變質(zhì)巖的基本特征和分類

變質(zhì)巖的基本特征和分類第1頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月巖石的化學成分、礦物成分、結構和構造構成巖石的主要特征，其中礦物成分是化學成分的宏觀體現(xiàn)和直接反映。變質(zhì)巖與巖漿巖和沉積巖的區(qū)別，除宏觀尺度上即產(chǎn)狀上的區(qū)別外，礦物成分、結構和構造也有特征區(qū)別，必須扎實掌握。在變質(zhì)巖巖石的家族中，不同成因類型的變質(zhì)巖也從組成、結構和構造上具有各自獨有的特征，必須正確區(qū)分（必要時要結合化學成分才能加以區(qū)分）。第2頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月一、巖石成分特點和化學類型劃分二、礦物成分特點及影響因素三、變質(zhì)巖的結構構造四、變質(zhì)巖的原巖恢復五、變質(zhì)巖的巖相學分類第3頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月一、變質(zhì)巖化學成分特點

和化學類型劃分

變質(zhì)巖是早先已形成的巖石（火成巖、沉積巖）遭受變質(zhì)作用的產(chǎn)物，因此，其化學成分一方面與原巖有密切關系，另一方面又和變質(zhì)作用的特點有關。對于等化學變質(zhì)過程（封閉：重結晶和變質(zhì)分異），成分基本不變；對于異化學變質(zhì)過程（開放：變質(zhì)交代）成分部分或全部改變第4頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月1、特點（1）仍然以13個氧化物為主：SiO2,TiO2,Al2O3,Fe2O3,FeO,MnO,MgO,CaO,Na2O,K2O,P2O5,CO2,H2O+；另有微量元素，REE，同位素。。。（2）與巖漿巖和沉積巖相比某種化學成分變化范圍大，相當于巖漿巖和沉積巖相比極端值，如石英中的SiO2含量可達100wt%；可出現(xiàn)正常巖漿巖或沉積巖不存在的化學成分：如藍晶石鋁直閃石片巖以高鋁和高鎂為特征，在巖漿巖和沉積巖都無對應化學成分的巖石類型。原因：過程復雜，先交代（海底風化）作用，然后再發(fā)生變質(zhì)重結晶。第5頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月2、變質(zhì)巖的主要化學組分分類A——孤立組分：低含量氧化物如TiO2、P2O5將形成獨立礦物，而稱之；B——過剩組分：CO2和H2O+將作為一些主要礦物的一部分，且取之不盡，用之不完，故稱為過剩組分，SiO2也屬過剩組分，以石英礦物相存在；C——有效組分：Al2O3,Fe2O3,FeO,MnO,MgO,CaO,Na2O,K2O，并據(jù)類質(zhì)同像替換性質(zhì)，可歸并為A=Al2O3+Fe2O3、C=CaO、K=K2O+Na2O、F=FeO+MnO+MgO,并常選擇其中的三種組分以圖解的形成來表達巖石的成分特征和礦物組合第6頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月3.變質(zhì)巖化學類型的劃分Turner（1955）提出一個簡明的等化學分類，將常見的變質(zhì)巖歸納為５個化學類型：（1）泥質(zhì)變質(zhì)巖（pelitic）：源于泥質(zhì)巖(泥巖\頁巖\粘土巖等)；（2）長英質(zhì)變質(zhì)巖（quartz-feldspathic/felsic）：源于石英砂巖和長石砂巖、中酸性的凝灰?guī)r和中酸性巖漿巖(侵入巖和火山巖)；（3）鈣質(zhì)變質(zhì)巖（calcareous）：源于灰?guī)r和白云巖（可含石英、粘土礦物等雜質(zhì)）等鈣質(zhì)沉積物；（4）基性變質(zhì)巖（basic）：源于基性巖漿巖和富含F(xiàn)e、Mg的泥泥灰質(zhì)沉積物；（5）鎂質(zhì)變質(zhì)巖（magnesian）：源于超鎂鐵質(zhì)巖漿巖和綠泥石質(zhì)及其它富含Mg、Fe的沉積物。第7頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月4、五大化學類型變質(zhì)巖的成分特點(p.320Fig.20-6)第8頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月二、變質(zhì)巖的礦物成分

1。特點復雜多樣原因：化學組成范圍寬；變質(zhì)作用條件范圍也寬，變質(zhì)作用特點（等化學/異化學）；應力和溶液參與。變質(zhì)礦物的成因類型（1）貫通礦物；（2）特征變質(zhì)礦物（成分/條件）；（3）穩(wěn)定礦物/峰期礦物（組合）（4）殘余礦物；（5）礦物世代第9頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月2.影響因素（原巖化學成分與變質(zhì)條件）1）原巖化學成分第10頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）基性變質(zhì)巖在不同變質(zhì)級中的礦物成分第11頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）泥質(zhì)變質(zhì)巖在不同變質(zhì)級中的礦物成分第12頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）白云母、黑云母、角閃石、紫蘇輝石、斜長石的礦物成分vs變質(zhì)條件

白云母：綠磷石分子（與Fe-Mg有關的端員組分）隨溫度升高而降低；黑云母：Fe/Mg比和Ti含量隨溫度升高而升高，其Ng顏色變化低級（棕綠）中級（棕）高級（褐、褐紅）；角閃石：

Fe/Mg比和Ti含量隨溫度升高而升高，其Ng顏色變化低級（淡綠）中低級（藍綠）中級（黃綠）高級（棕綠、綠棕）；紫蘇輝石：Al含量隨溫度升高而增高，Np從淡粉紅玫瑰紅斜長石：Ca/Na比值隨溫度升高而增高第13頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月2）壓力條件對變質(zhì)礦物成分的影響

（自我總結）

白云母：角閃石：單斜輝石斜長石：石榴子石Als：石英：C第14頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月三、變質(zhì)巖的結構構造1.概述變質(zhì)巖的結構構造和化學成分、礦物成分一起，是變質(zhì)巖的最基本的特征，是恢復原巖、再造變質(zhì)作用歷史及巖石分類命名的依據(jù)。

第15頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月2．構造類型

分變質(zhì)和變余兩個成因類型2.1變質(zhì)（變成）構造

分定向、非定向兩大類2.1.1定向構造定向構造是變質(zhì)巖的一大重要特征。定向構造可分為面狀構造和線狀構造兩大類，它們經(jīng)常共生在一起。在露頭上識別和測量面、線理是變質(zhì)巖區(qū)野外地質(zhì)調(diào)查的基礎工作，它可以使地質(zhì)學家獲得變質(zhì)巖區(qū)構造演化信息。第16頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月2.1.1.1面狀構造面狀構造表現(xiàn)為一系列近平行排列的面，這種面是在變質(zhì)作用過程中形成的，統(tǒng)稱為面理（foliation）。第17頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月a.板狀構造；b.千枚狀構造；c.片狀構造；d.片麻狀構造；e.層狀（條帶狀）構造；f.眼球狀構造第18頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月a.拉伸線理（礦物定向，僅發(fā)育拉伸線理的巖石可稱L-構造巖）b.面理面上的拉伸線理（礦物在面理上定向，S-L構造巖）c.皺紋線理（對應于小型柔皺如折辟脊的線理）d.交面線理（晚期面理交切早期面理而產(chǎn)生的一組線理）2.1.1.2線狀構造

線狀構造即線理（lineation），是巖石中各種線狀要素的平行定向排列。第19頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月2.1.2無定向構造主要有塊狀構造、斑點狀構造、瘤狀構造角礫狀構造、云染狀和霧迷狀構造等類型

第20頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月向上變細的沉積粒序層在變質(zhì)作用期間變成向上變粗的粒序層的可能的逆轉過程2.2變余構造正變質(zhì)巖：變余枕狀構造、變余氣孔構造、變余杏仁構造等；副變質(zhì)巖常見變余（交錯、粒序等）層理構造第21頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月3.結構類型

也分變質(zhì)和變余兩個成因類型

3.1變余結構

變余斑狀結構（a）和變余砂狀結構（b）第22頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月3.2變質(zhì)結構3.2.1變晶結構及主要類型變晶結構是變質(zhì)過程中因變質(zhì)結晶和變質(zhì)分異而形成的巖石所具有的結構。由于巖石是在基本保持固體狀態(tài)下結晶形成的，晶體生長不自由，因此，變晶結構具有自形程度較差、粒度變化大、常見包裹體和反應現(xiàn)象等特點。交代結構可以在局部形成指示交代特征的結構，屬局部結構，其巖石結構仍屬于變晶結構。本次講課不專門涉及交代結構。一般的變晶結構包括組成巖石礦物的粒度、形狀、自形程度、相互關系等四個內(nèi)容，由交代作用形成的巖石中普遍發(fā)育交代結構，將在有關課程中介紹。變質(zhì)結構包括變晶結構、交代結構和變形結構等。第23頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月（１）反映變晶粒度、自形程度和形狀特征的變晶結構自形程度：變質(zhì)巖中的礦物大多為他形變晶，極少見自形的變質(zhì)礦物，礦物的自形程度受成面能控制（變晶系）：一般做局部描述形狀：宏觀上，據(jù)組成變質(zhì)巖礦物的形狀，可將巖石結構描述為粒狀（花崗）變晶結構、柱狀變晶結構、鱗片變晶結構等，如由多種形狀礦物組成，可復合命名，如鱗片花崗變晶結構粒度：從絕對粒度，變晶結構分為粗粒（＞2mm）、中粒（2-1mm）、細粒(1-0.1mm)和微粒（＜0.1mm）變晶結構等。第24頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月從相對粒度分：（a）等粒變晶結構：可考慮用粒度變晶結構取代；（b）不等粒變晶結構：描述粒度變化范圍；（c）斑狀變晶結構：如有應重點描述，并對巖石的基質(zhì)按形狀變晶結構描述第25頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月（２）相互關系——包裹關系（嵌狀變晶結構）這種結構屬局部結構，僅描述該礦物時提及。

嵌狀變晶結構的特點是大顆粒包含有細小顆粒包裹體。這種相對大的變晶稱變嵌晶。當包裹體很多，變嵌晶呈篩狀時，則稱為篩狀變晶結構。當包裹體定向排列時，則稱為殘縷結構。若殘縷強烈彎曲呈S形，狀如雪球，又稱為雪球結構。第26頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月（３）變晶相互關系——反應結構（重要，以往大四有專題課，現(xiàn)已放入研究生課程，本次講課不要求）

當變質(zhì)反應或交代反應不徹底，反應物與生成物共存，結構上可反映出它們之間的反應關系，這類結構稱為反應結構或不平衡結構（你記得的！）。第27頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月港灣結構島嶼結構反應邊和冠狀體結構第28頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月Plagioclase斜長石Garnet石榴子石Augite普通輝石Omphacite綠輝石第29頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月3.2.2變形結構

變形結構是由變形機制所形成的變質(zhì)巖（動力變質(zhì)巖）的特征結構，它因變形性質(zhì)的不同而有不同的特點。觀察變形結構除了從巖石薄片或手標本角度外，也常從更小尺度的晶內(nèi)和晶界角度觀察。國外學者文獻中常稱其為組構（fabric)或顯微構造(micro-textures或micro-tectonics)。在描述巖石時，我們不僅要描述巖石總體的變形結構特征，也要對晶內(nèi)和晶界變形結構在組分中加以描述

第30頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月a.碎裂結構（示意），斷層角礫巖，基質(zhì)中含氧化錳充填物；b.糜棱結構，Pl-Q-Ms-Ch糜棱巖；c.玻璃質(zhì)碎粒結構，假玄武玻璃。3.2.2.1動力變質(zhì)巖的變形結構

無論是脆性變形還是塑性變形，都趨向于使巖石細粒化，而且或多或少有原巖顆粒殘留。變形結構觀察包括巖石尺度和晶體尺度。

第31頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月3.2.2.2晶內(nèi)和晶界變形的結構表現(xiàn)（１）晶粒脆性變形a.裂紋石榴石；b.碎裂石榴石；c.角閃石大晶體破碎成細小晶體集合體第32頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月（２）晶內(nèi)塑性變形a.石英的波狀消光和變形紋；b.變形帶；c.扭折黑云母；d.具變形雙晶的斜長石。第33頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月（３）擴散流動（a）亞顆粒、（b）壓溶顆粒和c、d（壓力影）a.糜棱巖中一紋帶石英被亞顆粒（SG）替代；b.受壓溶的石英顆粒，塵點顯示原顆粒輪廓；c.圍繞黃鐵礦的壓力裾；d.石榴石沿著面理的綠泥石鞘。第34頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月四、變質(zhì)巖的原巖恢復

基本途徑（四個）（1）地質(zhì)產(chǎn)狀和巖石組合；（2）巖相學（特殊礦物和殘余結構構造）；（3）地球化學（主量、微量、同位素等）；（4）副礦物（鋯石）第35頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月區(qū)分正、副片麻巖的Werner（1987）圖解

CaO-MgO-<FeO>圖解1．副角閃巖；2．正角閃巖第36頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月變質(zhì)石英砂巖中的碎屑鋯石弱變質(zhì)改造的變質(zhì)花崗巖中的巖漿成因鋯石強變質(zhì)改造的變質(zhì)花崗巖中的巖漿成因鋯石第37頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月五、變質(zhì)巖的巖相學分類和命名

變質(zhì)巖巖相學分類方案有兩類：一類建立在礦物成分基礎上稱為礦物學分類，通常限于結晶質(zhì)的區(qū)域質(zhì)巖；另一類主要考慮結構構造，用巖石最顯著的結構構造