變質(zhì)巖 第6講-接觸變質(zhì)巖

變質(zhì)巖

MetamorphicRock第六章接觸變質(zhì)巖授課內(nèi)容概述

接觸變質(zhì)巖的分類命名接觸變質(zhì)相及主要接觸變質(zhì)巖1.概述成分特征

接觸變質(zhì)作用接觸變質(zhì)作用由是巖漿體提供熱，使巖漿巖體周圍接觸帶上巖石的成分、結(jié)構、構造發(fā)生變化的現(xiàn)象，又稱熱變質(zhì)作用。接觸變質(zhì)作用以溫度較高和壓力較低為特點。地熱梯度>60℃/km，溫度范圍大致為300-800℃；壓力為百分之幾GPa至0.3GPa。多發(fā)生于地殼較淺部。1.概述成分特征

接觸變質(zhì)作用發(fā)生在火山巖體圍巖或捕虜體中時溫度更高，以至局部熔融，可稱之為高熱接觸變質(zhì)作用。高熱接觸變質(zhì)作用由于高熱烘烤，使巖石退色，產(chǎn)生一些特殊的高溫低壓礦物，如鱗石英多鋁紅柱石、莫來石、斜硅鈣石等，并可出現(xiàn)玻璃質(zhì)。

1.概述成分特征

概念：巖漿巖體圍巖受巖漿所散發(fā)的熱量及揮分發(fā)的影響，發(fā)生變質(zhì)結(jié)晶和重結(jié)晶，形成一系列具新的礦物組合及組構的巖石，稱為接觸熱變質(zhì)巖。

接觸熱變質(zhì)巖1.概述成分特征礦物：高溫低壓-紅柱石、堇青石、硅灰石、透長石構造：一般不具定向，多為塊狀。結(jié)構：以角巖結(jié)構及斑狀變晶結(jié)構為主。受變質(zhì)條件和巖石化學成分的制約。如泥質(zhì)巖，在淺變質(zhì)時新生礦物雛晶成斑點狀分布，變質(zhì)較深時形成變斑晶，具斑狀變晶結(jié)構。長英質(zhì)變質(zhì)巖石一般具角巖結(jié)構，而變質(zhì)火山巖中則常見變余斑狀結(jié)構等1.概述成分特征

接觸變質(zhì)暈

在接觸變質(zhì)作用中，溫度是主要影響因素。與巖漿巖體靠近的圍巖所達到的溫度較高，離巖漿巖體愈遠，溫度愈低。因而從近到遠常依次出現(xiàn)變質(zhì)程度不同，具不同礦物共生組合的巖石，它們以巖體為中心成環(huán)帶狀分布，形成接觸變質(zhì)暈。1.概述成分特征美國蒙塔納州的一個花崗巖株周圍的接觸變質(zhì)暈從外圍正常的硅質(zhì)白云巖到花崗巖體，依次出現(xiàn)：透閃石帶：由白云石和石英反應生成透閃石和方解石。透輝石帶：出現(xiàn)透輝石，形成透輝石+方解石+石英等硅灰石帶：以出現(xiàn)硅灰石為標志。三個帶具有不同的特征礦物組合，反映了接觸帶由外至內(nèi)，隨著溫度的升高，變質(zhì)程度的遞增。1.概述成分特征1.概述成分特征北京房山花崗閃長巖周圍的接觸變質(zhì)暈從外到內(nèi)依次出現(xiàn)紅柱石-黑云母帶：典型礦物組合

紅柱石+硬綠泥石+絹云母+(石英)-泥質(zhì)巖硬綠泥石+綠泥石+黑云母+(石英)-富鐵泥質(zhì)巖十字石-鐵鋁榴石帶：常見組合

紅柱石+石榴石+黑云母+絹云母+石英-泥質(zhì)巖

紅柱石+十字石+黑云母+白云母+石英-富鐵泥質(zhì)巖

十字石+石榴石+黑云母+白云母+石英-富鐵泥質(zhì)巖1.概述成分特征矽線石帶：典型礦物組合

矽線石+石榴石+白云母+石英-泥質(zhì)巖矽線石+石榴石+黑云母+石英-泥質(zhì)巖矽線石+白云母+黑云母+石英-泥質(zhì)巖1.概述成分特征①很低級水熱變質(zhì)帶；②硬綠泥石帶；③十字石帶；④紅柱石帶1.概述成分特征

接觸變質(zhì)暈圈寬度影響因素

在接觸變質(zhì)巖中，離巖體近者變質(zhì)深，往外漸淺。變質(zhì)暈圈在地質(zhì)上具有等溫線意義，它反映了變質(zhì)時溫度及其它物化條件的變化規(guī)律。變質(zhì)暈圈的寬度及形態(tài)主要取決于5個因素。1.概述成分特征

巖漿巖體的成分基性巖漿比酸性巖漿侵入時溫度高輝長巖漿溫度為1200℃左右，接觸帶溫度可達800℃，花崗巖漿為800℃左右，其接觸帶溫度則為500-650℃巖漿中揮發(fā)組分的多少酸性或堿性巖漿，揮發(fā)分多，變質(zhì)暈寬1.概述成分特征巖漿巖體的規(guī)模一般地說巖體愈大，其熱容量愈大，所發(fā)出的熱量愈多，因而所形成的變質(zhì)暈圈也愈寬。但有時小巖體周圍揮發(fā)分富集，也能形成較寬的變質(zhì)暈。中深成巖體冷卻深度較大，冷卻較慢，形成較寬的變質(zhì)暈，淺成巖體或噴出巖因冷卻深度較淺，冷卻較迅速、一般變質(zhì)暈圈較窄。巖漿巖體的冷卻速度1.概述成分特征圍巖的組分和組構具有典型低溫表生礦物組合的沉積巖，易受熱作用而變質(zhì)；而一些具高溫下仍能穩(wěn)定的礦物組合的巖石則較難變化。因而圍巖成分的不同，所形成的變質(zhì)暈的寬度和形態(tài)也不同。此外，粒度較小，孔隙度較大或?qū)嵝暂^好的巖石，容易形成較寬的變質(zhì)暈圈1.概述成分特征接觸面的形態(tài)和產(chǎn)狀接觸面較平緩時，變質(zhì)暈圈較寬，反之則較窄變質(zhì)暈的劃分常以特征變質(zhì)礦物或特征礦物組合的出現(xiàn)為標志1.概述成分特征接觸-熱變質(zhì)巖的一般特點

局限在侵入體與圍巖接觸帶附近圍巖之中圍繞侵入體分布由于變質(zhì)因素主要為T，缺乏偏應力，因而接觸-

熱變質(zhì)巖一般以具變晶結(jié)構、無定向構造為特征在變質(zhì)暈外帶，變余結(jié)構構造發(fā)育。接觸-熱變質(zhì)屬于很低P/T變質(zhì)，形成深度淺，因而礦物成分上以紅柱石、堇青石、硅灰石等低壓礦物為特征。

1.概述成分特征由于導致接觸-熱變質(zhì)的熱和流體來自侵入體，因而接觸變質(zhì)暈中出現(xiàn)自侵入體接觸帶向外程度逐漸降低的變質(zhì)分帶，圍繞侵入體呈同心圈狀分布。

發(fā)育完整的接觸變質(zhì)相：

鈉長-綠簾角巖相（AEH）普通角閃石角巖相（HH）輝石角巖相（PH）透長巖相（S）由于巖漿流體的作用，接觸-熱變質(zhì)巖往往有夕卡巖等交代巖伴生。

接觸變質(zhì)相系列2.接觸變質(zhì)巖的分類和命名成分特征

接觸變質(zhì)巖的分類原則：按等化學系列和等物理系列相結(jié)合等化學系列泥質(zhì)變質(zhì)巖長英質(zhì)變質(zhì)巖鈣質(zhì)變質(zhì)巖基性變質(zhì)巖鎂質(zhì)變質(zhì)巖2.接觸變質(zhì)巖的分類和命名成分特征

接觸變質(zhì)巖的命名原則：按最顯著的結(jié)構特征+礦物組合斑點板巖：具板狀構造，重結(jié)晶作用較微弱，總體顯隱晶質(zhì)、致密狀，可見較多殘余組構。新生礦物如絹云母、綠泥石、黑云母、紅柱石等的雛晶以及鐵質(zhì)、碳質(zhì)等粉末成斑點狀散布。有時斑點聚集成橢圓狀或圓狀集合體，稱為瘤狀板巖。斑點板巖及瘤狀板巖常為泥質(zhì)巖在變質(zhì)程度較低時的產(chǎn)物。2.接觸變質(zhì)巖的分類和命名成分特征角巖：多具角巖結(jié)構，不具定向，塊狀構造。一般較致密，堅硬。原巖可以是各類巖石，進一步命名可按礦物組合劃分，如長英質(zhì)角巖、黑云母堇青石角巖，鈣硅角巖等。接觸片巖或接觸片麻巖：具片狀構造或片麻狀構造。進一步命名時主要考慮其礦物組合，其基本名稱前可不加“接觸”二字，如矽線石片巖等。3.接觸變質(zhì)相及接觸變質(zhì)巖成分特征

接觸變質(zhì)相屬低壓相系，其地熱梯度最高，大于60℃/km。按變質(zhì)溫度，將其劃分為4個變質(zhì)相：

1.鈉長綠簾角巖相:一般分布于接觸變質(zhì)暈外側(cè),溫度范圍約350-400℃。

2.普通角閃巖相:通常占據(jù)接觸變質(zhì)暈的主體，離巖體較近。溫度范圍約400-650℃。

3.輝石角巖相:分布于接觸變質(zhì)暈緊靠巖體部分,溫度范圍約650-800℃。

4.透長巖相:出現(xiàn)于火山頸周圍，基性熔巖捕虜體及淺成侵入體的部，溫度可達800-1000℃以上。3.接觸變質(zhì)相及接觸變質(zhì)巖成分特征

各變質(zhì)相的P-T分布如圖3.接觸變質(zhì)相及接觸變質(zhì)巖成分特征

接觸變質(zhì)巖鈉長綠簾角巖相主要的特征礦物有鈉長石、綠泥石、還有滑石、透閃石、陽起石、紅柱石、堇青石等。紅柱石、堇青石不與鉀長石共生。由于重結(jié)晶不完全，很多礦物呈準穩(wěn)定狀態(tài)，尤其是變質(zhì)程度較低時更是如此。3.接觸變質(zhì)相及接觸變質(zhì)巖成分特征鈉長綠簾角巖相的礦物共生組合如圖。圖6-5是SiO2過剩巖石ACF與A’KF圖，圖6-6為硅質(zhì)白云質(zhì)灰?guī)r的SiO2-CaO-MgO圖解。3.接觸變質(zhì)相及接觸變質(zhì)巖成分特征泥質(zhì)變質(zhì)巖主要礦物組合有：石英+白云母+黑云母（+綠泥石）石英+白云母+黑云母+紅柱石（+堇青石）當重結(jié)晶較弱時，形成斑點板巖當重結(jié)晶較強時，形成瘤狀板巖3.接觸變質(zhì)相及接觸變質(zhì)巖成分特征長英質(zhì)變質(zhì)巖

原巖為砂巖，酸性火山巖等。主要礦物組合有：石英+白云母+黑云母+微斜長石(+鈉長石)

巖石中常含較多石英及長石，組成長英質(zhì)角巖。當變余砂狀結(jié)構明顯時，可稱為變質(zhì)砂巖。由酸性火山巖變來的巖石，常具變余斑狀結(jié)構及變余流紋，變余杏仁構造等。當變余組構明顯時可稱為變質(zhì)流紋巖、變質(zhì)英安巖等；而當原巖組構消失或不明顯時則可稱為長英角巖。3.接觸變質(zhì)相及接觸變質(zhì)巖成分特征鈣質(zhì)變質(zhì)巖

單純富鈣的碳酸鹽巖，變質(zhì)重結(jié)晶為大理巖，含硅時則變成石英大理巖。含A12O3較高的碳酸鹽巖，如泥灰?guī)r等，變質(zhì)后形成綠簾石大理巖或透閃綠簾大理巖。其礦物組合為：方解石+綠簾石+透閃石。巖石中透閃石多成柱狀集合體分布于方解石之中。當原巖含MgO較高時，變質(zhì)后可出現(xiàn)以下組合：滑石+石英+方解石；滑石+方解石+白云石；透閃石+石英+方解石；透閃石+方解石+白云石。3.接觸變質(zhì)相及接觸變質(zhì)巖成分特征變質(zhì)基性巖

原巖為基性、中基性巖漿巖及火山碎屑巖等。常見礦物組合為：鈉長石+綠簾石+陽起石(透閃石)+綠泥石(黑云母)+石英，形成鈉長綠簾角巖。此類巖石中較常見變余斑狀結(jié)構或變余輝綠結(jié)構等。變余結(jié)構較明顯時可稱為變質(zhì)XX巖，如變質(zhì)輝綠巖等。3.接觸變質(zhì)相及接觸變質(zhì)巖成分特征

普通角閃石角巖相

以泥質(zhì)巖中出現(xiàn)紅柱石、堇青石變斑晶，基性巖中出現(xiàn)斜長石及普通角閃石，碳酸鹽巖中出現(xiàn)透輝石等為特征。紅柱石、堇青石仍不與鉀長石共生。巖石常具典型的角巖結(jié)構（均勻等粒細?；蝻@微粒狀變晶結(jié)構）。3.接觸變質(zhì)相及接觸變質(zhì)巖成分特征普通角閃石角巖相礦物共生圖解3.接觸變質(zhì)相及接觸變質(zhì)巖成分特征泥質(zhì)變質(zhì)巖巖石中一般富Al2O3SiO2而K2O不足，主要的礦物組合有：石英+白云母+黑云母+斜長石+(微斜長石)

石英+白云母+紅柱石+堇青石+(斜長石)

石英+白云母+黑云母+堇青石+(斜長石)

石英+白云母+黑云母+紅柱石+(斜長石)

石英+黑云母+紅柱石+堇青石+(斜長石)礦物的重結(jié)晶程度較高。紅柱石，堇青石多成變斑晶，分布于云母、碳質(zhì)、石英等基質(zhì)之中，組成紅柱石角巖或堇青石角巖。3.接觸變質(zhì)相及接觸變質(zhì)巖成分特征泥質(zhì)變質(zhì)巖

在單純富Al2O3的變質(zhì)泥質(zhì)巖中，富鋁礦物以紅柱石為主。紅柱石變斑晶中常包裹碳質(zhì)、石英、黑云母等而具篩狀變晶結(jié)構。有時紅柱石中碳質(zhì)包裹體成十字架狀分布，稱為空晶石。紅柱石集合體還可呈放射狀分布，稱為菊花石。3.接觸變質(zhì)相及接觸變質(zhì)巖成分特征泥質(zhì)變質(zhì)巖3.接觸變質(zhì)相及接觸變質(zhì)巖成分特征泥質(zhì)變質(zhì)巖

含F(xiàn)eO、MgO較高，尤其是MgO含量較高的泥質(zhì)變質(zhì)巖，變斑晶以堇青石為主，還可有黑云母等，組成堇青石角巖及黑云母角巖。堇青石中亦可見石英及碳質(zhì)等包裹體。3.接觸變質(zhì)相及接觸變質(zhì)巖成分特征泥質(zhì)變質(zhì)巖

在更特殊的情況下，若泥質(zhì)變質(zhì)巖中FeO/MgO比值較大或2Fe2O3/(2Fe2O3+FeO)比值較大時，可出現(xiàn)十字石和鐵鋁榴石，形成鐵鋁榴石+黑云母+紅柱石或黑云母+紅柱石+十字石等組合，組成鐵鋁榴石紅柱石角巖或十字石紅柱石角巖。含Mn2+較高時還可出現(xiàn)錳鋁榴石。3.接觸變質(zhì)相及接觸變質(zhì)巖成分特征長英質(zhì)變質(zhì)巖常見礦物組合為：白云母+黑云母+微斜長石+(斜長石)+石英。巖石中可出現(xiàn)斜長石，常見的巖石為云母長英角巖。長英質(zhì)變質(zhì)巖中一般長石及石英含量較多，若富A12O3時，出現(xiàn)較多的白云母。3.接觸變質(zhì)相及接觸變質(zhì)巖成分特征鈣質(zhì)變質(zhì)巖

富含CaO、MgO而A12O3含量較低的碳酸鹽巖，如含硅白云質(zhì)灰?guī)r，含燧石白云巖等，變質(zhì)后生成透輝石。當SiO2不足時可出現(xiàn)鎂微欖石。其代表的礦物組合有：透輝石+石英+方解石；透輝石+方解石+鎂橄欖石；方解石+鎂橄欖石+水鎂石等，組成透輝石大理巖、透輝石鎂橄欖石大理巖，鎂橄欖石水鎂石大理巖等。3.接觸變質(zhì)相及接觸變質(zhì)巖成分特征鈣質(zhì)變質(zhì)巖

當巖石中Al2O3較富時，如泥灰?guī)r等，變質(zhì)后可出現(xiàn)透輝石、鈣鋁榴石組合。主要的巖石及其礦物組合有：透輝石鈣鋁榴石角巖，斜長石+鈣鋁榴石+透輝石+石英，透輝石鈣鋁榴石大理巖，方解石+鈣鋁榴石+透輝石。透輝石鈣鋁榴石角巖等鈣硅角巖產(chǎn)于接觸暈圈中含CaO較高，常由鈣鋁榴石、透輝石、透閃石等組成。3.接觸變質(zhì)相及接觸變質(zhì)巖成分特征變質(zhì)基性巖

出現(xiàn)典型的斜長石+角閃石組合，形成斜長石角閃石角巖。巖石中可有少量黑云母及透輝石。斜長石為更長石至中長石。角閃石取代了陽起石，溫度較低時呈淡綠色，常呈纖維狀集合體，溫度較高時帶棕褐-棕紅色，晶粒較大。代表的礦物組合為：斜長石+普通角閃石+透輝石斜長石+普通角閃石+黑云母巖石中有時尚可見到殘余組構，如變余斑狀結(jié)構等。3.接觸變質(zhì)相及接觸變質(zhì)巖成分特征

原巖為蛇紋巖，硅質(zhì)白云巖等，變質(zhì)后可出現(xiàn)鎂質(zhì)角閃石(直閃石或鐵鎂閃石)，在富鋁情況下可以有堇青石與黑云母、鎂鋁榴石等礦物伴生。其主要礦物組合為：直閃石+堇青石+黑云母組成各種堇青石直閃石黑云母片巖或直閃石鎂鐵閃石黑云母片巖，與低壓區(qū)域變質(zhì)的角閃巖相巖石類似。鎂質(zhì)基性巖3.接觸變質(zhì)相及接觸變質(zhì)巖成分特征

輝石角巖相

在礦物組成上，透輝石、紫蘇輝石代替了角閃石，并出現(xiàn)了硅灰石、矽線石等，且富鋁礦物紅柱石、堇青石、矽線石等可與鉀長石共生。3.接觸變質(zhì)相及接觸變質(zhì)巖成分特征泥質(zhì)基性巖及長英質(zhì)變質(zhì)巖

其主要礦物組合為：石英+正長石+紅柱石+堇青石(+矽線石)

石英+正長石+斜長石+紅柱石+堇青石(十矽線石)

石英+正長石+堇青石+黑云母+斜長石石英+正長石+斜長石+紫蘇輝石+堇青石紅柱石、矽線石等與正長石共生，白云母消失，形成紅柱石(堇青石或矽線石)正長石角巖。變質(zhì)長英質(zhì)巖石中含正長石及石英較多，組成各種長英角巖。3.接觸變質(zhì)相及接觸變質(zhì)巖成分特征

在一般富鋁巖石中，富鋁礦物以紅柱石、矽線石為主。紅柱石，矽線石常成變斑晶分布于正長石、斜長石、石英等基質(zhì)中。含F(xiàn)e2+及Mg2+較多的巖石中多出現(xiàn)紫蘇輝石、堇青石，F(xiàn)e2+相對含量較高時，還可出現(xiàn)鐵鋁榴石，形成堇青石正長石角巖、紫蘇輝石正長石角巖，鐵鋁榴石角巖等巖石。3.接觸變質(zhì)相及接觸變質(zhì)巖成分特征

當巖石中SiO2不足時，剛玉和尖晶石代替了紅柱石或矽線石，可出現(xiàn)下列組合：剛玉+黑云母+堇青石(+正長石)

剛玉+尖晶石+堇青石(+黑云母+正長石)形成剛玉堇青石角巖或尖晶石堇青石角巖等。3.接觸變質(zhì)相及接觸變質(zhì)巖成分特征鈣質(zhì)變質(zhì)巖

主要為各種鈣硅角巖及大理巖。當原巖富Al2O3時，變質(zhì)后生成鈣鋁榴石、透輝石、硅灰石等，形成鈣鋁榴石透輝石角巖、鈣鋁榴石透輝石硅灰石角巖等。其礦物組