9月28日17例子：英国SkiddawAureole泥岩根据结构特征,围绕着Skiddaw花岗岩的接触变质岩可分为三个亚带:未改变的板岩星点状板岩的外带红柱石板岩的中带角岩内带Skiddaw花岗岩变质级别增加在英国Skiddaw接触变质晕中的泥质岩的接触变质作用,2020年9月28日18Figure21-14.GeologicMapandcross-sectionoftheareaaroundtheSkiddawgranite,LakeDistrict,UK.AfterEastwoodetal(1968).GeologyoftheCountryaroundCockermouthandCaldbeck.Explanationaccompanyingthe1-inchGeologicalSheet23,NewSeries.InstituteofGeologicalSciences.London.2020年9月28日19中带:板岩多被重结晶,含黑云母+白云母+堇青石+红柱石+石英Figure21-15.Cordierite-andalusiteslatefromthemiddlezoneoftheSkiddawaureole.FromMason(1978)PetrologyoftheMetamorphicRocks.GeorgeAllen&Unwin.London.1mm在英国Skiddaw接触变质晕中的泥质岩的接触变质作用,2020年9月28日20内带:整个重结晶无面理Figure21-16.Andalusite-cordieriteschistfromtheinnerzoneoftheSkiddawaureole.Notethechiastolitecrossinandalusite(seealsoFigure22-49).FromMason(1978)PetrologyoftheMetamorphicRocks.GeorgeAllen&Unwin.London.1mm在英国Skiddaw接触变质晕中的泥质岩的接触变质作用,2020年9月28日21这些带是Rastall(1910)根据结构(textural)特征确定的最好应用矿物出现出现的顺序和等变线确定这些带在P-T域中低压的等变线极为收缩因此,随着变质级别增加建立Skiddaw矿物序列是难以精确确定的.在英国Skiddaw接触变质晕中的泥质岩的接触变质作用,2020年9月28日22钙质岩石变质作用钙质岩石在碳酸盐岩类是主要的,通常有灰岩和白云岩通常沿被动大陆边缘分布,形成在一个稳定的大陆架环境中.这些岩石也许是纯的碳酸盐岩,或者包含一些其他沉淀物(如燧石或赤铁矿)和碎屑物质(如砂,粘土等)纯的碳酸盐岩到纯的碎屑岩是完整的序列当被动大陆边缘变为造山带中的一部分时,变质作用开始产生2020年9月28日23变质碳酸盐岩是变质的钙质岩石,在这些钙质岩石中碳酸组分是主要的大理岩是十分纯的碳酸盐岩钙-硅酸岩:

碳酸物质是次要的,也许是由Ca-Mg-Fe-Al矿物构成,如透辉石(diopside),钙铝榴石(grossular),Ca-闪石(Ca-amphiboles),符闪石(vesuvianite),绿帘石(epidote),硅灰石(wollastonite)等.矽卡岩:

钙-硅酸岩是由碳酸盐岩和富硅酸盐岩石或流体之间的交代作用而形成的沉积岩层之间的接触变质碳酸盐岩围岩和一个热的,含水的,硅酸盐侵入体,如花岗岩之间的接触变质.2020年9月28日24Skarn矽卡岩是瑞典文碎石或碎块的意思,是瑞典的一个老矿山的术语.是指太古代的一些铁矿和硫化物矿床,交代石灰岩形成主要是由钙、镁硅酸盐类矿物所组成,常为中粗粒粒状变晶结构,块状构造.常见的类型有:钙质矽卡岩、镁质矽卡岩.岩性变化很大.常见造岩矿物有:钙铝－钙铁榴石系的石榴子石;透辉石－钙铁辉石系的单斜辉石.有时含硅灰石,榍石,黑柱石等.当原岩为白云岩或其它镁质岩石时,可以形成含硅镁石族矿物,蔷薇辉石,钙镁橄榄石,镁橄榄石,金云母,尖晶石等矿物.原岩为凝灰岩,侵入岩等硅酸盐岩时,还可以出现斜长石,普通角闪石,符山石,斧石,方柱石等.岩石成因较复杂,目前通行的看法认为:钙质矽卡岩、镁质矽卡岩主要是由中酸性侵入岩与钙镁碳酸盐类岩石（石灰岩、白云质灰岩等）接触时,由接触交代作用所形成的一类岩石.2020年9月28日25矽卡岩的颜色、结构、构造矽卡岩的外貌和颜色变化较大,一般随着矿物成分和粒径而变化.颜色常常为棕褐色、红褐色、绿褐色、暗绿色、以及浅灰色等.结构多为主要为等粒或不等粒粒状变晶结构.粒径不等,可以很细,细到隐晶质,也可以很粗粗到500mm以上,一般粒径多在1－20mm之间,呈粒状集合体.常含包含变晶结构,环带结构,也可以出现各种交代变余结构、交代假象结构.矽卡岩构造多为块状、带状、条纹状、斑块状、同心球状、角砾状、晶簇状.其还可以出现大量的空洞或空隙,成为不规则的、被模状、晶簇状矿物充填或填满.2020年9月28日26Figure29-2.AportionoftheAltaaureoleinLittleCottonwoodCanyon,SEofSaltLakeCity,UT,wheretalc,tremolite,forsterite,andpericlaseisogradsweremappedinmetacarbonatesbyMooreandKerrick(1976)Amer.J.Sci.,276,502-524.Winter(2001)AnIntroductiontoIgneousandMetamorphicPetrology.PrenticeHall.方镁石镁橄榄石滑石透闪石冲击层2020年9月28日27钙质岩石变质作用Figure29-1.ChemographicsintheCaO-MgO-SiO2

-CO2

-H2Osystem,projectedfromCO2andH2O.Thegreenshadedareasrepresentthecommoncompositionrangeoflimestonesanddolostones.Duetothesolvusbetweencalciteanddolomite,bothmineralscancoexistincarbonaterocks.Thedarkredlefthalfofthetriangleistheareaofinterestformetacarbonates.Carbonatedultramaficsoccupytherighthalfofthetriangle.Winter(2001)AnIntroductiontoIgneousandMetamorphicPetrology.PrenticeHall.2020年9月28日28Figure29-3.T-XCO2phasediagramforsiliceouscarbonatesatP=0.1GPa.CalculatedusingtheprogramTWQofBerman(1988,1990,1991).Thegreenareaisthefieldinwhichtremoliteisstable,theredishareaisthefieldinwhichdolomite+diopsideisstable,andtheblueareaisfordolomite+talc.Compatibilitydiagrams,similartothoseinFigure29-4,showthemineralassemblagesineachfield.Winter(2001)AnIntroductiontoIgneousandMetamorphicPetrology.PrenticeHall.2020年9月28日29Figure29-6.T-XCO2phasediagramforsiliceouscarbonatesatP=0.5GPa,calculatedusingtheprogramTWQofBerman(1988,1990,1991).Thelight-shadedareaisthefieldinwhichtremoliteisstable,thedarkershadedareasarethefieldsinwhichtalcordiopsidearestable.Winter(2001)AnIntroductiontoIgneousandMetamorphicPetrology.PrenticeHall.2020年9月28日30Figure29-5.MetamorphiczonesdevelopedinregionallymetamorphoseddolomiticrocksoftheLepontineAlps,alongtheSwiss-Italianborder.AfterTrommsdorff(1966)Schweiz.Mineral.Petrogr.Mitt.,46,431-460and(1972)Schweiz.Mineral.Petrogr.Mitt.,52,567-571.Winter(2001)AnIntroductiontoIgneousandMetamorphicPetrology.PrenticeHall.钙质岩石变质作用2020年9月28日31来自美国Crestmore,CA,USA地区的接触变质作用和矽卡岩洛山矶盆地中的Crestmore采场(Crestmorequarry)年龄不祥的石英二长岩侵入到含Mg的碳酸盐岩之中-(晚古生代或者三叠系)Brunham(1959)填图出下列带,并列出每个带的矿物组合(按照变质级别增加的顺序排列):2020年9月28日32镁橄榄石带(ForsteriteZone):calcite+brucite(氢氧镁石)+clinohumite+spinelcalcite+clinohumite+forsterite+spinelcalcite+forsterite+spinel+clintonite钙镁橄榄带(MonticelliteZone): calcite+forsterite+monticellite(钙镁橄榄石)+clintonitecalcite+monticellite+melilite+clintonite(绿脆云母)calcite+monticellite+spurrite(灰硅钙石)

(ortilleyite(粒硅钙石))+clintonitemonticellite+spurrite+merwinite+melilite(黄长石)符闪石带(VesuvianiteZone):Vesuvianite(idocrase)+monticellite+spurrite+merwinite(默硅镁钙石)+melilitevesuvianite+monticellite+diopside+wollastonite石榴石带(GarnetZone): grossular+diopside+wollastonite2020年9月28日33切过接触变质晕的一个理想的剖面(cross-section)Figure21-17.IdealizedN-Scrosssection(nottoscale)throughthequartzmonzoniteandtheaureoleatCrestmore,CA.FromBurnham(1959)Geol.Soc.Amer.Bull.,70,879-920.钙镁橄榄石符山石伟晶岩来自美国Crestmore,CA,USA地区的接触变质作用和矽卡岩2020年9月28日34随着变质级别的增高,新矿物的形成,在连续的带中的矿物组合不断变化这种变化只能通过化学反应(chemicalreaction)进行,在这化学反应种一些矿物被消耗,而另一些矿物生成.来自美国Crestmore,CA,USA地区的接触变质作用和矽卡岩2020年9月28日35a)Calcite+brucite+clinohumite+spinelzonetotheCalcite+clinohumite+forsterite+spinelsub-zoneinvolvesthereaction:2Clinohumite+SiO2

9Forsterite+