变质岩的基本特征和分类命名

1、第十九章 变质岩的基本特征和分类命名 Basic Characteristics, classifications and Nomenclature of Metamorphic Rocks,问题： 大家桌上有下列8块实验用手标本，肉眼下 人人 都可看出彼 此明显不同，但只有地质学家才能说出不同在那里，你能说出它们哪些方面不同吗？,（1）471 （2）467 （3）456 （4）514 （5）403 （6）426 （7）556 （8）442,基本特征Basic Characteristics,分类命名classifications and nomenclature,组成Constitution

2、,构成Construction,化学成分Chemical composition 矿物成分mineral composition,结构Texture 构造Structure,成因分析Genetic analysis（由什么变来？如何变的）,岩相学Petrography,岩理学Petrogenesis,1. 变质岩的化学成分,一、变质岩的化学成分和化学类型,原岩性质 变质岩类型,火成岩,沉积岩,变质岩,正变质岩Orthometamorphite,副变质岩Parametamorphite,复变质岩Polymetamorphic rock,原岩 变质作用的特点,等化学变质Isochemical me

3、tamorphism 变质岩化学成分 原岩化学成分 恢复原岩类型 对比变质地层,异化学变质allochemical metamorphism 变质岩的化学成分 原岩的化学特征 交代作用的类型和强度 推断原岩成分特点 了解交代过程中元素带入带出 情况 交代作用的特点和强度,变质作用的化学特点（化学分类）,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 eg. 基性岩石在区域变质条件下，随着变质程度增加，出现 绿片岩绿帘角闪岩角闪岩辉石麻粒岩 构成一个等化学系列 泥质岩则出现板岩千枚岩片岩片麻岩系列 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

4、的不同是由原岩化学成分决定的 eg. 一个变质相或变质带的岩石如低级变质绿片岩相形成的云母片岩、变质砂岩、透闪石大理岩、绿片岩、蛇纹岩,变质岩的两种成因分类,变质岩化学类型的划分 （ Turner1955）,（1）泥质（pelitic）：导源于泥质沉积物； （2）长英质（quartz-feldspathic）：包括 变质的砂岩、硅质凝灰岩和中酸性岩浆岩； （3）钙质（calcareous）：导源于灰岩和白云岩（可含石英、粘土矿物等杂质）等钙质沉积物； （4）基性（basic）：由基性岩浆岩、凝灰岩及含显著数量的Ca、Al、Fe、Mg的不纯泥灰质沉积物转变而来的变质岩； （5）镁质（magnes

5、ian）：导源于超基性岩浆岩和绿泥石质及其它富含Mg、Fe的沉积物,泥质、钙质是两个副变质岩石系列。而镁质变质岩原岩主要是超基性火成岩。富镁的沉积物很少，因此，这三类变质岩原岩性质问题不大 判断长英质和基性两类变质岩原岩性质是一个较复杂的问题，需综合考虑地质产状、岩石组合、变余的结构构造、岩石化学等多方面特征。当强烈的变质、变形使得地质产状、变余结构构造破坏、消除时，用岩石化学方法恢复原岩更显得重要,图19-1 区分正、副片麻岩的Werner（1987）图解,正片麻岩,副片麻岩,这两个图解均采用氧化物质量百分数（岩石化学分析结果）之比作化学参数，使用起来比较方便。需注意的是CaO-MgO-图解

6、中是全氧化亚铁， =FeO+0.8998 Fe2O3(WB%) 使用时将CaO、MgO、三者之和换算为100,图19-2 CaO-MgO-图解,副角闪岩,正角闪岩,泥质和基性,泥质和基性变质岩矿物组合随P-T条件变化快，是划分变质带、变质相的标志,钙质和镁质,长英质,对温压 条件变化 敏感程度 降低,强度 (能干性) 变小,镁质,基性,长英质,钙质,在强变形的大理岩长英质片麻岩中往往可看到未变形的变基性岩包体，就是二者能干性差异造成,泥质,二、变质岩的矿物成分,变质岩的化学组成极为宽广,变质作用T界于岩浆作用与沉积作用之间，温压变化范围宽广 在变质作用过程中有应力和溶液参与等,变质岩矿物成分更

7、为复杂多样,1. 变质岩矿物成分的影响因素,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,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，如Barrow带泥质变质岩,原岩化学成分,变质作用条件,原岩化学成分的影响例证,硅质灰岩，主要成分为CaCO3和SiO2，经变质后可出现Q、Cc、Wo等碳酸盐和钙硅酸盐矿物，而不会出现And、Ky、Sil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Q，形成纯的石英岩，而不会出现任何其它矿物 因此，研究岩石的矿物成分可推断岩石的化学类型,如何根据岩石矿物成分推断岩石化学类型？,（1）泥质：大量的云母；含富铝矿物（And、Ky

8、、Sil等） （2）长英质：以Q、长石为主 （3）钙质：以碳酸盐矿物（Cc、Dol等）和钙硅酸盐 矿物（Wo、 Di 等 ） 为主 （4）基性：以Pl（或Ep）和铁镁矿物（Ch、Am、Px）为主 （5）镁质：几乎全由铁镁矿物（Ch、 Ser 、 Tc、 Am、Px、Ol）组成,请推断实验用手标本的岩石化学类型,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标志,变质岩 结构构造Texture Blastobedding (structure) 变余层理（构造）,变质 构造,变晶结构blastic

9、texture（变晶blast）,变形结构deformation texture,英文用后缀-blastic表示变晶结构。如porphyroblastic texture斑状变晶结构,定向构造directional structure,无定向构造 nondirectional structure,出现在区域变质岩和动力变质岩中,通常出现在接触热变质岩、交代变质岩、埋藏变质岩和洋底变质岩中,请找出实验用手标本的变余结构构造,2 变晶结构,自形程度较差 粒度较细 包裹体多 反应现象常见 常常具有定向性 晶体自形程度、相对大小、包裹关系取决于在固态生长条件下结晶成完成好晶面的相对能力（成面能form

10、 energy）一般不能用来判断变晶先后关系,变质结晶一般特点在基本保持固体状态下结晶,晶体生长不像在熔浆中或溶液中那样有较大的自由空间，是不自由的,固体状态下的化学反应也不像熔浆中和溶液中那样容易反应完全,往往有偏应力参与,变晶结构一般特点,F.Becke（1913）提出区域变质岩中矿物可按照在固态生长条件下结晶成完成好晶面的相对能力， 自大至小排出经验性的顺序，称为变晶系（crystalloblastic series）。结晶片岩中的变晶系如下：,榍石、金红石、赤铁矿、钛铁矿、磁铁矿、石榴子石、电气石 十字石、蓝晶石、夕线石、硬绿泥石、钠长石 白云母、黑云母、绿泥石 石英、堇青石、正长石、

11、微斜长石,就硅酸盐矿物而言 处在变晶系前列的是岛状硅酸盐，它们的晶格是一些孤立的硅氧四面体 所组成，如榍石、石榴子石、十字石、蓝晶石等 其次出现链状硅酸盐如夕线石、辉石类、角闪石类 然后是层状硅酸盐：云母族、绿泥石族、滑石、硬绿泥石等 最后是架状硅酸盐，明显的如石英、长石，还包括堇青石（环状硅酸盐） 经验表明，位于变晶系前面的矿物如Gt、St、Ky，不仅易形成自形程度较好的变晶，而且往往形成粒度较大的晶体（变斑晶）。Q、长石在变晶系中的位置靠后，在变质岩中往往形成粒度小的它形变晶，很少形成变斑晶。而在火成岩中，Q、长石斑晶却很常见，这也是火成岩与变质岩的一个明显差异,(1) 大小变晶粒度、粒度

12、分布,变晶结构的肉眼观察描述变晶的大小、形状特点,按主要变晶粒度分,micrograined,fine grained,medium grained,coarse grained,等粒变晶结构,不等粒变晶结构,斑状变晶结构,按粒度分布分,主要矿物形状结晶习性 主要为等轴、近等轴状颗粒花岗变晶结构 视颗粒边界形状不同进一步分为两种：,图19-8 花岗变晶结构 白色粒状矿物（石英、长石）；灰色柱粒状（角闪石、辉石）；黑色片状（云母）,花岗变晶-多边形结构,花岗岩变晶多缝合结构,鳞片变晶结构 纤状变晶结构 交叉结构 束状结构,绿泥石-钠长石-石英-白云母片岩 斜长石普通角闪石片岩 透闪石-绿泥石岩

13、硬绿泥石角岩,具体岩石的变晶结构基本名称通常由粒度和形状综合而成 对斑状变晶结构的岩石，在描述时还要指出基质的结构,不等粒花岗变晶多边形结构,斑状变晶结构，基质具细粒花岗变晶-多边形结构,请写出实验用手标本的变晶结构名称,3 变质构造 （主要在手标本观察）,4.1定向构造,4.1.1 面状构造,面状构造表现为一系列近平行排列的面，统称为面理（foliation）。按其先后顺序以S1、S2、S3等记录，便于构造分析。变余层理是最早的S-面，记作S0,结晶程度,可劈性,易,难,劈开面,平整光滑,矿物肉眼不可分辩,粗糙,矿物肉眼可分辩,黯淡丝绢光泽 无微褶皱、褶劈,强烈丝绢光泽 微褶皱、褶劈,定向且

14、连续,定向但不连续,其它,即线理（lineation），是岩石中各种线状要素的平行定向排列，岩石中可有不同期线理，按先后顺序以L1、L2、L3等记录之,a.拉伸线理 b.面理面上的拉伸线理 c. 皱纹线理 d. 交面线理图 19-19 线理的类型,线状构造,4.2 无定向构造,a. 块状构造 b. 斑点状构造或瘤状构造 c. 角砾状构造 d. 云染状（阴影状）构造 图19-20 无定向构造示意图,斑点：铁质、炭质或新生的And、Crd等矿物雏晶聚集体 瘤：一两钟矿物细小颗粒集合体,本教材建议的变质岩岩相学分类(表19-2，p307）把变质岩分为面理化和无面理至弱面理化两大类。进一步按结构构造和

15、矿物成分特征划分基本类型,4 变质岩岩相学分类,（1）基本类型的划分依据最显著的基本特征 1）面理化的岩石构造决定岩石的基本名称 如：板岩Plate、千枚岩Phyllite、片岩Schist、片麻岩Gneiss等 2）无面理至弱面理化主要矿物成分（产状） 如：石英岩quartzite （以Q为主） 大理岩marble （以碳酸盐矿物Cc、Dol为主） 蛇纹岩serpentinite （以Ser为主） 角岩hornfels（接触变质，除石英岩、大理岩外） 注意：矿物成分相同但产状不同而有不同基本名称的岩石： 如：角闪岩amphibolite 与普通角闪石角岩Hb-hornfels,（2）命名原则: 1.矿物名称基本名称，基本名称前矿物按“少前多后”排列，矿物间以“-”分开。如石榴石-绿泥石-白云母-石