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变质岩岩石学-5 变质相变质带和变质相系2010

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变质岩

变质岩

碎 边 结 构
碎边、碎斑结构 1 2
3．糜棱结构： ．糜棱结构 几乎全部破碎成微粒（细粒~ 隐晶质），应力作用下发生矿物 韧性流变，使微粒常定向排列成 条带、条纹，可残留少量稍大的 碎斑（石英、长石）。当碎粒直 径小于0.02 mm时，称超糜棱结 构。
碎斑、糜棱结构
（二）变晶结构： 变晶结构 岩石在固态状态下发生重结晶或变质结晶所形成的结 构。 1．变晶结构的特点： （1）岩石一般为全晶质，自形程度一般不高 全晶质，自形程度一般不高，呈它形一 全晶质 半自形，矿物生长生成时期十分接近。 （2）自形程度只反映结晶能力 自形程度只反映结晶能力，一般与形成顺序无关， 自形程度只反映结晶能力 只与矿物的结晶能力有关。（比重大的矿物结晶能力一 般较大），如榍石、石榴石、电气石、十字石等。石英、 长石、方解石则较小。 （3）具变斑状结构时，变斑晶多晚于或与变基质同时形 变斑晶多晚于或与变基质同时形 成。可包含变晶基质矿物。 （4）发育柱状、片状、放射状矿物，具应力作用迹象。 发育柱状、片状、放射状矿物，具应力作用迹象 发育柱状
方解石 ＋ 石英
2．温度升高的热源。 （1）高温岩浆；热接触变质岩。 （2）地热增温；温度随深度增加而升高。地热梯度 与构造环境有关。稳定地盾区（10oC/Km）到岩浆发育 的造山带（35～400C/Km）。 （3）其它：构造运动机械能转化（摩擦热）。放射 性元素蜕变，地幔深部熔融体重力分异，产生上升热 流，引起热流值的升高。 3．温度的范围 浊沸石出现视为下限，180～2300C。熔融实验确定 上限，700～9000C。
3．等化学系列： 经变质作用后，所形成的变质岩的化学成分 与原岩相同。其矿物组合的不同，取决于变质作 用的类型和强度。 五个等化学系列： 石英长石质岩类、 石英长石质岩类、 泥质岩类、 泥质岩类、 碳酸盐岩类、 碳酸盐岩类、 基性岩类、 基性岩类、 镁质岩类， 镁质岩类 这些岩类在以后的热接触变质岩和区域变质岩 中还要讲到。

5第六章 矿物共生组合 变质相和变质相系

5第六章 矿物共生组合 变质相和变质相系

Korzhenskii根据组分差异活动性原理, 把开放系统下,
各组分分为两类:
•
完全活动组分：是扩散能力极强，可以在瞬间通过粒
间流体与外部环境发生物质交换，以使其化学位(或浓度)
与外部环境中该组分化学位(或浓度)相等。在平衡过程中
，完全活动组分保持化学位(或浓度)不变，外部环境在该 过程中起缓冲作用，因而又称为外缓冲组分。 • 惰性组分：是扩散能力很差，难于与外部环境发生物
注意该化学相图分成了 5 个小三角相图, 标注了 (A)-(E)
这个图类似于一个 相容图 (compatibility diagram), 该 图通常为变质岩石学家所 应用
Xbulk 成分落入到三角图 (E) 中, 相应的矿物组合 为= y - z - xyz
•
•
相容图可以清晰解释了为什么尽管在相同的变质级别下的平衡, 常常可以发 育有不同的矿物组合 如果从(E) 移到 (D) 区内(沿着z 和 xyz之间的线), 那么岩石中将含有x2z , 并 且不再含有 (E)中的y .
合格的相容图必须在一定的具体的P-T条件范围 内, 如某个变质地块的一个变质带中, 因为矿物的 稳定性和组合随着P 和 T 的变化而变化 • 先前的图必须是在一定的P-T 范围内, 在这范围 内假设的矿物x, y, z, xy, xyz, 和 x2z 是稳定的, 且 以矿物组合出现 • 在不同的变质级别中, 相图是需要改变的
• f=2: 体系是双变量, 在 相图上为一个面（两个 单变线之间的区域）, 称为双变平衡区（双变 面）.
2. 封闭系统的Goldschmidt矿物相律
1911年，Goldschmidt在研究挪威Oslo地区辉长岩体接触 变质晕时，将Gibbs相律应用于自然界的变质岩石。他认为， 在封闭条件下岩石系统达到平衡时应服从Gibbs相律。变质作 用是在一定T-P区间内进行的并达到平衡，必须至少有两个自 由度，即f≥2。由Gibbs相律公式可得： f=C-P+2≥2。 因此， P≤C (5-2)

变质岩石学-变质相

变质岩石学-变质相
圖1-1.變質相分類的 P-T 圖 （Turnner，1968)
• 主要區域變質相特徵
一、沸石相
標誌是濁沸石和鈉長石開始出現為下限，溫度稍高可以出現葡萄石。 主要變質反應有
方沸石+石英=鈉長石（200 ℃， 2kb） 片沸石=濁沸石+3石英+2H2O（稍低於200 ℃， 2kb） 典型礦物組合： （1）濁沸石+綠泥石+鈉長石+石英； （2）濁沸石+葡萄石 +綠泥石+鈉長石+石英； （3）葡萄石+綠泥石+方解石+石英 形成條件（實驗資料）：PH2O=1-3kb，T=200-300℃。 極低級變質
例如： 變質條件相似的藍晶石帶和基性岩石中的斜長石-角閃石帶 為了表示相同變質條件下形成的所有變質岩, 引入了變質相的概念.
• 變質相的基本概念
P.Eskola, （1920)的定義：
一個變質相是指類似的溫度、壓力條件下達到化學平衡的所有岩石的 總和（不論其結晶方式），一個變質相內部，隨著岩石總體化學成分的改 變，其礦物組合作有規律的改變.
• 每個變質相都是一個等物理系列。其礦物組合和岩石化學成分之 間在達到化學平衡後, 有著可以預測的對應關係.
• 一個變質相應包括一套具有各種原岩化學成分的礦物組合, 它們在 時間和空間上彼此之間密切共生, 且在不同地區重複出現．
• 變質相的劃分標誌: 礦物組合, 通常用基性變質岩的礦物組合劃分 變質相, 並以相應的基性變質岩命名.
白雲母＋石英＋斜長石＋H2O＝熔體（由鉀長石＋鈉質斜長石＋石英組成 ）＋鈣質斜長石或石英（取決於其原始含量）＋Al2SiO5+H2O（溶解在 熔體中）
所以，片麻岩中發生深熔，出現混合岩化作用也是高角閃岩相開始的標誌

变质岩-第8章.变质相及变质相系

变质岩-第8章.变质相及变质相系
20171014变质带和变质相11在苏格兰高地共标绘出黑在苏格兰高地共标绘出黑云母石榴石十字石云母石榴石十字石蓝晶石夕线石等蓝晶石夕线石等55条等变线图变线图181888这五条等变线将该变质区划分等变线将该变质区划分为为绿泥石带绿泥石带黑云母等黑云母等变线低温侧变线低温侧黑云母黑云母带石榴石带十字石带石榴石带十字石带蓝晶石带夕线石带蓝晶石带夕线石带带等等66个指示矿物带通个指示矿物带通称为巴罗式区域变质带
2019/7/28
变质带和变质相
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变质带划分
英国地质测量学家乔治·巴洛（George Barrow） 于1893年第一个成功地在苏格兰高地加里东造山 带东南部Dalradian地区绘制出递增变质带图。他 是以变泥质岩中随变质程度（温度）增高而依次 出现的新矿物（称为指示矿物）为标志划分变质 带的，因而称该变质带为指示矿物带（index mineral zone）。是以指示矿物出现的线作为等 变线划分变质带的。
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变质带和变质相
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一、变质带的概念
在变质岩分布区，变质程度不同的岩石 在空间上往往呈有规律的带状分布。根 据变质岩矿物、矿物组合、结构构造等 特点，可将这些变质程度不等的带划分 出来。同一个带的变质岩在一个基本相 同的P-T-X范围内形成，这些指示变质 程度的带称为变质带（metamorphic zone）。带与带之间的界线称为等变线 （isograd）。
浊沸石相的典型矿物组合是在变质杂砂岩中出现：
浊沸石＋绿泥石＋石英 浊沸石＋葡萄石＋绿泥石＋石英 浊沸石相的温压条件为P＝0.2－0.3GPa, T=200（150）－300℃。
2019/7/28
变质带和变质相
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（2）葡萄石－绿纤石相
Turner(1968)称之为葡萄石－绿纤石变质硬砂岩相，从浊沸石相进入葡萄石－ 绿纤石相的标志是浊沸石转变为绿纤石，在变质杂砂岩中的矿物组合为：

变质岩石学-第五章变质相ppt课件

变质岩石学-第五章变质相ppt课件

• 主要区域蜕变相特征
浊沸石 片沸石
帘石 葡萄石
绿纤石
绿泥石
图1-2.矿物共生图解
a. 沸石相
b. 葡萄
石-绿纤石相
c. 蓝闪石-硬柱石相
c
钠云母
硬柱石
文石
硬玉，蓝闪石
• 主要区域蜕变相特征
四、低绿片岩相 相当于巴洛蜕变带的绿泥石带和黑云母 带.标志是蜕变基性岩中的绿纤石消逝，出现黝帘石/斜黝帘石
泥质岩石在这一蜕变条件下硬绿泥石和绿泥石都能够出现。这一蜕变相的 温度为500－560℃，压力为0.3－1.0GPa。
• 主要区域蜕变相特征
图1-4.高绿片岩相的 ACF 和 A’KF 图
Pyr A A’
Mus
Mic K
Ep C Cc
Bi
Hb
F Tc F
• 主要区域蜕变相特征
六、 低角闪岩相
相当于巴洛蜕变带的蓝晶石带
表2 蜕变相与温度和压力的关系 〔据 Eskola, 1939〕
蓝闪石片岩相
榴辉岩相
压 力 绿片岩相
绿帘角闪岩相
角闪岩相
麻粒岩相 辉石角岩相
升
沸石结晶
作用
透长石相
高
温度升高
• 蜕变相的划分方案
Coombs 〔1960年〕根据新西兰很低温蜕变岩的研讨成果，提出了沸石相、 葡萄石－绿纤石蜕变杂砂岩相。
表1 芬兰奥里耶维和挪威奥斯陆地域接触蜕变岩石矿物组合对比
芬兰奥里耶维地域 白云母＋石英
白云母＋黑云母 黑云母＋普通角闪石
挪威奥斯陆地域 红柱石＋钾长石 堇青石＋钾长石 紫苏辉石＋斜长石
直闪石
紫苏辉石
蜕变带是以特定原岩中的特征蜕变矿物的初次出现来划分的. 对于一

变质相-变质相系列

变质相-变质相系列

6. 角闪岩相(A或AM): 中温温度约500-700。C，压 力0.3-0.8GPa,普通角闪石和斜长石的共生是本相的 标志,可以有透辉石没有斜方辉石。泥质岩中除了石 英，白云母和黑云母外，低压相系含红柱石，堇青 石和夕线石，中压相系含十字石，蓝晶石和铁铝榴 石。高温部分夕线石，铁铝榴石开始与正长石稳定 共生。 7. 麻粒岩相(G): 高温温度700-900。C，压力0.31.2GPa,出现斜方辉石为标志岩石主要由无水矿物所 组成，少量黑云母和普通角闪石一般是富Ti的变种。 8. 榴辉岩相(E): 高压温度300-900。C，压力大于 1GPa,特征矿物组合：绿辉石+石榴子石不含长石。 一般呈不大的块体在其它岩石中作为包体。温度范 围很宽，压力极大。
A(K)FM Diagram
Biotite (from Ms): KMg2FeSi3AlO10(OH)2 A = 0.5 - 3 (0.5) = - 1 F =1 M =2 To normalize we multiply each by 1.0/(2 + 1 - 1) = 1.0/2 = 0.5 Thus A = -0.5 F = 0.5 M=1
共生分析、变质相与变质相系列
一、矿物相律 1. 共生分析的基本思路： 大多数变质岩在变质过程处于化学平 衡，因此，其形成的矿物组合（相）、 与化学成分（组分）和物理化学条件 （自由度）之间服从Gibbs相律：
P（相数）+f（自由度数）=C（组分数）+2
从研究变质岩矿物共生组合出发，应用 相律，以分析矿物组合、岩石化学成分 和物化条件的关系。这是变质岩石学研 究的基础，称为共生分析（Paragenesis analysis） 2. 封闭系统的Goldschmidt矿物相律 PC 3. 开放系统的Korzhenskii矿物相律 PCi；Ci为惰性组分

第五章 变质作用与变质岩

第五章 变质作用与变质岩

变余构造，变成构造和混合岩构造 变余构造，变成构造和
结构构造是变质岩的重要特征， 结构构造是变质岩的重要特征，常用作变质岩分类命名的重 要依据。通过对结构和构造的研究，还可以了解变质岩的原岩， 要依据。通过对结构和构造的研究，还可以了解变质岩的原岩， 判断原岩所经受的变质作用、环境、方式和程度等特点。 判断原岩所经受的变质作用、环境、方式和程度等特点。
红柱石、蓝晶石、夕线石、十字石、阳起石、透闪石、滑石、蛇纹石、 红柱石、蓝晶石、夕线石、十字石、阳起石、透闪石、滑石、蛇纹石、 绿泥石、硅灰石、石榴子石、透辉石、篮闪石、石墨等。 绿泥石、硅灰石、石榴子石、透辉石、篮闪石、石墨等。 若这些矿物在岩石中出现，反映了原岩己变质，应属变质岩。 若这些矿物在岩石中出现，反映了原岩己变质，应属变质岩。
2、石英、钾长石、钠长石、白云母、黑云母等矿物，在火 石英、钾长石、钠长石、白云母、黑云母等矿物， 成岩、沉积岩、变质岩都可存在 成岩、沉积岩、
主要区别是，变质岩中的石英、长石具有波状消光，裂纹较发育。 主要区别是，变质岩中的石英、长石具有波状消光，裂纹较发育。而云 母作为主要矿物出现在岩石中，那肯定是变质作用形成的。 母作为主要矿物出现在岩石中，那肯定是变质作用形成的。
30Kbar
（钙长石） 钙长石） 101
（石榴子石） 石榴子石） 119（总体积减17%） （总体积减 ）
2.76
120Kbar
3.52
② 比重
石英 2.65
柯石英 2.93
斯石英 4.35
21
3、化学成分的交换（交代作用） 化学成分的交换（交代作用） 某些元素从原岩中带出，另一些元素从外部带入， 某些元素从原岩中带出，另一些元素从外部带入，使岩石 的化学成分和矿物成分发生改变，这种作用称交代作用 交代作用。 的化学成分和矿物成分发生改变，这种作用称交代作用 比如，钾长石被Na＋交代，转变为钠长石并带走K＋。 K［AlSi3O8］＋ Na＋ →Na［AlSi3O8］＋ K＋ 交代作用在侵入岩与围岩接触带较典型。特别是当中酸性 岩浆侵入到碳酸盐围岩中，岩体中的SiO2、Al2O3等成分被带进 围岩，而围岩中的CaO、MgO等成分被带入岩体，在岩体与围岩 接触带两侧出现石榴子石、透辉石、透闪石、阳起石等矿物组 合。这些变质矿物的化学成分中都含有SiO2、Al2O3

岩石学-共生分析、变质相和变质相系

岩石学-共生分析、变质相和变质相系
为了用图解表示，要把这些值换算为A＋C＋F=100，即用摩
尔百分数表示。
四、A’KF图 计算岩石的A’KF程序如下：
A′=[Al2O3]＋[Fe2O3]－([K2O]＋[Na2O]＋[CaO]) K=[K2O] F=[FeO]＋[MgO]＋[MnO] A′＋K＋F=100 为了用图解表示，要把这些 值换算为A’＋K＋F=100， 即用摩尔百分数表示。
一个薄片中出现两个共生组合 a.由于原岩成分的细微变化，使得在一个很小的范围内出 现两个共生组合：Cc＋Q（上）和Wo＋Q（下）； b.视域中A、B、C三相有机会彼此接触，属一个矿物共生 组合。而D则被包裹于B中，不与A、C接触， 不包括在该共生组合中，D与B构成另一个矿物共生组合
矿物相律
一、封闭体系的矿物相律 — Goldschmidt矿物相律 在封闭条件下岩石系统达平衡时服从Gibbs相律。由于变质作 用常常是在一定温度和压力区间内进行并达平衡的，必定至少 有两个自由度，即f ≥ 2。由Gibbs相律公式可得：
C=1 ：Al2SiO5
P(Max) = C + 2 - F = 3
P
P＝3相：And, Sill, Ky 平衡共
Ky
生时，只能在三相点上，此
时， F＝0。
Sill
P＝2相：And/Ky, And/Sill,
Ky/Sill, 只能在单变相线上，
And
此时，温度的改变必须压力 随着改变才能保证两相平衡
A=100 A=50, F=50 A=50, C=50 C=50, F=50 A=25, C=75 C=100
三、岩石成分的标绘
计算岩石的ACF程序如下：
(1)用副矿物含量校正岩石化学分析；
(2)把校正过的岩石化学分析的各个氧化物wB%（可不考虑SiO2 和H2O）除以其分子量再乘以1000，换算成氧化物的摩尔数。 如： [CaO]=CaO wB%×1000/CaO分子量;

变质岩岩石学

变质岩岩石学
指反应后的生成物中有流体相（H2O、CO2）产生。也包括三种反应：
▲ 脱水反应——反应矿物中有含水矿物，反应后有水生成。如
KAl2[AlSi3O10](OH)2 + SiO2
白云母(Mr)
KAlSi3O8 + Al2SiO5 + H2O ↑
正长石(Or) 铝硅酸盐
Al2Si4O10(OH) 2
叶腊石(Pyp)
理主要是变形。
2）区域变质作用：发生在岩石圈的广大范围内，各种温压、化学活性 流体共同起作用，变质机理复杂多样，很难找到变质和未变质间的界 线。又分为： ● 造山变质作用：发生在前寒武纪结晶基底和寒武纪以后的造山带
中，是区域变质作用的代表。常称区域变质一般就指造山变质。 ● 混合岩化作用：高级区域变质作用向岩浆作用的过渡，已有部分
积岩。
除发生交代作用的岩石外，变质岩的化学成 分主要取决于原岩的成分。当变质作用过程中有交 代作用参与时，由于有组分的带出带入，变质岩的 化学成分就发生了明显变化。
研究变质岩的化学成分可以帮助了解原岩类型、 变质作用和交代作用的特点。
等化学系列：是指具有同一原始化学成分的所有岩石。这些 岩石中矿物共生组合的不同，是由变质作用的类型和强度不 同所决定的。随着变质程度增加，泥质岩出现板岩——千枚 岩——片岩——片麻岩系列。
（2）压力：包括静压力、粒间流体压力和应力。
静压力：由上覆岩石荷重所引起的，随岩 石所处深 度增加而加大。根据岩石的平均比重计算，每加深1 公里，静压力增加0.28千巴。
静压力加大使岩石空隙减小，
P(GPa)
变得致密坚硬。在一定温度下，
1.0
静压力增大，可生成比重增大、
Jd+Q
Ab

第五节变质岩PPT课件

第五节变质岩PPT课件
次生石英岩是一种变质岩石。它的主 要矿物成分是石英，约占70-75％，还 含有绢云母和富铝矿物明矾石、高岭石、 红柱石、叶蜡石和水铝石等。呈红灰、 暗灰或绿灰等色，隐晶质，至密块状， 硬度比较大。次生石英岩多半由火山岩 受到火山喷出的含硫蒸气或热液的影响， 使原来岩石中的矿物转变成石英和富铝 矿物而成的。
矿物 名称
石英
形状 块状
颜色 白色
正长石 柱状 肉红
斜长石 柱状 灰白
白云母 板状 无色
黑云母 板状 棕黑
硬度 光泽
7
油脂光
泽
6
玻璃
6
玻璃
2
玻璃
2
珍珠
相对 密度
2.65
2.542.57
2.612.75
2.763.10
3.023.12
解理 无
两组 两组 极完全解理 极完全解理
斜 长 石
矿物 名称
•区域变质作用
高温、高压和化学活泼性流体的共同作 用，在大范围深埋地下的岩石受到变质
作用
三、变质岩的矿物成分
特征矿物
特征矿物
特征矿物
特征矿物
阳起石
特征矿物
特征矿物 石墨
特征矿物 绢云母
四、变质岩的结构
•变晶结构 •变余结构 •压碎结构 （一）变晶结构
岩石在固体状态经重结晶作用形成
变质岩的变晶结构
颜色 白色
正长石 柱状 肉红
斜长石 柱状 灰白
白云母 板状 无色
黑云母 板状 棕黑
硬度 光泽
7
油脂光
泽
6
玻璃
6
玻璃
2
玻璃
2
珍珠
相对 密度
2.65

变质岩岩石学

变质岩岩石学
变质岩岩石学
Metamorphic Petrology
课程内容
变质作用基本概念
变质反应及其控制因素
变质岩的基本特征
共生分析和共生图解
变质相、变质相系和变质作用PTt轨迹
接触变质作用及岩石
区域变质作用及岩石
其他变质作用及岩石
变质岩研究方法
变质作用与地壳演化
主要参考书：
王仁民, 1989,《变质岩石学》, 地质出版社
(2) 研究变质岩石的重要经济价值
据前苏联学者A. B. CиДоренκо(1963) 统计，西方国家前寒武纪矿产储量占国家总储量比为：铁矿70%、锰63％、铬铁矿73％、铜73－26％、镍硫化物72％、钴93％、铀66％、金云母（白云母）100％。此外金、铂等贵金属亦占绝大部分。而前寒武纪地层大部分变质岩，从而可见变质岩对国家资源的重要性。
主要为地球表明出露的地壳岩石
少量来自较深的地幔岩石
变质岩石学的主要任务之一就是研究不同构造环境、不同深度岩石的变化
离散块边界－大洋中脊的变质作用
汇聚板块边界－俯冲带和岛弧的变质作用 双变质带
变质岩的研究意义
(1) 理论意义
变质岩石约占地壳总体积的27.4%，是地壳的重要组成部分。
Regional Burial Metamorphism
Otago, New Zealand
Isograds mapped at the lower grades:
1) Zeolite
2) Prehnite-Pumpellyite
3) Pumpellyite (-actinolite)
动力变质作用 dynamic metamorphism

变质岩石学

变质岩石学
变质岩石学 变质岩 1862 年冯科塔（Voncotta B.） ，但直至 19 世纪末尼科尔（Nico）发明偏光显微镜之后，才使变 质岩岩石学成为独立的学科。 二十世纪初，非均匀系统的相平衡规则--吉布斯相律，引入变质 岩的研究。1911 年戈尔得施密特 V.M 在研究奥斯陆地区辉长岩的接 触变质晕圈时，提出了吉布斯相律的地质学表现形式，即戈尔施密特 矿物相律，开创了以物理化学基本原理研究变质岩之先河。1920 年， 艾斯科拉（Eskola,p.）提出了变质岩矿物共生分析的 ACF 简介，后 经温克勒（Winkler，1976 年） ，汤普逊（Thompon，1957 年）的改进 和发展，变质岩的矿物共生分析逐渐完善。 另外，在二十世纪二十年代初，瑞士岩石学家格鲁宾曼 （Grubemmaim U.） ，将荷兰物理学家施赖纳玛克斯（Schreinemkers F.A.）在研究多项系统平衡时，应用的拓扑学计算、零变平衡、单变 平衡和双变平衡等一系列几何表示方法，引入变质岩岩石学；四十年 代后，前苏联地质学家科尔任斯基（Kophcuhckuu B.C）又成功的将 其应用在开放系统平衡研究上， 这一系列建立在物理化学原理基础的 矿物相平衡研究，使变质岩岩理学和变质岩成因的理论，提高到一个 新的高度，并指导了变质岩的实验模拟研究，构成二十世纪初至中后 期变质岩学的一大方向。 同一时期，变质岩岩石学的另一大方向，即将岩石学和地质环境
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变质岩石学
变质作用均在一定的压力环境下进行， 所以压力是控制变质作用 的重要物理因素。按压力的性质可分为二大类： 静压力：是指岩石在地壳内一定深度时，所承受的重力，其大小 随埋藏深度的增加而增加，上覆岩层厚度的增加而增加，增加的速率 是 25-30×10Pa/KM。不同类型变质作用的压力变化很大，一般接触 变质和动力变化发生在地表 3-5km 范围内，故压力不超过 0.1GPa。 区域变质作用的压力范围为 0.1GPa－0.8GPa。 应力：当物体遭受定向外力作用，其内部就会产生一种抵抗力， 称为应力。应力通常和地壳活动带的构造运动有关。应力是引起岩石 变质和变形的重要因素。地壳中岩石变形、板状流劈理和碎裂构造都 和应力有关，而且它能增加变质反应和重结晶的速度，促使变质作用 的进行。 介质条件 在变质作用过程中，虽然岩石保持完整的固态，但其中仍有少量 流体相。流体相存在于矿物粒隙之间或岩石的裂隙中，成分以水和 CO2，还可含有其它挥发份。它们在较高的温度和压力条件下，具有 较大的活性。 由于许多变质矿物可以在不同温度、压力条件下，由不同变质反 应形成，因而由标志矿物划定的等变线往往不是等变质条件的。因此 温克勒提出，根据常见岩石中，反映矿物共生组合重要变质变化的特 定矿物反应来划分变质带，成为变质级。温克勒讲整个变质作用区间 分为四个变质级：

变质岩岩石学-5 变质相变质带和变质相系2010

变质岩岩石学-5 变质相变质带和变质相系2010

Grt Bi Chl
Note：



Barrow noted significant and systematic mineralogical changes in the pelitic rocks He subdivided the area into a series of metamorphic zones, each based on the appearance of a new mineral as metamorphic grade increased The new mineral that characterizes a zone is termed an index mineral
Zones thus have the same name as the isograd that forms the low-grade boundary of that zone Because classic isograds are based on the first appearance of a mineral, and not its disappearance, an index mineral may still be stable in higher grade zones
Ky
Sil
Barrow’s Area
Figure 21-8. Regional metamorphic map of the Scottish Highlands, showing the zones of minerals that develop with increasing metamorphic grade. From Gillen (1982) Metamorphic Geology. An Introduction to Tectonic and Metamorphic Processes. George Allen & Unwin. London.

变质岩知识点

变质岩知识点

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。

第五章 变质相和变质相系

第五章 变质相和变质相系

7. 麻粒岩相（G） 基性变质岩中出现斜长石（ Pl）＋ 透辉石（Di）＋紫苏辉石（Hy）组合， 岩石主要由无水矿物组成，少量黑云母 和普通角闪石一般是富钛的变种。 温度 700～900℃，压力0.3～1.2GPa。 8. 榴辉岩相（E） 特征的矿物组合是绿辉石（Omp） ＋富镁铝榴石分子的石榴子石（ Gt）， 不含长石。 温度范围很宽， 300 ～ 900 ℃， 压力极大，＞1GPa。
6. 角闪岩相（A） 基性变质岩中普通角闪石和斜长石 （An＞17）的共生作为本相的标志，可 有透辉石，无斜方辉石。变质泥质岩中 除了石英、白云母和黑云母外，低压相 系含红柱石、堇青石和夕线石，中压相 系含十字石、蓝晶石和铁铝榴石。高温 部分夕线石、铁铝榴石开始与正长石稳 定共生。该相的温压范围大致是温度 575～700℃，压力0.3～1.0GPa。
2. 葡萄石－绿纤石相（PP） Coombs（1960）在变质杂砂岩中 作为本相特征的矿物组合是：钠长石 （Ab）＋葡萄石（Pr）＋绿纤石（Pu） ＋绿泥石（Chl） 。 温度稍高时，葡萄石消失，可以分 出另一个新变质相来，即绿纤石－阳起 石相。根据实验资料，绿纤石稳定 温度 为360～400℃，压力0.25～0.35GPa。
这两位 变质相的先驱 都精通理论化 学，且志同道合，都希望把化学平衡的 热力学原理应用于自然岩石。1919年， Eskola 到奥斯陆，在Goldschmidt 的实 验室里工作。此间，他把挪威奥斯陆地 区的研究成果与芬兰奥里耶维地区的研 究成果进行了对比，发现了一个重要的 事实，即 化学成分基本相同的原岩在两 个地区有不同的矿物共生组合，而且两 个地区各自都达到了化学平衡。
在地质图上表示新矿物首次出现的 界线称为等变线（Isograd）。等变线不 一定与地层界线平行，一般情况下，等 变线是古等变面与现今地表的交线。因 此，等变线的圈定，可以反映区域古热 构造。

变质带变质相

变质带变质相
(1). 堇青石(红柱石)型—低压 基性岩: 斜长石+普通角闪石绿帘石绿泥石 泥质岩: 斜长石+云母+石英+堇青石(红柱石) 铁铝榴石
(2). 石榴石(蓝晶石)型—中压 基性岩: 斜长石+普通角闪石+铁铝榴石 泥质岩: 铁铝榴石+蓝晶石十字石+斜长石+云母+石英
Ky
A A’
Mus
Mic K
变质带是研究野外分带现象最有效，最方便的方法
第一节 变 质 带
• 变质带的概念及划分标志
变质带最早由乔治. 巴洛(G.Barrow)提出.
变质带的概念: 巴洛认为泥质岩石经过变质后, 泥质岩
石中的矿物变化可以反映出这一地区的变质作用的强度(梯 度)变化, 因此他把泥质岩石中第一次出现的特征变质矿物 填在图上, 相同矿物的连线就是等变线, 两个等变线间称为 等变带, 即变质带. 等变带以新出现的矿物来命名.
2. 用以划分变质带的特征变质矿物可以通过不同的变质反 应形成于不同的P-T条件, 因此, 不同地区这些特征变质 矿物是否出现及其出现的相对顺序等必定有所不同.
3. 不同地区的压力条件及相应的温度 -- 压力梯度各有不同, 所以可以出现不同的矿物组合. 例如, 低P/T型地区, 常 缺绿泥石带, 黑云母提早出现, 铁铝榴石不发育, 其位置 常为堇青石+红柱石代替.
Chl
Bi
Ga
St
Ky
Sill
Chl
Bi
Ga
St
Ky
Sill
T0C
图1.巴洛式递增变质带示意图
第一节 变 质 带
• 巴洛式递增变质带
(1). 绿泥石带: 典型矿物组合是 Chl + Ser + Q + Ab

变质岩石学复习资料

变质岩石学复习资料

第一章变质作用概述一、变质作用概念（1）与地壳形成和发展密切相关的一种地质作用；（2）地壳已存岩石在基本保持固态条件下的转变过程. （3）在特殊条件下，还可以产生重熔（溶），形成部分流体相（岩浆）二、变质作用影响因素：包括原岩化学成分；地质条件；物理化学环境。

物理化学因素包括温度、压力、应力、流体。

它们通常是同时出现，相互促进又相互制约。

温度一般是最重要的因素，它不仅控制着变质作用的发生和发展，也制约着流体的活性和岩石变形性质；压力也是影响物化平衡的独立因素，有时对矿物组合起决定作用；应力不是变质反应物化平衡的独立因素，但它是变质岩组构的最重要因素，此外还控制着变质反应的速度和规模；流体是变质作用得以实现的基本因素，但温度又是流体具有活动性的前提。

三、变质作用类型：分类依据:分布规模/地质背景或物化条件。

有关术语（1）局部变质作用：接触变质作用; 动力变质作用; 冲击变质作用; 交代变质作用.（2）区域变质作用: 造山变质作用; 洋底变质作用; 埋藏变质作用; 混合岩化作用.四、变质岩概念：地壳已存岩石在基本保持固态条件下形成的一种转化岩石，其形成与地壳的发生和发展密切相关。

第二章变质岩的基本特征一、变质岩的化学成分• 影响因素-体系的封闭程度及元素的活动性• 变质岩化学成分的一般特征• 等化学系列的概念/类型/主要特点1).富铝系列：富铝、贫钙；铁、镁低；钾>钠。

原岩是泥质岩石（泥岩、页岩）或火山凝灰岩。

出现许多特征变质矿物（硬绿泥石、十字石、堇青石、铁铝榴石、红柱石、蓝晶石、矽线石）。

2)长英质系列：富硅、贫钙；铁、镁、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。

极少出现富铝系列特征变质矿物。

3)碳酸盐系列：富钙、镁；铝、铁、硅含量较低且变化范围大。

原岩是石灰岩和白云岩。

常见矿物有方解石、白云石、滑石、蛇纹石、透辉石、透闪石、硅灰石、金云母、镁橄榄石、钙铝榴石4)铁镁质系列：贫硅、富铁、镁、钙；钠>钾；含一定量的铝。

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矿物平衡共生组合的定义 封闭体系的吉布斯相律和Goldschmidt矿物相律 开发体系下的Korzhinskii 矿物相律---在一定的温 度压力范围内，在开放体系下同时共存的平衡共生 矿物相的最大数目等于独立有效惰性组分数，而与 活动组分和杂质组分等无关。

共生图解：
– ACF、A‘KF和AFM图解有哪些特点？分别适用于何种类型 （或成分）的岩石？ – 如何把矿物成分和原岩成分投影在这些图解上？ – 如何用这些图解进行变质矿物共生分析？
The stability field of andalusite occurs at pressures less than 0.37 GPa (~ 10 km), while kyanite sillimanite at the sillimanite isograd only above this pressure

在世界造山带也发育有类似的变质带系列，这 些变质带也称之为巴洛带Barrovian zones The P-T conditions referred to as ―Barrovian-type‖ metamorphism (fairly typical of many belts) = line that separates the zones (An isograd is meant to indicate a line in the field of constant metamorphic grade)
第五章 变质带、变质相和 变质相系
Metamorphic zones, facies, and facies series
本章要点：
1、何为变质带（递增变质带），有几种类型？ 2、何为变质相？ 3、接触变质作用有哪些变质相？其主要变质反应和矿物组合如何？ 4、区域变质作用有哪些变质相？其主要变质反应和矿物组合如何？ 5、何为变质相系？主要有几种类型？与大地构造的关系？
5.1 变质带的概念


变质带是英国地质学家George Barrow (1893) 研究苏格兰高地加里 东期泥质片岩时提出的: 不同变质程度的岩石在区内呈带状有规律 地分布，可划分出若干个变质强度带，通常称为变质带。 George Barrow was one of the first systematic studies of the variation in rock types and mineral assemblages with progressive metamorphism
Metamorphic Zones Barrovian metamorphic zones are defined by reactions that result in the appearance or disappearance of minerals and can be mapped as isograds: chl —> bi —> gt —> st —> ky —> sill —> sill + or
Grt Bi Chl
Note：



Barrow noted significant and systematic mineralogical changes in the pelitic rocks He subdivided the area into a series of metamorphic zones, each based on the appearance of a new mineral as metamorphic grade increased The new mineral that characterizes a zone is termed an index mineral
Figure 21-9. The P-T phase diagram for the system Al2SiO5 showing the stability fields for the three polymorphs andalusite, kyanite, and sillimanite. Also shown is the hydration of Al2SiO5 to pyrophyllite, which limits the occurrence of an Al2SiO5 polymorph at low grades in the presence of excess silica and water. The diagram was calculated using the program TWQ (Berman, 1988, 1990, 1991).
总结:

An isograd (等变度) represents the first appearance of a particular metamorphic index mineral in the field as one progresses up metamorphic grade

When one crosses an isograd, such as the biotite isograd, one enters the biotite zone
Ky
பைடு நூலகம்
Sil
Barrow’s Area
Figure 21-8. Regional metamorphic map of the Scottish Highlands, showing the zones of minerals that develop with increasing metamorphic grade. From Gillen (1982) Metamorphic Geology. An Introduction to Tectonic and Metamorphic Processes. George Allen & Unwin. London.
Barrovian zone chlorite zone biotite zone garnet zone staurolite zone kyanite zone sillimanite zone 2nd sillimanite zone or sillimanite + orthoclase zone mineral assemblage chlorite + mus + qtz + H2O + relict minerals chlorite + biotite + mus + qtz + H2O chlorite + biotite + garnet + mus + qtz + H2O staurolite + 2 AKFM phases + mus + qtz + H2O kyanite + 2 AKFM phases + mus + qtz + H2O garnet + biotite + sillimanite + mus + qtz + H2O sill + or + qtz + H2O + melt and no mus
Zones thus have the same name as the isograd that forms the low-grade boundary of that zone Because classic isograds are based on the first appearance of a mineral, and not its disappearance, an index mineral may still be stable in higher grade zones

Isograd
Figure 21-8. Regional metamorphic map of the Scottish Highlands, showing the zones of minerals that develop with increasing metamorphic grade. From Gillen (1982) Metamorphic Geology. An Introduction to Tectonic and Metamorphic Processes. George Allen & Unwin. London.



George Barrow (1893) 研究苏格兰高地加里东期的Dalradian 片岩时， 以泥质岩石中新矿物的首次出现为标志划分了三个变质带，即十字 石带、蓝晶石带和夕线石带。 后来Barrow (1912)、Tilley (1925) 和 Harker (1932)进一步扩展为6个 变质带。 每一个特征矿物首次出现的点的连线称为等变度（Isograd）。并且 较高级变质带都是在前一个变质带组合基础上发育形成，因此，这 一变质带系列称为递增变质带(Progressive metamorphic zones)，也 称为巴洛型变质带 (Barrovian metamorphic zones)
The sequence of zones now recognized, and the typical metamorphic mineral assemblage in each, are:






Chlorite zone. Pelitic rocks are slates or phyllites and typically contain chlorite, muscovite, quartz and albite Biotite zone. Slates give way to phyllites and schists, with biotite, chlorite, muscovite, quartz, and albite Garnet zone. Schists with conspicuous red almandine garnet, usually with biotite, chlorite, muscovite, quartz, and albite or oligoclase Staurolite zone. Schists with staurolite, biotite, muscovite, quartz, garnet, and plagioclase. Some chlorite may persist Kyanite zone. Schists with kyanite, biotite, muscovite, quartz, plagioclase, and usually garnet and staurolite Sillimanite zone. Schists and gneisses with sillimanite, biotite, muscovite, quartz, plagioclase, garnet, and perhaps staurolite. Some kyanite may also be present (although kyanite and sillimanite are both polymorphs of Al2SiO5)