變質(zhì)巖巖石學(xué)教案講稿

授課教案及講稿

課程名稱：變質(zhì)巖巖石學(xué)

總學(xué)時(shí)：32總學(xué)分：2

2012—2013學(xué)年第1學(xué)期

課題第一章緒論

學(xué)時(shí)2學(xué)時(shí)

1掌握變質(zhì)巖、變質(zhì)作用的概念

2了解變質(zhì)作用的影響因素

教學(xué)目標(biāo)

3了解變質(zhì)作用的方式和類型

與要求

4了解變質(zhì)巖的研究歷史和發(fā)展方向

1.變質(zhì)巖的基本概念；

2.變質(zhì)作用的影響因素

重點(diǎn)3.變質(zhì)作用的類型

1變質(zhì)作用的影響因素

2變質(zhì)作用的類型

難點(diǎn)

1多媒體演示，用大量照片展開(kāi)分析，提出問(wèn)題，解決問(wèn)題

2設(shè)問(wèn)式教學(xué)，先提出問(wèn)題，再根據(jù)學(xué)生回答情況解釋和講解

教學(xué)方法

與手段

董申保等，1986,中國(guó)變質(zhì)作用及其與地殼演化的關(guān)系。北京：地質(zhì)出版社

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教學(xué)內(nèi)容及過(guò)程

第一章緒論

一、變質(zhì)巖與變質(zhì)作用的基本概念：

1.變質(zhì)巖：在地殼發(fā)展演化過(guò)程中，已存在的各種巖石，由于地殼的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、巖漿

活動(dòng)，地?zé)崃鞯淖兓葍?nèi)力地質(zhì)作用，使原來(lái)巖石所處的地質(zhì)環(huán)境及物理化學(xué)條件發(fā)生改

變，為了適應(yīng)這種變化，在基本保持固態(tài)的情況下，巖石的結(jié)構(gòu)構(gòu)造、物質(zhì)成分發(fā)生變化

而形成的一種新的巖石。

2.變質(zhì)巖石學(xué)：是研究變質(zhì)巖的成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、產(chǎn)狀、分布、分類、命名、共生

組合和變質(zhì)巖的形成、演化的機(jī)制與條件以及其在地球(天體)形成、演化中的地位及作用、

與礦產(chǎn)的關(guān)系等內(nèi)容的獨(dú)立的學(xué)科。

3.變質(zhì)作用：在地殼形成和演化過(guò)程中，由于地球內(nèi)力的變化，使已存的地殼巖石，

在基本保持固態(tài)的條件下，從原巖的化學(xué)成分、礦物組成和結(jié)構(gòu)構(gòu)造等方面進(jìn)行了調(diào)整，

在特殊情況下，還可產(chǎn)生重熔或重溶，形成部分流體相的各種作用的總和。

三點(diǎn)說(shuō)明：

變質(zhì)作用作為一種地質(zhì)作用，其發(fā)生發(fā)展與地殼的發(fā)生發(fā)展有關(guān)，特別與地幔與地殼

的相互作用有關(guān)。

變質(zhì)作用、巖漿作用、構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的聯(lián)系服從于地殼形成與發(fā)展的總過(guò)程，并受地幔與

地殼相互作用支配三者是平行的，在不同情況下呈現(xiàn)不同的內(nèi)在聯(lián)系。

變質(zhì)作用形成的變質(zhì)巖是一種轉(zhuǎn)化巖石。

二、變質(zhì)作用的影響因素：

1.溫度

溫度是體系熱狀態(tài)的直接標(biāo)志?熱狀態(tài)的改變是導(dǎo)致變質(zhì)發(fā)生的最重要的因素之一。

溫度范圍:150℃-250℃-650℃-1100℃

指示礦物:濁沸石、藍(lán)閃石、硬柱石、葉臘石

原因:

地?zé)嵩鰷?/p>

上地幔熱流的運(yùn)動(dòng)

巖漿活動(dòng)帶來(lái)的熱能

摩擦作用產(chǎn)生的熱能

放射性元素衰變釋放熱能的積累

2.壓力

靜壓力:定向壓力

負(fù)荷壓力(P\)：上覆巖層的重力

單位-b、kb、Pa、GPa

范圍：l-2kb?7-8kb

據(jù)計(jì)算每加深1公里，壓力增加0.0275GPa

接觸變質(zhì)和動(dòng)力變質(zhì):3-5km,Pi<0.IGPa

區(qū)域變質(zhì)和動(dòng)力變質(zhì)：>5km,

低壓:Pi0.1-0.3GPa；中壓:Pi0.3-0.5GPa

高壓：Pi>0.5GPa；超高壓：Pi>lGPa

負(fù)荷壓力的效應(yīng)：

Mg2[SiO4]+Ca[Al2Si2O8]-CaMg2Al2[SiO4]3

鎂橄欖石鈣長(zhǎng)石石榴石

43.9101.1121

3.32.763.52

形成密度（比重）大，體積小的礦物。

3.流體壓力:流體相Pr

表示：各組分的分壓力表ZK,例如PH2O>PCO,

其數(shù)值與各自在流體相中相對(duì)物質(zhì)的量

成正比（等于各組分分壓之和）。

Pf=PH2O+PCO+…

關(guān)系：Pf=pl（地殼深部）

Pf<?|（地殼淺部）

Pf>/（侵入體附近）

4.應(yīng)力:側(cè)向壓力

可更新應(yīng)力：指能夠不受應(yīng)力松馳和逐漸釋放應(yīng)變能的影響而連續(xù)起作用或者在環(huán)境

變化后還能重新起作用的一種應(yīng)力。

不可更新應(yīng)力指那些具初始應(yīng)變能一經(jīng)釋放應(yīng)力立刻消失的一種應(yīng)力。主要有：撓曲

應(yīng)力、薄膜應(yīng)力、熱應(yīng)力。

5.具化學(xué)活動(dòng)性流體

流體相組成:HOC02,K,Na,Si,Mg,02

Al,Fe,Cl,F,S,CH”CH,

流體相存在狀態(tài):低溫-氣態(tài)或液態(tài)

超臨界狀態(tài)-高密度氣體

流體相來(lái)源:

巖漿活動(dòng)

變質(zhì)作用提供的流體

板塊俯沖帶入的海水

未變質(zhì)的原巖中會(huì)保存流體

6.時(shí)間

變質(zhì)作用發(fā)生的地質(zhì)時(shí)代

變質(zhì)作用發(fā)生到終止所經(jīng)歷的時(shí)間

三、變質(zhì)作用的方式

1.重結(jié)晶作用

微念：在變質(zhì)作用條件下，原先存在的礦物顆粒的重新組合，只有形狀大小的變化，

而不涉及新礦物的生成。

類型:

初始重結(jié)晶

次生重結(jié)晶

影響因素:

1.原巖成分和結(jié)構(gòu)的控制

碳酸鹽類巖石硅質(zhì)巖砂巖和粉砂巖

2.外界因素-溫度、壓力、活動(dòng)性流體

特征：粒度不斷加大，相對(duì)大小均勻化，顆粒外形變得規(guī)則。

2.變質(zhì)結(jié)晶作用

微■含：在變質(zhì)作用的溫度、壓力范圍內(nèi)，在原巖基本保持固態(tài)條件下，新礦物相的形

成過(guò)程，與此同時(shí)必有相應(yīng)的原有礦物趨于消失。

特征:變質(zhì)反應(yīng)前后，巖石的總成分保持不變

3.交代作用

既念：在變質(zhì)條件下，由變質(zhì)原巖以外的物質(zhì)帶入和原巖物質(zhì)的帶出，而造成的一種

礦物被另外一種化學(xué)成分上與其不同的礦物所置換的過(guò)程。

特征:變質(zhì)反應(yīng)前后，巖石的總成分保持不變

新礦物形成與舊礦物消失是同時(shí)進(jìn)行

固態(tài)為主，有流體相的存在

4.變質(zhì)分異作用

微■念：指成分均勻的原巖，在巖石總成分不變的前提下，造成礦物組合不均勻的一種

變質(zhì)作用。

機(jī)理:結(jié)核原理-說(shuō)明變斑晶的形成過(guò)程

不穩(wěn)定組分的局部溶解

最穩(wěn)定組分的沉淀及局部富集

5.變形及碎裂

源念：各種巖石在應(yīng)力的作用下，當(dāng)應(yīng)力超過(guò)塑性屈服強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)塑性變形現(xiàn)

象，當(dāng)應(yīng)力超過(guò)其彈性極限時(shí)就會(huì)發(fā)生破碎裂開(kāi)。

物理：應(yīng)力作用下組分運(yùn)動(dòng)的結(jié)果（山德）

變形和碎裂是變質(zhì)過(guò)程中的一種重要作用，它既與巖石（包括組成它們的礦物）的力學(xué)

性質(zhì)有關(guān)，又與變形巖石所處的深度、應(yīng)力的大小強(qiáng)度等因素有關(guān)。

四、變質(zhì)作用的類型

1.局部變質(zhì)作用

是分布局限（據(jù)Raymond（1995）,其體積小于100km，）的變質(zhì)作用。它局限分布在一

個(gè)具體的地質(zhì)構(gòu)造（斷裂帶、接觸帶等），往往一個(gè)因素起主導(dǎo)作用。在局部變質(zhì)地區(qū)可

清楚觀察到變質(zhì)巖與未變質(zhì)巖石的漸變過(guò)渡。

①接觸一熱變質(zhì)作用:分布在侵入體與圍巖接觸帶，主要由巖漿熱而導(dǎo)致的變質(zhì)作用。

特點(diǎn)：主要控制因素為溫度；

主要變質(zhì)機(jī)制為重結(jié)晶；

具有很低力比。

②動(dòng)力變質(zhì)作用：分布在斷裂帶，在構(gòu)造作用下導(dǎo)致的變質(zhì)作用。

特點(diǎn)：主要控制因素為偏應(yīng)力；

主要變質(zhì)機(jī)制為變形及動(dòng)態(tài)重結(jié)晶。

具有高至低乃，比，但通常也比較高。

③沖擊變質(zhì)作用：分布在隕石坑附近，在隕石沖擊地表的強(qiáng)大沖擊波作用下產(chǎn)生的

變質(zhì)作用。

特點(diǎn)：主要控制因素為瞬時(shí)高溫、高壓；

主要變質(zhì)機(jī)制為變形及部分熔融。

④交代變質(zhì)作用：局限分布于侵入體接觸帶及其附近和火山噴氣活動(dòng)區(qū)，主要由巖

漿熱液引起的異化學(xué)變質(zhì)作用。

特點(diǎn)：主要控制因素為流體中的活動(dòng)組分；

主要變質(zhì)機(jī)制為交代作用。

2.區(qū)域變質(zhì)作用

是在巖石圈范圍由規(guī)模巨大（Raymond,1995,其體積大于數(shù)千km，的變質(zhì)作用。

①造山變質(zhì)作用:大規(guī)模分布在前寒武紀(jì)結(jié)晶基底和顯生宙造山帶的變質(zhì)作用，與

造山作用有密切的成因聯(lián)系。面積數(shù)百-數(shù)千平方公里。在前寒武結(jié)晶基底呈面狀，在顯

生宙造山帶呈帶狀分布。

特點(diǎn)：主要控制因素為溫度、壓力；

主要變質(zhì)機(jī)制為重結(jié)晶、變形；

具有很寬P/T比。

②洋底變質(zhì)作用:洋殼巖石在大洋中脊附近上升熱流和海水作用下產(chǎn)生的規(guī)模巨大

的變質(zhì)作用。特點(diǎn)：主要控制因素為溫度和活動(dòng)組分；

主要變質(zhì)機(jī)制為重結(jié)晶和交代。

具有低P/T比。

③埋藏變質(zhì)作用：無(wú)明顯變形的大規(guī)模很低級(jí)（很低溫）變質(zhì)作用。它通常出現(xiàn)在

區(qū)域變質(zhì)和洋底變質(zhì)的很低級(jí)部分，或獨(dú)立出現(xiàn)在強(qiáng)烈坳陷的盆地沉積的底部

特點(diǎn)：主要控制因素為壓力；

主要變質(zhì)機(jī)制為重結(jié)晶。

也比變化范圍很大。

④混合巖化作用：高級(jí)區(qū)域變質(zhì)（造山變質(zhì)）伴隨的部分熔融產(chǎn)生的低熔物質(zhì)（新

成體）與變質(zhì)巖（古成體）混合形成混合巖的大規(guī)模變質(zhì)作用。

類型-溫度

★前進(jìn)變質(zhì)作用:由增溫而引起的變質(zhì)作用，其特征是以穩(wěn)定的高溫礦物組合代替

較低溫的礦物組合

★退變質(zhì)作用:指低級(jí)變質(zhì)疊加于原有的高級(jí)變質(zhì)作用而引起的變質(zhì)。是低溫礦物

組合取代較高溫的礦物組合的過(guò)程。退變質(zhì)作用常見(jiàn)于大的斷裂帶。

★復(fù)變質(zhì)作用:多次不同溫壓條件的變質(zhì)事件的疊加。

類型-壓力

★嬴S翌：地溫梯度10'C/km左右。

★高壓過(guò)渡型:地溫梯度10-20℃/km。

★中壓型:地溫梯度20℃/km左右。

★低壓過(guò)渡型:地溫梯度20-30'C/km。

★低壓型:地溫梯度＞3（TC/km。

五、研究歷史和發(fā)展現(xiàn)狀：

★描述階段：十九世紀(jì)末，應(yīng)用顯微鏡研究變質(zhì)巖，分類與描述；羅森布什、格魯

賽曼、尼格里等；

★理論研究階段:20世紀(jì)初巴洛，哈克等提出了正常遞增變質(zhì)作用及應(yīng)力礦物的概

念。把變質(zhì)巖的空間強(qiáng)度分帶與區(qū)域構(gòu)造地質(zhì)環(huán)境聯(lián)系起來(lái)，奠定了變質(zhì)巖巖理

學(xué)基礎(chǔ)。

★實(shí)驗(yàn)研究階段:第二次世界大戰(zhàn)前就開(kāi)始了變質(zhì)礦物的人工合成的實(shí)驗(yàn)研究。約

德?tīng)?，溫克勒等?/p>

★多學(xué)科的滲透和邊緣學(xué)科的形成階段:高精度微區(qū)、微量分析測(cè)試技術(shù)、電子計(jì)

算機(jī)技術(shù)的引進(jìn)，不平衡體系熱力學(xué)、統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)，化學(xué)動(dòng)力學(xué)、固溶體熱力學(xué)、

固體物理學(xué)、金屬物理學(xué)及微量元素、稀土元素、同位素地球化學(xué)等近代學(xué)科理

論與變質(zhì)巖研究的互相滲透，變質(zhì)巖的研究已進(jìn)入一個(gè)嶄新的階段。在宏觀上形

成了變質(zhì)地質(zhì)學(xué)方向，微觀上形成了一系列與變質(zhì)巖巖石學(xué)有關(guān)的新的研究方向。

例如，變質(zhì)實(shí)驗(yàn)巖石學(xué)、礦物共生的相柘撲學(xué)、巖組學(xué)、變質(zhì)化學(xué)動(dòng)力學(xué)及變質(zhì)

礦物物理學(xué)等。

六、巖石分布和研究意義

分布：

★前寒武紀(jì)地盾區(qū)：面積占18%,大部分麻粒巖相

★顯生宙造山帶:分布于前寒武紀(jì)地盾、地臺(tái)邊緣，主要為沸石相及藍(lán)閃石片巖相。

★大洋盆地:發(fā)生于洋中脊及附近，主要為變質(zhì)玄武巖和輝長(zhǎng)巖類。

★地?zé)釁^(qū)現(xiàn)代變質(zhì)作用:現(xiàn)代島弧和洋中脊，變質(zhì)結(jié)晶和重結(jié)晶作用。

變質(zhì)巖與礦產(chǎn)

?變質(zhì)礦床的礦產(chǎn)種類繁多

★金屬礦產(chǎn)-主要有鐵、金、鈾、銅、鉛、鋅等

★非金屬礦產(chǎn)-滑石、菱鎂礦、硼、磷、石墨等

?一些變質(zhì)礦床分布廣、儲(chǔ)量大

★變質(zhì)鐵礦床儲(chǔ)量占全球鐵礦總儲(chǔ)量的2/3以上

★變質(zhì)金-鈾礫巖礦床則是金和鈾的主要來(lái)源

七、課程目的和基本要求

變質(zhì)巖巖石學(xué)是一門(mén)地質(zhì)學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)課。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握變質(zhì)質(zhì)作

用和變質(zhì)巖的基本理論、概念；熟悉變質(zhì)巖的物質(zhì)組分、結(jié)構(gòu)構(gòu)造等方面的特征；對(duì)不同

類型變質(zhì)巖的礦物組合和礦物本身的特點(diǎn)、不同變質(zhì)相之間的區(qū)別與聯(lián)系及變質(zhì)巖的成因

有較深的了解；能通過(guò)肉眼或利用偏光顯微鏡正確鑒定常見(jiàn)的變質(zhì)巖類型。

了解變質(zhì)質(zhì)作用和變質(zhì)巖的基本理論、概念和術(shù)語(yǔ)；熟悉變質(zhì)巖的物質(zhì)組分、結(jié)構(gòu)構(gòu)

造等方面的特征，學(xué)會(huì)利用共生圖解解進(jìn)行變質(zhì)礦物共生分析；

掌握主要類型變質(zhì)巖的基本定義、分類、命名和基本特征，學(xué)會(huì)肉眼和利用偏光顯微

鏡鑒定常見(jiàn)變質(zhì)巖，本部分的重點(diǎn)是區(qū)域變質(zhì)巖、混合巖和動(dòng)力變質(zhì)巖。

掌握變質(zhì)巖的原巖恢復(fù)和相系判定方法，了解地質(zhì)溫度計(jì)與地質(zhì)壓力計(jì)的概念和方

法，學(xué)會(huì)如何利用變質(zhì)巖石學(xué)資料進(jìn)行韌性剪切帶研究和變質(zhì)作用歷史的分析。并了解板

塊運(yùn)動(dòng)與變質(zhì)作用的關(guān)系，前寒武紀(jì)變質(zhì)巖與早期地殼演化的關(guān)系，變質(zhì)建造的概念；掌

握變質(zhì)作用的時(shí)代分布特征。

作業(yè)布置

1.什么是變質(zhì)巖？什么是變質(zhì)作用？

2.變質(zhì)巖與巖漿巖、沉積巖各形成于何種環(huán)境？

3.影響變質(zhì)作用的因素有哪些？如何影響？

4.變質(zhì)巖的基本類型有哪些？

課后小結(jié)

課題第二章變質(zhì)反應(yīng)

學(xué)時(shí)4學(xué)時(shí)

1掌握變質(zhì)反應(yīng)的基本類型

2掌握固-固反應(yīng)的原理

3掌握固-液反應(yīng)的原理

教學(xué)目標(biāo)

4掌握變質(zhì)因素對(duì)變質(zhì)反應(yīng)的制約

與要求

5了解變質(zhì)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的基本概念

1固-固反應(yīng)的原理

2固-液反應(yīng)的原理

重點(diǎn)

1固-固反應(yīng)特點(diǎn)及機(jī)理

2固-液反應(yīng)特點(diǎn)及機(jī)理

難點(diǎn)

1多媒體演示，用大量照片展開(kāi)分析，提出問(wèn)題，解決問(wèn)題

2設(shè)問(wèn)式教學(xué)，先提出問(wèn)題，再根據(jù)學(xué)生回答情況解釋和講解

教學(xué)方法

與手段

張澤明，1992,大別山榴輝巖帶的巖石學(xué)研究，巖石學(xué)論文集。武漢：中國(guó)地質(zhì)大

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教學(xué)內(nèi)容及過(guò)程

第二章變質(zhì)反應(yīng)

變質(zhì)反應(yīng)的類型

變質(zhì)反應(yīng)的概念:巖石在變質(zhì)過(guò)程中最主要的變化是礦物成分的變化，而礦物成分變

化都是通過(guò)特定的化學(xué)反應(yīng)實(shí)現(xiàn)的。這種發(fā)生在變質(zhì)作用條件下的化學(xué)反應(yīng)稱作變質(zhì)反應(yīng)

分類:參與反應(yīng)的物相種類反應(yīng)物與生成物關(guān)系

固-固反應(yīng)連續(xù)反應(yīng)

有流體相參加的反應(yīng)不連續(xù)反應(yīng)

書(shū)寫(xiě)變質(zhì)反應(yīng)方程式原則

?高溫礦物組合寫(xiě)在右側(cè)，低溫礦物組合寫(xiě)在左側(cè)

?正向反應(yīng)：升溫過(guò)程從左至右的反應(yīng)

?逆向反應(yīng)：降溫過(guò)程自右至左的反應(yīng)

水化反應(yīng)VS脫水反應(yīng)？

脫碳酸反應(yīng)VS碳酸化反應(yīng)？

化學(xué)反應(yīng)在平衡時(shí)的基本熱力學(xué)方程是：

d（△0=0=/儂——7

式中：/G為反應(yīng)的吉布斯自由能的變化；

4S為反應(yīng)的牖變；

為反應(yīng)的摩爾體積變化。

Clausius-Clapeyron方程

dP/dl^AS/AV

dP/dT為尸7圖解上的反應(yīng)曲線斜率

?固體-固體的反應(yīng)

?特點(diǎn):

反應(yīng)物與生成物均為固體

受溫度、壓力控制-溫壓指示計(jì)

P-T圖解為直線

Clausius-Clapeyron方程

dP/dT^AS/AV

dP/dT為P7圖解上的反應(yīng)曲線斜率

★類型:

1.同質(zhì)多相變體的轉(zhuǎn)變-多形轉(zhuǎn)變

化學(xué)組成相同的固體，在不同的熱力學(xué)條件下，常會(huì)形成晶體結(jié)構(gòu)不同的同質(zhì)異構(gòu)體,

這種現(xiàn)象叫同質(zhì)多晶或同質(zhì)多相現(xiàn)象。

同質(zhì)多相變體的轉(zhuǎn)變-多形轉(zhuǎn)變

實(shí)例：紅柱石（And）藍(lán)晶石（Ky）夕線石（Sil）

ALSiOs（紅柱石）=Al2SiO6（矽線石）

Ky=And；Ky=Sil；And=Sil

VAnd=51.5；VSil=49.90；VK,=44.09；

」6

cud?

d

aL29

)

)a

①m

s

」s

na

a8l

d

CDw

①

d一

200400600800

500600700800

Temperature℃Temperature℃

2.固溶體的出溶

出溶：高溫時(shí)固溶體礦物為均一的一相，當(dāng)溫度降低到固溶體分解曲線之下，就會(huì)分

解為成分不同的兩相。出溶的兩相往往呈頁(yè)片狀、條紋狀交生體，也可最終分解為兩個(gè)礦

物單晶。變質(zhì)巖中常見(jiàn)的條紋長(zhǎng)石、具斜方輝石頁(yè)片的單斜輝石及暈長(zhǎng)石都是固溶體出溶

結(jié)果。

3.礦物有序狀態(tài)的轉(zhuǎn)變

長(zhǎng)石中的Al-Si、某些鐵鎂礦物中的Mg-Fe、高鎂方解石和白云石中的Ca-Mg均存在

占位有序度。

4.純固相之間的反應(yīng)

反應(yīng)物和生成物是化學(xué)成分不同的純固相礦物

例：NaAlSizOe+SiOz=NaAlSisOs

Jd（硬玉）QAb

該反應(yīng)有較平緩的正斜率，是較好的地質(zhì)壓力計(jì):礦物組合Jd+Q的出現(xiàn)是高壓的標(biāo)志。

有流體相存在的反應(yīng)

這類反應(yīng)有流體相的參加，變質(zhì)反應(yīng)中起重要作用的流體相主要是上0、CO?、02o其

控制因素除了T、尸外，體系的流體相的屈20、施、治等起著重要的作用。一般不是良好

的溫壓指示計(jì)?！?、都明顯受尸、7的影響，△產(chǎn)不是一個(gè)常數(shù)，所以，在尸7

圖解上，有流體相參加的反應(yīng)是斜率不斷變化的曲線。

類型:Greenwood（1967）

1.簡(jiǎn)單的脫水反應(yīng)

標(biāo)準(zhǔn)式為B=D+HzO平衡溫度隨著％2。增加而增高，當(dāng)％20=1時(shí)平衡溫度最高。

2.簡(jiǎn)單的脫碳酸反應(yīng)

標(biāo)準(zhǔn)式為B=D+CO2平衡溫度隨著熱增加而增高，當(dāng)及＞2=1時(shí)平衡溫度最高。

3.脫水-脫碳酸反應(yīng)

含泥的碳酸鹽巖及含碳酸鹽礦物的其它成分的巖石常發(fā)生的礦物相變化

標(biāo)準(zhǔn)式為B=D+H2O+CO2

Fx平衡曲線為上凸形。當(dāng)&02=出2/（如。+出2）時(shí)平衡溫度最高。

4.碳酸鹽化-脫水反應(yīng)

標(biāo)準(zhǔn)式為B+C02=D+H20

尸x平衡曲線為S形。平衡溫度隨扁。增加而增加，施0=1時(shí)平衡溫度最高

5.水化-脫碳酸反應(yīng)

標(biāo)準(zhǔn)式為B+H2O=D+CO2

平衡曲線為反S形。平衡溫度隨左增加而增加，%。2=1時(shí)平衡溫度最高

★類型-本教材:

1.脫水反應(yīng)

含水礦物常發(fā)生的礦物相變化

例：AkSiOo（OH）2=Al2Si05+3Si02+H20

PrL（葉臘石）And（紅柱石）

平衡溫度隨著晶。增加而增高，JH20=1時(shí)平衡溫度最高。

KAbEAlSisOio]（O^z+SiOz-KAlSisOs+ALSiOs+HsO

MS（白云母）QOr（正長(zhǎng)石）Ais（鋁硅酸鹽）

中級(jí)變質(zhì)組合高級(jí)變質(zhì)組合

高級(jí)變質(zhì)與中級(jí)變質(zhì)的臨界反應(yīng)

。8

。6

o4

O2

478

0050060000IX)

2.脫碳酸反應(yīng)

含碳酸鹽質(zhì)巖石常發(fā)生的礦物相變化

例：CaCOs+Si（）2=CaSiO3+CO2

CcWo（硅灰石）

平衡溫度隨著左增加而增高，笈02=1時(shí)平衡溫度最高。中級(jí)變質(zhì)與高級(jí)變質(zhì)的

臨界反應(yīng)

低級(jí)變質(zhì)與中級(jí)變質(zhì)的臨界反應(yīng)

例：CaMg（C03）2+2Si02=CaMgSi206+2C02

DolDi（透灰石）

0.3

s2

w

d

s

d

d—

OJ

200400t600800200400t600800

Cc+Q=Wo+C02（實(shí)線）和Dol+Q=Di+C02（虛線）的尸-T-JT圖

3.脫水和脫碳酸的反應(yīng)

是含鈣變質(zhì)巖的常見(jiàn)反應(yīng)，也是低級(jí)變質(zhì)與中級(jí)變質(zhì)的臨界反應(yīng)。

Ca2Mg5SisO22（OH）2+3CaC0s+Si02=5CaMgSi3O6+3CO2+H2O

Tr（透閃石）CcQDi（透輝石）

當(dāng)％。2=W（zh2o+ao2）=?時(shí)平衡溫度最高。

S4

(3

BOS.

Dd

dy

du2

1

0

300400500600700300400500600

反應(yīng)Tr+3Cc+Q=5Di+3cO2+H2O的尸-7-才圖（左）和片0.2GPa下的T-X圖（右）

3.氧化-還原反應(yīng)

含有變價(jià)元素的礦物存在，因治的變化發(fā)生的變質(zhì)反應(yīng)

6Fe2（）3=4Fe304+02

赤鐵礦磁鐵礦

2Fe304+3Si02=3Fe2siO4+O2

磁鐵礦鐵橄欖石

連續(xù)反應(yīng)和不連續(xù)反應(yīng)

不連續(xù)反應(yīng)：反應(yīng)物和生成物之間的關(guān)系是突變的，在給定壓力和流體成分條件下，

反應(yīng)在一個(gè)特定的溫度發(fā)生。在尸■?,P-X,萬(wàn)X等雙變量圖解上反應(yīng)物、生成物只能在單

變反應(yīng)線上共生。偏離了平衡條件，不是反應(yīng)物消失（生成物穩(wěn)定）就是反應(yīng)物穩(wěn)定（生

成物消失），這樣的反應(yīng)稱為不連續(xù)反應(yīng)。

3（Fe,Mg）AbSiOs（OH）2+3（Fe,Mg）3A12Si302+21Al2Si05=6（Fe,Mg）2Al◎[SiOj,（OH）2+19Si（）2

Cid（硬綠泥石）Gt（石榴石）Ais（紅柱石）St（十字石）

連續(xù)反應(yīng)：成分可變的固溶體，反應(yīng)物與生成物之間的關(guān)系是漸變的，在給定壓力和

流體成分條件下，反應(yīng)在一個(gè)溫度范圍內(nèi)連續(xù)發(fā)生。在?7、4X、尸才等雙變量圖解上，

反應(yīng)物和生成物在雙變反應(yīng)區(qū)內(nèi)共存。在雙變區(qū)中，成分不斷調(diào)整，反應(yīng)的P-T條件取決

于巖石成分。這樣反應(yīng)稱為連續(xù)反應(yīng)或滑動(dòng)反應(yīng)。

Crd+Alm|

700℃

700800

/<,C>

3(Mg,Fe)2ALSi50i8=2(Mg,Fe)3Al2Si30l2+4Al2Si05+5Si02

Crd（堇青石）Gt（石榴石）Sil（矽線石）

二、變質(zhì)因素對(duì)變質(zhì)反應(yīng)的制約

1.溫度：溫度升高有利于吸熱反應(yīng)的進(jìn)行，也有利于脫流體相反應(yīng)的進(jìn)行，更有利于

自由能較高的礦物組合的穩(wěn)定，溫度升高還可以大大提高變質(zhì)反應(yīng)的速率。

溫度不是孤立的對(duì)變質(zhì)作用起影響，而是同其他變質(zhì)因素一起控制著變質(zhì)反應(yīng)的進(jìn)

行。例如，流體相的存在就是十分重要的條件。如果沒(méi)有流體相的存在，即使溫度很高，

變質(zhì)反應(yīng)也很難進(jìn)行，就是能進(jìn)行，反應(yīng)的速率也很緩慢。

2.負(fù)荷壓力（乙）：總體說(shuō)，壓力增加有利于生成摩爾體積小的礦物組合，不利于脫流

體相反應(yīng)的進(jìn)行。對(duì)于具體變質(zhì)反應(yīng)平衡溫度的影響，視反應(yīng)在P-T雙變圖上的斜率不同，

作用是不一樣的。

在P-7圖解上，單變反應(yīng)的斜率dP/dT正值，P增大，會(huì)使反應(yīng)的平衡溫度升高；

相反，dP/d7為負(fù)值時(shí)，P增大會(huì)降低反應(yīng)的平衡溫度。

3.流體壓力：流體壓力a與Pi的關(guān)系在變質(zhì)作用中情況復(fù)雜

當(dāng)尸產(chǎn)Pi時(shí)，R并不獨(dú)立起作用，對(duì)變質(zhì)反應(yīng)的效應(yīng)同在開(kāi)放體系中Pi,

在高級(jí)變質(zhì)條件下部分融熔的發(fā)生，消耗了一部分流體相，也會(huì)出現(xiàn)4<Pi,此時(shí)，對(duì)

于脫流體相反應(yīng)則會(huì)大大有利。使反應(yīng)的平衡溫度降低，甚至?xí)狗磻?yīng)由正斜率變?yōu)樨?fù)斜

率。

Wall和Essene計(jì)算了葉臘石分解反應(yīng)：

Al2SiAo（OH）2=Al2SiO5+3SiO2+H2O

Prl（葉臘石）Ky（藍(lán)晶石）

當(dāng)q2o/R,分別為1.0,0.5,0.1時(shí)單變線在2-7圖上的位置。當(dāng)出現(xiàn)局部流體相

的構(gòu)造超壓時(shí)，R>R,此時(shí)，一般不利于脫流體反應(yīng)的進(jìn)行，會(huì)使反應(yīng)的平衡溫度升

高。

4.流體相組成

如流體相是壓0和CO2的混合相，此時(shí)商20或&02的大小，也是控制脫壓0及脫C02反應(yīng)

的獨(dú)立變量。例如，當(dāng)硅質(zhì)石灰?guī)r受熱變質(zhì)時(shí)，會(huì)發(fā)生反應(yīng)：

CaCOa+Si02=CaSiO3+CO2

格林伍德（1967）曾對(duì)這一反應(yīng)在不同的也值時(shí)在P-T圖上單變線的位置作過(guò)研究，

當(dāng)&2由0-*1時(shí)，在0.IGPa的總壓力下，平衡溫度提高了250℃,在壓力為0.2GPa時(shí),

平衡溫度提高了350°C。

5.氧逸度

意對(duì)含變價(jià)元素礦物的變質(zhì)反應(yīng)效應(yīng)最顯著，對(duì)含H20的變質(zhì)反應(yīng)的效應(yīng)也很重要。

對(duì)含為0的化學(xué)反應(yīng)，當(dāng)叁增加時(shí)，使氧化礦物穩(wěn)定。為保持益值不變，02就要不

斷補(bǔ)充。。2最大的來(lái)源是H20的分解。為保持施就要使含H20的礦物脫水，因此，在氧化

反應(yīng)進(jìn)行時(shí)，若施的增大，會(huì)導(dǎo)致促進(jìn)脫水反應(yīng)的進(jìn)行。

三、變質(zhì)結(jié)晶作用的動(dòng)力學(xué)基本概念

1.成核速率（N）：?jiǎn)挝惑w積中、單位時(shí)間內(nèi)形成的新礦物相的晶核數(shù)目。N=dn/dt

成核作用可分均態(tài)成核和非均態(tài)成核兩種。

均態(tài)成核作用在均勻介質(zhì)中進(jìn)行，在整體介質(zhì)中成核的可能性相同,N=D0exp（-EA/KT）。

式中：其中D。為速率常數(shù)，取為成核激活能，相當(dāng)于成核作用消耗的體系的吉布斯

函數(shù)改變值K是波爾茲曼常數(shù)，T是開(kāi)爾文溫度

非均態(tài)成核作用，在異相界面上發(fā)生，即只在有利的介質(zhì)中進(jìn)行，例如顆粒界面和裂

隙處、氣液包裹體界面上，外來(lái)雜質(zhì)的加入等。其各相成核的機(jī)率是不相同的，其成核速

率的影響因素就更復(fù)雜，主要有應(yīng)力的作用、晶體顆粒界面的形態(tài)、晶體內(nèi)部缺陷的狀態(tài)、

雜質(zhì)的種類及多少等因素。

2.晶體生長(zhǎng)速率（G）；單位時(shí)間內(nèi)晶體粒度的增加。G=dr/dt

變質(zhì)結(jié)晶過(guò)程中T、t及晶體粒度可綜合考慮。

成核速率開(kāi)始隨溫度按指數(shù)率增加，然后按指數(shù)率隨溫度增加而減小。

只要超過(guò)某一“臨界溫度”，晶體粒度隨時(shí)間而增加。只要超過(guò)某一“臨界溫度”，晶

體生長(zhǎng)速率隨溫度而增加。

3.固相反應(yīng)機(jī)理

固相反應(yīng)的特點(diǎn)-在較低的7下，固體中質(zhì)點(diǎn)也可能擴(kuò)散遷移并且擴(kuò)散的速度隨溫度

的升高以指數(shù)率增長(zhǎng)。固相之間可以進(jìn)行反應(yīng)，在界面上生成新相的厚度（x）與反應(yīng)時(shí)

間（力成正比關(guān)系。

x=klnt+c

其中:女為積分常數(shù)，c為厚度常數(shù)

泰曼認(rèn)為：固態(tài)物質(zhì)間的反應(yīng)是直接進(jìn)行的，氣相或液相沒(méi)有或不起重要作用；固相

反應(yīng)開(kāi)始的溫度遠(yuǎn)低于反應(yīng)物的熔融或體系的低共熔溫度；當(dāng)反應(yīng)物之一存在多形轉(zhuǎn)變

時(shí)，則轉(zhuǎn)變溫度也是反應(yīng)開(kāi)始明顯加快的溫度。

相界面上的化學(xué)反應(yīng)一般經(jīng)歷三個(gè)過(guò)程：

第一、反應(yīng)物之間的混合接觸并產(chǎn)生表面效應(yīng)。第二、化學(xué)反應(yīng)，并形成新相的晶核。

第三、晶核逐漸長(zhǎng)大，但結(jié)構(gòu)上仍是不完整的具有很多缺陷，隨著溫度升高，這些晶

格缺陷得到校正和調(diào)整而最終導(dǎo)致新礦物相的形成。

作業(yè)布置

1.為什么固-固反應(yīng)是較好的地質(zhì)溫度計(jì)？

2.為什么說(shuō)與脫碳酸反應(yīng)相比，脫水反應(yīng)是較好的地質(zhì)溫度計(jì)？

3.說(shuō)明連續(xù)反應(yīng)的特點(diǎn)？

4.為什么當(dāng)施。=0時(shí)，在P-T圖解上脫水反應(yīng)一般是負(fù)斜率的直線？

課后小結(jié)

課題第三章共生分析和變質(zhì)相

學(xué)時(shí)2學(xué)時(shí)

1掌握共生分析的基本原理；

2掌握成分-共生分析的思路；

3掌握封閉體系的礦物相率；

教學(xué)目標(biāo)4了解開(kāi)放體系的礦物相率；

與要求5掌握ACF圖、A'KF圖的編繪過(guò)程；

6了解AFM圖的編繪過(guò)程；

7掌握ACF、A'KF的計(jì)算公式；

8掌握變質(zhì)相的內(nèi)涵，及變質(zhì)相帶的劃分方法；

1共生組分分析的基本原理；

2成分-共生分析的基本思路；

3ACF圖的編制方法；

重點(diǎn)

4A，KF圖的編制方法；

5變質(zhì)相的概念及內(nèi)涵；

6變質(zhì)相的劃分及名稱；

1成分-共生分析的思路；

2共生分析的原理

難點(diǎn)3ACF,A'KF圖的編制方法

4變質(zhì)相的內(nèi)涵

1多媒體演示，用大量照片展開(kāi)分析，提出問(wèn)題，解決問(wèn)題

教學(xué)方法2設(shè)問(wèn)式教學(xué)，先提出問(wèn)題，再根據(jù)學(xué)生回答情況解釋和講解

與手段

England,P.C.andThompson,A.B.,1984,Pressure-Temperature-timepathsof

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教學(xué)內(nèi)容及過(guò)程

第三章共生分析和變質(zhì)相

一、共生分析的原理

1.吉布斯相率：從熱力學(xué)角度看，一個(gè)天然結(jié)晶巖石就是一個(gè)復(fù)雜的非均勻系統(tǒng)。對(duì)

絕大多數(shù)變質(zhì)巖而言，其熱峰條件下形成的礦物組合往往非常接近化學(xué)平衡，這使得巖石

礦物組合（相）與巖石化學(xué)成分（組分）和物理化學(xué)條件（自由度）之間的關(guān)系應(yīng)服從吉

布斯相律。

吉布斯相律：在平衡體系中相的數(shù)目P、自由度f(wàn)和組分?jǐn)?shù)C有如下關(guān)系：

p+f=c+2

式中：P為平衡共生相的數(shù)目，巖石系統(tǒng)的相數(shù)等于該系統(tǒng)共生組合中礦物數(shù)。

f為自由度數(shù)，即相平衡系統(tǒng)內(nèi)能在一定范圍內(nèi)獨(dú)立改變而不引起相的種類和

數(shù)目發(fā)生改變的獨(dú)立變量數(shù)。

c為組分?jǐn)?shù)，即描述系統(tǒng)各相組成所需獨(dú)立物質(zhì)的最小數(shù)目。

c、p、f是相平衡系統(tǒng)的重要性質(zhì)和特征，常以其劃分系統(tǒng)類型。如一元系（c=l）、

二元系（c=2）,三元系（c=3）；零變系（f=0）、單變系（f=l）、雙變系（f=2）一元三相系（c=L

最大相數(shù)為3）,三元五相系（c=3,最大相數(shù)為5）。

例1：CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2為二元四相

該平衡系統(tǒng)P=4。但用CaO、SiOz、CO2三物質(zhì)足以描述系統(tǒng)全部四相組成，所以c=3,

是一個(gè)三元系。f=c+2-4=l,系統(tǒng)是單變的。即該反應(yīng)是一個(gè)單變反應(yīng)。即溫度、壓力兩

個(gè)變量，只有一個(gè)能獨(dú)立改變，另一個(gè)不是不能改變，否則將會(huì)引起相的種類和數(shù)目的變

化。

例2：ALSiOs系（紅柱石，藍(lán)晶石，矽線石）

這是一個(gè)一元三相系，c=l（AlzSiOs）o

若f=0,則p=3,這點(diǎn)上紅柱石，藍(lán)晶石，矽線石三相共生通常稱該點(diǎn)為零變點(diǎn)。

若f=l,則p=2,這是三條線上的情況，兩相共生，通常稱這些線為單變線。

若f=2,則p=L這是圖中三條線所限定的三個(gè)區(qū)的情況，在三個(gè)區(qū)中，均僅有一相,

穩(wěn)定自由度為2,即溫度，壓力均可在一定范圍內(nèi)獨(dú)立改變而不至于引起相的變化。通常

稱這些區(qū)域?yàn)殡p變區(qū)。

2.共生分析的基本思路

從研究變質(zhì)巖礦物共生組合特征及其變化規(guī)律出發(fā)，應(yīng)用相律，可以分析礦物組合與

巖石化學(xué)成分和物化條件的關(guān)系（共生分析）o這是變質(zhì)巖石學(xué)研究的基本方法。

①封閉系統(tǒng)的Goldschmidt礦物相律

在封閉條件下巖石系統(tǒng)達(dá)平衡時(shí)服從Gibbs相律由于變質(zhì)作用常常是在一定溫度和壓

力區(qū)間內(nèi)進(jìn)行并達(dá)平衡的，必定至少有兩個(gè)自由度，即?2。由吉布斯相律公式可得：4c

+2—因此，pWc

Goldschmidt礦物相律：在一定溫度、壓力范圍內(nèi)平衡的礦物相數(shù)不大于該巖石系統(tǒng)

的獨(dú)立組分?jǐn)?shù)。它是Gibbs相律的地質(zhì)學(xué)形式。

例如：AUh-SiOz二元系，可出現(xiàn)的礦物很多：剛玉、多鋁紅柱石、紅柱石、藍(lán)晶石、

夕線石、石英、￡-石英、鱗石英、方石英、柯石英、斯石英等。但由于c=2,所以p

《2。即在平衡條件下，不太可能有三、四礦物組合，更不可能有4個(gè)以上的礦物共生。

注意：Goldschmidt礦物相律描述的是P-T圖解上雙變區(qū)內(nèi)或變質(zhì)地體的變質(zhì)帶內(nèi)的

礦物共生規(guī)律。而P-T圖解的單變線上或變質(zhì)地體等變線上出現(xiàn)的礦物相數(shù)要比礦物相律

允許的相數(shù)多1.

②開(kāi)放系統(tǒng)的Korzhenskii礦物相律

1.局部平衡-交代系統(tǒng)的每個(gè)極小局部，P、T、組分化學(xué)位等變量是固定的，當(dāng)這些

數(shù)值不隨時(shí)間改變則可建立平衡

2.組分活動(dòng)差異性

C=Ci+c.

C一組分?jǐn)?shù)，Ci—惰性組分?jǐn)?shù)，一活動(dòng)組分?jǐn)?shù)。

3.活動(dòng)組分化學(xué)位與溫、壓力一樣，是可變的。

f?cm+2因此：p<ci

在溫度、壓力和活動(dòng)組分化學(xué)位的一定范圍內(nèi)能穩(wěn)定平衡共存于一開(kāi)放系統(tǒng)的礦物相

數(shù)等于或小于惰性組分?jǐn)?shù)，而與活動(dòng)組分無(wú)關(guān)。

應(yīng)用：交代分帶現(xiàn)象

二、礦物組合與共生分析

確定礦物共生組合是共生分析的第一步，因?yàn)檫@是應(yīng)用相律的先決條件。然而，由于

不能排除天然變質(zhì)巖系統(tǒng)存在不平衡狀態(tài)，又由于在由沉積巖變來(lái)的變質(zhì)巖中，在小范圍

內(nèi)，化學(xué)成分亦可能有變化，因此，在一塊變質(zhì)巖標(biāo)本中，甚至一塊薄片范圍內(nèi)見(jiàn)到的所

有礦物有可能屬幾個(gè)共生組合。必須根據(jù)詳細(xì)的巖石學(xué)觀察，正確判斷礦物共生組合

標(biāo)志1：只有相互接觸的礦物才可以看作是一個(gè)礦物共生組合。

標(biāo)志2：一個(gè)礦物共生組合的各礦物，相互間無(wú)反應(yīng)和交代現(xiàn)象

標(biāo)志3：一個(gè)礦物共生組合中，同種礦物的化學(xué)成分及光性常數(shù)特征應(yīng)相近，如有環(huán)

帶，則其邊部化學(xué)成分及光性特征近似。

標(biāo)志4：一個(gè)礦物共生組合中的一對(duì)礦物之間元素的分配符合Nernst分配定律，即

各處元素的分配系數(shù)近相等

標(biāo)志5：礦物共生組合中礦物共生關(guān)系應(yīng)符合礦物相律，礦物相數(shù)不超過(guò)惰性組分?jǐn)?shù)。

標(biāo)準(zhǔn)1是一定的化學(xué)成分的標(biāo)志。由于原巖化學(xué)成分不均勻，一個(gè)薄片中可出現(xiàn)幾個(gè)礦物

組合。此時(shí)可據(jù)標(biāo)準(zhǔn)1將它們區(qū)分開(kāi)來(lái)。

若以三組分為三角形頂點(diǎn)，則七個(gè)礦物按化學(xué)組成可分別標(biāo)在相應(yīng)位置上，純組分礦

物表示在三角形三個(gè)頂點(diǎn)上（A,B,C）,兩組分組成的礦物表示在三角形的三條邊上（D,E,F）,

三組分組成的礦物表示在三角形內(nèi)部。

①若任意一組成位于連接三礦物的小三角形內(nèi)（如i）,達(dá)平衡時(shí)，為三相共生

（A+D+E）,即p=3；這時(shí)，不可能有G,因?yàn)锳+G=D+E。

②若成分點(diǎn)位于共生線上（如j）,則平衡時(shí)為兩礦物共生（F+C）,p=2；這時(shí)，

不可能有B,因?yàn)锽+C=F。

③若成分點(diǎn)恰位于某礦物投影點(diǎn)，則平衡時(shí)僅一相存在，p=L如a組成，平衡時(shí)僅

一相。

大多數(shù)變質(zhì)礦物是具有相當(dāng)大成分范圍的固溶體（A、B、E、F、G）,它們?cè)诔煞?共

生圖解中以線段（兩組分固溶體，如A、E）或面積（三組分固溶體，如B、F、G）表示。

當(dāng)巖石成分點(diǎn)位于礦物成分點(diǎn)、線段或面積中時(shí)，相數(shù)為1,當(dāng)巖石成分點(diǎn)落在一條

共生線上時(shí)，兩相共生，當(dāng)三相共生時(shí)，共生關(guān)系以圖解中一個(gè)一定的小三角形表示。

1.成分-共生圖解

成分-共生圖解：如果一個(gè)巖石系統(tǒng)由三組分組成，根據(jù)Godlschmidt礦物相律，在

普遍觀察到的組合中，礦物數(shù)應(yīng)是3、2或1,這意味著當(dāng)這種巖石的礦物成分用一個(gè)三頂

點(diǎn)為三組分的三角圖解表示時(shí)，把該圖解分成一系列小三角形就能直觀地表示礦物共生關(guān)

系，這種圖解共生圖解

①組分分析：絕大多數(shù)變質(zhì)巖具有復(fù)雜的化學(xué)組成，是一個(gè)多相平衡系統(tǒng)，而不是

簡(jiǎn)單的三元系。然而，在一個(gè)二維的平面上，我們只能表示最多三四個(gè)組分的系統(tǒng)的礦物

共生關(guān)系。因此，為了對(duì)成分復(fù)雜的巖石作共生分析，有必要對(duì)巖石系統(tǒng)各組分作具體分

析，找出對(duì)礦物共生組合影響最大的三、四個(gè)組分把多組分巖石系統(tǒng)簡(jiǎn)化為三組分或四組

分系統(tǒng)，才有可能作出成分-共生圖解，表示巖石化學(xué)成分與礦物組合的關(guān)系，這一過(guò)程

叫做組分分析。

組分分析思路：

★微量組分：如SrO>BaO、CuO、NiO……等，它們一般不形成獨(dú)立的礦物，不影

響礦物共生，因而在共生分析時(shí)可不考慮。

★副礦物：如磁鐵礦、鈦鐵礦、楣石、金紅石、鉆石、磷灰石和硫化物等。由于成

分-共生圖解目的主要在于說(shuō)明較多量礦物的共生，因此對(duì)這些副礦物和其中所含

的TiCh、ZrO、P2O5和S共生分析時(shí)也可不考慮。

★完全活動(dòng)組分：該類組分在間隙溶液中的濃度或化學(xué)位與T、P一樣是巖石系統(tǒng)的

外部條件。成分一共生圖解表示的是一定外部條件下的礦物組合。所以，外部條

件在圖解中不表示。當(dāng)外部條件改變引起礦物組合的變化時(shí)，用新的圖解表示新

條件下的新的一套礦物組合。

★通常的變質(zhì)巖，只要考慮SiO2,AI2O3、Fe2（h、FeO、MnO、MgO、CaO>Na2O,

這個(gè)氧化物。

K2O,co2,H2On

這u個(gè)組分，按其化學(xué)特征和對(duì)礦物共生的影響，可分為：過(guò)剩、類質(zhì)同象和有

效獨(dú)立組分。

過(guò)剩組分:原巖中大量存在的組分。通常在參與形成其它共生礦物之后能以過(guò)剩狀態(tài)

形成單獨(dú)的礦物相（過(guò)剩礦物）。出現(xiàn)于該類巖石的共生組合之中。過(guò)剩組分含量多少，只

會(huì)影響過(guò)剩礦物含量多少，而不影響巖石的其它礦物共生。因此，作共生圖解時(shí)可不考慮

過(guò)剩組分。而把過(guò)剩礦物放在共生圖解之外。

類質(zhì)同象組分:是互成類質(zhì)同象替換的組分，它們的相對(duì)含量一般可在一定范圍內(nèi)變

化而不致于影響其它礦物的共生關(guān)系。在共生分析時(shí)，可將互成類質(zhì)同象代替的組分合并

為一個(gè)獨(dú)立組分。

如：由于Al3+==Fe3+,Fe2+==Mg2+==Mn2+的類質(zhì)同象置換關(guān)系，可將它們合并為

（Fe,Mg,Mn）O,（Al,Fe）2O3>分別作為一個(gè)獨(dú)立組分。

有效獨(dú)立組分:除上述幾類組分之外的其它組分（包括由類質(zhì)同象組分合并的獨(dú)立組

分）。它們之間的比例對(duì)礦物共生組合起決定性的作用。

礦物共生組合中出現(xiàn)的礦物數(shù)目與完全活動(dòng)組分、微量組分、次要的類質(zhì)同象組分無(wú)

關(guān)。在不考慮副礦物情況下，礦物共生組合中礦物最大數(shù)目等于有效獨(dú)立組分?jǐn)?shù)加上過(guò)剩

組分?jǐn)?shù)之和。但過(guò)剩組分多少不改變礦物共生，決定礦物共生組合多樣性的是有效獨(dú)立組

分。因此，以有效獨(dú)立組分為頂點(diǎn)作出的成分-共生圖解可以表示系統(tǒng)的礦物共生關(guān)系。

三、成分-共生圖解

Eskola（1915）設(shè)計(jì)ACk圖以表示成分范圍廣泛的含石英變質(zhì)巖（包括泥質(zhì)、長(zhǎng)英質(zhì)、

基性、鈣質(zhì)、鎂質(zhì)）的礦物共生。

1.含石英變質(zhì)巖的組分分析

對(duì)普通的含石英變質(zhì)巖，不考慮微量組分和孤立組分，通常包括SiCh、AI2O3、Fe2O3,

FeO、MnO、MgO、CaO、Na2O,K2O,CO2,氏。等11個(gè)組分，這些組分按其化學(xué)特

征和對(duì)礦物共生的影響可分為：

完全活動(dòng)組分:H2O.CO,（Eskola把它們處理為過(guò)剩組分）。共生圖解中不予考慮。

過(guò)剩組分:SiO2共生圖解中不予考慮，把過(guò)剩礦物Q放在圖解之外。

類質(zhì)同象組分:巖石中存在兩種類質(zhì)同象。一類是AI2O3與Fe2O3類質(zhì)同象和FeO、

MnO、MgO類質(zhì)同象，它們普遍出現(xiàn)在造巖礦物中，因而將它們合并處理為兩個(gè)獨(dú)立組

分：（Al,Fe）2（）3和（Fe,Mg,Mn）O；另一類是Na?O與CaO類質(zhì)同象，僅出現(xiàn)在斜長(zhǎng)石中

而不出現(xiàn)在其他含鈣礦物中。因此不能將它們合并。Eskola的處理辦法是：由于Na2。只

在斜長(zhǎng)石中作為CaO的類質(zhì)同象組分出現(xiàn)，其含量多少有無(wú)只影響斜長(zhǎng)石號(hào)碼，而不會(huì)

增加或減少一個(gè)礦物相。因此，Na2O不是獨(dú)立組分，可不予以考慮，把鈉長(zhǎng)石放在圖解

之外。

有效惰性組分:經(jīng)過(guò)上述組分分析后，得出4個(gè)有效惰性組分,（Al,Fe）2O3>CaO、K2O,

（Fe,Mg,Mn）Oo為了把組分?jǐn)?shù)減至3,以便于圖解表示，Eskola把K?O作為過(guò)剩組分，不

予以考慮，把鉀長(zhǎng)石放在圖解之外。這樣一來(lái)，使得該圖解出現(xiàn)一個(gè)明顯的缺點(diǎn)：區(qū)分不

了低溫下泥質(zhì)變質(zhì)巖中K2O過(guò)剩與K2O不足的兩類組合。

2.AC尸圖編制

Eskola將上述三個(gè)有效惰性組分為頂點(diǎn)的成分-共生圖解命名為ACF圖。其中：

A=[Al2O3]+[Fe2O3]

C=[CaO]

F=[FeO]+[MgO]+[MnO]

A+C+F=100.

在三角形圖解上，按礦物組成的ACF比值標(biāo)繪礦物后，按礦物的實(shí)際共生關(guān)系連接

共生線即完成了ACF圖解，

ACF圖能表示較多的重要硅酸鹽礦物,但K和Na的硅酸鹽和二氧化硅不飽和的硅酸

鹽除外。ACF圖表明：在一定溫度壓力條件下形成并達(dá)內(nèi)部平衡的巖石，其礦物共生組合

取決于原巖的總化學(xué)組成，并隨著原巖的總化學(xué)組成的變化呈現(xiàn)有規(guī)律的變化。

將礦物化學(xué)式寫(xiě)成氧化物形式，易于計(jì)算礦物的ACF值，從而便于標(biāo)繪礦物。

（紅柱石）

AndAl2O3SiO24=100

Crd（堇青石）2(Mg,Fe)O-2Al2Oy5SiO2A=50,F=50

（鈣長(zhǎng)石）