第十九章变质岩的基本特征和分类命名变质岩岩石学 教学课件.ppt

1、第十九章 变质岩的基本特征和分类命名,一、变质岩化学成分和化学类型 1、变质岩的化学成分 1. 变质岩的化学成分取决于原来岩石的成分，若有交代作用发生，则会有组分的带入带出，与原岩相比将会有很大的变化。 2. 化学成分主要是SiO2、TiO2、Al2O3、Fe2O3、FeO、MnO、MgO、CaO、Na2O、K2O、H2O、CO2、P2O5。与岩浆岩一样。 3. 不同变质岩的化学成分差别较大，正变质岩变化范围小，而副变质岩的化学成分变化较大。 4. 变质岩的化学成分可帮助了解原岩类型、变质作用与交代作用的特点。,2.变质岩化学成分类型的划分： （1）泥质（pelitic）：导源于泥质沉积物；

2、（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（magnesian）：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。,二、变质岩的矿物成分 1. 变质岩中矿物成分，比沉积岩、岩浆岩矿物成分复杂得多，而且有很大差别。 按照成因划分 稳定矿物(新矿物)变质结晶作用、重结晶作用形成的矿物 不稳定矿物(残余矿物)反

3、应不彻底而保存下来的原岩矿物 按稳定范围划分 特征变质矿物仅稳定存在于很狭窄的P-T条件内的矿物，对外界条件的变化反映很灵敏，因此是变质岩形成条件的指示矿物，如红柱石-蓝晶石-矽线石 贯通矿物在很宽的P-T范围内都稳定存在的矿物，如方解 石、石英，不具有指示意义。,2. 变质岩中矿物特征： (1) 出现一些岩浆岩、沉积岩中都不出现的特征变质矿物，如红柱石、堇青石、十字石、矽线石、蓝晶石、硅灰石等，它们分别产出于不同的P-T条件。 (2) 广泛发育纤维状、鳞片状、长柱状、针状矿物，如矽线石、绢云母等。 (3) 出现比重大、分子体积小的矿物，如石榴石、绿辉石。 (4) 变质岩中的矿物常发育变形现象

4、。 (5) 变质岩中含（OH）的矿物与岩浆岩相比更发育。 (6) 变质岩中的石英，长石等矿物常具波状消光，裂纹也较发育。,3. 变质岩中矿物成分的控制因素： 包括2个方面原岩的化学成分和变质条件(P-T,流体等) (1) 原岩成分是决定因素，决定了变质岩可能出现何种矿物。如，原岩为硅质石灰岩，成分为CaO、CO2、SiO2，变质后形成大理岩可以含有方解石、石英、硅灰石。 (2) 变质条件(P-T,流体等)决定了具体何种矿物出现。 例如上述的硅质石灰岩，经热接触变质作用后，若P=1bar T470 C，形成方解石、硅灰石，或者石英+硅灰石,三、变质岩的结构和构造,1、概念 1）. 概念： 结构指

5、构成岩石的各矿物颗粒的大小、形状以及它们之间的相互关系。 构造岩石中各组分在空间上的排列、分布方式。 2）. 变质岩结构与构造的继承性 可以保留原岩的部分结构、构造，也可在不同变质作用下形成新的结构、构造。 3）. 研究变质岩结构、构造的重要意义 (1) 反映形成过程；(2)反映变质作用类型、因素、方式、变质程度，例如动力变质作用具有碎裂结构；(3)为原岩恢复提供证据，如变余杏仁构造；(4)可以作为命名的依据，如片麻状构造岩石命名为片麻岩；(5)对水文和工程有影响，如应力下板理、片理等有利于水文，而不利于工程。,2、变质岩的结构,分为4大类：变余结构，变晶结构，碎裂结构，交代结构 1）.变余结

6、构由于变质、重结晶作用不完全，原来岩石的矿物成分和结构特征被部分地保留下来形成的结构。常见于变质程度较浅的变质岩中，是恢复原岩的重要证据。 与原岩性质关系粒度愈粗、矿物成分愈稳定，愈易 形成变余结构。 (1) 原岩为岩浆岩的变余结构变余斑状结构，变余辉绿结构，变余花岗结构。 (2) 原岩为沉积岩的变余结构如： 变余砂状结构：保留砂岩外貌，但是胶结物已变为绢云母、绿泥石等。,变余斑状结构（a）和变余砂状结构（b） a. 绿泥片岩，原岩中辉石斑晶为绿泥石交代呈假象；b. 变质含砾石石英杂砂岩，碎屑为石英和石英岩，胶结物已变为细小的绢云母、黑云母和石英。,变质石英砂岩，辽宁。磨圆的石英颗粒之间分布的

7、石英粘土已经变质为绢云母。,变质辉绿岩，变余辉绿结构，辽宁。暗色矿物已变为纤闪石，扇状分布,2）.变晶结构岩石在固态条件下，由重结晶和变质结晶作用形成的结构。是变质岩中最常见之结构。 变晶结构特征： 变晶结构各个矿物颗粒几乎是同时生长，变斑晶与 变基质同时； 变晶矿物中常含有较多的包体，特别是变斑晶中； 变晶结构中矿物自形程度并不表示结晶的先后顺序，而是代表矿物结晶能力的大小。,(1)按变晶矿物相对大小分 等粒变晶结构近于相等 不等粒变晶结构连续变化 斑状变晶结构变斑晶 (2)按变晶矿物绝对大小分 粗粒变晶结构：3mm 中：3-1mm 细：1mm 显微：0.01mm (3)按变晶矿物形态划分

8、粒状变晶结构(花岗变晶) 角岩结构：热接触 鳞片：如云母片岩 纤维：矽线石 (4)按照变晶矿物相互关系分 包含变晶结构 筛状 残缕结构,变晶结构,斑状变晶结构,鳞片变晶结构（a）、纤状变晶结构（b）、交叉结构（c）和束状结构（d） a. 绿泥石-钠长石-石英-白云母片岩；b. 斜长石普通角闪石片岩；c. 透闪石-绿泥石；d. 硬绿泥石角岩。,(1)按变晶矿物相对大小分 等粒变晶结构近于相等 不等粒变晶结构连续变化 斑状变晶结构变斑晶 (2)按变晶矿物绝对大小分 粗粒变晶结构：3mm 中：3-1mm 细：1mm 显微：0.01mm (3)按变晶矿物形态划分 粒状变晶结构(花岗变晶) 角岩结构：热

9、接触 鳞片：如云母片岩 纤维：矽线石 (4)按照变晶矿物相互关系分 包含变晶结构 筛状 残缕结构,变晶结构,花岗变晶结构，微斜浅粒岩，矿物呈镶嵌状，辽宁。 （+）18,花岗变晶结构，含电气石二长浅粒岩，矿物呈镶嵌状. 辽宁。（+）18,鳞片花岗变晶结构，片状构造。二云斜长片岩。 Pl+Q+Bi+Mt。黑云母和白云母具有定向拉长，斜长石绢云母化。 辽宁。 （+）18,鳞片花岗变晶结构1,鳞片花岗变晶结构，片状构造。白云母石英片岩。 Q+Mt。云母定向排列，Q拉长。辽宁。 （+）17,鳞片花岗变晶结构2,鳞片花岗变晶结构，褶皱构造。二云石英片岩。 黑云母和白云母鳞片状平行定向排列。辽宁。 （+）6

10、.8,鳞片花岗变晶结构3,纤维变晶结构1,纤维变晶结构，皱纹构造。 矽线石英二云母片岩。 矽线石为毛发状，眼球状集合体。辽宁。 （+）14,纤维变晶结构2,(1)按变晶矿物相对大小分 等粒变晶结构近于相等 不等粒变晶结构连续变化 斑状变晶结构变斑晶 (2)按变晶矿物绝对大小分 粗粒变晶结构：3mm 中：3-1mm 细：1mm 显微：0.01mm (3)按变晶矿物形态划分 粒状变晶结构(花岗变晶) 角岩结构：热接触 鳞片：如云母片岩 纤维：矽线石 (4)按照变晶矿物相互关系分 包含变晶结构 筛状 残缕结构,变晶结构,3.碎裂结构机械破坏而产生的结构 (1)角砾状结构轻微破碎 (2)碎裂结构矿物有

11、裂纹，边缘被碾细，但仍然保留矿物原形 (3)碎斑结构在极细的矿物颗粒中残留有较大的颗粒，分别被称为碎基和碎斑。碎斑有撕碎的边缘、裂隙等，波状消光。 (4)糜棱结构应力更强，矿物几乎全部破碎呈微粒状，具定向性，似流动构造，可以残留有少量稍大的刚性矿物碎块，可以被磨圆呈眼球状。,碎裂结构，碎裂混合岩。岩石开始破裂，切割为大小不等的棱角状碎块。辽宁。 （+）48,糜棱结构，眼球构造。眼球状糜棱岩，残斑为长石，构成眼球。辽宁。 （+）17,4.交代结构 (1)交代假象结构原来的矿物被化学成分不同的另一种新矿物所替换，但仍保留原矿物的晶形。如： 石榴石绿泥石化 (2)交代斑状结构交代过程中有时能发育成相

12、当大的斑晶，称为交代斑晶，在混合岩化或花岗岩侵入体的边部，碱质溶液活动的部位，可能出现钾长石或钠长石的交代斑晶。 (3)交代蚕食结构 (4)交代残留结构 (5)交代净边结构 (6)交代穿孔结构 (7)交代蠕虫结构,交代净边结构，混合花岗岩，微斜长石交代斜长石。 辽宁。 （+）17,3、变质岩的构造 1）. 变余构造变质后，仍然保留原岩的部分构造特征，是恢复原岩的标志。 正变质岩的变余构造变余气孔，变 余杏仁，变余流纹构造等 副变质岩的变余构造变余层理，变 余波痕等。,2）. 变成构造由变质作用形成的构造 (1)板状构造是重结晶程度很低（隐晶质）的低级变质岩典型的面理形式。 (2)千枚状构造面理

13、由细小的（多小于0.1mm）片状硅酸盐定向排列而成，重结晶程度比板状构造高，但肉眼仍难以识别矿物颗粒。丝绢光泽。 (3)片状构造岩石重结晶程度高。面理由肉眼可识别的片状、板状、针状及柱状矿物连续定向排列而成(一般片状矿物含量15%)。 (4)片麻状构造粒状矿物为主，片状粒状都定向排列，但不连续。 (5)条带状构造; (6)眼球状构造; (7)块状构造。,四、 变质岩的分类和命名,Metamorphic rock names Metamorphic rock names are commonly derived utilizing any one, or a combination of the

14、 following criterion 1) the nature of the parent material (bulk composition) 2) the metamorphic mineralogy 3) the rocks texture (grain size and fabric development) 4) any appropriate special name,Bulk composition（全岩成分） （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（c

15、alcareous）：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（magnesian）：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。,变质岩的基本名称及其含义 按变质岩结构、构造划分： 1.角岩：由细粒等粒状矿物组成花岗变晶结构或角岩结构的接触变质岩，一般无显著定向构造，面理不发育。初始发育的红柱石、黑云母常呈斑点状。,2. 板岩：非常低级变质岩，具完好平行面理，即板状劈开，面状间距小于1mm, 面理与层理无关，是由极细小绿泥石、云

16、母等片状矿物平行排列而成。,3. 千枚岩：一种类似于板岩的岩石，由于变质程度加强，云母、绿泥石等矿物颗粒变粗，片理面上显示一种丝绢光泽。,4. 片岩：中细粒具显著面理，变质程度较千枚岩高，因此单颗矿物能用肉眼鉴定，由于片状或柱状矿物的定向能够成页理状，使面理表现得十分明显。 一般片状矿物20%, 长 石 含 量25。,片 麻 岩： 是一种 具 片 麻 状 构 造 的 岩 石， 颗 粒 较 粗。 长 石 含 量25, 片 柱 状 矿 物 较 少。,变质岩的命名,6. 变 粒 岩： 是 一 种 主 要 由 长 石、 石 英 组 成 的 岩 石。具 粒 状 变 晶 结 构，无 定 向 或 有 不 显

17、 著 的 面 理 和 弱 的 片 麻 状 构 造，块状 构 造。,变质岩的命名（变质相）,7.麻 粒 岩： 细 粒 至 中 粒 变 质 岩， 主 要 由 长 石 、 石 英 组 成， 花 岗 变 晶 结 构， 块 状- 片 麻 状 构 造， 其 经 历 了 麻 粒 岩 相 变 质 作 用。,变质岩的命名（变质相）,8.榴辉岩: 榴辉岩基质较粗，主要由石榴石和绿辉石组成，是基性岩高压、超高压变质作用的产物。,变质岩的命名（主要矿物组成）,9.斜长角闪岩：主要矿物是角闪石和斜长石。粒柱变晶结构， 块状构造。,变质岩的命名,10. 大理岩: 大理岩主要是由方解石组成，含白云石较少，是石灰岩和白云岩变

18、质的产物。当大理岩中含有云母时，可以观察到页理。,大理古城,大理姑娘,变质岩的命名,11.石英岩: 石英砂岩和燧石都主要是由SiO2 组成的。由于石英在很广的温度压力的范围内都可以稳定存在，所以石英砂岩和燧石变质仅是使石英重结晶，形成坚硬的岩石，叫做石英岩。,变质岩的命名,12. 蛇纹岩：蛇纹岩主要是由蛇纹石组成的。它是超基性岩浆岩经热液变质作用的产物。 13. 矽卡岩： 矽卡岩源于经过接触变质作用的石灰岩和白云岩，有很明显的与侵入岩浆交换物质的证据。所以矽卡岩从碳酸岩原岩中继承了方解石和白云石等矿物，同时它还含有丰富的钙质和镁质硅酸盐矿物如钙铁榴石，钙铝榴石，绿帘石，火山石，透辉石，钙硅石。

19、这些矿物都是原始碳酸岩矿物与岩浆中与硅反应生成的。这种化学物质交换的变质作用称为交代变质作用。,变质岩的命名,14. 糜棱岩：糜棱岩是动力变质作用的产物。多见于地壳深处沿剪切带。糜棱岩通常是细粒的，有时是玻璃质的，有条纹或细页理，这些是由韧性剪切造成的。,第十八章 变质反应和变质带(Metamorphic Reactions and Metamorphic Zones)一、变质反应的基本类型和主要特征1概述岩石在变质过程中最主要的变化是矿物成分的变化，而矿物成分变化都是通过特定的化学反应实现的。这种发生在变质作用条件下的化学反应称作变质反应（metamorphic reaction）。,第二章

20、 变质岩的类型（各论）,第一节 动力变质岩 一、概述 1. 由动力变质作用形成的岩石称为动力变质岩 2. 岩石以发生变形、破碎为主，但断裂带局部集中，或剪切带上，产生高温，伴有溶液活动，会促使岩石部分或全部重结晶。 3. 岩石的机械性质不同，受应力后结果不同。 刚性的超过抗压强度，岩石会晶格变形，滑动双晶 柔性的（或高温下的刚性岩石）塑性变形，产生流劈理、片理、褶皱 4. 应力作用有时可促进某些化学反应。产生低温矿物，沿着一定方向发育， 如绢云母、绿泥石 5. 动力变质岩的形成受应力性质、强度、岩石物理性质、作用时间 长短、摩擦热、水溶液等共同影响。 6. 数量不多，但分布很广，主要分布于断裂

21、破碎带。,四、 变质岩的分类和命名,Metamorphic rocks are commonly classified by: 1. Bulk composition (and nature of source rock)2. Grain size and fabric development3. Special Metamorphic rock names,二、区域变质岩的分类与命名 依据是P、T条件、原岩的化学成分，每一类中均有一定的标志，即矿物共生组合标志。 2. 命名原则 先看结构构造，再看矿物充分。 (1) 具有变余结构构造的，命名为变质岩， 如变质辉长岩，变质砂岩； (2) 具有变

22、晶结构、变成构造的，则分为： 板岩板状构造，隐晶质结构，无丝绢光泽 千枚岩千枚状构造，重结晶比板岩强（稍强），面上具有丝绢光泽， 片岩由鳞片状和纤状矿物组成，片状构造，鳞片/纤状变晶结构 片麻岩鳞片状+粒状矿物，片麻状构造，鳞片/粒状变晶结构 块状岩石（大理岩，石英岩，角闪石岩，变粒岩，麻粒岩等）主要由粒状矿物组成，块状或者条带状构造。,二、区域变质岩的分类与命名,(3) 具体名称 A. 上述的大类确定后，加上少量矿物多量矿物基本名称，如： 含Bi, 石榴石的片岩，Bi多，石榴石少，则称为石榴黑云片岩 B. 特征变质矿物应写出来，如红柱石、蓝晶石、矽线石、十字石、堇青石、蓝闪石、紫苏辉石，如十

23、字石榴黑云片岩 C. 必要时，可以加上特殊的结构、构造、颜色、粒度，如： 灰色条带状透闪大理岩 D. 次要矿物含量 5-10 ，则为含有X X，如：含石榴云母片岩 10 ， 则参与命名，如：白云石英片岩 E. 按照习惯，岩石名称中矿物应简化： 如：绢英石英片岩 （未简化为：绢云母石英片岩）,三、区域变质岩的主要类型,1. 板岩 (1) 具有板状构造的浅变质岩 (2) 原岩主要是泥质岩、粉砂岩或者中酸性的凝灰岩，经过轻微变质，原岩矿物成分基本无重结晶作用或者只少部分重结晶，主要是脱水、硬度增高 (3) 外观：致密、隐晶质，矿物颗粒细，肉眼难鉴别，有时板理面上有少量云母、绿泥石等新生矿物， (4)

24、 命名：可据颜色、杂质不同详细命名，如黑色炭质板岩，灰绿色钙质板岩， (5) 用途：瓦、铺路等建材 (6) 我国分布：北方滹沱群，南方板溪群、昆阳群,2. 千枚岩 (1) 具有典型的千枚状构造的浅变质岩 (2) 原岩泥质岩、粉砂岩或者中酸性凝灰岩，经过低级变质作用形成，变质程度比板岩稍高 (3) 矿物：原岩矿物成分基本上已全部重结晶, 主要由细小的绢云母、绿泥石、石英、钠长石等新生矿物组成，若原岩中FeO较多，可以出现硬绿泥石、黑云母， (4) 细粒鳞片变晶结构，颗粒平均0.1mm，岩石片理面上具有明显的丝绢光泽，常具小褶皱构造， (5)命名：可据颜色、杂质、变质矿物进一步命名， 如：银灰色千

25、枚岩，硬绿泥石千枚岩 若与板岩呈过渡，可称：千枚状板岩 或 板状千枚岩,三、区域变质岩的主要类型,3. 片岩 (1) 具有片理构造的浅变质岩，分布很广， (2) 原岩类型复杂，可以由超基性岩、基性岩、各种凝灰岩和含杂质砂岩、泥灰岩、泥质岩，经过中级变质作用形成， (3) 显晶质等粒鳞片变晶结构，或基质为鳞片变晶结构的斑状变质晶结构，片状构造， (4) 矿物：片状矿物云母，绿泥石，滑石 柱状矿物阳起石，透闪石、普通角闪石等 粒状矿物长石，石英等 有时含有石榴石、十字石、蓝晶石等特征变质矿物的变斑晶。 一般：片状矿物或柱状矿物30% 粒状矿物常以石英为主，可含一定量长石，长石0.1mm，肉眼可以辨

26、认矿物 (6) 进一步划分：云母片岩，石英片岩，绿片岩，角闪片岩，蓝闪石片岩,三、区域变质岩的主要类型,4. 片麻岩 (1) 具有明显的片麻状构造，含长石、石英较多， (2) 粒度粗，一般1mm (3) 矿物：长石(钾长石斜长石)石英50 长石25% 片状和柱状矿物为云母、角闪石、辉石，可含特征变质矿物 若长石少，石英增加则过渡为片岩 (4) 原岩泥质岩、粉砂岩、砂岩和中酸性岩浆岩、火山碎屑岩， (5) 中粗粒鳞片粒状变晶结构，片麻状构造， (6) 进一步划分，依据Kf与Pl的量： 钾长片麻岩斜长片麻岩二长片麻岩,三、区域变质岩的主要类型,5. 变粒岩 (1) 含 长石、石英较多（70），且

27、长石25% 云母或其他暗色矿物较少（30）， 具细粒等粒粒状变晶结构（ 1mm）， (2) 暗色矿物Bi, Am, 透闪石，透辉石，电气石、磁铁矿 (3) 与片麻岩之区别： 变粒岩结构较细，片麻状构造不清楚，但是可以相互过渡 (4) 原岩粉砂岩、岩屑砂岩，基性酸性凝灰岩及少量中酸性喷出岩经过中高级变质作用形成， (5) 进一步命名，依据片状、纤状矿物： 如：黑云母变粒岩，角闪石变粒岩 若暗色矿物10%，称为浅粒岩,三、区域变质岩的主要类型,6. 斜长角闪岩角闪岩 (1) 含 角闪石斜长石，石英较少或无 角闪石等暗色矿物50， 矿物成分除Am、Pl外，常见铁铝榴石、绿帘石、黝帘石 (2) 粒状变

28、晶结构，块状构造，略具定向性 (3) 原岩基性岩(侵入岩、喷出岩、火山碎屑岩) 或 富铁白云质泥灰岩中高温区域变质作用 (4) 进一步命名 Am25% 角闪斜长片麻岩 片麻状构造 Am50% 浅色矿物石英为主 角闪片岩 片状构造,三、区域变质岩的主要类型,Am85% 绿黑、黑色 角闪石岩 块状构造,7. 麻粒岩 (1) 高温、中压下稳定的区域变质岩， (2) 特征：岩石中含水矿物(Bi, Am)均不稳定，含量少，或不出现 (3) 暗色矿物紫苏辉之，透辉石（必须含有紫苏辉石） 浅色矿物长石、石英 其他矿物石榴石、矽线石、蓝晶石、堇青石 (4) 中粗粒粒状变晶结构，或不等粒状变晶结构，块状构造 (

29、5) 进一步命名 暗色麻粒岩（基性麻粒岩）暗色矿物70% 浅色麻粒岩（酸性麻粒岩）暗色矿物30% 麻粒岩暗色矿物30-70% (6) 举例：冀东，大别山,三、区域变质岩的主要类型,8. 榴辉岩 (1) 超高压、高压条件下形成的变质岩，可以达到6GPa（120-180km以上。 具有十分重要的地球动力学意义。 (2) 矿物组成：绿色的绿辉石粉红色的石榴石 典型榴辉岩不含长石，可以含少量石英，常见蓝晶石、辉石、金红石、尖晶石等 (3) 化学成分：相当于基性岩浆岩 (4) 深色，中粗、不等粒粒状变晶结构，块状构造，比重大，3.6g/cm3 (5) 产状复杂：可以产在超基性岩、麻粒岩相角闪岩相，或者其

30、他片岩中 (6) 举例：大别山苏鲁超高压变质岩带,三、区域变质岩的主要类型,大别山地区采样位置图,9. 石英岩 (1) Q85的变质岩。 (2) 由石英砂岩或硅质岩经过区域变质作用形成的 (3) 矿物成分：除Q外，可含少量长石、绢云母、绿泥石、白云母、黑云母等 (4) 粒状变晶结构，块状构造，有时具条带状构造 (5) 分布广，可做建材、制造玻璃的原料,三、区域变质岩的主要类型,10. 大理岩 (1) 碳酸盐岩矿物（方解石、白云石为主）50的变质岩。 (2) 原岩石灰岩、白云岩等碳酸盐，经过区域变质作用或热接触变质作用形成的 (3) 矿物成分：可含少量蛇纹石、透闪石、透辉石、金云母、镁橄榄石或硅灰石等特征变质矿物 (4) 粒状变晶结构，块状构造，或条带状构造 (5) 详细命名，据特征变