变质相的划分方案
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变质地质图需编制的基本内容(一)变质相、相组、相系(型)(详见下表)表1. 变质相、变质相型特征简表①注记中温压条件仅供参考;②B:基性岩;③P:泥质岩(二)关于变质相系的地温梯度范围,根据Miyashiro的分类稍加修正:(三)变质作用的分类的划分(以变质作用形成的大地构造环境,结合变质作用形成的热动力条件(温、压条件)进行初步的综合划分,编图及总结时进一步总结修改补充)甲:主要类型1. 埋深变质作用,见于克拉通内断陷盆地,拗拉槽等地,有浊沸石相型(甚低温,低-中压)和葡萄石-绿纤石相型(极低温,中压),相当于浅-中深地壳位置,实例:准噶尔华里西变质带。
2.克拉通(或大陆地盾区)基底区域变质作用——区域中高温变质作用(以单相,面状为主),实例:华北克拉通可能出现的变质相型有:(1)绿帘-角闪岩相型(2)角闪岩相型(3)麻粒岩相型(a)低-中压麻粒岩相型(b)高压麻粒岩相型(见于冀西北淮安地区)(c)超高温麻粒岩相型(见于内蒙古中南部和土贵乌拉等地)(4)角闪岩相-麻粒岩相过渡型华北的高压麻粒岩究竟是造山带的深俯冲折返还是下地壳的快速抬升的产物,这需要在编图过程中加以总结。
3.造山带区域变质作用(1)区域低压变质作用国内典型的低压变质带很少,且往往和中压型绞合在一起,但从变质作用的机制看,低压变质作用需要有热平流(heat advection),常与伸展体制有关,这与其他类型不同。
(2)区域中压变质作用是碰撞造山带的特征,热流传递以传导为主,可能出现的变质相型有:(a)绿帘-角闪岩相型(b)角闪岩相型(c)偶尔也见有麻粒岩相型(d)两种类型的过渡型以上真正的中压变质作用不多,往往与低压变质作用连在一起,往往以出现递增变质带为主,如武夷山-云开加里东变质带和川西华里西变质带,塔里木早元古变质带等。
(3)深俯冲区域高压-超高压变质作用有陆壳俯冲型和洋壳俯冲型,陆壳俯冲型如苏鲁-大别高压-超高压变质带,洋壳俯冲如天山、北祁连造山带。
第二十一章共生分析和变质相一矿物相律(了解)二矿物组合⒈矿物组合(mineral assemblage)或矿物共生、矿物共生组合(mineral paragenesis):在共生分析中,一定化学成分的岩石达化学平衡时的矿物成分。
矿物组合是岩石化学成分和P、T等条件,是共生分析的对象或出发点。
由于温度升高的进变质过程反应速率达,易于达到平衡,因此岩石中见到的矿物组合多为热峰矿物组合。
⒉矿物组合确定标志:保证属于同一个具有一定化学成分的岩石系统。
⑴一个矿物共生组合中各种矿物都有相互接触的关系;⑵各矿物相互间无反应和交代现象;⑶同种矿物的化学成分及光性特征相近。
如有环带,则其边部化学成分及光性特征近似;⑷一对矿物之间元素的分配符合Nernst 分配定律,即各处元素的分配系数近相等⑸矿物共生关系符合矿物相律,即矿物相数不超过惰性组分数。
通常不超过五六种。
三共生分析(了解)四变质相⒈变质相的概念变质相:在热峰附近一定P-T-μH2O范围内达到化学平衡的所有变质岩,其矿物组合与岩石化学成分之间有固定的、可以预测的关系。
⒉变质相的含义⑴一个变质相是一个等物理系,与岩石化学成分无关;⑵在一个变质相中,对应不同的岩石化学成分有相应的不同的矿物组合。
给定岩石化学成分,可以预测相应矿物组合;一个变质相内岩石化学成分与矿物组合的这种关系是岩石系统达到化学平衡的必然结果,用成分-共生图解可很好地表示这种关系。
⑶变质相的标志是矿物组合。
变质相的分类及各变质相基性变质岩的临界矿物组合表3.变质级(metamorphic grade):变质作用过程中原岩受到改造的程度,按温度的高低,将变质作用分为四个等级。
很低级:包括沸石相(Z)、葡萄石—绿纤石相(P-P)、硬柱石—钠长石—绿泥石相(LA)、蓝片岩相(BS);低级:包括钠长绿帘角岩相(AEH)、绿片岩相(GS)、绿帘角闪岩相(EA);中级:包括普通角闪石角岩相(HH)、角闪岩(A);高级:包括辉石角岩相(PH)、透长岩相(S)、麻粒岩相(G);榴辉岩相(E)以高压为特征,温度包括低温—高温的的范围,未列于上述以热峰温度为标志的变质级中。
变质相的划分方案变质相的划分方案1.Escola (1920)最初提出的是五个变质相:绿片岩相、角闪岩相、角岩相、透长石相和榴辉岩相。
1939年Escola又增加了三个变质相:绿帘角闪岩相、麻粒岩相和蓝闪石片岩相,并把角岩相改为辉石角岩相,还附带了一个“沸石的结晶作用。
主要区域变质相特征(一)沸石相标志是浊沸石和钠长石开始出现为下限,温度稍高可以出现葡萄石。
主要变质反应有:方沸石+石英=钠长石(200 ℃, 2kb)片沸石=浊沸石+3石英+2H2O(稍低于200 ℃, 2kb)典型矿物组合:(1)浊沸石+绿泥石+钠长石+石英;(2)浊沸石+葡萄石 +绿泥石+钠长石+石英;(3)葡萄石+绿泥石+方解石+石英形成条件(实验资料):PH2O=1-3kb,T=200-300℃。
极低级变质。
(二)葡萄石-绿纤石相标志是浊沸石分解形成绿纤石,温度稍高绿纤石(400℃)将分解。
主要变质反应有:浊沸石+绿泥石+方解石=葡萄石+石英+CO2+H2O (温度稍低)浊沸石+葡萄石 +绿泥石 = 绿纤石+石英+H2O (360 ℃, 2kb )典型矿物组合:(1)绿纤石+葡萄石+绿泥石+钠长石+石英(变质硬砂岩)(2)绿纤石+绿泥石+绿帘石+钠长石+石英(变质基性岩)形成条件(实验资料):PH2O=1-3kb,T=300-360℃。
极低级变质(三)蓝闪石-硬柱石相(蓝片岩相)特征:基性变质岩中出现蓝闪石、硬柱石、硬玉、霰石等。
主要变质反应(多):例如浊沸石=硬柱石+石英+H2O (200-300 ℃, 2.6-3.3kb )绿泥石+阳起石+钠长石=蓝闪石+ H2O (200-350 ℃, 5-7kb )钠长石=硬玉+石英(硬砂岩)((200-300 ℃, 7.5- 9.5 kb )典型矿物组合:中压:硬柱石+钠长石+绿泥石+(石英,方解石,多硅白云母)高压:硬柱石+蓝闪石+钠长石+霰石(无石英时可以出现硬玉)极高压:硬柱石+蓝闪石+硬玉+石英形成条件(实验资料):温度200-450℃,压力3-5kb,可达10kb 。
变质相的划分方案1.Escola (1920)最初提出的是五个变质相:绿片岩相、角闪岩相、角岩相、透长石相和榴辉岩相。
1939年Escola又增加了三个变质相:绿帘角闪岩相、麻粒岩相和蓝闪石片岩相,并把角岩相改为辉石角岩相,还附带了一个“沸石的结晶作用。
主要区域变质相特征(一)沸石相标志是浊沸石和钠长石开始出现为下限,温度稍高可以出现葡萄石。
主要变质反应有:方沸石+石英=钠长石(200 ℃, 2kb)片沸石=浊沸石+3石英+2H2O(稍低于200 ℃, 2kb)典型矿物组合:(1)浊沸石+绿泥石+钠长石+石英;(2)浊沸石+葡萄石 +绿泥石+钠长石+石英;(3)葡萄石+绿泥石+方解石+石英形成条件(实验资料):PH2O=1-3kb,T=200-300℃。
极低级变质。
(二)葡萄石-绿纤石相标志是浊沸石分解形成绿纤石,温度稍高绿纤石(400℃)将分解。
主要变质反应有:浊沸石+绿泥石+方解石 =葡萄石+石英+CO2+H2O (温度稍低)浊沸石+葡萄石 +绿泥石 = 绿纤石+石英+H2O (360 ℃, 2kb )典型矿物组合:(1)绿纤石+葡萄石+绿泥石+钠长石+石英(变质硬砂岩)(2)绿纤石+绿泥石+绿帘石+钠长石+石英(变质基性岩)形成条件(实验资料):PH2O=1-3kb,T=300-360℃。
极低级变质(三)蓝闪石-硬柱石相(蓝片岩相)特征:基性变质岩中出现蓝闪石、硬柱石、硬玉、霰石等。
主要变质反应(多):例如浊沸石=硬柱石+石英+H2O (200-300 ℃, 2.6-3.3kb )绿泥石+阳起石+钠长石=蓝闪石+ H2O (200-350 ℃, 5-7kb )钠长石=硬玉+石英(硬砂岩)((200-300 ℃, 7.5- 9.5 kb )典型矿物组合:中压:硬柱石+钠长石+绿泥石+(石英,方解石,多硅白云母)高压:硬柱石+蓝闪石+钠长石+霰石(无石英时可以出现硬玉)极高压:硬柱石+蓝闪石+硬玉+石英形成条件(实验资料):温度200-450℃,压力 3-5kb,可达10kb 。
注:近来实验研究表明:蓝闪石对压力并不敏感,是否出现主要取决与岩石的化学成分。
硬柱石是典型的低温中高压矿物,霰石代替方解石出现代表更高压力,硬玉+石英代替钠长石指示极高压力。
(四)低绿片岩相相当于巴洛变质带的绿泥石带和黑云母带.标志是变质基性岩中的绿纤石消失,出现黝帘石/斜黝帘石(Winkler, 1976),可能的变质反应为:绿纤石+绿泥石+石英=黝帘石+阳起石+H2O这一反应的实验条件(Nitsch,1977)为:0.25GPa , 345±20℃;0.4GPa , 350±20℃;0.7GPa, 370±20℃.不同岩石系列在绿片岩相的矿物组合为:基性岩石:绿帘石+阳起石+绿泥石+钠长石±石英±方解石泥质岩石:白云母+绿泥石+石英± 硬绿泥石泥质岩石:白云母+黑云母+绿泥石+石英± 硬绿泥石相关资料:Winkler(1976)在讨论从很低级到低级变质作用的转变时,特别强调了帘石类矿物的变化,即在很低级变质作用条件下,帘石为富铁的绿帘石,而在低级变质条件下,帘石为贫铁的黝帘石或斜黝帘石。
在国内目前教科书中也都以黝帘石或斜黝帘石的出现作为绿片岩相的标志,但是实际上自然界中大多数绿片岩中的帘石都是富铁的绿帘石,并非贫铁的黝帘石或斜黝帘石(魏春景,1993)。
因此绿片岩相开始的标志应强调矿物组合的变化,即出现绿帘石+阳起石共生,并伴随着绿纤石的消失(Liou et al., 1985)。
(五)高绿片岩相相当于巴洛变质带的铁铝榴石带特征是基性岩中出现普通角闪石,泥质岩中出现铁铝榴石。
可能的变质反应为:阳起石+斜黝帘石+绿泥石+石英=普通角闪石+H2O硬绿泥石+绿泥石+石英=铁铝石榴石+H2O白云母+绿泥石+石英=铁铝石榴石+黑云母+H2O据Liou等(1982)对第一个反应的实验条件为0.5GPa时,T约500℃不同岩石系列在高绿片岩相的矿物组合为:基性岩石:普通角闪石+绿帘石+绿泥石+钠长石±石英泥质岩石:铁铝石榴石+黑云母+白云母+石英泥质岩石在这一变质条件下硬绿泥石和绿泥石都可能出现。
这一变质相的温度为500-560℃,压力为0.3-1.0GPa。
(六)低角闪岩相相当于巴洛变质带的蓝晶石带,标志是泥质岩石中出现十字石(中压)和堇青石(低压)和在白云母存在时富铁绿泥石及硬绿泥石的消失为标志,可能的变质反应为:绿泥石+白云母=十字石+黑云母+石英+H2O该反应的实验条件为:PH2O=0.4GPa时T=540±15℃PH2O=0.7GPa时T=565±15℃绿泥石+白云母+石英=堇青石+黑云母+Al2SiO5+H2O,实验条件为:PH2O=0.1GPaT=515±10℃PH2O=0.2GPaT=525±10℃PH2O=0.4GPaT=555±10℃低角闪岩相的温度为550-650℃,压力为0.3-1.0GPa。
在变质基性岩中,Turner & Verhoogen(1960)强调斜长石从An=5到An=17的成分的跃迁为标志,Turner(1966)又以斜长石An>30 为界限。
泥质岩石和基性岩石的特征矿物组合为:泥质岩石(中压):十字石+铁铝石榴石+黑云母+白云母+石英±斜长石蓝晶石+铁铝石榴石+黑云母+白云母+石英±斜长石泥质岩石(低压):堇青石+红柱石+黑云母+白云母+石英±斜长石±铁铝石榴石基性岩石:普通角闪石+斜长石(An>30)±黑云母±绿帘石±石英(七)高角闪岩相标志是泥质岩石中的白云母+石英不稳定,转变为钾长石+Al2SiO5,即:白云母+石英=钾长石+夕线石/红柱石+H2O这一反应的实验条件为: PH2O=0.1GPaT=580℃PH2O=0.3GPaT=660℃Winkler(1976)指出这一反应发生在PH2O<0.35GPa的条件下,如果PH2O>0.35GPa,岩石中有斜长石存在时,片麻岩就会发生深熔作用。
白云母+石英+斜长石+H2O=熔体(由钾长石+钠质斜长石+石英组成)+钙质斜长石或石英(取决于其原始含量)+Al2SiO5+H2O(溶解在熔体中)所以,片麻岩中发生深熔,出现混合岩化作用也是高角闪岩相开始的标志高角闪岩相的温度为650-700℃,压力为0.3-1.0GPa。
高角闪岩相的特征矿物组合为:泥质岩石(中压):夕线石+石榴石+黑云母+钾长石+石英±斜长石泥质岩石(低压):红柱石+堇青石+黑云母+钾长石+石英±斜长石基性岩石:普通角闪石+斜长石±透辉石±石英(八)麻粒岩相温度大于700C.大致相当于基性岩中的二辉石带,典型的高级变质,都城按照压力变化分为:(1). 低压麻粒岩相:以基性变质岩中橄榄石和斜长石共生为特征,不出现铁铝榴石。
(2). 中压麻粒岩相:以基性变质岩中紫苏辉石透辉石和斜长石共生,出现铁铝榴石+蓝晶石组合为特征.(3). 高压麻粒岩相:以镁铝榴石+单斜辉石+石英代替紫苏辉石+钙长石出现为特征。
基性岩中以出现紫苏辉石为标志。
普通角闪石+石英=紫苏辉石+透辉石+斜长石+H2O压力较高时,出现:紫苏辉石+斜长石=石榴石+透辉石+石英泥质岩石进入麻粒岩相的标志夕线石+黑云母不稳定,转变为石榴石+堇青石。
麻粒岩相的特征矿物组合为:基性岩石(中压):紫苏辉石+透辉石+斜长石±石英±角闪石基性岩石(高压):透辉石+石榴石+斜长石+石英泥质岩石:夕线石+石榴石+堇青石+钾长石+石英±斜长石麻粒岩相的温度为700-900℃,压力为0.3-1.2GPa。
(九)榴辉岩相高压变质相,温度范围很宽, 400-900℃,压力一般超过1.0GPa在基性岩中的特征矿物组合为:绿辉石+石榴石,此外有含量不等的石英、蓝晶石、角闪石、帘石和金红石等,不出现斜长石。
在变质泥质岩石特征矿物组合为:蓝晶石+滑石,还可以出现多硅白云母、石榴石、富镁的硬绿泥石等,称为白片岩(Schreyer, 1973, 1985, 1987)。
近年来,在榴辉岩中发现柯石英和金刚石等超高压矿物指示其最高压力可达到2.8-3.5GPa (Chopin, 1984)。
主要区域变质相温度压力范围(1)浊沸石相(Z): 温压条件为P=0.2-0.3GPa, T=200(150)-300℃。
(2)葡萄石-绿纤石相(PP): 温度为300-360℃,压力为0.25-0.35GPa。
(3)低绿片岩相(LGS): 温度为350-500℃,压力为0.3-0.8GPa。
(4)高绿片岩相(HGS): 温度为500-560℃,压力为0.3-1.0GPa。
(5)低角闪岩相(LA): 温度为550-650℃,压力为0.3-1.0GPa。
(6)高角闪岩相 (HA): 温度为650-700℃,压力为0.3-1.0GPa。
(7)麻粒岩相(G): 温度为700-900℃,压力为0.3-1.2GPa。
(8)蓝片岩相 (GL): 温度范围很宽,200-450℃,压力0.3-1.2GPa。
(9)榴辉岩相 (E): 温度范围很宽,400-900℃,压力一般超过1.0GPa,。