变质岩的一般特征讲义

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第三章 变质岩的一般特征,Kyanite,-garnet gneiss,作为地壳组成成员之一的变质岩，是地壳中已存岩石经变质后的产物。其特征一方面受原岩特点的控制，具有明显的继承性，另一方面由于变质条件和变质作用特点与原岩的形成条件之差异，又决定了其矿物组成、结构构造有别于原岩。因此，变质岩的特征主要体现于：物质组成（包括化学成分和矿物成分）、结构、构造等方面。,第一节 变质岩化学成分和化学类型的划分,第二节 变质岩的矿物成分,第三节 变质岩的结构构造,第三章 变质岩的一般特征,一、变质岩的化学成分,变质岩的化学成分取决于原岩成分和变质作用的特点。,总体来说，变质岩的化学成分主要由,SiO,2,、TiO,2,、Al,2,O,3,、Fe,2,O,3,、FeO、MnO、MgO、CaO、Na,2,O、K,2,O、P,2,O,5,、H,2,O,及,CO,2,等,13,项氧化物组成。但是，与岩浆岩、沉积岩相比，这些氧化物的变化范围很大，与它们在岩浆岩和沉积岩中变化的总范围相当。,第一节 变质岩化学成分和化学类型的划分,原岩的化学成分在变质作用过程中是否发生变化，取决于变质作用的特点。,据此，可把变质作用划分为两类：,等化学,(,isochemical,),变质作用：,变质作用过程中不伴随交代作用，原岩组分中除,H,2,O、CO,2,外，其它组分基本保持不变的变质作用；,异化学,(,allochemical,),变质作用：,伴有交代作用，在变质作用过程中有元素的带出带入，原岩组分中除,H,2,O、CO,2,外，其它组分也有明显的变化，变质过程中系统是开放的。,在等化学变质情况下，变质岩的化学成分（除,H,2,O、CO,2,外）取决于原岩的化学成分。因此,可根据变质岩的化学成分,恢复原岩类型和划分对比变质地层,。,一般来说，正变质岩与副变质岩在化学成分上有下列差别：,（1）,SiO,2,：,正变质岩为3480%，副变质岩为095%，变化范围很大；,（2）,Al,2,O,3,：,正变质岩不超过40%，副变质岩可高达90%以上；,（3）,Fe,2,O,3,+FeO：,正变质岩一般15%，副变质岩可30%，形成富铁质岩石；,（4）,MnO,：,正变质岩2%，副变质岩可20%（富锰质岩石）；,（5）,CaO,：,正变质岩不超过23%，富钙的副变质岩可50%；,（6）,K,2,O/Na,2,O：,正变质岩中常1，副变质岩中常1，可达23；,（7）,P,2,O,5,：,正变质岩中很少超过3%，副变质岩中可10%，甚至达40%（磷块岩）。,在异化学变质情况下，变质岩的化学成分既取决于原岩的化学成分，又受控于交代作用的类型和强度。,用岩石化学方法研究交代变质岩的化学成分特点,，可推断其,原岩成分特点，了解交代过程中元素带出带入的情况，查明交代作用的特点和强度,。,变质作用过程中，原岩的矿物成分、结构构造都要发生改变，有的甚至变得面目全非。然而 ，一般变质作用基本不改变原岩的主要化学成分，即使是异化学变质，也或多或少可追索出原岩化学成分变异的某些特点。因此，,变质岩的化学成分是,恢复原岩,和,划分对比变质地层,的重要标志之一。,变质岩的化学成分在,变质成矿作用,研究中也具有重要的意义。越来越多的资料表明，一定的矿床往往赋存在具有一定化学成分特点的变质建造（含矿建造）中。,岩石的成分也是变质岩分类的基础。对于一般的变质岩，多数学者都很重视,等化学系列,和,等物理系列,的划分。,等化学系列：,原始化学成分相同,/,近的所有变质岩石，其矿物组合的不同是由变质作用的类型和强度决定的。,等物理系列：,同一变质条件下形成的所有变质岩石，其矿物组合的不同是由原岩化学成分决定的。,二、变质岩化学类型的划分,Grubenmann,（1904）,把全部变质岩按各自的化学成分特点划分为十二类：（,1,）酸性岩；（,2,）粘土质岩；（,3,）中性岩；（,4,）基性岩；（,5,）超基性岩；（,6,）碱性岩（硬玉岩）；（,7,）碱性岩（钠闪石岩）；（,8,）砂岩；（,9,）不纯碳酸盐岩；（,10,）碳酸盐岩；（,11,）铁质沉积物；（,12,）铝土矿。,特纳（1955）把常见的变质岩归纳为,五,种化学类型：,第一节 变质岩化学成分和化学类型的划分,1.,泥质,(,pelitic,),变质岩,主要矿物是,Mi+Qz+F,。,化学,成分上以富,K,、,Al,为特征，,Mg,、,Fe,含量不定。源自泥质（铝质）沉积物，,原岩,多为：粉砂质粘土岩、泥质岩、部分中酸性火山岩（熔岩、火山碎屑岩）、中酸性火山沉积岩等。,变质岩,类型：板岩、千枚岩、云母片岩、富铝片麻岩。,特征变质矿物,：,Als,、,Cord,、,Alm,、,St,。多见于,地槽堆积,中。对,P,、,T,敏感。,K,2,O,的过剩和不足对矿物组合影响很大。据此可分为两个亚类：,1,),.Al,2,O,3,过剩（,K,2,O,不足）的泥质变质岩：原岩为高岭石粘土岩、蒙脱石粘土岩等。变质岩矿物成分特点是含富铝矿物，中低温时无钾长石，高温时出现钾长石。,2,),.K,2,O,过剩（,Al,2,O,3,不足）的泥质变质岩：原岩为水云母粘土岩类。矿物成分特点是含钾长石，中低温时无富铝矿物，高温时出现富铝矿物（夕线石、堇青石、石榴石等）。,两亚类矿物成分总的特点是云母含量高，石英常见；中低温时富铝矿物与钾长石不共生，两类岩石中矿物组合明显不同；高温时富铝矿物与钾长石共生，两类岩石中矿物组合相同，但矿物含量有差别：铝过剩的泥质变质岩中富铝矿物含量高、钾长石少，钾过剩的泥质变质岩情况相反，钾长石含量高、富铝矿物少,。,2.,长英质,(,quartz-,feldspathic,),变质岩,化学成分,Mg,、,Fe,、,Al,2,O,3,低，,SiO,2,高，,通常,K,2,O,过剩,。原岩：砂岩（长石砂岩、长石石英砂岩）、粉砂岩主，其次酸性凝灰岩和中酸性岩浆岩。矿物组合：,F+Qz,Mi,Hb,，,这与,K,2,O,过剩的泥质变质岩相同。,变质岩：石英岩、长石石英岩、变粒岩、浅粒岩、长石片麻岩等。对,T,、,P,不敏感。地槽中丰富。,3.,钙质（,calcareous,),变质岩,化学成分：富,Ca,或,Mg,，,Fe,、,Al,、,Si,含量变化大。原岩：各种灰岩、白云岩、泥灰岩等。,矿物成分以碳酸盐矿物（方解石、白云石等）和钙镁硅酸盐矿物（硅灰石、透辉石、阳起石、透闪石等）为主，可含一定量钙铝硅酸盐矿物（绿帘石、方柱石、钙质斜长石、钙铝钙铁榴石、符山石等）及石英。,矿物组合：,Cc+Dol,Di,Tr,Gro,镁硅酸盐。特变矿物：,Gro,、,Wo,、,Ves,、,Di,、,Fo,等。对,T,、,P,变化敏感。变质岩：各种大理岩类岩石。,4.,基性（,basic),变质岩,:,化学成分：富,Ca、Fe、Mg,， 贫碱质，,Na,2,OK,2,O,Al,2,O,3,不定，一般较高。原岩：基性岩浆岩、凝灰岩、基性岩屑砂岩及含较多的,Ca、Al、Fe、Mg,的不纯泥灰质沉积物（铁质白云质泥灰岩）、杂砂岩。,矿物成分特点：富含斜长石、绿帘石、绿泥石、单斜辉石、单斜闪石（透闪石、阳起石、普通角闪石）、斜方辉石、铁铝,镁铝榴石及黑云母等铁镁钙的硅酸盐、铝硅酸盐矿物，,少或无石英,。,矿物组合：,Pl+Hb,+,Epi+Py+Chl,。特变矿物：,Hb,、,Py,，有时有,Alm,。变质岩：绿片岩、斜长角闪岩、麻粒岩、蓝片岩、榴辉岩等。对,T,、,P,敏感。,5.,镁质,(,magnesian,),变质岩,富,Mg,、,Fe,贫,Si,、,Al,、,Ca,。原岩：超基性岩浆岩和绿泥石质及其它富含,Mg、Fe,的沉积物，即橄榄岩、纯橄岩、辉石岩等超镁铁质岩石及化学成分与之相当的沉积岩。矿物成分特点是缺少长石、石英，富含富镁（铁）的矿物（蛇纹石、滑石、水镁石、菱镁矿、直闪石、镁铁闪石、紫苏辉石、透闪石、阳起石、绿泥石、黑云母、铁铝镁铝榴石等）。矿物组合：,Tc+Serp,+,直闪石,En+Mag,+,水镁石。变质岩：各种富镁片岩。,特纳的上述化学分类简明扼要，目前已为许多国家岩石学教科书采用。本课程也采用该分类。1981年特纳新增加了,铁锰质变质岩类,，把化学类型的数目增加到六个。本课程仍按五大类划分法，把铁质、锰质岩石作为特殊类型处理。,五大类常见岩石中，,以,泥质和基性岩石对温、压条件的变化最为敏感,，有重要的岩石学意义。,富钙质和镁质的岩石对温压的变化亦较敏感，长英质岩石则对温压变化不敏感。,注意！,上述化学成分和矿物成分特点是,SiO,2,饱和或正常时的一般情况。当岩石中,SiO,2,不饱和时，上述情况就复杂化了，岩石中将不出现石英而代之以刚玉、尖晶石、水镁石、镁橄榄石等硅不饱和矿物。,三、变质岩化学成分的研究意义：,1,）变质岩分类的依据之一，尤其是化学分类。,2,）在无交代作用发生时，是恢复原岩化学成分及其类型的依据。,3,）是变质成矿作用研究的基础，也是自然元素活动性研究之所需。,4,）在变质地层对比、地球早期演化研究中也有重要意义。,第一节 变质岩化学成分和化学类型的划分,第一节 变质岩化学成分和化学类型的划分,第二节 变质岩的矿物成分,第三节 变质岩的结构构造,第三章 变质岩的一般特征,一、变质岩矿物成分的一般特点,变质岩的矿物成分是其化学成分的直接反映。它既取决于原岩的成分特点，也与变质作用的类型和强度有关。由于变质岩的化学组成变化范围很大、温压变化范围也很宽、而且在变质作用过程中有应力和流体参与，这些因素决定了,变质岩的矿物成分与岩浆岩和沉积岩的矿物成分相比更为复杂多样,。,第二节 变质岩的矿物成分,（一）主要造岩矿物在岩石中的分布,1.,岩浆岩中的主要矿物（长石、石英、云母、角闪石、辉石、橄榄石等）在变质岩中也是主要矿物，但它们在变质岩中的含量变化范围很大,。其主要原因是变质岩的化学成分范围较宽、变质岩矿物生成温度比岩浆岩的低。,2.,鳞石英、玄武闪石、霓石及副长石类等高温矿物为岩浆岩所特有，在变质岩中极为罕见,。,3.,典型的沉积矿物如粘土矿物、海绿石等为沉积岩所特有，仅在变质较浅时可作为残余矿物在变质岩中出现,。,4.,特征变质矿物,：刚玉（,Co）、,红柱石（,And）、,夕线石（,Sill）、,蓝晶石（,Ky,）、,铁铝榴石（,Alm,）、,十字石（,St）、,堇青石（,Cord）、,白云母（,Ms）(,泥质变质岩中), 钙铝榴石（,Gro,）、,硅灰石（,Wo,）、,符山石（,Ves,）、,透辉石（,Di,）（,钙质变质岩类），角闪石类、辉石类（基性变质岩中），滑石（,Tc,）、,直闪石（,Ant）（,镁质变质岩中）,等主要出现在变质岩中,。,贯通矿物,主见于岩浆岩,主见于沉积岩,主见于变质岩,石英、钾长石、白云母、黑云母、金云母、斜长石、角闪石类、辉石类、部分石榴石、橄榄石类、磁铁矿、赤铁矿、磷灰石、榍石、锆石、金红石、菱铁矿等,鳞石英、白榴石、歪长石、霞石、黄长石、方钠石、蓝方石、黝方石、玄武闪石等,蛋白石、玉髓、粘土矿物、水铝石、盐类矿物、煤。碳酸盐类矿物、海绿石等,钠云母、帘石类、符山石、方柱石、透闪石、次闪石、阳起石、蓝闪石、硅灰石、软玉、硬玉、硬绿泥石、铝硅酸盐类、刚玉、堇青石、十字石、硅镁石、方镁石、蛇纹石、滑石、石墨等,变质岩矿物成分与岩浆岩、沉积岩的差异,（二）矿物的化学成分特点（与岩浆岩对比）,1,.变质岩中广泛出现铝的硅酸盐类矿物（,Al,2,SiO,5,）,，如,And,、,Ky,、,Sill,等。,2,.变质岩中可出现不含铁的镁硅酸盐（,Mg,2,SiO,4,）,类矿物（如,Fo,）和复杂的钙镁铁锰铝的硅酸盐,X,3,Al,2,(SiO,4,),3,类矿物（如,Ga,类），而岩浆岩中一般是铁镁呈类质同象的正硅酸盐,(Fe,Mg),2,SiO,4,。,3,.,变质岩中可出现铁镁铝的铝硅酸盐类矿物如,Cord,、,St,，岩浆岩中只出现钾钠钙的铝硅酸盐类矿物如各种长石。,4,.钙的硅酸盐如硅灰石（,CaSiO,3,），,为变质岩所特有。,5,.变质岩中含（,OH）,的矿物比岩浆岩中多,如,Chl,、,Serp,、,Tc,、,Hb,、,Mi,等。,6,.变质岩中碳酸盐类矿物分布广泛。,（三）矿物的内部结构和其它特点,1,.变质岩中层状、链状结构的矿物（,Chl,、,Mi,、,Hb,、,Py,等）较多，常发育有较多的鳞片状、纤维状、针状、柱状矿物，且这些矿物的平均延展性（长宽之比）比岩浆岩中同类矿物的平均延展性大。如,Bi,在岩浆岩中的延展性一般的1.5左右，而在变质岩中可达710。,2,.变质岩中常发育有分子排列极紧密的矿物，这种矿物分子体积较小、比重较大，如,Ga,、,Jd,等。,3,.变质岩中同质多象（多形）矿物发育，如,And,、,Ky,、,Sill,。,4,.斜长石的环带结构在变质岩中较为少见。,5,.变质岩中矿物的变形现象极其发育。,二、变质岩矿物的分类,变质岩,矿物分类,稳定矿物,不稳定矿物,/,残余矿物,新生矿物,/,特征矿物,继承矿物,/,贯通矿物,第二节 变质岩的矿物成分,（一）不稳定矿物（残余矿物）,指对于某一变质作用的,PT,条件来说是不平衡的、呈准稳定态残存的原岩中早先存在的某些矿物,。是由于变质反应不彻底造成的，它们与新形成的变质矿物之间常有各种反应或交代结构存在，呈现明显的置换关系。不稳定矿物常见于低级变质岩和退变质岩中，在变质作用历史研究中具有重要的意义。,（二）稳定矿物,指在某一变质作用条件下由变质结晶和重结晶作用形成的矿物,。它们可以是原先已有但在该条件下仍然稳定平衡的矿物（,贯通矿物,），也可以是在该条件下由变质反应所产生的新矿物（,变质矿物,）。,稳定矿物对变质作用条件研究有重要的意义,。通常所说的组成某一岩石的矿物共生组合，是指稳定矿物的共生组合。,稳定矿物按其稳定的,PT,范围的宽窄可进一步分为：,1.,贯通矿物,指对温压条件变化不敏感，可在很大,P,T,范围内稳定的矿物,。如石英、方解石等。单一本类矿物一般不具有指示温压条件的意义，但矿物组合有时具有温压指示意义。如,Qz+Cc,一般代表中低温变质，但若周围存在高级变质岩，则是,f,CO,2,太高所致。,2.,特征变质矿物,指对温压条件变化敏感、,PT,稳定范围较窄的矿物,。特征矿物能够指示变质作用的,PT,条件，常作为划分等变线的标志，因而具有重要的岩石学意义。如,Al,2,SiO,5,的三种多形变体，红柱石指示低压、蓝晶石指示中压较高压、夕线石指示高温（中压）等。该类矿物还能指示原岩成分。常见的有：,St,、,Alm,、,Gro,、,Als,（,And,、,Ky,、,Sill),、,Wo,、,Cord,、,Ves,、,Fo,、,Ctd,、,Cour,、,Jd,、,Gl,等。,三、变质岩矿物成分与变质作用温 压条件的关系,变质岩矿物,成分控制因素,原岩,矿物种类,和矿物组合,矿物化学成分,变质的,物化条件,温度压力,化学活动性,流体时间,第二节 变质岩的矿物成分,原岩化学成分特征决定着变质过程中可能出现哪些矿物，但具体哪种矿物出现或哪几种矿物同时出现则取决于变质作用的,P-T,条件。如硅质石灰岩在压力为10,5,Pa、,温度高于470 时，才形成硅灰石（方解石或石英）；富铝的沉积岩在不同温度和压力条件下可分别出现红柱石、蓝晶石、夕线石等。,对于特定成分的原岩体系（,等化学系列,）来说，决定变质岩中矿物组合的主要物化因素是温度和压力。,每一种矿物都有一定的,PT,稳定区间，但多数情况下，温度的作用更为重要，所以变质作用常按温度高低来划分等,物理系列,，每一系列包括在特定变质条件下形成的所有变质岩石（原岩不同），其矿物成分的不同取决于原岩的总化学成分。反映变质强度的变质级就是以温度为主的等物理系列。,很低级变质的底限以基性岩中浊沸石开始出现为标志，并以此与成岩作用区分，其温度界限在200左右或略低。它与低级变质之间的界限是,基性岩中绿纤石或葡萄石和绿泥石反应形成黝帘石和阳起石,，临界温度在350左右或稍高。,低级变质的温度范围为350550左右。它和中级变质的界限是,泥质岩石中,St,的出现或,Bi,存在时，,Cord,（没有,Alm,）的形成,。常见矿物：,Ser,、,Chl,、,Ctd,、,Epi,、,Act,、,Tc,、,Serp,。,中级变质的温度在550650左右或稍低。它和高级变质的界限是,泥质岩中,Mus,和,Qz,反应形成,Sill,Kfs,组合,。片麻岩的深熔曲线也大致相当于这一界线。常见矿物：,St,、,Ky,、,Hb,、,Alm,。,高级变质温度,高于650,，,上限可达800左右,。常见矿物：,Sill,、,Hy,、,Or,。,上述四个变质等级以低级、中级和高级变质较常见。很低级变质只在基性岩中有标志性矿物组合，易于确定，而在其它成分的岩石中因无相应的很低温特征矿物，故不易与低级变质作用相区分。,我们也要注意，矿物稳定的温度范围还与压力、原岩体系的化学成分特征以及形成时变质反应的性质、进程有关。,所以，某种矿物在不同组合中出现时所反映的温度条件是有差异的。,在推断变质作用的温、压条件时，要重视对矿物组合特征的研究,。,如,绿泥石,和绢云母共生时是较典型的低级和极低级矿物，但绿泥石本身可稳定出现于中级变质岩中并与十字石、铁铝榴石等共生，此时,其成分较富镁,。,实验表明，无其它矿物共生时，,Chl,Qz,的组合在温度达650左右时仍能稳定存在；不含石英和长石的超基性岩石中的,Mg,质绿泥石，当,P,H,2,O,=P,l,时，稳定温度可达800左右，所以纯的绿泥片岩和不含长英质矿物的绿泥石片岩等在中级甚至较高级变质条件下均能稳定存在。,绿帘石,可稳定于很低级、低级及中低级变质岩中，它与阳起石、普通角闪石及钠长石或酸性斜长石都能共生。,黝帘石,则在很低级条件下不出现，代替它的是化学成分相似的含（,OH）,矿物,-,绿纤石；较高压环境下，它却能在一些中级变质的钙硅酸盐岩中出现，并与透辉石、钙铝榴石等共生。,斜黝帘石,甚至还可出现于较高温的榴辉岩中。此外,红帘石,以含锰较高为特征，一般认为是较高压条件下的低级变质矿物。,又如,黑云母和铁铝榴石,等矿物在原岩富含,FeO,，,且,FeO/MgO,值较高时，能较早出现，即扩大了它们的低温稳定范围；,斜长石,虽稳定范围较大，但随温度升高，成分越来越偏基性，故当它和其它高钙矿物共生时，其牌号也可用于确定变质等级。,常见变质矿物所反映的变质程度：,低级：,Ser,、,Chl,、,Serp,、,Tc,、,Ab,、,Ctd,等。,中级：,Mus,、,Kfs,、,St,、,Ky,、,Tr,、,Hb,、,Act,、,Epi,、,Alm,等。,高级：,Sill,、,Hy,、,Or,、,Fo,、,Alm,、,Di,等。,当然所列上述矿物仅代表大概情况，在工作中必须具体问题具体分析。,四、变质岩矿物成分研究意义,1,）是变质岩分类命名的依据。,2,）矿物组合是研究变质作用性质、强度、温度,-,压力条件的依据。,3,）在无交代作用时，矿物组合可以反映原岩成分。,4,）根据矿物组合的世代研究，可了解变质岩的形成过程或历史。,第二节 变质岩的矿物成分,Pillow lavas in,Lkken,.,第一节 变质岩化学成分和化学类型的划分,第二节 变质岩的矿物成分,第三节 变质岩的结构构造,第三章 变质岩的一般特征,一、 变质岩结构、构造的概念,变质岩的结构,(texture),是指变质岩石中矿物的自形程度、形状、粒度以及晶体之间的分布和结合关系等特征。,变质岩的构造,(structure),是指组成变质岩石的矿物或矿物集合体的空间分布、排列方式和相互关系等特征。,有时结构和构造合称为,组构,(fabric),.,第三节 变质岩的结构构造,结构和构造彼此有着密切的成因联系，虽然在大多数情况下人们可以明确地区分结构和构造，但有时候两者是难以被明确区分的。比如碎裂变质时，岩石及其组成矿物都可能发生强烈破碎,这种情况下，既可称为碎裂结构，也可称为碎裂构造。,沉积岩的结构,主要反映沉积物被搬运和沉积时的水动力条件；,岩浆岩的结构,主要反映岩浆演化过程中岩浆冷凝、结晶的热力学条件及矿物结晶的某种顺序。而在变质岩的形成过程中，所有矿物晶粒基本上是在固态条件下同时生长的。因此，在观察和描述变质岩的结构时一定要注意变质矿物是在固态条件下基本同时生长的这一特点。,本节中对结构、构造的研究，主要涉及肉眼和显微尺度，即在野外露头、手标本和薄片尺度用肉眼或借助放大镜、偏光显微镜进行观察研究，一般不涉及超显微尺度的结构研究（如晶格变形产生的位错等），也不包括反映岩石中矿物分布优选方位的,“,显微构造,”,，这方面的研究内容、研究方法将在有关后续课程中介绍（如岩组学或称构造岩石学）。,二 、 变质岩的结构,、变质岩结构的基本类型,变质岩的结构类型繁多，按成因大致可分为四,种。,变质岩的结构,变余结构,变晶结构,变形结构,交代结构,变质标型结构,第三节 变质岩的结构构造,A,、变余结构,(palimpsest,tex,.),在变质作用过程中，由于变形、重结晶作用和变质反应不彻底，原岩的矿物成分和结构特征未得到完全改造，使原岩的结构特征部分地被保留下来，形成,变余结构,，也称,残留结构,。,变余结构的特点是：,外貌上具原沉积岩或岩浆岩的结构特征，而矿物成分上则表现出一些（特征）变质矿物的特点，许多情况下也保留了一些原岩矿物的特点。,在低级变质过程中，由于温度低，流体少或活动性差，化学平衡不易达到，可保留较多原岩结构特征。一般地，,原岩组分的化学活动性越小，粒度越粗时，原岩的结构特征越易被保留,。,在中高级变质岩中，由于温度压力较高，流体较多、其活动性强，化学平衡极易达到，原岩结构一般都遭到较为彻底的改造，但有时仍可找到变余结构,。,变余结构命名原则：变余原结构,变余结构的主要类型,变,余,结,构,变余碎屑结构,变余,火成,结构,变余,沉积,结构,变余角砾状结构,变余砾状结构,变余砂状结构,变余粉砂状结构,变余泥状结构,变余结,晶结构,变余斑状结构,变余溶蚀结构,变余花岗结构,变余辉长结构,变余辉绿结构,变余交织结构,变余火,山结构,变余火山角砾结构,变余岩屑结构,变余玻屑结构,变余晶屑结构,变余凝灰结构,B,、变晶结构,(,crystalloblastic,tex,.),1. 变晶结构的一般特点,变晶结构是重结晶和变质结晶的产物，反映了岩石在固态下的转变过程，具有表征变质作用特点的作用。它与岩浆岩中的结晶结构有些相似（全晶质）。然而,由于变质过程中的重结晶和变质结晶基本上是在固态条件下进行的，而且在同一次变质作用过程中各种矿物几乎是同时生长和发育的，,因此它们又有许多不同之处：,(,1,),一般地，变晶结构的岩石为全晶质，无非晶质（变余者除外）。,(,2,),同一世代的矿物是同时形成的，无先后顺序。即同一世代矿物的包裹关系不反映其结晶顺序，自形程度也不反映形成早晚。晶体自形程度的差别取决于结晶势，不象岩浆岩中那样矿物的自形程度随结晶顺序依次变化。而且一般变质矿物颗粒排列紧密，彼此镶嵌或相互包裹。,(,3,),变斑晶也是同时或稍晚于基质矿物，故其内有很多包裹体，与岩浆岩中斑晶形成较早的情况相反。,(,4,),除变斑晶外，一般矿物晶形均较差，通常为不规则粒状，半自形、自形者很少。,(,5,),柱状、片状、放射状、纤维状矿物较发育，片柱状矿物的延展性比岩浆岩中的大，且常呈定向排列。多见变形现象。浅色矿物多具优选方位，这与变质作用中或变质之后应力的作用有关。,命名原则：特征性变晶结构,2. 变晶系,(crystallographic series,),变晶结构中矿物自形程度的不同，取决于矿物在固态条件下的结晶势。,结晶势,(power of crystallization),是指矿物形成自形晶的潜在趋势，,Eskola,称之为“,成面能,”,(form energy),。“成面能”是一种物理性质，随不同矿物而有变化。,结晶力,(force of crystallization),指一个生长着的晶体对其周围环境所施加的力。显然结晶力与结晶势不同。,变晶系,是,指区域变质岩中，矿物在固态条件下结晶成完好晶面的相对能力由大到小排列的经验性顺序之称谓,。,F.,Becke,据经验确定的变晶系如下：,(,1),、泥质和长英质变质岩石的变晶系(自形,他形)：,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、微斜长石。,(,2),、碳酸盐岩和岩浆岩的变晶系(自形,他形)：,榍石、金红石、尖晶石、黄铁矿、石榴子石、电气石、磷灰石、绿帘石、黝帘石、白云母、蓝闪石、钠长石、黑云母、透闪石、绿泥石、滑石、方解石、石英、碱性长石。,变晶系很接近于一种按,比重递减的排列顺序，即紧密的分子堆积促成了高的结晶势,。,Eskola,则从晶体结构说明：变晶系按,岛状矿物、链状矿物、层状矿物、架状矿物的顺序排列,。,普通矿物的结晶势是各项异性的，如角闪石为,110,，黑云母为,001,，等。,3. 变晶结构的类型,变晶结构的基本要素是：,变质矿物的自形程度,、,粒度大小,（相对大小、绝对大小）、,晶习和形状,以及,颗粒间的相互关系,。,按照这些结构要素可划分变晶结构类型。,3.1,按变晶的自形程度划分,变晶结构,全自形变晶结构,半自形变晶结构,它形变晶结构,全自形变晶结构,组成岩石的绝大部分变晶矿物颗粒是自形晶。少见。,半自形变晶结构,岩石主要由半自形晶粒所组成。或者岩石中不同矿物的自形程度有较明显的差异，某种矿物晶形发育较完好，其他矿物的晶形发育较差。变质岩中最为常见。,他形变晶结构,组成岩石的各种矿物基本上都不呈各自应有的晶形，而是呈他形变晶镶嵌在一起。如某些大理岩、石英的结构等。,变质岩中矿物的自形程度既取决于变晶系，又取决于变质结晶的温度、压力以及是否有流体介入、变质系统内有无杂质等。,3.2,按变晶矿物的粒度大小划分,按变晶粒度的绝对大小可分为：,粗粒变晶结构,粒度2,mm,中粒变晶结构,粒度12,mm,细粒变晶结构,粒度0.11,mm,微粒变晶结构,粒度0.1,mm,这种粒度等级的划分只有当组成岩石的矿物的粒度相差不多（同处于某一粒级范围）时才有意义。,变质岩矿物粒度与,T,、,P,、变质前应变量、变质时间长短、反应速率、原岩粒度、矿物结晶势、流体有无、原岩成分及杂质有关。,一般代表温度升高,根据变晶粒度的相对大小可分为：,等粒变晶结构,主要变质矿物的粒度大致相近。石英岩、大理岩、变粒岩中常具此种结构。接触变质岩的,“,角岩结构,”,也属此类。,不等粒变晶结构,主要变质矿物的粒度不等，但粒度变化基本上是连续的，因此又称为,系列变晶结构,。其中，斑状变晶结构最为典型。,斑状变晶结构,斑状变晶结构变斑晶基质,常见变斑晶：石榴石、十字石、蓝晶石、红柱石、堇青石、硬绿泥石等，它们多是孤立四面体,SiO,4,或环状四面体,Si,6,O,18,结构矿物。,Eclogite,Biotite,hornsfel,等粒变晶结构,S,0,该结构中主要变质矿物粒度不等，且变化不连续，在大量较细粒矿物集合体（基质）中分布有粒度特别粗大的斑状晶体（变斑晶），基质和变斑晶粒度相差悬殊。在斑状变晶结构中，基质可以是各种结构，变斑晶中也可发育其他结构类型（后述）。,泥质变质岩常具斑状变晶结构。,斑状变晶结构,3.3,按矿物的结晶习性和形态划分,根据岩石中主要矿物的形态可将变晶结构划分为,四种基本类型,。,鳞片变晶结构,纤状变晶结构,柱状变晶结构,粒状变晶结构,变晶结构,放射状,/,扇状,/,束状变晶结构,花岗变晶结构，角岩结构为其变种,鳞片粒状,/,柱状变晶结构,纤状粒状变晶结构,粒柱状,/,柱粒状变晶结构,片状变晶结构,粒状变晶结构,纤状变晶结构,束状变晶结构,包含变晶结构,（,亦称变嵌晶结构） 特点是变斑晶内常含有基质矿物包裹体。这种变斑晶称,主晶或寄主晶,，,其中的细小矿物包裹体通称,客晶,。,包含变晶结构中的矿物包裹体常有不同的形态和排列方式，据此特征又可细分为：,3.4,按矿物颗粒间的包裹和交生关系划分,包含变晶结构,交生结构,次变边结构,网格状结构,穿插变晶结构,变晶结构,筛状变晶结构,残缕结构,旋转,结构,/,雪球构造,硬绿泥石片岩,滑石透闪石片岩,石榴云母片岩,十字石黑云母片岩,沙钟,构造,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,.残留包裹物结构 变质未达平衡，某些组分残留在新生变晶矿物中，构成残留包裹物结构。,.包含嵌晶变晶结构 包体矿物大小不等被不规则镶嵌于变斑晶中。,.筛状变晶结构 变斑晶中包体矿物含量多，似有许多筛孔一样，故称筛状变晶结构。,.残缕结构 变斑晶中矿物包裹体呈定向排列。这可能代表了先于变斑晶存在的片理或原岩层理，具有重要的研究意义。,.旋转结构 变斑晶内包裹物作,S,型或其他旋转式排列，称旋转结构（或雪球状构造）。,从残缕结构和旋转结构中包裹物的排列情况可以推断变晶生长（变质）与变形的关系，在,PTt,轨迹研究中有重要意义。,poikiloblastic(tourmaline,-mica schist),Syn-kinematic crystals,Spiral S,i,train in garnet,Connemara, Ireland. Magnification 20X. From Yardley et al. (1990) Atlas of Metamorphic Rocks and their Textures. Longmans.,“Snowball garnet” with highly rotated spiral S,i,. Porphyroblast is 5 mm in diameter. From Yardley,et al,. (1990),Atlas of Metamorphic Rocks and their Textures,. Longmans.,Syn-kinematic crystals,(a),变斑晶中的包裹体痕迹呈平直、弯曲或旋转状；,(b),变斑晶的生长受,S,2,控制；,(e),褶皱的不同部位生长的变斑晶；,(f),变斑晶中多期包裹体痕迹的交切；,祁连山托勒牧场,(c),平直包裹体痕迹反映早期面理,(S1),产状,;(d)S3,发育，变斑晶中保留有,S1,，,S2,。,(g),变斑晶在沿,X,轴方向被拉断；,(h),变斑晶间小角度的旋转。,变斑晶的生长及包裹体痕迹的演化模式,(a),在透入性面理,S,1,中变斑晶成核；,(b),形成褶劈理,S,2,;,(c),变斑晶两侧溶蚀，同时形成透入性,S,2,;(d),褶劈理,S,3,形成；,(e)S3,褶皱形成,S,4,变斑晶内有,3,期面理痕迹。,祁连山托勒牧场,交生结构,由于主晶与包裹体之间具有的某种晶格上的一致性和相似性，导致两种矿物相互穿插，结果甲、乙两种矿物彼此分割组成两部分镶嵌晶体，它们有各自的消光位但又相互连接呈一个“个体”，这就是,交生结构,。如绿泥石和黑云母，,Sill,与,Bi,，混合岩中的条纹长石和文象结构。,近构附生,(,epitaxy,),。,如石英的次生加大、角闪石边缘增生无色角闪石边等都是,增生,(overgrowth),现象。,次变边结构 反应结构之一种，由反应形成的新矿物包裹原矿物而构成。如角闪石的次闪石边。,网格状结构,穿插变晶结构,4.,变晶结构描述,描述变晶结构的大致,顺序,是：,粒度、自形程度、晶习和形状、颗粒间关系,。在一般性描述中颗粒间关系可放于矿物描述中。斑状变晶结构要将变斑晶与基质分开描述。,对于变余结构，若原结构保留较多且清晰，先写出变余结构名称，然后再描述变晶结构；反之，按变晶结构描述，最要说明判定变余结构的依据。,C,、交代结构,(,metasomatic,tex,.),变质反应或交代反应不彻底、未达到平衡时，反应物与生成物共存，结构上则可反映出它们之间的反应或交代关系，这类结构称为,反应结构或不平衡结构，,其中交代结构最为典型。,1. 交代结构,指一个矿物或矿物集合体被另一变质矿物或矿物集合体取代而形成的结构。,一般特点：矿物颗粒的形态复杂多样，边缘多为港湾状等不规则形状；矿物粒度变化大；同种矿物的不同颗粒，甚至同一颗粒的不同部分，其成分、光性等变化明显，且这,种变化多是渐变的；变斑晶中包裹物与不是交代成因的同种矿物相比，数量减少。,根据交代作用发生的部位及交代作用的特点，交代结构可进一步划分为：,（1）,边缘交代结构,可细分为,交代蚕食结构、交代残留结构、交代净边结构和蠕英结构,等。,（2）,核心交代结构,包括,交代穿孔结构和穿心交代环状结构,等,。,（3）,透入交代结构,沿原有矿物中的裂隙、条纹等薄弱处进行交代而形成。这种结构往往受薄弱带的形态所控制。常见有,网环状结构、交代条纹结构,等。,（4）,整体交代结构,一矿物被另一矿物完全取代。如,交代假象结构,：,变质矿物在完全取代了原生矿物的同时，保留原生矿物,的假像。如：,Hb,Bi,。,交代结构是确定交代作用是否存在及其性质的重要标志，也是厘定变质岩中矿物世代的重要依据。该类结构主要发育于高级变质岩、交代岩和混合岩中。,mesh,texture(meta-mafic,rock),2. 反应边（冠状体）结构,当后成矿物呈环状全部或部分包绕先成矿物，作为先成矿物的镶边或环边时，后成矿物包壳或环边则称为,反应边或冠状体,。,反应边可以是一种矿物，如单斜辉石的斜方辉石环边，也可以是两种以上矿物的交生体，如白云母的夕线石石英交生体环边。,当交生体呈细小蠕虫状时，则称为,后成合晶。,Garnet (+/-,clinopyroxene,),coron,between hornblende and,plagiclase,Width,of view = 4mm.,XPL,PPL,D,、变形结构（动力变质结构）,变形结构系指在定向压力作用下，原岩调整后形成的结构。多见于动力变质岩中，在区域变质岩中也经常见到。,岩石变形,脆性变形,塑性变形,碎裂结构,韧性变形结构,1,、碎裂结构,由脆性变形形成。主要表现为矿物的无定,向压碎和裂开。因压碎和裂开的强度不同，矿,物常可分为大小两群,碎斑和碎基,。,碎裂结构碎斑碎基 基本要素,碎斑以不规则的破碎边缘、较多的裂隙、波状消光及边缘颗粒化为特征。碎基粒度很小，甚至可是超显微的矿物粉末。据碎斑与碎基的含量，碎裂结构可分为以下类型,(,粒径,2mm,角砾,/,砾块；,0.5-2mm,碎斑,；,0.1-0.5mm,碎粒,；,0.1mm,碎粉,）：,结构类型,0.5mm,物质含量,备注,压碎角砾结构,90%,主粒径,0.1mm,2,、,韧性变形结构,岩石或矿物只有形状改变而未发生破裂表现出的结构。是由应力作用下物质的韧性流,(ductile flow),所致。韧性流可进一步分为,晶内塑性,和,扩散流,。,晶内塑性,波状消光,变形带,亚颗粒,扭折带,机械双晶,变形纹,石英、长石、方解石等,石英,石英、长石、方解石等,云母、斜长石、蛇纹石、绿泥石等,方解石、白云石、斜长石等,石英,糜棱结构,是岩石在塑性状态下以显微破裂、蠕变、颗粒边界滑动、重结晶等作用形成的一种具糜棱叶理的定向结构。主要特点是：受应变的碎斑分布于细粒至隐晶质基质中，基质含量50%90%，有明显的,韧性流动,迹象；碎斑颗粒具显微破裂、圆化现象。矿物晶内塑性变形现象很普遍，如波状消光、亚颗粒化、扭折、机械双晶、变形纹等。,扩散流,压溶,压力影,糜棱结构,mylonitic,tex,.,玻璃质碎屑结构,碎斑是破碎的原岩岩石或矿物碎屑，有时可见到熔蚀现象，基质为玻璃质。是高应变速率下强烈变形伴随的部分熔融的产物。,Figure 22-2,. Schematic cross section through a shear zone, showing the vertical distribution of fault-related rock types, ranging from non-cohesive gouge and breccia near the surface through progressively more cohesive and foliated rocks. Note that the width of the shear zone increases with depth as the shear is distributed over a larger area and becomes more ductile. Circles on the right represent microscopic views or textures. From,Passchier,and,Trouw,(1996),Microtectonics,. Springer-,Verlag,. Berlin.,a,b,Progressive,mylonitization,of a granite. From Shelton (1966).,Geology Illustrated.,Photos courtesy John Shelton.,d,c,Progressive,mylonitization,of a granite. From Shelton (1966).,Geology Illustrated.,Photos courtesy John Shelton.,、变质岩结构特征的主要决定因素,原岩结构及其成分,变质温度（热）,应力,时间,、变质岩结构的研究方法,1,.,充分考虑变质岩成分的复杂性及变质矿物是在固态条件下生长的重要特征。,2,.,进行立体观察,常选择垂直片理、平行线理和垂直片理、垂直线理两个方向的定向切片进行观察，至少应选择前者进行观察。,平衡共生和矿物世代在结构上的表现,变质岩矿物是由变质重结晶和变质反应形成。由于原岩成分的复杂性以及变质作用程度不同，在一个薄片内可能会出现若干不同世代矿物组合的情形。因此，对不同世代矿物组合的甄别，就显得极为重要。,判别矿物世代的主要变质结构标志有：,1,、,平衡共生组合的矿物彼此都有机会相互直接接触。,2,、,不平衡共生的变质结构标志：各种交代结构、反应边结构、包含变晶结构等。,三、 变质岩的构造,、变质岩构造的基本类型及其特征,变质岩的构造类型繁多，按成因大致可分为四种。,变质岩构造,变余构造,变成构造,混合岩构造,变形构造,变质岩定名,原岩恢复,第三节 变质岩的结构构造,A,、变余构造（残留构造）,指变质岩中残留的原岩构造。,命名原则：变余原岩构造名称,常见的有变余层理构造、变余结核构造、变余波痕构造，变余气孔,/,杏仁构造、变余枕状构造、变余流纹构造等。,B,、变成构造,指变质作用过程中由重结晶和变质结晶作用形成的构造。该类变质岩构造是最常见的，也是认识和鉴别变质岩的基础。可进一步划分为以下类型：,变,成,构,造,非定向构造,定向构造,块状构造,斑点状构造,瘤状构造,芝麻点状构造,面状构造,线状构造,板状构造,千枚状构造,片状构造,片麻状构造,条带状构造,条痕状构造,褶劈构造,！注意过渡类型,拉伸线理,矿物生长线理,皱纹线理,交面线理,1.,非定向构造,指岩石中矿物或矿物集合体均匀分布而无定向排列的构造特征。一般见于无应力参与的变质产物中。,（1）,斑点状构造,一般为接触变质初期形成的斑点板岩所特有。特点是岩石中分布一些形状不一、 大小不等的斑点，肉眼很难辨认出其矿物成分；偏光显微镜下观察，斑点由碳质、铁质物或红柱石、堇青石、云母等的雏晶集合体或由细粒石英集合体组成。它们一般是通过流体的扩散富集或结晶的。,（2）,块状构造,岩石中矿物成分和结构都很均匀，不显示矿物的定向排列。若有定向性构造，一般被认为是拟态结晶片理，是继承原有层理或早期结晶片理而成。该类构造可见于各种变质岩中，尤以接触变质岩、中高级变质岩、洋底变质产物为主。代表变质过程中应力作用弱或无。,（3）,瘤状构造,特征类似于斑点状构造，只是,“,斑点,”,更大且成瘤状。瘤状体中矿物粒度较粗，呈放射状排列，说明成核困难；矿物呈紊乱排列说明生长顺利且无应力作用；若矿物多具包裹体，说明它们生长迅速。,斑杂状构造,块,状,构,造,条带状构造,条,带,状,构,造,块状构造,Amphibolite,layers in gneisses,marble,（,4,）,芝麻点状构造,指斜长角闪岩中较少的乳白色斜长石均匀分布于其中而表现出的构造特征。,2.,定向构造,指由片、柱状矿物平行定向排列而成的变质岩构造。一般认为是在一定应力作用下形成的。据其具体特征进一步分以下几种：,2.1,面状构造：,表现为一系列紧密排列、近于平行的面,-,面理,。面理可以呈不规则的弯曲、扭折甚至褶皱。变质岩中的变余层理、千枚理、片理、片麻岩中的成分层均可称为面理，岩石中的透镜体、圆盘状析离体沿一平面分布亦然。大多数岩石具一组面理，但也有具多组面理者。面理可进一步分为：,（1）,板状构造,变质泥岩等柔性岩石受压力作用形成的一种构造。特点是岩石呈现一种相互平行的破裂面(劈理面)，如同堆垛之板材，破裂面上有时有微晶绢云母、绿泥石等矿物，但岩石重结晶微弱，新生矿物很少。板岩。,（2）,千枚状构造,是一种低级定向构造。微片理面上因绢云母、绿泥石密集排列而有强烈的,丝绢光泽,。岩石结晶程度不高，矿物肉眼难辨，镜下见较多绢云母、绿泥石、微粒石英等新生矿物密集定向排列，也常呈微褶皱、膝折。千枚岩。,（3）,片状构造,岩石中含较多的片柱状矿物，这些矿物连续定向排列成面状，称,片理,。片理可较平直、也可成波状弯曲甚至强烈揉皱，沿此易于劈开。矿物重结晶程度较高，可用肉眼识别。分结条带。片岩。,platy,str,.,phyllitic,str,.,schistose,str,.,gneissic,str,.,（4）,片麻状构造,岩石主要由粒状浅色矿物组成，少量片柱状暗色矿物,断续定向排列,。或者这些片柱状矿物集结成宽度和长度都不大的薄透镜体断续定向排列。片麻岩。,（5）,条带状构造,是由不同成分、不同结构的浅色与暗色“层”或透镜体互层状分布构成的面状构造。片麻岩等。,（,6,）,褶劈构造,早期面状构造被后期面理切穿，这种后期面理称为,板状劈理,，如果被另一期的矿物所充填则称为褶劈理或应变滑劈理，是岩石多次变形之果。,！在实际工作中注意过渡类型。,板状构造,片状构造,千枚状构造,片麻状构造,crenulation(muscovite-biotite,-garnet schist),S,1,S,2,2.2,线状构造：,即,线理,，是岩石中各种线状要素作透入性的平行定向排列，好似一束铅笔。线理一般很平直，但有时弯曲。是后期叠加于变质岩之上的，很少从原岩继承下来。由针状、柱状矿物或线状析出体单独出现组成线理的情况少见，更多的是与面理结合出现。按线状要素的不同，线理可分为以下类型：,Types of lineations,a.,Preferred orientation of elongated mineral aggregates,b.,Preferred orientation of elongate minerals,c.,Lineation defined by platy minerals,d.,Fold axes (especially of crenulations,),e.,Intersecting planar elements,.,Figure 23-26.,Types of fabric elements that define a,lineation,. From Turner and Weiss (1963),Structural Analysis of Metamorphic Tectonites.,McGraw Hill.,（1）,拉伸线理,由拉长的砾石、岩石碎屑、矿物颗粒或矿物集合体等的定向排列构成。,（2）,矿物生长线理,主要由针状、柱状等矿物定向排列构成。是岩石在变形、变质过程中压溶和,重结晶,的产物，因而矿物长轴方向往往反映岩石重结晶流动的方向。,（3）,皱纹线理,指早期面理发生微褶皱后的近平行排列的枢纽。,（4）,交面线理,指两组面理的交线。,C,、混合岩的构造,由不同含量的基体和脉体所体现的构造特征。混合岩中，部分构造与变成构造一样，部分为其特有。,1.,条带状构造,基体与脉体呈条带状相间分布。,2.,眼球状构造,长英质脉体呈眼球状团块断续分布于基体中。,3.,网脉状构造,长英质脉体不规则地穿切基体，呈细脉状、分枝状、网状分布。脉体数量较少，宽窄不定，有时尖灭。,眼球状构造,条带状构造,网状构造,肠状构造,Augen,Gneiss. Winter (2001) An Introduction to Igneous and Metamorphic Petrology. Prentice Hall,.,Some textures of migmatites.,a.,Breccia structure in,migmatite,.,b.,Net-like structure.,c.,Raft-like structure.,d.,Vein structure.,e.,Stromatic, or layered, structure.,f.,Dilation structure in a,boudinaged,layer.,g.,Schleiren,structure.,h.,