第三章 變質(zhì)巖的基本特征_第1頁(yè)
第三章 變質(zhì)巖的基本特征_第2頁(yè)
第三章 變質(zhì)巖的基本特征_第3頁(yè)
第三章 變質(zhì)巖的基本特征_第4頁(yè)
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變質(zhì)巖的基本特征和分類命名(BasicCharacteristics,ClassificationsandNomenclatureofMetamorphicRocks)1.變質(zhì)巖的化學(xué)成分一、變質(zhì)巖的化學(xué)成分和化學(xué)類型變質(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(xué)成分一方面與原巖有密切關(guān)系,另一方面又和變質(zhì)作用的特點(diǎn)有關(guān)。原巖變質(zhì)巖類型火成巖沉積巖變質(zhì)巖在等化學(xué)變質(zhì)情況下,變質(zhì)巖化學(xué)成分取決于原巖化學(xué)成分,根據(jù)變質(zhì)巖化學(xué)成分可恢復(fù)原巖類型。在異化學(xué)變質(zhì)情況下,變質(zhì)巖的化學(xué)成分取決于原巖的化學(xué)特征+交代作用的類型和強(qiáng)度。用巖石化學(xué)方法研究交代變質(zhì)巖的化學(xué)成分特點(diǎn),可推斷原巖成分特點(diǎn)、了解交代過(guò)程中元素帶入帶出的情況,查明交代作用的特點(diǎn)和強(qiáng)度。變質(zhì)巖化學(xué)成分是恢復(fù)原巖和劃分對(duì)比變質(zhì)地層的重要標(biāo)志。

正變質(zhì)巖副變質(zhì)巖復(fù)變質(zhì)巖等化學(xué)系列是指具有同一原始化學(xué)成分的所有巖石,其中礦物組合不同是由變質(zhì)作用類型和強(qiáng)度決定的。eg.基性巖石在區(qū)域變質(zhì)條件下,隨著變質(zhì)程度增加,出現(xiàn)綠片巖→綠簾角閃巖→角閃巖→斜長(zhǎng)石-輝石麻粒巖,構(gòu)成一個(gè)等化學(xué)系列泥質(zhì)巖則出現(xiàn)板巖→千枚巖→片巖→片麻巖系列等物理系列是指同一變質(zhì)條件下形成的所有巖石,其礦物組合的不同是由原巖化學(xué)成分決定的eg.一個(gè)變質(zhì)相或變質(zhì)帶的巖石2.變質(zhì)巖化學(xué)類型的劃分Turner(1955):(1)泥質(zhì)(pelitic):

導(dǎo)源于泥質(zhì)沉積物;(2)長(zhǎng)英質(zhì)(quartz-feldspathic):

包括變質(zhì)的砂巖、硅質(zhì)凝灰?guī)r和中酸性巖漿巖;(3)鈣質(zhì)(calcareous):

導(dǎo)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(basic):

由基性巖漿巖、凝灰?guī)r及含顯著數(shù)量的Ca、Al、Fe、Mg的不純泥灰質(zhì)沉積物轉(zhuǎn)變而來(lái)的變質(zhì)巖;(5)鎂質(zhì)(magnesian):

導(dǎo)源于超基性巖漿巖和綠泥石質(zhì)及其它富含Mg、Fe的沉積物。除上述5個(gè)常見(jiàn)的化學(xué)類型外,尚存在硅質(zhì)、鋁質(zhì)、鐵質(zhì)、錳質(zhì)、磷質(zhì)、炭質(zhì)等6個(gè)特殊類型,它們是一些較少見(jiàn)的副變質(zhì)巖石,以某個(gè)元素特別富集為特征(詳見(jiàn)表19-1)。泥質(zhì)和基性巖石(礦物組合隨P-T條件變化快)富鈣和鎂質(zhì)巖石長(zhǎng)英質(zhì)巖石對(duì)溫壓條件變化敏感程度降低變質(zhì)帶、變質(zhì)相的劃分以泥質(zhì)和基性變質(zhì)巖礦物組合為標(biāo)志。強(qiáng)度(能干性)變小鎂質(zhì)基性長(zhǎng)英質(zhì)鈣質(zhì)泥質(zhì)在強(qiáng)變形的長(zhǎng)英質(zhì)片麻巖中往往可看到未變形的斜長(zhǎng)角閃巖包體,就是二者能干性差異造成的。

泥質(zhì)、鈣質(zhì)是兩個(gè)副變質(zhì)巖石系列。而鎂質(zhì)變質(zhì)巖原巖主要是超基性火成巖。富鎂的沉積物很少,而且其變質(zhì)產(chǎn)物通??筛鶕?jù)地質(zhì)產(chǎn)狀和共生巖石組合確定其原巖性質(zhì)。因此,這三類變質(zhì)巖原巖性質(zhì)問(wèn)題不大。但對(duì)長(zhǎng)英質(zhì)和基性兩類變質(zhì)巖而言,判斷其原巖性質(zhì)是一個(gè)較復(fù)雜的問(wèn)題,需綜合考慮地質(zhì)產(chǎn)狀、巖石組合、變余的結(jié)構(gòu)構(gòu)造、巖石化學(xué)等多方面特征。當(dāng)強(qiáng)烈的變質(zhì)、變形使得地質(zhì)產(chǎn)狀、變余結(jié)構(gòu)構(gòu)造破壞、消除時(shí),用巖石化學(xué)方法恢復(fù)原巖更顯得重要圖區(qū)分正、副片麻巖的Werner(1987)圖解正片麻巖副片麻巖這兩個(gè)圖解均采用氧化物質(zhì)量百分?jǐn)?shù)(巖石化學(xué)分析結(jié)果)之比作化學(xué)參數(shù),使用起來(lái)比較方便。需注意的是CaO-MgO-<FeO>圖解中<FeO>是全氧化亞鐵,

<FeO>=FeO+0.8998Fe2O3(WB%)使用時(shí)將CaO、MgO、<FeO>三者之和換算為100

圖CaO-MgO-<FeO>圖解副角閃巖正角閃巖二、變質(zhì)巖的礦物成分變質(zhì)巖的化學(xué)組成極為寬廣變質(zhì)作用T界于巖漿作用與沉積作用之間,且溫壓變化范圍寬廣得多,在變質(zhì)作用過(guò)程中有應(yīng)力和溶液參與等變質(zhì)巖礦物成分更為復(fù)雜多樣礦物化學(xué)成分是巖石化學(xué)成分的反映,記住主要造巖礦物化學(xué)成分特點(diǎn),大有助于了解變質(zhì)巖化學(xué)特點(diǎn)、推斷其原巖類型

1.變質(zhì)巖礦物成分的影響因素變質(zhì)巖礦物成分取決于原巖化學(xué)成分和變質(zhì)作用條件。一方面,相同變質(zhì)條件下不同化學(xué)類型巖石會(huì)出現(xiàn)不同的變質(zhì)礦物組合,另一方面,同一化學(xué)類型原巖在不同的變質(zhì)條件下也會(huì)出現(xiàn)不同的礦物組合原巖是變質(zhì)巖的物質(zhì)基礎(chǔ),變質(zhì)巖礦物成分首先取決于原巖化學(xué)成分。如硅質(zhì)灰?guī)r,主要成分為CaCO3和SiO2,經(jīng)變質(zhì)后可出現(xiàn)Q、Cc、Wo等碳酸鹽和鈣硅酸鹽礦物,而不會(huì)出現(xiàn)And、Ky、Sil等富鋁礦物。成分為純SiO2的硅質(zhì)巖,在變質(zhì)作用過(guò)程中僅出現(xiàn)Q,形成純的石英巖,而不會(huì)出現(xiàn)任何其它礦物。因此,如不伴隨明顯的交代作用,則一定化學(xué)類型的變質(zhì)巖與一定礦物成分相對(duì)應(yīng)。這意味著,研究巖石的礦物成分可推斷巖石的化學(xué)類型SiO2對(duì)變質(zhì)巖的礦物組合影響是明顯的。如果巖石SiO2過(guò)飽和,就會(huì)出現(xiàn)硅過(guò)飽和礦物Q。如果SiO2不飽和,就會(huì)出現(xiàn)硅不飽和礦物Co、Sp、Ol。這些硅不飽和礦物通常不與Q共生。

但五大類常見(jiàn)巖石通常都含Q,屬SiO2飽和-過(guò)飽和巖石

在變質(zhì)巖中,Al2O3、K2O飽和程度對(duì)礦物共生有重要影響,泥質(zhì)變質(zhì)巖進(jìn)一步劃分為兩個(gè)化學(xué)類型:一類為K2O不足(或Al2O3過(guò)剩)泥質(zhì)變質(zhì)巖,原巖為高嶺石粘土巖、蒙脫石粘土巖;含富鋁礦物And、Cor而不含Kf另一類為K2O過(guò)剩(Al2O3不足)泥質(zhì)變質(zhì)巖,原巖主要為水云母粘土巖。含Kf而不含富鋁礦物

KAl3Si3O10(OH)2+SiO2=KAlSi3O8+Al2SiO5+H2O

白云母

石英

鉀長(zhǎng)石

紅柱石/夕線石

中低溫下Kf+Al2SiO5Ms+Q反應(yīng)形成的共生組合取決于巖石的K2O和Al2O3相對(duì)含量:K2O過(guò)剩、Al2O3不足,則形成Ms+Q+Kf組合,無(wú)Al2O3;K2O不足,Al2O3過(guò)剩,則形成Ms+Q+Al2SiO5組合,無(wú)Kf。因此,中低溫時(shí)Kf與富Al無(wú)K礦物不共生。只有在K2O非常貧的巖石中才會(huì)有富Al無(wú)K礦物,隨著K2O的增加,這些無(wú)K礦物逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)镸s。K2O的進(jìn)一步增加,則會(huì)引起Kf出現(xiàn)。

高溫下Ms+Q

Kf+Al2SiO5Kf與富Al礦物共生。此時(shí),K2O過(guò)剩與K2O不足巖石的礦物組合相同,僅礦物含量有差別。圖單個(gè)巖石樣品(1,2和3)的P-T軌跡概略圖解A.礦物包裹體在變嵌晶狀主晶顆粒中被捕獲的區(qū)間;B.從地質(zhì)溫壓測(cè)量得出的熱峰變質(zhì)條件;C.根據(jù)重新調(diào)整的礦物平衡得出的退變質(zhì)軌跡;D.流體包裹體被捕獲的區(qū)間變質(zhì)巖的礦物組合是一定P-T-x條件下化學(xué)平衡的產(chǎn)物,因而變質(zhì)條件是影響變質(zhì)巖礦物成分的重要因素。但是,變質(zhì)巖中的礦物并不都是熱峰條件下達(dá)到平衡的結(jié)果。由于變質(zhì)反應(yīng)不徹底,可有熱峰前礦物殘留下來(lái),它們通常呈熱峰礦物的包裹體產(chǎn)出。而熱峰后退變質(zhì)階段再平衡是一個(gè)降溫過(guò)程,反應(yīng)速率小,往往反應(yīng)不徹底。所以退變質(zhì)礦物通常以熱峰礦物的不徹底反應(yīng)物形式出現(xiàn),常局部分布在熱峰礦物的邊緣或裂隙中。識(shí)別巖石中熱峰前礦物、熱峰礦物、熱峰后退變質(zhì)礦物,查明其形成P-T條件,是建立P-T軌跡的巖石學(xué)方法。此外,礦物流體包裹體也記錄了巖石P-T演化大量信息2.五大化學(xué)類型變質(zhì)巖的化學(xué)成分礦物成分特點(diǎn)(1)泥質(zhì)變質(zhì)巖化學(xué)成分特點(diǎn)是Al2O3、K2O含量高,K2O、Al2O3相對(duì)含量變化大。礦物成分特點(diǎn)是云母含量高,Q常見(jiàn),兩個(gè)亞類礦物成分有明顯差別:

Al2O3過(guò)剩的泥質(zhì)變質(zhì)巖:特點(diǎn)是含富鋁礦物(And、Ky、Sil等),中低溫時(shí)無(wú)Kf,高溫時(shí)(麻粒巖相、輝石角巖相等)出現(xiàn)Kf;

K2O過(guò)剩的泥質(zhì)變質(zhì)巖:特點(diǎn)是含Kf,中低溫時(shí)無(wú)富鋁礦物,高溫時(shí)出現(xiàn)富鋁礦物(Sil、Crd、Gt等)。中低溫時(shí)富鋁礦物與Kf不共生,兩類泥質(zhì)巖礦物組合明顯不同。高溫時(shí)富鋁礦物與Kf共生,兩類泥質(zhì)巖礦物組合相同,僅礦物含量有差別:鋁過(guò)剩的泥質(zhì)變質(zhì)巖富鋁礦物含量高、Kf少;鉀過(guò)剩的泥質(zhì)變質(zhì)巖則相反,Kf高而富鋁礦物少。(2)長(zhǎng)英質(zhì)變質(zhì)巖化學(xué)成分與泥質(zhì)變質(zhì)巖顯著差別是SiO2含量高,通常K2O過(guò)剩、Al2O3不足。礦物成分特點(diǎn)是以Q、長(zhǎng)石為主,礦物組合與K2O過(guò)剩的泥質(zhì)變質(zhì)巖相同。

(3)鈣質(zhì)變質(zhì)巖化學(xué)成分最顯著特點(diǎn)是CaO含量高,可含一定量的MgO、FeO、Al2O3、SiO2礦物成分以碳酸鹽礦物(Cc、Dol等)和鈣鎂硅酸鹽礦物(Wo、Di、Act、

Tr、Tc等)為主,可含一定量鈣鋁硅酸鹽礦物(Ep、方柱石、鈣質(zhì)斜長(zhǎng)石、鈣鋁-鈣鐵榴石、符山石等)及石英。

(4)基性變質(zhì)巖化學(xué)成分特點(diǎn)是MgO、FeO、CaO含量高,含一定量Al2O3。礦物成分特點(diǎn)是富含Pl和Ep、Chl、Cpx、單斜閃石(Tr、Act、Hb)、

Opx、鐵鋁-鎂鋁榴石及Bi等鐵鎂鈣的硅酸鹽、鋁硅酸鹽礦物,可含一定量的Q。(5)鎂質(zhì)變質(zhì)巖化學(xué)成分特點(diǎn)是富MgO、FeO,貧CaO、Al2O3和SiO2。礦物成分特點(diǎn)是缺乏長(zhǎng)石、Q,富含富鎂鐵的礦物(Ser、Tc、水鎂石、菱鎂礦、直閃石、鎂鐵閃石、Hy、Tr、Act、Chl、Bi

、鐵鋁-鎂鋁榴石等)。三、變質(zhì)巖的結(jié)構(gòu)構(gòu)造1.概述變質(zhì)巖的結(jié)構(gòu)構(gòu)造和化學(xué)成分、礦物成分一起,是變質(zhì)巖的最基本的特征,是恢復(fù)原巖、再造變質(zhì)作用歷史及巖石分類命名的標(biāo)志。化學(xué)成分原巖特點(diǎn)礦物成分變質(zhì)作用條件結(jié)構(gòu)構(gòu)造變質(zhì)作用機(jī)制由變質(zhì)結(jié)晶產(chǎn)生的變質(zhì)礦物叫作變晶(blast),變晶的形狀、大小、相互關(guān)系反映的結(jié)構(gòu)統(tǒng)稱為變晶結(jié)構(gòu)(blastictexture),這是變質(zhì)巖中最普遍的結(jié)構(gòu)類型。巖石遭受變形,會(huì)產(chǎn)生粒度減小等結(jié)構(gòu)效應(yīng),這類結(jié)構(gòu)稱為變形結(jié)構(gòu)(deformationtexture),主要見(jiàn)于動(dòng)力變質(zhì)巖中。此外,在一些情況下,特別是低級(jí)變質(zhì)巖中,往往可保留原巖結(jié)構(gòu)特點(diǎn),稱為殘余結(jié)構(gòu)(relicttexture)或變余結(jié)構(gòu)(palimpsesttexture)。變晶結(jié)構(gòu)、變形結(jié)構(gòu)、變余結(jié)構(gòu)是變質(zhì)巖結(jié)構(gòu)的三大類型,詳細(xì)劃分后面再敘述。其中變晶結(jié)構(gòu)和變形結(jié)構(gòu)是在變質(zhì)作用過(guò)程中形成的,可統(tǒng)稱為變質(zhì)結(jié)構(gòu)(metamorphictexture),而變余結(jié)構(gòu)總是與變質(zhì)結(jié)構(gòu)相伴生。

顆粒無(wú)定向、隨機(jī)分布,變質(zhì)作用在缺乏偏應(yīng)力條件下進(jìn)行。通常出現(xiàn)在接觸熱變質(zhì)巖、交代變質(zhì)巖、埋藏變質(zhì)巖和洋底變質(zhì)巖中。變質(zhì)構(gòu)造(metamorphicstructure)變余構(gòu)造(palimpseststructure)因變質(zhì)作用不徹底,而保存的原巖構(gòu)造,又稱為殘余構(gòu)造(relictstructure),多見(jiàn)于低級(jí)變質(zhì)巖中,與變質(zhì)構(gòu)造相伴生。定向構(gòu)造(directionalstructure)無(wú)定向構(gòu)造(nondirectionalstructure)變質(zhì)巖構(gòu)造等軸顆粒近平行排列,出現(xiàn)優(yōu)選方位,是偏應(yīng)力作用下巖石變形的結(jié)果,多垂直最大壓應(yīng)力方向發(fā)育。其形成機(jī)制包括機(jī)械旋轉(zhuǎn)、粒內(nèi)滑移、優(yōu)選成核、優(yōu)選生長(zhǎng)(壓溶)等。定向構(gòu)造在變質(zhì)巖中非常普遍。優(yōu)選方位形成機(jī)制隨著基質(zhì)的流動(dòng),長(zhǎng)柱狀晶體機(jī)械旋轉(zhuǎn)由粒內(nèi)滑移引起的塑性變形優(yōu)選生長(zhǎng)。以消耗其它顆粒使有些方位(顆粒1至10)選擇性生長(zhǎng)優(yōu)選成核作用。結(jié)晶過(guò)程在某些限定的方位成核變余結(jié)構(gòu)構(gòu)造是恢復(fù)原巖性質(zhì)最可靠的證據(jù)之一,主要見(jiàn)于淺變質(zhì)巖中。巖漿結(jié)晶型原巖經(jīng)變質(zhì)后常見(jiàn)變余輝長(zhǎng)結(jié)構(gòu)、變余輝綠結(jié)構(gòu)、變余斑狀結(jié)構(gòu)等變余結(jié)構(gòu),變余氣孔構(gòu)造、變余杏仁構(gòu)造、變余流紋構(gòu)造和變余枕狀構(gòu)造等變余構(gòu)造。變余枕狀構(gòu)造為變質(zhì)海相熔巖所特有,上述變質(zhì)結(jié)構(gòu)構(gòu)造均可部分保留至中級(jí)變質(zhì)(角閃巖相)。變余斑狀結(jié)構(gòu)甚至可保留至麻粒巖相。變余斑狀結(jié)構(gòu)a.綠泥片巖,原巖中輝石斑晶為綠泥石交代呈假象,其核心部分有少量殘余?;|(zhì)已變?yōu)榫G泥石和石英。山西五臺(tái),單偏光,d=2mm,火山沉積型原巖在淺變質(zhì)條件下可殘存各種火山碎屑結(jié)構(gòu)(變余巖屑結(jié)構(gòu)、變余晶屑結(jié)構(gòu)、變余玻屑結(jié)構(gòu)等)。變質(zhì)較深時(shí),火山碎屑外形輪廓逐漸消失。但由于火山碎屑的成分、結(jié)構(gòu)與基質(zhì)不同,變質(zhì)后,常表現(xiàn)為在較均勻在變質(zhì)巖基質(zhì)中的具不同的礦物或結(jié)構(gòu),并具一定外形輪廓(有時(shí)是模糊的)的集合體團(tuán)塊正常沉積型原巖經(jīng)變質(zhì)后最常見(jiàn)的是變余砂狀結(jié)構(gòu)、變余礫狀結(jié)構(gòu)、變余層理構(gòu)造(粒序?qū)永淼龋▓D19-6)及波痕、龜裂等層面構(gòu)造。它們可保存在所有變質(zhì)帶中。變余泥質(zhì)結(jié)構(gòu)一般只出現(xiàn)在變質(zhì)很淺的巖石中,在綠片巖相即已消失。

(b)變余砂狀結(jié)構(gòu)b.變質(zhì)含礫石石英雜砂巖,碎屑為石英和石英巖,膠結(jié)物已變?yōu)榧?xì)小的絹云母、黑云母和石英。北京周口店,正交偏光,d=6.4mm向上變細(xì)的沉積粒序?qū)釉谧冑|(zhì)作用期間變成向上變粗的粒序?qū)拥目赡艿哪孓D(zhuǎn)過(guò)程原生構(gòu)造由于富鋁變斑晶的過(guò)度生長(zhǎng),在富鋁泥質(zhì)巖層的頂部變斑晶的粒度最大后來(lái)的變形可能仍保存著這個(gè)逆轉(zhuǎn)了的層序,但使這些鋁硅酸鹽變斑晶的成因變得不清楚必須特別注意的是,如圖所示,強(qiáng)烈變形可以產(chǎn)生類似層理的成分層(假層理),還可以產(chǎn)生類似礫石的石香腸和透鏡體。通過(guò)與變形的關(guān)系分析和巖相學(xué)研究,可以將這些假層理、假礫石與真正的層理和礫石區(qū)分開(kāi)來(lái)。這同時(shí)也告訴我們應(yīng)該到弱變形地段找尋變余的結(jié)構(gòu)構(gòu)造和其它變余特征(如接觸關(guān)系)。3.變質(zhì)結(jié)構(gòu)3.1變晶結(jié)構(gòu)3.1.1一般特點(diǎn)變晶結(jié)構(gòu)是巖石在基本保持固體狀態(tài)下結(jié)晶形成的。固體狀態(tài)下晶體生長(zhǎng)不像在熔漿中或溶液中那樣有較大的自由空間,因此晶體生長(zhǎng)是不自由的。而且,固體狀態(tài)下的化學(xué)反應(yīng)也不像熔漿中和溶液中那樣容易反應(yīng)完全。此外,變質(zhì)結(jié)晶往往有偏應(yīng)力參與。這決定了變晶結(jié)構(gòu)具有自形程度較差、粒度較細(xì)、包裹體多、反應(yīng)現(xiàn)象常見(jiàn)、常常具有定向性等特點(diǎn)。變晶結(jié)構(gòu)按變晶粒度、自形程度、形狀、包裹關(guān)系、反應(yīng)關(guān)系進(jìn)一步劃分。晶體自形程度、相對(duì)大小、包裹關(guān)系一般不能用來(lái)判斷變晶先后關(guān)系。判斷變晶先后要靠變晶之間的反應(yīng)關(guān)系研究。部分情況下變晶的包裹關(guān)系也反映變晶的先后關(guān)系。

F.Becke(1913)曾經(jīng)提出區(qū)域變質(zhì)巖中礦物可按照在固態(tài)生長(zhǎng)條件下結(jié)晶成完成好晶面的相對(duì)能力,

自大至小排出經(jīng)驗(yàn)性的順序,稱為變晶系(crystalloblasticseries)。結(jié)晶片巖中的變晶系如下:

榍石、金紅石、赤鐵礦、鈦鐵礦、磁鐵礦、石榴子石、電氣石、十字石、藍(lán)晶石、夕線石、硬綠泥石、鈉長(zhǎng)石、白云母、黑云母、綠泥石、石英、堇青石、正長(zhǎng)石、微斜長(zhǎng)石。就硅酸鹽礦物而言,處在變晶系前列的是島狀硅酸鹽,它們的晶格是一些孤立的硅氧四面體所組成,如榍石、石榴子石、十字石、藍(lán)晶石等;其次出現(xiàn)鏈狀硅酸鹽如夕線石、輝石類、角閃石類;然后是層狀硅酸鹽:云母族、綠泥石族、滑石、硬綠泥石等;最后是架狀硅酸鹽,明顯的如石英、長(zhǎng)石,還包括堇青石(環(huán)狀硅酸鹽)。經(jīng)驗(yàn)表明,位于變晶系前面的礦物如Gt、St、Ky,不僅易形成自形程度較好的變晶,而且往往形成粒度較大的晶體(變斑晶)。Q、長(zhǎng)石在變晶系中的位置靠后,在變質(zhì)巖中往往形成粒度小的它形變晶,很少形成變斑晶。而在火成巖中,Q、長(zhǎng)石斑晶卻很常見(jiàn),這也是火成巖與變質(zhì)巖的一個(gè)明顯差異。3.1.2變晶結(jié)構(gòu)的主要類型在英文巖石結(jié)構(gòu)術(shù)語(yǔ)中,后綴blastic(變晶)意味著是描述變晶結(jié)構(gòu)的術(shù)語(yǔ)。如porphyroblastictexture(斑狀變晶結(jié)構(gòu))。(1)反映變晶粒度、自形程度和形狀特征的變晶結(jié)構(gòu)(2)反映變晶之間包裹關(guān)系的變晶結(jié)構(gòu)(變嵌晶結(jié)構(gòu))(3)反映變晶之間反應(yīng)關(guān)系的變晶結(jié)構(gòu)(反應(yīng)結(jié)構(gòu))(1)反映變晶粒度、自形程度和形狀特征的變晶結(jié)構(gòu)按主要變晶粒度,變晶結(jié)構(gòu)分為粗粒(coarsegrained,>2mm)中粒(mediumgrained,2-1mm)細(xì)粒(finegrained,1-0.1mm)微粒(micrograined,<0.1mm這個(gè)粒度劃分比火成巖粒度劃分要細(xì),粗粒級(jí)僅相當(dāng)于火成巖的中粒級(jí)。這是因?yàn)榕c火成巖相比,變質(zhì)巖的粒度細(xì)得多。變晶按自形程度也有自形、半自形、它形之分。按顯示的主要自形程度,變晶結(jié)構(gòu)分為自形變晶(idioblastic)半自形變晶(hypidioblastic)它形變晶(allotrioblastic)等類型。上述結(jié)構(gòu)術(shù)語(yǔ)通常作形容詞加在描述變晶粒度分布和變晶形狀的結(jié)構(gòu)名稱的前面,或在礦物描述中針對(duì)具體礦物描述。在粒度分布方面等粒結(jié)構(gòu)不等粒結(jié)構(gòu)斑狀變晶結(jié)構(gòu)變質(zhì)橄欖巖(橄欖石巖)石榴石-黑云母-斜長(zhǎng)石-白云母-石英片巖由于不同礦物的結(jié)晶習(xí)性不同,巖石中不同礦物具有不同的形狀。變晶結(jié)構(gòu)中,主要為等軸、近等軸狀顆粒者,稱為花崗變晶結(jié)構(gòu)視顆粒邊界形狀不同進(jìn)一步分為兩種:圖

花崗變晶結(jié)構(gòu)白色—粒狀礦物(石英、長(zhǎng)石);灰色—柱粒狀(角閃石、輝石);黑色—片狀(云母)?;◢徸兙?多邊形結(jié)構(gòu)花崗巖變晶多縫合結(jié)構(gòu)圖鱗片變晶結(jié)構(gòu)纖狀變晶結(jié)構(gòu)交叉結(jié)構(gòu)束狀結(jié)構(gòu)綠泥石-鈉長(zhǎng)石-石英-白云母片巖斜長(zhǎng)石普通角閃石片巖透閃石-綠泥石硬綠泥石角巖具體巖石的變晶結(jié)構(gòu)基本名稱通常由粒度和形狀綜合而成。對(duì)斑狀變晶結(jié)構(gòu)的巖石,在描述時(shí)還要指出基質(zhì)的結(jié)構(gòu)。不等?;◢徸兙В噙呅谓Y(jié)構(gòu)斑狀變晶結(jié)構(gòu),基質(zhì)具細(xì)?;◢徸兙?多邊形結(jié)構(gòu)(2)變晶之間的包裹關(guān)系—嵌狀變晶結(jié)構(gòu)嵌狀變晶結(jié)構(gòu)(poikiloblastictexture)的特點(diǎn)是大顆粒包含有細(xì)小顆粒包裹體。這樣的大顆粒稱為變嵌晶(poikilolblast)。

當(dāng)包裹體很多,變嵌晶呈篩狀時(shí),則稱為篩狀結(jié)構(gòu)(sievetexture)。圖19-7c圖19-10殘縷結(jié)構(gòu)雪球結(jié)構(gòu)石榴石-云母片巖綠泥石化石榴石-黑云母片巖Gt變嵌晶變斑晶與包裹礦物是基本同時(shí)的——只有當(dāng)被包裹的礦物可在基質(zhì)中見(jiàn)到時(shí)(基質(zhì)礦物包裹體)才能成立。包裹體可能是早期礦物反應(yīng)殘留,僅保存在變斑晶之中。這種情況下,包裹體為我們提供一個(gè)研究變質(zhì)反應(yīng)歷史,再造P-T軌跡早期段落的有價(jià)值線索。

“包裹體”還可以是晚期反應(yīng)的產(chǎn)物,例如出溶條片。這些晚期“包裹體”,是再造P-T軌跡晚期段落的依據(jù)。A.礦物包裹體在變嵌晶狀主晶顆粒中被捕獲的區(qū)間B.從地質(zhì)溫壓測(cè)量得出的熱峰變質(zhì)條件C.根據(jù)重新調(diào)整的礦物平衡得出的退變質(zhì)軌跡D.流體包裹體被捕獲的區(qū)間圖19-3單個(gè)巖石樣品(1,2和3)的P-T軌跡概略圖解(3)變晶之間的反應(yīng)關(guān)系——反應(yīng)結(jié)構(gòu)當(dāng)變質(zhì)反應(yīng)或交代反應(yīng)不徹底,未達(dá)平衡時(shí),反應(yīng)物與生成物共存,結(jié)構(gòu)上可反映出它們之間的反應(yīng)關(guān)系,這類結(jié)構(gòu)稱為反應(yīng)結(jié)構(gòu)(reactiontexture)或不平衡結(jié)構(gòu)(disequilibriumtexture)(參見(jiàn)圖17-2b)。先成礦物為后成礦物代替,二者之間的邊界往往呈港灣狀,稱為港灣結(jié)構(gòu)。邊界線尖角通常指向先成礦物。在后成礦物中還可找到先成礦物的殘留,殘留保持了與先成礦物的光性連續(xù)性。Ms被Q-Sil交生體替代,邊界呈港灣狀。Q-Sil交生體中有Ms殘留,Ms殘留與Ms主晶之間解理連續(xù)港灣結(jié)構(gòu)2Ms+2H+=3Sil+3Q+2K++3H2O

當(dāng)反應(yīng)進(jìn)一步增強(qiáng),先成礦物可被后成礦物分割成孤立分散的島嶼狀殘留,稱作島嶼結(jié)構(gòu)。這些彼此分離的島嶼有一致的光性,暗示它們?cè)仁峭粋€(gè)礦物。

Ms中包有先成Ky和Q島嶼,島嶼在光性上是連續(xù)的。Ms中還含有晚期針狀Sil。島嶼結(jié)構(gòu)Ky+3Q+2K++3H2O=2Ms+2H+

2Ms+2H+=3Sil+3Q+2K++3H2O

Ky+3Q+2K++3H2O=2Ms+2H+

3Ky=3Sil

見(jiàn)于蘇格蘭高地Sil等變線上的同一個(gè)變泥質(zhì)巖中。在該巖石中,未觀察到Sil在Ky邊緣或內(nèi)部直接替代Ky的簡(jiǎn)單多形轉(zhuǎn)變現(xiàn)象

Ky=Sil凈反應(yīng)的可能的循環(huán)反應(yīng)模式當(dāng)后成礦物呈環(huán)狀全部或部分包繞先成礦物,作為先成礦物的包邊或環(huán)邊時(shí),后成礦物包殼或環(huán)邊稱反應(yīng)邊或冠狀體。而當(dāng)交生體呈細(xì)小蠕蟲(chóng)狀時(shí),則稱為后成合晶。Gt+Cpx+Q=Pl+OpxGt+3Q=6Opx+3Pl3.2變形結(jié)構(gòu)變形結(jié)構(gòu)是變形機(jī)制的反映,是動(dòng)力變質(zhì)巖的特征,也見(jiàn)于區(qū)域動(dòng)熱變質(zhì)巖中。3.2.1晶內(nèi)和晶界變形的結(jié)構(gòu)表現(xiàn)晶內(nèi)和晶界變形結(jié)構(gòu)反映晶粒脆性變形、晶內(nèi)塑性變形和擴(kuò)散流動(dòng)。(1)晶粒脆性變形最初表現(xiàn)為礦物的裂紋,進(jìn)一步則沿顆粒邊緣或裂紋裂開(kāi)破碎。碎裂是脆性變形條件下顆粒粒度減小的形式。圖19-14晶粒脆性變形的結(jié)構(gòu)特征a.裂紋石榴石b.碎裂石榴石c.角閃石大晶體破碎成細(xì)小晶體集合體(2)晶內(nèi)塑性變形和(3)擴(kuò)散流動(dòng)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(zhǎng)石

a.亞顆粒b.壓溶顆粒c、d.壓力影糜棱巖中一紋帶石英被亞顆粒替代受壓溶的石英顆粒,塵點(diǎn)顯示原顆粒輪廓圍繞黃鐵礦的壓力裾石榴石沿著面理的綠泥石鞘3.2.2動(dòng)力變質(zhì)巖的變形結(jié)構(gòu)圖19-17動(dòng)力變質(zhì)巖的結(jié)構(gòu)斷層角礫巖,基質(zhì)中含氧化錳膠結(jié)物Pl-Q-Ms-Ch糜

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