第03讲_2010 变质岩的基本特征和分类.ppt

1、第三讲变质岩的基本特征和分类,Basic Characteristics, Classifications and Nomenclature of Metamorphic Rocks,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，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，在矿物成分、结构和构造特征上都有区别，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在组成、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）。,岩石成分特点和化学类型划分 矿物成分特点及影响因素 变质岩的结构构造

2、 变质岩的岩相学分类,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。,1、特征 （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

3、岩和沉积岩两者的极端值，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组成：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不存在对应化学成分的原岩类型。原因：过程复杂，先交代（海底蚀变）作用，然后再发生变质重结晶。,（3）变质岩造岩化学成分的组分分类 A孤立组分：低含量氧化物，但可以形成独立矿物，如TiO2、P2O5，可形成金红石，磷灰石； B过剩组分：CO2和H2O+将作为一些主要矿物的一部分，且通常取之不尽，可称为过剩组分，SiO2绝大多数情况下也属过剩组分，以石英存在； C有效组分： Al2O3, Fe2O3, FeO, MnO, MgO,

4、 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, 常选择其中的三种组分以图解的形式来表达岩石的成分特征和与矿物组合之间的关系。【Al2O3】指摩尔数,2. 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）：Al, K; 源于泥质岩(高蒙水) （2）长英质变质岩（quartz-feldspathic/felsic）： Si, Al, K, Na；包括变质的砂岩、硅质凝灰岩和中酸性

5、侵入岩和火山岩； （3）钙质变质岩（calcareous）：Ca, Mg; 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/镁铁质变质岩（basic/mafic）：Fe, Mg, Ca, Al; 源于基性岩浆岩、凝灰岩及含显著数量Fe和Mg的泥灰质沉积物； （5）镁质变质岩（magnesian/ultramafic）： Mg , Fe; 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。,3、五大化学类型成分特点的化学图解表示 (p. 320 Fig. 20-6,矿物代号见附录一,p387-388),二、变质岩的矿物成分 1。特点,复杂多样 原因：化学组成范围宽

6、；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（变质条件）； （3）稳定矿物/峰期矿物（组合）； （4）残余矿物； （5）矿物世代概念,2. 影响因素,原岩化学成分 变质温度压力条件（自我总结压力因素的影响）,1。基性变质岩在不同变质级中的矿物成分,2。泥质变质岩在不同变质级中的矿物成分,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重要依据或标志。 结构（成因划分：变质变晶+变形，变余） 构造（成因划分：变质，变余） 显微构造和组构,

7、2. 结构类型 2.1变余结构,变余斑状结构（a） 和变余砂状结构（b）,2.2 变质结构,2.2.1 变晶结构及主要类型 变晶结构是变质过程中因变质矿物生长（重结晶）而形成的岩石所具有的结构，变晶结构指组成岩石的主要矿物的粒度、形状、自形程度、相互关系等四个特征。由于变质矿物是在岩石基本保持固体状态下结晶生长的，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。 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。,分变晶结构和变形结构,（）反映变晶（变质矿物）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

8、的变质矿物，矿物的自形程度受成面能控制（变晶系自形程度递减： 榍石-金红石；石榴石-矽线石-十字石-电气石；绿帘石；红柱石-辉石-角闪石；云母-绿泥石-白云石-蓝晶石；方解石-符山石-方柱石；长石类-石英-堇青石）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 (1-0.1mm)和微粒 （0.1mm）变晶结构等。,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

9、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,（）相互关系包裹关系（嵌状变晶结构）这种结构仅描述某个矿物时提及 嵌状变晶结构的特点是大颗粒包含有细小颗粒包裹体。这样的大颗粒称为变嵌晶。当包裹体很多，变嵌晶呈筛状时，则称为筛状结构。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，状如雪球，又称为雪球结构。,（）变晶相互关系反应结构 （重要，大四有专题课，本课程不要求） 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非平衡结构。,港湾结构 岛屿结构,反应边（冠状体）,2.2.2

10、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，也要描述 晶内和晶界的变形特征。,a.碎裂结构（示意），断层角砾岩，基质中含氧化锰胶结物； b.糜棱结构，Pl-Q-Ms-Ch糜棱岩； c.玻璃质碎粒（屑）结构，假玄武玻璃。,2.2.2.1 动力变质岩的变形结构 无论是脆性变形还是塑性变形

11、，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两种尺度。 岩石尺度的变形结构通常有：,2.2.2.2 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,（）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。,（）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.石榴石沿着面理定向生长的绿泥石鞘。,3构造类型分变

12、质和变余两个成因类型,3.1 变质（变成）构造 分定向、非定向两大类 3.1.1 定向构造 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工作，它可以使地质学家获得变质岩区构造演化信息。定向构造是变质岩的一大重要特征。,3.1.1.1 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） 。,a.板状构造； b.千枚状构造； c.片状构造； d.片麻状构造； e.条带状构造；f.眼球状构造,a.拉伸线理（矿物定向，L-构造岩）； b.面理面上的拉伸线理（矿物在面理上定向

13、，S-L构造岩）； c.皱纹线理； d.交面线理,3.1.1.2 线状构造 线状构造即线理（lineation），由岩石中各种线状要素的平行定向排列而成。,3.1.2 无定向构造 主要有：块状构造、斑点构造、瘤状构造、角砾状构造和云染状构造等类型,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,3.2 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,四、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变质岩；另一类主要考虑结构构造特征，用岩石最显著的结构特征或构造特征划分岩石的基本类型，称为结构构造分类 。,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。,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、