第二章变质岩基本特征课件

变质岩石学变质岩石学Metamorphic Petrology第二章 变质岩的基本特征 主要内容主要内容:化学成分化学成分 矿物成分矿物成分 结构构造结构构造 基本特征：基本特征：两重性两重性-继承性和独特性继承性和独特性.影响因素影响因素:原岩特点原岩特点 变质作用的物化条件变质作用的物化条件图图 1.变质岩形成的框架图变质岩形成的框架图.变变质质作作用用变变质质岩岩原原岩岩T.P.c一一.体系的封闭程度体系的封闭程度第一节第一节 变质岩的化学成分变质岩的化学成分 封闭体系：封闭体系：化学成分取决于原岩的化学成分化学成分取决于原岩的化学成分;开放体系：开放体系：除原岩的化学成分外，还与元素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在变质作用过程中的行为有关.二二.元素在变质作用中的行为元素在变质作用中的行为第一节第一节 变质岩的化学成分变质岩的化学成分 1.H2OCO2等挥发份含量变化最大，随温度升高减少。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（大多数亲铜元素（CuPbZnAgAsTeSbHgRbSrBa）等随温度升高活动性增大，被变质热液带出带入。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（一些亲铁元素（FeCrCoNi）稳定性较大，而一些难稳定性较大，而一些难 溶的铂族元素（溶的铂族元素（PtPa）稳定性更大。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，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。基本上可视为等化学过程。三三.等化学系列概念和类型等化学系列概念和类型第一节第一节 变质岩的化学成分变质岩的化学成分 （一）等化学系列概念（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长-辉绿岩辉绿岩玄武岩玄武岩铁质白云质灰岩铁质白云质灰岩基性凝灰质砂岩基性凝灰质砂岩中级变质作用中级变质作用斜长角闪岩斜长角闪岩低级变质作用低级变质作用 绿绿 片片 岩岩高级变质作用高级变质作用基性麻粒岩基性麻粒岩图图 1-1.等化学系列概念说明图解等化学系列概念说明图解三三.等化学系列概念和类型等化学系列概念和类型第一节第一节 变质岩的化学成分变质岩的化学成分 （二）等化学系列类型（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：1.1.富铝系列：富铝系列：富铝系列：富铝系列：化学成分特征是富铝富铝;贫钙贫钙贫钙贫钙;铁铁铁铁,镁低镁低镁低镁低;钾钾 钠钠.原 岩是泥质岩石（泥岩、页岩）或火山凝灰岩.2.2.长英质系列：长英质系列：长英质系列：长英质系列：化学成分特征是富硅富硅;贫钙贫钙贫钙贫钙,铁铁铁铁,镁镁镁镁;铝含量也较低铝含量也较低铝含量也较低铝含量也较低.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.3.3.碳酸盐系列：碳酸盐系列：碳酸盐系列：碳酸盐系列：化学成分特征是富钙富钙,镁镁;铝铝铝铝,铁铁铁铁,硅含量较低且变硅含量较低且变硅含量较低且变硅含量较低且变 化范围大化范围大化范围大化范围大.原岩石灰岩和白云岩.三三.等化学系列概念和类型等化学系列概念和类型第一节第一节 变质岩的化学成分变质岩的化学成分 （二）等化学系列类型（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：4.4.铁镁质系列：铁镁质系列：铁镁质系列：铁镁质系列：化学成分特征是贫硅贫硅;富铁富铁,镁镁,钙钙;钠钠 钾钾；含含含含 一定量的铝一定量的铝一定量的铝一定量的铝.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.5.5.超铁镁质系列：超铁镁质系列：超铁镁质系列：超铁镁质系列：化学成分特征是 富铁富铁,镁镁;贫钙贫钙贫钙贫钙,铝铝铝铝,硅硅硅硅.原岩是超 基性侵入岩;超基性火山岩和极富镁的沉积岩一一.变质岩矿物成分一般特征变质岩矿物成分一般特征第二节第二节 变质岩的矿物成分变质岩的矿物成分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,有如下特点:一.一.变质岩矿物成分一般特征变质岩矿物成分一般特征第二节第二节 变质岩的矿物成分变质岩的矿物成分1)层状和链状晶格的矿物较普遍,其延展性也较大.2)出现一些分子排列紧密，分子体积小,密度大的高压矿物.3)出现红柱石,蓝晶石,矽线石等同质异相矿物.4)矿物的变形现象发育.5)斜长石的环带结构在变质岩中少见.二二.矿物成分与原岩化学成分的关系矿物成分与原岩化学成分的关系第二节第二节 变质岩的矿物成分变质岩的矿物成分1.富铝系列富铝系列:硬绿泥石、十字石、堇青石、铁铝榴石、红柱石、蓝晶石、矽线石。2.长英质系列长英质系列:极少出现富铝系列特征变质矿物.3.碳酸盐系列碳酸盐系列: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。4.铁镁质系列铁镁质系列:辉石、角闪石、绿泥石、阳起石、绿帘石,等大量铁镁矿物。5.超铁镁质系列超铁镁质系列: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。三三.矿物成分与变质条件的关系矿物成分与变质条件的关系-等物理系列等物理系列第二节第二节 变质岩的矿物成分变质岩的矿物成分 (一）一）等物理系列的概念等物理系列的概念 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列变质岩矿物成分的不同决定于原岩的总化学成分.三三.矿物成分与变质条件的关系矿物成分与变质条件的关系-等物理系列等物理系列第二节第二节 变质岩的矿物成分变质岩的矿物成分 (一）一）等物理系列的概念等物理系列的概念基性基性系列的原岩系列的原岩富铝系列的原岩富铝系列的原岩中中 级级 变变 质质斜长角闪斜长角闪岩岩云云 母母 片片 岩岩图图 2-1.等物理系列概念说明图解等物理系列概念说明图解三三.矿物成分与变质条件的关系矿物成分与变质条件的关系-等物理系列等物理系列第二节第二节 变质岩的矿物成分变质岩的矿物成分 (一）一）等物理系列的划分等物理系列的划分 Winkler(1974)按温度将变质强度划分为四个变质级按温度将变质强度划分为四个变质级(等物理系列等物理系列):很低级很低级,低级低级,中级中级,高级高级（1）很低级变质）很低级变质:特征是变质基性岩中出现浊沸石浊沸石,硬硬柱石柱石,葡萄石葡萄石,绿纤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黝帘石和阳起石为标志,温度区间为350-5500C三三.矿物成分与变质条件的关系矿物成分与变质条件的关系-等物理系列等物理系列第二节第二节 变质岩的矿物成分变质岩的矿物成分 (一）一）等物理系列的划分等物理系列的划分 Winkler(1974)按温度将变质强度划分为四个变质级按温度将变质强度划分为四个变质级(等物理系列等物理系列):很低级很低级,低级低级,中级中级,高级高级（3）中级变质）中级变质:标志是泥质岩石中十字石十字石(堇青石堇青石)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.四四.有关术语解释有关术语解释第二节第二节 变质岩的矿物成分变质岩的矿物成分1.稳定矿物稳定矿物:在特定变质条件下新形成的矿物或虽是原岩中的矿物,但在新的P-T条件下仍然保持稳定的矿物.2.不稳定矿物不稳定矿物:指对某一变质作用的P-T条件来说是不平衡的原岩中的矿物,因变质反应不彻底而保留下来.3.特征变质矿物特征变质矿物: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：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变质岩结构的概念和分类第三节第三节 变质岩的结构变质岩的结构 概念概念：是指岩石中矿物晶体的粒度粒度(绝对大小和相对大小）,形态、形态、自形程度自形程度以及矿物晶体之间的相互关系相互关系.按成因分四类：按成因分四类：变余结构,变晶结构,变形结构和交代结构.一一.变余结构变余结构第三节第三节 变质岩的结构变质岩的结构 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，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，形成变余结构形成变余结构。1)与正常沉积岩有关的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。2)与火成岩有关的变余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。3)与火山碎屑岩有关的变余结构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。图片图片3-1.3-1.变质火山碎屑岩变质火山碎屑岩变余火山碎屑结构变余火山碎屑结构二二.变晶结构变晶结构 第三节第三节 变质岩的结构变质岩的结构 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与结晶结构的区别1)变晶结构的岩石为全晶质,没有非晶质组分;2)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;3)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;4)柱状,片状及放射状矿物发育,切其延展性大,常定向排列,矿物变形现象也较普遍.二二.变晶结构变晶结构 第三节第三节 变质岩的结构变质岩的结构 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变晶结构的分类依据及主要类型 分类依据：大小分类依据：大小分类依据：大小分类依据：大小,形态形态形态形态,自形程度自形程度自形程度自形程度,交生关系交生关系交生关系交生关系.（1）按矿物粒度的绝对大小分为：）按矿物粒度的绝对大小分为：a)粗粗 粒粒 变变 晶晶 结结 构（构（3 mm）b)中中 粒粒 变变 晶晶 结结 构（构（1-3 mm）c)细细 粒粒 变变 晶晶 结结 构（构（0.1-1 mm）d)显显 微微 变变 晶晶 结结 构（构（30%;粒状矿物粒状矿物以石英为主以石英为主(长石长石 75%.75%.少量长石、云母、帘石、闪石等少量长石、云母、帘石、闪石等.岩石类型岩石类型:纯石英岩纯石英岩;长石石英岩长石石英岩;磁铁石英岩磁铁石英岩.2.大理岩大理岩:矿物组成矿物组成:方解石方解石方解石方解石+白云石（白云石（白云石（白云石（50%50%）.其它矿物有硅灰其它矿物有硅灰石、滑石、透闪石、透辉石、镁橄榄石、金云母等石、滑石、透闪石、透辉石、镁橄榄石、金云母等.岩石类型岩石类型:透闪石大理岩、滑石大理岩、石墨大理岩透闪石大理岩、滑石大理岩、石墨大理岩.1.石英岩石英岩:（二）（二）以矿物组合及其含量命以矿物组合及其含量命 名的变质岩系列名的变质岩系列 矿物组成矿物组成:角闪石角闪石(5090%)和斜长石和斜长石.可含石榴石、可含石榴石、透辉石、黑云母、绿帘石等透辉石、黑云母、绿帘石等.岩石类型岩石类型:石榴斜长角闪岩石榴斜长角闪岩;透辉斜长角闪岩等透辉斜长角闪岩等.4.麻粒岩麻粒岩:矿物组成矿物组成:紫苏辉石紫苏辉石紫苏辉石紫苏辉石+斜长石斜长石斜长石斜长石.可含有透辉石可含有透辉石,石榴石、石榴石、角闪石、黑云母、石英等角闪石、黑云母、石英等.岩石类型岩石类型:紫苏麻粒岩紫苏麻粒岩;透辉麻粒岩透辉麻粒岩;二辉麻粒岩二辉麻粒岩.3.斜长角闪岩斜长角闪岩:石榴石石榴石石榴石石榴石 +绿辉石绿辉石绿辉石绿辉石.不含斜长石不含斜长石.可含有透辉石、蓝晶石、石英、金红石、金刚石等可含有透辉石、蓝晶石、石英、金红石、金刚石等.6.超铁镁质岩超铁镁质岩:铁镁质矿物铁镁质矿物铁镁质矿物铁镁质矿物 90%90%的岩石。的岩石。的岩石。的岩石。例如角闪石岩；辉石岩例如角闪石岩；辉石岩7.混合岩混合岩:8.变质岩基体变质岩基体变质岩基体变质岩基体 +花岗质脉体组成花岗质脉体组成花岗质脉体组成花岗质脉体组成.9.可根据构造进一步命名：可根据构造进一步命名：10.如眼球状混合岩如眼球状混合岩;条带状混合岩等条带状混合岩等.5.榴辉岩榴辉岩:1.变粒岩和浅粒岩变粒岩和浅粒岩 矿物成分与片麻岩相似，但一般具有块状构造，细粒矿物成分与片麻岩相似，但一般具有块状构造，细粒近等粒状变晶结构，按国际惯例已经归入片麻岩类。近等粒状变晶结构，按国际惯例已经归入片麻岩类。2.角岩角岩 指具有典型等粒粒状变晶结构的接触变质岩的统称指具有典型等粒粒状变晶结构的接触变质岩的统称.明确岩石为接触变质岩后方可应用该名称明确岩石为接触变质岩后方可应用该名称.3.灰色片麻岩灰色片麻岩 一般为太古代所特有，指颜色发灰、成分近于英云闪一般为太古代所特有，指颜色发灰、成分近于英云闪长岩的一类片麻岩。长岩的一类片麻岩。三、其它常用的岩石名称三、其它常用的岩石名称4.钙硅质岩钙硅质岩 目前已经归入钙质片岩和钙质片麻岩中目前已经归入钙质片岩和钙质片麻岩中.5.矽卡岩矽卡岩 特指由中酸性岩浆侵入体与钙镁质碳酸盐岩接触时特指由中酸性岩浆侵入体与钙镁质碳酸盐岩接触时,由接触交代作用形成的变质岩由接触交代作用形成的变质岩