变质岩石学 第二章变质岩基本特征

变质岩石学MetamorphicPetrology第二章变质岩的基本特征

主要内容:化学成分矿物成分结构构造

基本特征：两重性----继承性和独特性.

影响因素:原岩特点变质作用的物化条件变质岩形成的框架图.变质作用变质岩原岩T.P.c一.体系的封闭程度第一节变质岩的化学成分

封闭体系：化学成分取决于原岩的化学成分;

开放体系：除原岩的化学成分外，还与元素在变质作用过程中的行为有关.二.元素在变质作用中的行为第一节变质岩的化学成分

1.H2O\CO2等挥发份含量变化最大，随温度升高减少。

2.

大多数亲铜元素（Cu\Pb\ZnAg\As\Te\Sb\Hg\Rb\Sr\Ba）

等随温度升高活动性增大，被变质热液带出带入。

3.一些亲铁元素（Fe\Cr\Co\Ni）稳定性较大，而一些难溶的铂族元素（Pt\Pa）稳定性更大。

4.

主要造岩氧化物含量在一般变质作用中无明显变化，

基本上可视为等化学过程。三.等化学系列概念和类型第一节变质岩的化学成分

（一）等化学系列概念

指原始总化学成分特征相同的所有变质岩。同一化学系列变质岩中矿物组合的不同，只取决于变质作用的物理化学条件。辉长-辉绿岩玄武岩铁质白云质灰岩基性凝灰质砂岩中级变质作用斜长角闪岩低级变质作用

绿片岩高级变质作用基性麻粒岩图1-1.等化学系列概念说明图解三.等化学系列概念和类型第一节变质岩的化学成分

（二）等化学系列类型

按变质岩化学成分特点可分为五个等化学系列：1.富铝系列：化学成分特征是富铝;

贫钙;铁,镁低;

钾>钠.原岩是泥质岩石（泥岩、页岩）或火山凝灰岩.2.长英质系列：化学成分特征是富硅;

贫钙,铁,镁;铝含量也较低.

原岩是含长石的各种砂岩,粉砂岩和酸性—中酸性火山岩,花岗岩.3.碳酸盐系列：化学成分特征是富钙,镁;铝,铁,硅含量较低且变

化范围大.原岩石灰岩和白云岩.三.等化学系列概念和类型第一节变质岩的化学成分

（二）等化学系列类型

按变质岩化学成分特点可分为五个等化学系列：4.铁镁质系列：

化学成分特征是贫硅;

富铁,镁,

钙;钠>钾；含

一定量的铝.

原岩是基性火山岩;火山碎屑岩;辉长-辉绿岩;铁质白云质泥灰岩;基性岩屑砂岩等.5.超铁镁质系列：化学成分特征是富铁,镁;

贫钙,铝,硅.

原岩是超基性侵入岩;超基性火山岩和极富镁的沉积岩三.等化学系列概念和类型第一节变质岩的化学成分

（三）Turner（1955）的简明等化学系列分类

将常见的变质岩归纳为五个化学类型：1.泥质（Pelitic）：源于泥质沉积物2.长英质（quartz-feldspathic)：包括变质砂岩、硅质凝灰岩和中酸性岩浆岩；3.钙质（calcareous）：源于灰岩、白云岩等；4.基性（Basic）：由基性岩浆岩凝灰岩吉不纯泥灰岩变质而成；5.镁质(magnesian):

源于超基性岩浆岩和其他富含Mg、Fe的沉积物三.等化学系列概念和类型第一节变质岩的化学成分

（三）Turner（1955）的简明等化学系列分类

另外，还有六个特殊类型：

硅质、铝质、铁质、锰质、磷质、炭质：源于少见的副变质岩石一.变质岩矿物成分一般特征第二节变质岩的矿物成分矿物成分类型：1、三大岩类常见的主要造岩矿物都是长石,石英,云母,角闪石,辉石等.2、变质岩中特有矿物：硬绿泥石、十字石、堇青石、铁铝榴石、红柱石、蓝晶石、矽线石、硅灰石等.3、与岩浆岩中的矿物相比,变质岩中的矿物在内部结构和结晶习性等方面具有独特特征。变质岩矿物成分一般特征第二节变质岩的矿物成分变质矿物学特点层状和链状晶格的矿物较普遍,其延展性也较大.出现一些分子排列紧密，分子体积小,密度大的高压矿物.出现红柱石,蓝晶石,矽线石等同质异相矿物.矿物的变形现象发育.斜长石的环带结构在变质岩中少见.二.影响变质岩矿物成分的因素第二节变质岩的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。表现在：原岩是变质岩的物质基础，变质岩矿物成分首先取决于原岩化学成分，如CaCo3、SiO2、K2O、Al2O3等;变质P-T条件是影响变质岩矿物成分的重要因素，如泥质变质岩的指示矿物带。三.矿物成分与原岩化学成分的关系第二节变质岩的矿物成分富铝系列:硬绿泥石、十字石、堇青石、铁铝榴石、红柱石、蓝晶石、矽线石。长英质系列:极少出现富铝系列特征变质矿物.碳酸盐系列:方解石、白云石、滑石、蛇纹石、镁橄榄石、透辉石、透闪石、硅灰石、金云母、钙铝榴石。铁镁质系列:辉石、角闪石、绿泥石、阳起石、绿帘石,等大量铁镁矿物。超铁镁质系列:滑石、蛇纹石、透闪石、橄榄石、镁铝榴石、尖晶石、辉石、镁铁闪石等。四.矿物成分与变质条件的关系--等物理系列第二节变质岩的矿物成分

(一）等物理系列的概念对于特定成分的原岩体系来说，决定变质岩中矿物组合的因素是

变质条件，为了描述不同的变质条件及其对应的产物特征，引入了等物理系列的概念.

指相同或特定变质条件下形成的所有变质岩。同一系列变质岩矿物成分的不同决定于原岩的总化学成分.四.矿物成分与变质条件的关系--等物理系列第二节变质岩的矿物成分

(一）等物理系列的概念基性系列的原岩富铝系列的原岩中级变质斜长角闪岩云母片岩图2-1.等物理系列概念说明图解四.矿物成分与变质条件的关系--等物理系列第二节变质岩的矿物成分

(二）等物理系列的划分

Winkler(1974)按温度将变质强度划分为四个变质级(等物理系列):

很低级,低级,中级,高级（1）很低级变质:

特征是变质基性岩中出现浊沸石,硬柱石,葡萄石,绿纤石等矿物的出现为标志,温度区间为200-3500C.（2）低级变质:

以变质基性岩中硬柱石,葡萄石,绿纤石等矿物反应形成黝帘石和阳起石为标志,温度区间为350-5500C四.矿物成分与变质条件的关系--等物理系列第二节变质岩的矿物成分

(二）等物理系列的划分

Winkler(1974)按温度将变质强度划分为四个变质级(等物理系列):

很低级,低级,中级,高级（3）中级变质:标志是泥质岩石中十字石(堇青石)出现和绿泥石消失.在变质基性岩中以普通角闪石+斜长石(An17)为特征.温度区间为550-6500C.（4）高级变质:标志是泥质岩石中白云母和石英反应形成矽线石和钾长石组合(变质成因的紫苏辉石代表高级变质条件),温度区间>6500C.四.矿物成分与变质条件的关系--等物理系列第二节变质岩的矿物成分

(三）变质条件对矿物组合的影响

同一化学类型源岩在不同的变质条件下将会出现不同矿物组合如泥质岩石：可分为K2O不足、K2O过剩等两种泥质变质岩KAl3Si3O10(OH)2+SiO2=KAl3O8+Al2SiO5+H2OMsQKf

Sil高温下，两者矿物组合相同：Kf＋Sil中温下，两种组合：Ms＋Q＋Sil(贫K2O)和Ms＋Q＋Kf(富K2O)五.有关术语解释第二节变质岩的矿物成分1.稳定矿物:

新形成的矿物或虽原岩中的矿物,在新的P-T条件下仍然保持稳定.2.不稳定矿物:

指对某一变质作用的P-T条件来说是不平衡的矿物,因变质反应不彻底而保留下来.3.特征变质矿物:

有些矿物稳定存在的温度和压力范围较窄,因而能较好地反映特定的温度和压力条件.4.贯通矿物：大部分矿物稳定存在的温度和压力范围较宽,对温度和压力不敏感,.变质岩结构的概念和分类第三节变质岩的结构

概念：

是指岩石中矿物晶体的粒度(绝对大小和相对大小）,形态、自形程度以及矿物晶体之间的相互关系.

按成因分四类：

变余结构,变晶结构,变形结构和交代结构.一.变余结构第三节变质岩的结构

变质作用和变形作用进行的不彻底，原岩中部分结构保留下来，形成变余结构。与正常沉积岩有关的变余结构：变余砂状结构、变余砾状结构、变余泥状结构。与火成岩有关的变余结构：变余斑状结构、变余花岗结构、变余辉长-辉绿结构、变余环带结构、变余交织结构等。与火山碎屑岩有关的变余结构：变余晶屑结构、变余岩屑结构、变余玻屑结构。图片3-1.变质火山碎屑岩变余火山碎屑结构二.变晶结构※第三节变质岩的结构

由变质重结晶和变质结晶作用所形成的结构称为变晶结构变晶结构与结晶结构的区别变晶结构的岩石为全晶质,没有非晶质组分;同一时代矿物没有明显的先后结晶顺序,相对自形程度不定;变斑晶的形成一般稍晚于基质矿物的结晶,故变斑晶中常有大量基质矿物包体;柱状,片状及放射状矿物发育,且其延展性大,常定向排列,矿物变形现象也较普遍。二.变晶结构※第三节变质岩的结构

由变质重结晶和变质结晶作用所形成的结构称为变晶结构变晶结构的分类依据及主要类型

分类依据：大小,形态,自形程度,交生关系.

（1）按矿物粒度的绝对大小分为：粗粒变晶结构（>2mm）

中粒变晶结构（1-2mm）

细粒变晶结构（0.1-1mm）

显微变晶结构（<0.1mm）二.变晶结构※第三节变质岩的结构（2）按矿物粒度相的对大小分为：等粒变晶结构斑状变晶结构不等粒变晶结构（3）按变晶矿物的自形程度分为：全自形变晶结构半自形变晶结构它自形变晶结构二.变晶结构※第三节变质岩的结构（4）按变晶矿物的形态分为：

a)粒状变晶结构

b)鳞片变晶结构

c)柱状变晶结构（5）按变晶之间的交生关系分为

a)嵌状变晶结构

b)穿插变晶结构

c)反应边结构

d)网状结构残留包裹物结构包含嵌晶变晶结构筛状变晶结构旋转变晶结构二.变晶结构※第三节变质岩的结构变晶结构的命名原则

三级命名原则:整体结构

基质结构

局部交生结构（1）岩石整体结构的命名:

岩石中如果存在变斑晶,则命名为斑状变晶结构（2）基质结构的命名:

粒度+次要形态+主要形态+变晶结构（例如:中细粒片状粒状变晶结构）（3）局部交生结构的命名:

局部交生结构以交生结构的具体名称命名..

（例如:筛状变晶结构）图3-1.变晶结构的主要类型

bcifedb

粒状变晶结构鳞片变晶结构鳞片粒状变晶结构穿插变晶结构

反应结构

包含嵌晶变晶结构

筛状变晶结构

雪球结构微粒变晶结构图片3-1.绿泥石片岩细粒粒状鳞片变晶结构;片状构造中细粒鳞片粒状变晶结构;片状构造图片3-2.云母片岩图片3-3.黑云斜长片麻岩细粒鳞片粒状变晶结构;片麻状构造图片3-4.斜长角闪岩中粒粒状柱状变晶结构;弱片麻状构造沙钟构造图片3-5.硬绿泥石黑云母片岩斑状变晶结构,基质为细粒粒状鳞片变晶结构石榴石的堇青石反应边,锆石具有柠檬黄色多色晕图片3-6.反应结构Garnet图片3-7.反应边结构石榴石变斑晶周围由斜长石和紫苏辉石组成的冠状体指示Garnet→Hy+PlA图片3-8.反应边结构与图片8对应的岩石薄片，石榴石周围由斜长石和紫苏辉石组成的冠状体B图片3-9.反应结构分布在斜长石和紫苏辉石间，由细粒石榴石和石英组成的链状构造图片3-10.反应结构紫苏辉石周围分布细粒的石榴石、单斜辉石、石英指示Hy+Pl→Garnet+Cpx+Qt局部雪球结构图3-2.云母片岩火山杂砂岩的同构造期渐进变质作用(Best,1982)斑状变晶结构基质鳞片粒状变晶结构

三级命名原则三.变形结构(组构)第三节变质岩的结构脆性变形结构：碎裂结构,碎斑结构,碎粒结构.韧性变形结构:

波形消光,变形纹,变形带,亚颗粒,核幔结构,拔丝组构等.四.交代结构常见类型例如:

交代假象结构、交代蚕食结构、交代残留结构、交代净边结构.图片3-11.糜棱岩斜长石的S型残斑结构,双晶弯曲变形;糜棱构造图片3-12.糜棱岩糜棱组构，条带状石英和条纹长石的亚颗粒结构图片3-13.初糜棱岩(野外照片)图片3-14.糜棱岩(野外照片)图片3-16.超糜棱岩(野外照片)第四节变质岩的构造

变质岩构造是指岩石中各种矿物的空间分布和排列方式.按成因可以分两大类:变余构造;变成构造。变质作用不彻底而保留下来的原岩的构造变余层理构造、变余气孔构造、变余杏仁构造等.

变余构造是恢复原岩类型的主要依据一.变余构造第四节变质岩的构造二.变成构造*

变质作用过程中形成的构造1面状构造

表现为一系列近平行排列的面，统称为面理。

常见类型：

板状构造、千枚状构造、片状构造、片麻状构造、条带状构造、块状构造、层状构造、眼球状构造。拖尾构造、图4-1.面状构造形成阶段与温度和变形强度关系示意图(PasschierandTrouw(1996)Microtectonics.Springer-Verlag).面状构造的外部控制因素

图片4-1.千枚岩千枚状构造;显微粒状鳞片变晶结构片状构造;中细粒鳞片粒状变晶结构图片4-2.云母片岩

图片4-3.黑云斜长片麻岩片麻状构造；细粒鳞片粒状变晶结构图片4-4.糜棱岩(野外照片)拖尾构造,指示左行剪切拖尾构造,指示

右行剪切图片4-5.糜棱岩(野外照片)图片4-7.混合岩长应质脉体与基质构成的条带状构造第四节变质岩的构造二.变成构造*

2线状构造线状构造即线理，表现为各种线状要素的平行定向排列一系列近平行排列的面。按线状要素的不同，线理可以分为不同的类型。

常见类型：（1）拉伸线理、（2）皱纹线理、（3）交面线理线理的类型a.矿物集合体拉长表现出来的拉伸线理、b.针柱状矿物定向形成的拉伸线理c.板状矿物表现出来的线理d.皱纹线理、e.交面线理图4-2.线理类型示意图第四节变质岩的构造二.变成构造*

3无定向构造

常见类型：块状构造、角砾状构造（碎斑构造）斑点状构造、阴影状（星云状）、第五节变质岩的分类命名

一、变质岩分类概述二、常见变质岩的命名※

（一）以构造命名的变质岩系列（二）以矿物组合及其含量命名的变质岩系列三、其它常用的岩石名称（一）变质岩的分类依据一、变质岩分类概述变质作用类型或变质岩成因等化学系列和等物理系列变质岩的矿物成分和结构构造（二）变质岩的分类原则

一级分类:变质作用类型或变质岩成因

详细分类:

等化学系列（原岩成分）、等物理系列（变质条件）变质岩矿物成分和结构构造（三）变质岩分类方案的多样性（四）

变质岩的命名（原则）：“矿物名称＋基本岩石名称”命名：含量高的靠近基本名称“变质＋XX岩（原岩）”

根据构造和矿物组合将变质岩划分为两个系列;13个基本术语.（一）以构造命名的变质岩系列

该系列有六个岩石基本名称：

板岩、千枚岩、片岩、片麻岩、糜棱岩、碎裂岩（二）以矿物组合及其含量命名的变质岩系列该系列有七个岩石基本名称：石英岩、大理岩、斜长角闪岩、麻粒岩榴辉岩、超铁镁质岩、混合岩二、常见变质岩的命名※（一）以构造命名的变质岩系列板岩:

具有板状构造.根据颜色或杂质进一步命名.

如黑色碳质板岩.2.千枚岩：具有千枚状构造.根据矿物种类进一步命名.

如绢云母千枚岩,绿泥石千枚岩.3.片岩具有片状构造。矿物组成:片状矿物>30%;粒状矿物以石英为主(长石<25%);特征变质矿物.(2)长英质片麻岩矿物组成:

长石,石英,黑云母,角闪石,少量辉石,石榴子石.基本不出现富铝特征变质矿物.岩石类型:

钾长片麻岩;二长片麻岩;斜长片麻岩.(3)钙质片麻岩矿物组成为斜长石,石英,云母,透闪石,透辉石,阳起石,帘石,及一定数量的碳酸盐和富钙的铝硅酸盐矿物(方解石,方柱石,钙铝石榴子石).4.片麻岩(具有片麻状构造)

可按成分或变形程度做进一步划分.例如长英质糜棱岩;云母质糜棱岩;

角闪质糜棱岩;钙质糜棱岩等.6.碎裂岩(具有碎裂构造)

可按碎裂程度做进一步划分为:

碎