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变质岩复习资料整理


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变质岩岩石学

变质岩石学
各章重点:
第一章:变质岩与变质作用;变质作用方式 第二章:变质反应的类型;变质因素对变质反应的制约;脱水、脱碳 酸反应;连续反应与不连续反应 第三章:变质原理和成分—共生图解概念;ACF、AKF、AF M图;变质相 第四章: 变质岩的化学成分、 矿物成分特征; 等物理、

化学系列区别, 变质岩类型的划分 第五章:变质岩的结构、构造类型 第六章:接触变质岩定义,形成物理化学条件;接触变质岩主要结构, 构造,矿物组合特征;接触变质晕定义,形成的影响因素 第七章:交代作用;气?液变质作用以及基本特征;主要气?液变质岩; 巴尔特“氧”法 第九章:变质相、变质带、变质相系概念,区别;区域变质岩主要类型 第十章:混合岩定义;脉体、基体定义;混合岩分类 第十一章:原岩恢复

第一章:绪论
1、变质岩:在地壳发展演化过程中,已存在的各种岩石,由于地壳构 造运动、岩浆活动,地热流的变化等内力地质作用,使原来岩石所处 的地质环境及物理化学条件发生改变,为了适应这种变化,在基本保 持固态的情况下,岩石的结构构造、物质成分发生变化而形成的一种 新的岩石。这一使岩石发生变化的地质过程就总称变质作用。 2、变质作用:在地壳形成和演化过程中,由于地球内力的变化,使 已存的地壳岩石,在基本保持固态的条件下,从原岩的化学成分、矿 物组成和结构构造等方面进行了调整,在特殊情况下,还可产生重熔 或重溶,形成部分流体相的各种作用的总和。 3、变质作用的影响因素:

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温度: 温度是体系的热状态的直接标志。热状态的改变是导致变质作用 发生的最重要的因素之一。 温度范围:150℃-250 ℃~ 650℃-1100 ℃ 指示矿物:浊沸石、蓝闪石、硬柱石、叶腊石 诱发热状态改变的原因: 地热增温 (1) (2) 上地幔热流的运动 (3) 岩浆活动带来的热能(4)摩擦作用产生的热能(5)放射性元素 衰变释放热能的积累 压力: 1).静压力: (1)负荷压力(2)流体压力 2).应力: (1)可更新应力(2)不可更新应力。主要有:挠曲应 力、薄膜应力、热应力。 具化学活动性流体: 1)流体相组成: H2O,CO2,K,Na,Si,Mg,O2,A1,Fe, C1,F,S,CH3, CH4 2)流体相存在状态:(1)低温-气态或液态(2)超临界状态-高密度气 体 3) 流体相来源:(1)岩浆活动(2)变质作用提供的流体(3)板块俯冲带 入的海水(4)未变质的原岩中会保存流体 时间: 1)变质作用发生的地质时代 2)变质作用发生到终止所经历的时间 4、变质作用的作用方式: 1)重结晶作用特征:粒度不断加大,相对大小均匀化,颗粒外形 变得规则。 2)变质结晶作用:在变质作用的温度、压力范围内,在原岩基本 保持固态条件下,新矿物相的形成过程,与此同时必有相应的原有矿 物趋于消失。特征:变质反应前后,岩石的总成分保持不变 3)交代作用:在变质条件下,由变质原岩以外的物质带入和原岩 物质的带出, 而造成的一种矿物被另外一种化学成分上与其不同的矿 物所置换的过程。特征:变质反应前后,岩石的总成分保持不变,新 矿物形成与旧矿物消失是同时进行,固态为主,有流体相的存在。 4)变质分异作用:指成分均匀的原岩,在岩石总成分不变的前提 下,造成矿物组合不均匀的一种变质作用。

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变质分异作用机理:结核原理-说明变斑晶的形成过程,不稳定组 分的局部溶解,最稳定组分的沉淀及局部富集 5)变形和碎裂 变形和碎裂是变质过程中的一种重要作用,它既与岩石(包括组成它 们的矿物)的力学性质有关,又与变形岩石所处的深度、应力的大小 强度等因素有关。 影响因素: 1)原岩成分和结构的控制(碳酸盐类岩石,硅质岩,砂岩和粉砂岩) 2)外界因素-温度、压力、活动性流体 6、变质作用的类型: 局部变质作用; 冲击变质作用;交代变质作用; 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;前进变质作用;退变质作用;复变质作用 交代矿物 <5 5-50 50-95 >95 原岩特征 保留程度 保留 基本保留 尚可辨认 消失 蚀变带划分 未蚀变原岩 弱蚀变带 强蚀变带 蚀变岩带 命名 以原岩命名 弱××化 原岩名称 强××化 原岩名称 交代矿物 蚀变岩 举例 花岗岩 弱云英岩化 花岗岩 强云英岩化 花岗岩 白云母云英 岩

第二章:变质反应
1、变质岩的形成方式: (1)变质结晶作用; (2)变质重结晶作用; (3)变形作用; (4)变质分异作用; (5)交代作用 2、变质反应: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。 变质反应的影响因素:原岩成分;结构构造; 环境的物化条件。 3、书写变质反应方程式原则: 高温矿物组合写在右侧,低温矿物组 合写在左侧 正向反应:升温过程从左至右的反应; 逆向反应:降温过程自右至左的反应

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4、变质反应的类型: 固体-固体反应; 有流体相存在的反应;连续与 不连续反应 固体-固体的反应特点:反应物与生成物均为固体、受温度、压 力控制-温压指示计、P-T 图解为直线 固体-固体反应类型: 同质多相变体反应; 固溶体的出溶; 矿物有 序状态的转变; 纯固相之间的反应 1)同质多相变体反应:化学组成相同的固体,在不同的热力学条 件下,常会形成晶体结构不同的同质异构体,这种现象叫同质多晶或 同质多相现象。 2)固溶体的出溶:高温时固溶体矿物为均一的一相,当温度降低 到固溶体分解曲线之下,就会分解为成分不同的两相。 3)矿物有序状态的转变:长石中的 A1-Si、某些铁镁矿物中的 Mg-Fe、高镁方解石和白云石中的 Ca-Mg 均存在占位有序度。 4)纯固相之间的反应: 反应物和生成物是化学成分不同的纯固相 矿物 有流体相存在的反应类型:水化和脱水反应;碳酸化和脱碳酸; 水+二氧化碳;氧化还原反应 不连续反应: 反应物和生成物之间的关系是突变的,在给定压力 和流体成分条件下,反应在一个特定的温度发生。在 P-T,P-x,T-x 等双变量图解上反应物、生成物只能在单变反应线上共生。偏离了平 衡条件,不是反应物消失(生成物稳定)就是反应物稳定(生成物消 失) ,这样的反应称为不连续反应。 连续反应: 成分可变的固溶体,反应物与生成物之间的关系是渐 变的,在给定压力和流体成分条件下,反应在一个温度范围内连续发 生。在 P-T、P-X、T-X 等双变量图解上,反应物和生成物在双变反 应区内共存。在双变区中,成分不断调整,反应的 P-T 条件取决于岩 石成分。这样反应称为连续反应或滑动反应。 5、变质反应的制约因素:温度、负荷压力、流体压力、流体相的组 成、氧逸度 6、成核速率:单位体积中、单位时间内形成的新矿物相的晶核数目 7、固相反应:相界面的化学反应和固相内物质迁移两个过程。 相界面上的化学反应一般经历三个过程:第一、反应物之间的混合接 触并产生表面效应。第二、化学反应,并形成新相的晶核。第三、晶 核逐渐长大,但结构上仍是不完整的具有很多缺陷,随着温度升高,

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这些晶格缺陷得到校正和调整而最终导致新矿物相的形成。

第三章:共生分析和变质相
1、矿物组合:在共生分析中,把一定化学成分岩石达化学平衡时的 矿物成分称为矿物组合或矿物共生、矿物共生组合。 2、矿物共生组合的标准: 1)只有相互接触的矿物才可以看作是一个矿物共生组合; 2)一个矿物共生组合的各矿物属同一世代,相互间无反应和交代 现象 ; 3)一个矿物共生组合中,同种矿物的化学成分及光性常数特征应 相近,如有环带,则其边部化学成分及光性特征近似; 4)一个矿物共生组合中的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 ; 5)矿物共生组合中矿物共生关系应符合矿物相律,即矿物相数不 超过惰性组分数。 3、吉布斯相律:在平衡体系中相的数目 p、自由度 f 和组分数 c 有 如下关系:p+f=c+2 注:p 为平衡共生相的数目,岩石系统的相数等于该系统共生组 合中矿物数;f 为自由度数,即相平衡系统内能在一定范围内独立改 变而不引起相的种类和数目发生改变的独立变量数;c 为组分数,即 描述系统各相组成所需独立物质的最小数目。 4、Goldschmidt 矿物相律:在一定温度、压力范围内平衡的矿物相 数不大于该岩石系统的独立组分数(p≤c) 。 注: 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。由吉布斯相律公式可得:f=c+2-p≥2。因此 p≤c。 组分分析:对岩石系统各组分作具体分析,找出对矿物共生组合 影响最大的三、 四个组分把多组分岩石系统简化为三组分或四组分系 统,才有可能作出成分-共生图解,表示岩石化学成分与矿物组合的 关系,这一过程叫做组分分析。 组分分析思路: 微量组分:如 SrO、BaO、CuO、NiO……等,在共生分析时可 不考虑。 副矿物:如磁铁矿、钛铁矿、榍石、金红石、锆石、磷灰石和硫

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化物等,对这些副矿物和其中所含的 TiO2、ZrO、P2O5 和 S 共生分析 时可不考虑。 通常的变质岩,只要考虑 SiO2、A12O3、Fe2O3、FeO、MnO、 MgO、CaO、Na2O,K2O,CO2、H2O 这 11 个氧化物。 注:作共生图解时可不考虑过剩组分,将互成类质同象代替的组 分合并为一个独立组分,而把过剩矿物放在共生图解之外,有效独立组 分它们之间的比例对矿物共生组合起决定性的作用。 ACF 图编制 A=[Al2O3]+[Fe2O3] C=[CaO]F=[FeO]+[MgO]+[MnO] A+ C+F=100. ACF 图表明:在一定温度压力条件下形成并达内部平衡的岩石,其 矿物共生组合取决于原岩的总化学组成, 并随着原岩的总化学组成的 变化呈现有规律的变化。 ACF 图解编制步骤 1)用副矿物含量校正岩石化学分析 2)计算氧化物的摩尔数 3)用钾长石、钠长石校正摩尔数[Al2O3],用磷灰石校正[CaO],用 方解石校正 [CaO] 副矿物校正后岩石的 ACF 值计算方案总结如下: A=[Al2O3] + [Fe2O3] - ([Na2O] + [K2O]) C=[CaO] - (3.3[P2O5] + [CO2]) F=[FeO]+[MgO] + [MnO] A+C+F=100 AˊKF 图解 Aˊ= [A12O3]+ [Fe2O3]–[K2O] K= [K2O] F= FeO+ MgO+ MnO Aˊ+K+F=100 (And-红柱石 Pl-斜长石 Crd-堇青石 Ms-白云母 Bi-黑云母 Mi-微斜长石) AˊKF 的计算方案为: Aˊ =[A12O3]+[Fe2O3]- ([Na2O]+[K2O]+ [CaO]) K =[K2O] F =[FeOl+[MgO]+[MnO] Aˊ+K+F=100 各图解的优缺点 ACF 图解:一般地说,ACF 图解可以表示几乎所有的常见变质岩和 主要造岩矿物,说明其相互关系,这是它的最大优点。其主要缺点是 不能表示中低温时由于 K2O 过剩与不足引起的钾长石与富铝贫钾矿

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物不共生关系、FeO/MgO 比值对共生组合的影响、铁镁矿物的化学 成分变化。 AˊKF 图解: AˊKF 图的最大优点是能反映由于 K2O 过剩与不足引起 的钾长石与富铝贫钾矿物不共生关系。主要缺点是只适用于泥质、长 英质岩石、不能表示 FeO/MgO 比值对共生组合的影响、铁镁矿物的 化学成分变化。 AFM 图: AFM 图把泥质变质岩看作 A12O3-K2O-FeO-MgO 四元系, 把 FeO、MgO 作为独立组分,因而比 ACF 图和 AˊKF 图更严格、合 理, 可很好地表示岩石的 FeO/MgO 比值与矿物共生组合的关系和铁 镁矿物的化学成分变化。 5、变质相: 变质相是一定温度和压力范围内形成的各种化学组成的 变质岩中的一套变质矿物组合,它们在时间上、空间上反复共生,且 矿物组合与岩石化学成分之间有固定的、可以预测的对应关系 6、变质相的划分 :

第四章 变质岩的成分特征和化学类型
1、变质岩的化学成分特征 变质岩的化学成分取决于两方面:一方面与原岩有密切关系,另 一方面又和变质作用的特点有关。 根据原岩的化学组成在变质作用过程中是否发生改变, 可以把变 质作用划分等化学变质作用和异化学变质作用。 等化学变质作用:是指变质作用过程中,不伴随有交代作用,原岩 组分除 H2O 和 CO2 以外,其它组分基本保持不变的变质作用,如接 触变质、区域变质。 等化学变质情况下,变质岩化学成分取决于原岩化学成分,根据变质

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岩化学成分可恢复原岩类型。从原岩角度,变质岩分为:正变质岩原岩为火成岩;副变质岩-原岩为沉积岩;复变质岩-已形成的变质岩 再遭受变质 异化学变质作用:则伴随有交代作用,在变质作用过程中有元素带 入带出,其组分有明显变化,系统是开放的。如气-液变质及一部分 混合岩化作用。 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特征,又 取决于交代作用的类型和强度。 变质岩化学成分是恢复原岩和划分对比变质地层的重要标志。 等化学系列:是指具有同一原始化学成分的所有岩石,其中矿物组 合不同是由变质作用类型和强度决定的。 等物理系列:是指同一变质条件下形成的所有岩石,其矿物组合的 不同是由原岩化学成分决定的,如一个变质相或变质带的岩石。 2、变质岩的化学类型划分 泥质变质岩:源于泥质(铝质)沉积物; 长英质变质岩:包括变质的砂岩、硅质凝灰岩和中酸性岩浆岩; 钙质变质岩: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; 基性变质岩:由基性岩浆岩、凝灰岩及含显著数量的 Ca、A1、 Fe,Mg 的不纯泥灰质沉积物转变而来的变质岩; 镁质变质岩:源于超基性岩浆岩和绿泥石质及其它富含 Mg、Fe 的沉积物。 五大类变质岩特征: 温压敏感性:泥质和基性岩石>富钙和镁质岩石>长英质岩石 岩石强度:镁质>基性>长英质>钙质>泥质 原岩性质:泥质、钙质、镁质易确定,而长英质、基性很复杂。 3、 变质岩的矿物成分特征 1)矿物成分取决于原岩的特点,变质作用及交代作用的类型和强 度。变质岩矿物成分更为复杂多样。这一方面是由于变质岩的化学组 成极为宽广,另一方面是由变质作用的特点所决定的:变质作用温度 界于岩浆作用与沉积作用之间, 且温压变化范围宽广得多在变质作用 过程中有应力和溶液参与等。 2) 变质岩矿物成分取决于岩石 (原岩) 化学成分和变质作用条件。 一方面, 相同变质条件下不同化学类型岩石会出现不同的变质矿物组

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合,另一方面,同一化学类型原岩在不同的变质条件下也会出现不同 的矿物组合。 3)变质岩矿物成分首先取决于原岩化学成分 4)变质岩的矿物成分的影响因素——SiO2 、Al2O3、K2O 4、矿物成分特点与岩浆岩对比 变质岩中广泛出现铝的硅酸盐类矿物,如红柱石、蓝晶石,矽线 石(Al2SiO5)等,复杂的钙镁铁锰铝的硅酸盐类矿物(如石榴石类);而 岩浆岩中一般是铁镁呈类质同象的正硅酸盐, 可出现铁镁铝的铝硅酸 盐类矿物(堇青石, 十字石), 岩浆岩中只出现钾钠钙铝硅酸盐类矿物, 如各种长石,纯钙的硅酸盐如硅灰石(CaSiO3) 为变质岩所特有;变 质岩中含(OH)矿物比岩浆岩多见,变质岩中碳酸盐类矿物分布广泛。 5、五大化学类型变质岩的化学成分矿物成分特点 1)泥质变质岩: 化学成分:Al2O3、K2O 含量高,K2O、Al2O3 相对含量变化大; 矿物成分: 是云母含量高, 石英常见, 两个亚类矿物成分有明显差别。 2)长英质变质岩 化学成分:SiO2 含量高,通常 K2O 过剩、Al2O3 不足; 矿物成分:以石英、长石为主,矿物组合与 K2O 过剩的泥质变质岩 相同 。 3)钙质变质岩 化学成分:CaO 含量高,可含一定量的 MgO、FeO、Al2O3、SiO2; 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、滑石等)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 。 4)基性变质岩 化学成分: MgO、FeO、CaO 含量高,含一定量的 Al2O3; 矿物成分:富含斜长石和绿帘石、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,可含一定量的石英。 5)镁质变质岩 化学成分: 富 MgO、FeO,贫 CaO、Al2O3、SiO2; 矿物成分:缺乏长石、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

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泥石、黑云母、铁铝-镁铝榴石等) 。 6、五大化学类型变质岩的化学成分矿物成分特点 ? 1)Al2O3 过剩的泥质变质岩-富铝系列特点: ★Al2O3>K2O+Na2O+CaO(分子数) ★含富铝矿物(红柱石、蓝晶石、夕线石等) ★中低温时无钾长石 ★高温时(麻粒岩相、辉石角岩相等)出现钾长石 ? 2)K2O 过剩的泥质变质岩特点: ★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、堇青石等) 7、变质岩矿物的成因分类 1)不稳定矿物-残余矿物:在一定变质条件下超越平衡条件而存 在的早先已有矿物的准稳定残余矿物。 特征: 与其它矿物之间存在明显的置换关系常见于低级变质岩和 退变质岩 2)稳定矿物:在一定变质条件下由变质结晶和重结晶作用形成的 矿物。包括原矿物和变质新矿物

第五章 变质岩的结构构造
1.质岩的化学成分主要反映原岩特点; 2.质岩的矿物成分主要反映变质作用条件; 3.质岩结构构造则主要是变质作用机制的反映。 1、变质岩的结构:是指岩石中矿物的结晶程度,形态、大小及相互 关系。变晶、变形、变余结构是变质岩结构的三大类型。 变晶结构:变晶的形状、大小、相互关系反映的结构。 变形结构:岩石遭受变形会产生粒度减小等结构效应。 变余结构: 变质以前原岩的结构在变质作用中仍可保存其某些或部 特点者。 变晶结构是变质重结晶和变质结晶作用的产物,是全晶质的。与岩浆 岩全晶质结构相比有不同之处: 1)同一世代的变晶矿物没有先后顺序。晶体自形程度的差别仅取 决于结晶能力。且矿物之间排列紧密、彼此镶嵌或相互包裹。 2)变斑晶的形成一般与基质同时或稍晚,因此变斑晶以富含基质

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矿物包裹体为特征。 3)除变斑晶外,变晶矿物自形程度差,多为他形这与无自由结晶 空间有关。 4)柱状、片状矿物较多,且多有定向性。 变余结构 1)火山沉积型原岩:浅变质条件下可残存各种火山碎屑结构(变 余岩屑结构、变余晶屑结构、变余玻屑结构等) 。 2)正常沉积型原岩:经变质后最常见的是变余砂状结构变余砾状 结构、变余层理构造(粒序层理等)及波痕、龟裂等层面构造。 变余结构的特点: 1)外貌上具原岩(沉积岩或火成岩)的结构构造特征,成分上由 变质矿物组成。 2)浅变质条件下,可有原岩矿物残留。 3)除变斑晶外,变晶矿物自形程度差,多为他形这与无自由结晶 空间有关。 4)柱状、片状矿物较多,且多有定向性 变晶结构类型(按变晶的自形程度划分) : ☆自形变晶结构 ☆半自形变晶结构 ☆它形变晶结构 变晶矿物颗粒的大小 相对大小 绝对大小 变晶矿物 颗粒形态 变晶矿物 相互关系

粗粒变晶结构 等粒变晶结构 (>3mm ) 中粒变晶结构 不等粒变晶结构 (1-3mm ) 细粒变晶结构 斑状变晶结构 (<1mm ) 显微变晶结构

镶嵌粒状变晶结 包含变晶结构 构 缝合粒状变晶结 构 鳞片变晶结构 纤状变晶结构 筛状变晶结构 残缕结构 旋转结构

变形和碎裂结构: 碎裂结构:这由脆性岩石受压力作用形成,主要表现为矿物的压

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碎及裂开。 糜棱结构: 岩石基本处在塑性状态下, 以显微破裂颗粒化、 蠕变、 颗粒边界滑动、重结晶等作用形成的具糜棱面理的定向结构。 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,基质为玻璃质 交代结构 1)核心交代结构:交代作用从矿物核心开始而形成的一种结构。 2)透入交代结构: 这是交代沿被交代矿物中的裂隙、条纹等薄 弱地带作用的结果 3)整体交代结构:一个矿物被另一矿物完全交代. 4)边缘交代结构:交代作用仅在矿物边部进行,使矿物边缘界线 复杂化,多为港湾状、蚕食状。边缘的成分与核心成分不同,边部所 含包裹物及杂质明显减少。例如,交代蚕食结构、交代残留结构、交 代净边结构等。 交代结构的特点 1)矿物颗粒的形态复杂多样,边界多为港湾状等不规则的形状。 2)矿物颗粒的粒度变化大。 3)同一矿物的不同颗粒,甚至同一颗粒的不同部分 4)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。 2、变质岩的构造: 变余构造、变成构造、混合构造。 变余构造: 因变质作用不彻底, 而保存的原岩构造, 又称为残余构造, 主要有无定向和定向构造: 1)向构造的特点是颗粒无定向、随机分布,说明变质作用是在缺 乏偏应力条件下进行。 2)构造的特点是非等轴颗粒近平行排列,出现优选方位,是偏应 力作用下岩石变形的结果, 变成构造是指变质作用过程中(主要是变质结晶和重结晶)所形成的 构造 主要有:斑点状构造,千枚状构造,片状构造,板状构造,片麻状构 造 混合构造: 眼球状构造:长英质(主要是碱性长石)呈眼球状,断续分布于基

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体之中。 网脉状构造:脉体不规则地穿切基体岩石,呈细脉状、分支状、 网状分布。 条带状构造:基体与脉体相间呈条带状分布。 角砾状构造:基体被脉体分割包围,呈角砾状。 肠状构造:脉体呈肠状弯曲褶皱状分布于基体中 片麻状构造:基体与脉体已界限不清,某些基体的暗色矿物断续 定向排列。 雾迷状构造:又称阴影状构造、星云状构造,基体与脉体的界线已 完全不清,有时仅见基体被脉体交代残留的隐约可现的轮廓,呈斑杂 状、阴影状分布。

第六章 接触变质岩
1、接触变质作用:接触变质作用由是岩浆体提供热,使岩浆岩体周 围接触带上岩石的成分、结构、构造发生变化的现象,又称热变质作 用。 2、接触热变质岩:岩浆岩体围岩受岩浆所散发的热量及挥分发的影 响, 发生变质结晶和重结晶, 形成一系列新的矿物组合及组构的岩石, 称为接触热变质岩。 3、接触变质晕:在接触变质作用中,温度是主要影响因素。与岩浆 岩体靠近的围岩所达到的温度较高,离岩浆岩体愈远,温度愈低。因 而从近到远常依次出现变质程度不同,具不同矿物共生组合的岩石, 它们以岩体为中心成环带状分布,形成接触变质晕。 4、接触变质晕圈宽度影响因素:岩浆岩体的成分;岩浆岩体的规模; 岩浆岩体的冷却速度;围岩的组分和组构;接触面的形态和产状 5、接触变质岩的命名原则:按最显著的结构特征+矿物组合 1)斑点板岩:具板状构造,重结晶作用较微弱,总体显隐晶质、 致密状,可见较多残余组构。 2)角岩:多具角岩结构,不具定向,块状构造。 3)接触片岩或接触片麻岩:具片状构造或片麻状构造。 6、接触变质岩的分类原则:按等化学系列和等物理系列相结合 接触变质岩的分类:泥质变质岩;长英质变质岩;钙质变质岩;基性 变质岩;镁质基性岩 7、接触变质相属低压相系,其地热梯度最高,大于 60℃/km。按变

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质温度,将其划分为 4 个变质相:钠长绿帘角岩相;普通角闪石角岩 相;辉石角岩相;透长岩相

第七章

交代作用和气液变质岩

1、交代作用 在岩石-溶液系统中,溶液有两种性状:一种溶液赋存在裂隙中,能 整体自由流通,称为裂隙溶液。另一种溶液分布在颗粒之间,不能自 由流动,称为间隙溶液。 交代作用过程中组分迁移方式: (一)渗透作用 渗透作用是指组分随介质一起迁移的一种物质迁移方式。 压力差是 迁移的驱动力。渗透速度还与溶液本身的密度、粘度及通道的宽度和 形态有关。渗透作用是组分迁移的主要方式。 (二)扩散作用 扩散作用是指组分呈单个原子、 离子或分子状态在溶液中通过的一 种迁移运动形式。溶液本身不发生运动。引起组分迁移的驱动力是它 们在不同部位的浓度差。扩散速度还与温度有关.在自然界中较常见。 交代作用过程中,渗透和扩散同时存在、互相配合。 交代作用过程中,原矿物分解消失和新矿物形成生长基本同时, 新矿物形成一般也经过结晶中心的形成及晶体逐渐增长的过程, 称为 交代结晶作用 影响交代反应的因素:温度、压力、溶液中被带入带出组分的化 学位或活度。 2、 气液变质作用: 热的气体及溶液(气水热液)作用于已形成的岩石, 使其发生矿物成分,化学成分及结构构造的变化形成新的岩石,这种 交代作用称为气液变质作用。 气-液变质作用通常沿构造破碎带及矿脉两侧发育,故又称围岩蚀变, 气-液变质岩又称为蚀变岩。 气-液变质作用条件:温度——变化范围广(几十至 800℃) ; 压力——通常较低 (小于 0.4GPa); 成分——H2O,CO2、F,C1、B,S 等挥发组分,K、Na、 Ca、Mg,A1、Si 等造岩组分,以及 W,Sn、Mo、 Ca、Pb、Zn、Au,Ag、Hg 等成矿元素。 气水热液来源:

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1)岩浆热液 2)变质热液 3)混合岩化过程中分泌出来的气水热液 4)与大气降水、地下热水有关的气水热液 5)与海水有关的气水热液 3、气?液变质岩的一般特点: 1)分布在岩浆岩体顶部和内外接触带、火山岩发育区、混合岩化 区、断裂带附近及热液矿脉两侧等气液活动地段 2)多为低温含挥发分的矿物组合。 3)不等粒变晶结构、交代及变余结构发育。 4)空间分布具有明显的分带性。 5)与矿床关系密切,是良好的找矿标志。 4、 气-液变质岩的分类命名: 气-液变质岩的特点主要受原岩成分控制。根据原岩成分将常见的气 -液变质岩概略分类: 1)矽卡岩-原岩多为钙质、镁质岩石; 2)云英岩、黄铁绢英岩、次生石英岩-原岩成分大多相当于中酸 性岩石; 3)青磐岩-原岩成分与中基性岩相当; 4)蛇纹岩-原岩成分主要为超基性岩。 气?液变质岩命名及蚀变带划分: 交代矿物 <5 5-50 50-95 >95 原岩特征保 留程度 保留 基本保留 尚可辨认 消失 蚀变带划分 未蚀变原岩 弱蚀变带 强蚀变带 蚀变岩带 命名 以原岩命名 弱××化 原岩名称 强××化 原岩名称 交代矿物 蚀变岩 举例 花岗岩 弱云英岩化花 岗岩 强云英岩化花 岗岩 白云母云英岩

7、 巴尔特“氧”法 标准岩胞-岩石中氧占岩石总体积的 94%,如果交代作用无体积的变

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化,则变质前后岩石中氧离子数目不变 计算方法: 1)把氧化物质量百分比换算成分子数 2)把氧化物分子数换算成金属原子数 3)计算与金属原子数相关的氧原子数 4)求氧原子数总数 5)计算标准岩胞中金属原子数 6)计算标准岩胞中 O 和 OH 数(OH=H+离子数,O=1600-OH) 例: 若岩石中 SiO2 的质量为 73.3%(其他氧化物的百分比未例出) : 1) SiO2 分子数 73.3/60.09(标准化学式)×1000=1220,以此类推 2) SiO2 的原子数 1220,以此类推 3) SiO2 的氧原子数 1220×2=2440 4)计算氧原子总数 ∑(SiO2+…) 5)计算单位晶胞各元素原子数 1600×元素原子数∕氧原子总数 (标准化学式: SiO2 60.09 TiO2 47.87 Al2O3 101.96 ZrO2 123.22 Fe2O3 159.70 MnO 70.94 FeO 71.85 MgO 40.31 CaO 56.08 BaO 153.34 Na2O 61.98 K2O 94.20 P2O5 141.94 H2O 17.008 Cr2O3 151.98 NiO 74.71)

第九章 区域变质岩
1、区域变质岩形成的影响因素:温度、压力、活动性流体 2、变质相:是一定温度和压力范围内形成的各种化学组成的变质岩 中的一套变质矿物组合,它们在时间上、空间上反复共生,且矿物组 合与岩石化学成分之间有固定的、可以预测的对应关系。 变质带: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。 变质相系:是一个递增变质地区观察到的变质相的系列,反映了不同

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变质条件下地温梯度 差异。 (变质相系反映的是变质作用或变质地 区的 P/T 比,而不是地热梯度) 。 变质相系的实质: 每一种特定类型的变质相系列都反映各自特定的地 热梯度类型和所经历的事件及其演化进程, 这是该变质地质体在空间 上所处的大地构造和板块构造位置、 在时间上所处的地壳发展阶段和 当时当地造山运动性质的综合表现。 从而使变质作用研究和区域地质 演化及大地构造环境研究紧密联系起来。 双变质带:双变质带由大体同时代的一个高 P/T 变质带和一个较低 P/T 比变质带组成。它们相互平行沿大陆边缘延伸,其间通常有一个 巨大断裂将二者分隔开。高 P/T 变质带位于大洋一侧, 代表了一个古 海沟带,常伴有丰富的从超基性到基性的蛇绿岩。较低 P/T 比变质带 为低 P/T 型或中 P/T 型或二者的混合, 常伴有丰富的花岗质岩石及流 纹质和安山质火山 3、程裕淇(1963)对区域变质岩的分类: 1、 长英质 2、 泥质 3、 中性 4、 半粘土质 5、 基性 6、 钙质 7、钙镁质 8、富硅岩 9、镁质 4、都城秋穗(1961)对区域变质类型划分 1)低压型:红柱石-矽线石型(>30 ℃/Km) (低 P/T 型:又称为 红柱石-夕线石型。 典型的相系列为 Z→P-P→GS→A→G.) 2)中压型:蓝晶石-矽线石型(>20 ℃/Km) (中 P/T 型:又称为 蓝晶石-夕线石型。 典型的相系列为:Z→P-P→GS→EA→A→G。) 3)高压型:蓝闪石-硬玉型(10 ℃/Km) (高 P/T 型:又称蓝闪石 型。典型的相系 列为:Z→LA→BS→E。) 由于 P/T 比变化大, 造山变质岩分布区变质相系列和递增变质带演化 十分复杂多样, 可划分为下列三个基本类型和一系列过渡类型:低 P/T 型(红柱石-夕线石型);中 P/T 型(蓝晶石-夕线石型);高 P/T 型(蓝 闪石型) 5、绿片岩相(GS)-低级区域变质相 特征:低温矿物组合和明显的变余结构构造; 标志:以基性变质岩中出现 Ch+Act+Ep+Ab+Q 组合 分类:低温为绿泥石白云母亚相; 高温为黑云母绿泥石亚相 6、角闪岩相(A)-中级区域变质相

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特征:该相岩石以中温矿物组合、很少见变余结构构造 标志:以基性变质岩中出现 Pl(An>20)+Hb+Q 组合

第十章 混合岩化作用与混合岩
1、概念 将变质岩与长英质物质复合在一起的岩石通称为混合岩。 目前一般认 为混合岩是变质岩重熔的产物。 变质岩转变为混合岩的作用统称为混合岩化作用。 2、混合岩的基本组成部分 混合岩是由基体和脉体这两个基本部分所组成的。 基体是指混合岩中变质岩的部分。 脉体指加入其中的花岗质或长英 质部分。混合岩总是由基体和脉体以不同的比例构成的。 3、混合岩的基本特征 1)基体和脉体的数量关系:混合化作用过程中,随混合岩化的加 强,基体含量逐渐减少而脉体物质则逐渐增加。 2)混合岩的构造:混合岩的构造指的是基体变质岩与脉体物质的 空间排布方式。 4、混合岩的主要类型 根据脉体与基体的量比,混合岩可分为三大类。 1)混合岩类-脉体含量 15-50% 2)混合片麻岩类-脉体含量 50-85% 3)混合花岗岩类-脉体>85%

第十一章

变质岩的研究方法

1、变质岩研究意义: 1)理论意义变质岩成因研究的两个方面-变质作用和原岩性,原 岩研究是变质岩岩石学研究的一个重要方面。 2)实际意义:为分析确定地质构造环境和找矿服务。 2、原岩恢复:变质岩的原岩恢复,就是将所研究的变质岩恢复到它 原始的,相当于变质前的岩石面貌。 3、变质岩原岩研究的主要任务: 1)查明变质岩原岩的成因类型和具体岩石类型; 2)根据原岩自然共生组合等相关性质进行建造分析,确定原岩 建造形成的大地构造背景,再造岩相古地理环境等;

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3)注重矿产的研究,在原岩建造分析的基础上,确定含矿建造 (含有一定量成矿元素的岩石组合)的性质和特点。 4、原岩类型的划分(按变质岩的原岩形成作用特点,可分为 4 个成 因类型) 1)岩浆凝结型 包括侵入岩和熔岩 2)火山沉积型 正常火山碎屑岩 3)混合沉积型 沉积火山碎屑岩和火山碎屑沉积岩 4)正常沉积型 碎屑沉积岩和化学-生物化学沉积岩 5、恢复原岩的标志主要有 4 个方面: 1)地质产状和岩石组合;2)岩相学;3)岩石化学;4)地球 化学及副矿物。 6、正、副变质岩化学成分的一般规律: 1)SiO2 在正变质岩中多在 35-75%,而副变质岩不受限制 2)Al2O3 在正变质岩中在 0.86-28%,一般小于 20%。而副变 质岩在 17-40%。 3)FeO+Fe2O3 在正变质岩中 3-15%,而副变质岩含量不定。 4)正变质岩中 MgO 含量小于 30%,CaO 含量小于 17%,且 MgO+CaO 含量多小于 30%。副变质岩其含量变化大。 5) 正变质岩 (除酸性岩浆岩所成变质岩) 一般 Na2O 大于 K2O, , 而副变质岩中往往相反。 副矿物的标型特征:主要有晶形、颜色、光泽、磨圆程度、延长系数。 7、应用岩石化学和地球化学特征研究变质岩原岩常用的类比依据: 1)特征的岩石化学参数,如 Niggli 值。 2)主要氧化物的重量百分数。 3)主要氧化物的阳离子数。 4)微量元素及稀土元素的含量及比值,如 Sr/Ba、Cr/Ni。 5)稳定同位素的比值,如 34S/32S,13C/12C。 常用的类比方法:图解法、函数判别式、相关系数、线性方程、数理 统计等


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