變質(zhì)巖的基本特征和分類命名[詳細(xì)]

1、變質(zhì)巖的基本特征和分類命名,Basic Characteristics, Classifications and Nomenclature of Metamorphic Rocks,變質(zhì)巖的基本特征包括:,結(jié)構(gòu)構(gòu)造,組成,化學(xué)組成 礦物組成,*變質(zhì)巖的基本特征時(shí)恢復(fù)原巖、再造變質(zhì)作用歷史及巖石分類命名的依據(jù),一、變質(zhì)巖的化學(xué)成分和化學(xué)類型,1. 變質(zhì)巖的化學(xué)成分 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(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)。其變化范圍較沉積巖和巖漿巖寬廣.,從原巖角度，變質(zhì)巖可分為正變質(zhì)巖（原巖為火成巖）和副變質(zhì)巖（原巖為

2、沉積巖）兩大類。 多次變質(zhì)的巖石稱為復(fù)變質(zhì)巖.,2. 變質(zhì)巖化學(xué)類型的劃分(Turner,1955）,（1）泥質(zhì)（pelitic）：原巖物質(zhì)為泥質(zhì)沉積物 （2）長英質(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）：原巖物質(zhì)為灰?guī)r和白云巖（可含雜質(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； （5）鎂質(zhì)（magnesian）：原巖物質(zhì)為超基性巖漿巖和綠泥石質(zhì)及其它富含Mg、Fe的沉積物。,注意: 泥質(zhì)巖和基性巖對(duì)溫壓條件變化比較敏感，常根據(jù)

3、其礦物組合的變化劃分變質(zhì)帶和變質(zhì)相. 鎂鐵質(zhì)變質(zhì)巖在自然界中比較少見. 長英質(zhì)和基性變質(zhì)巖的原巖恢復(fù)比較復(fù)雜.,二、變質(zhì)巖的礦物成分,1.變質(zhì)礦物的特點(diǎn) 1)可以繼承原巖礦物,即在沉積巖和巖漿巖中可能出現(xiàn)的礦物在變質(zhì)巖中都可以出現(xiàn). 2)變質(zhì)作用的溫壓條件不同于巖漿作用和沉積作用,且變質(zhì)巖的化學(xué)組成范圍寬廣,與之對(duì)應(yīng)的化學(xué)平衡會(huì)形成一些特征的變質(zhì)型礦物. 3)變質(zhì)的礦物或變質(zhì)礦物組合往往能指示一定的變質(zhì)條件和原巖特征.,沉積巖的主要礦物種類: 石英,玉燧,蛋白石 方解石,文石 斜長石 天青石,石膏 高嶺石,伊利石,變質(zhì)巖的主要礦物種類: 石英, 方解石,文石,硅灰石 斜長石,鉀長石 黑云母,白

4、云母,綠泥石,滑石,葉蠟石, 角閃石,輝石,橄欖石,藍(lán)晶石,夕線石,紅柱石,石榴石,綠簾石,剛玉等等,巖漿巖的主要礦物種類: 石英, 方解石 斜長石,鉀長石 角閃石,輝石,橄欖石,綠簾石 黑云母,白云母,綠泥石,三大巖類的主要礦物組成:,2. 變質(zhì)巖礦物成分的影響因素,巖石（原巖）化學(xué)成分: 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 2. 變質(zhì)作用條件: 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。,3.五大化學(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): Al2O3、K2O含量高，K2O、Al2O3相對(duì)含量變化大。 礦物成分特點(diǎn): 云母含量高

5、，石英常見， 出現(xiàn)鉀長石或富鋁礦物, 兩個(gè)亞類礦物成分有明顯差別： K2O過剩巖石含鉀長石,高溫時(shí)出現(xiàn)富鋁礦物; Al2O3過剩巖石含富鋁礦物,高溫時(shí)出現(xiàn)鉀長石,3.五大化學(xué)類型變質(zhì)巖的化學(xué)成分礦物成分特點(diǎn),（2）長英質(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過剩、Al2O3不足。 礦物成分特點(diǎn)是以石英、長石為主，礦物組合與K2O過剩的泥質(zhì)變質(zhì)巖相同。,3.五大化學(xué)類型變質(zhì)巖的化學(xué)成分礦物成分特點(diǎn),（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（方解石、白云石等）和鈣鎂硅酸鹽礦物（硅灰石、透輝

6、石、陽起石、透閃石、滑石等）為主，可含一定量鈣鋁硅酸鹽礦物（綠簾石、方柱石、鈣質(zhì)斜長石、鈣鋁-鈣鐵榴石、符山石等）及石英。,3.五大化學(xué)類型變質(zhì)巖的化學(xué)成分礦物成分特點(diǎn),（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)是富含斜長石和綠簾石、綠泥石、單斜輝石、單斜閃石（透閃石、陽起石、普通角閃石）、斜方輝石、鐵鋁-鎂鋁榴石及黑云母等鐵鎂鈣的硅酸鹽、鋁硅酸鹽礦物，可含一定量的石英。,3.五大化學(xué)類型變質(zhì)巖的化學(xué)成分礦物成分特點(diǎn),（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)是缺乏長石、石英，富含富鎂鐵

7、的礦物（蛇紋石、滑石、水鎂石、菱鎂礦、直閃石、鎂鐵閃石、紫蘇輝石、透閃石、陽起石、綠泥石、黑云母、鐵鋁-鎂鋁榴石等）。,3.五大化學(xué)類型變質(zhì)巖的化學(xué)成分礦物成分特點(diǎn),三、變質(zhì)巖的結(jié)構(gòu)構(gòu)造,Review: 巖石結(jié)構(gòu):指巖石中礦物的結(jié)晶程度,形態(tài),大小及相互關(guān)系。 巖石構(gòu)造:各種礦物的空間分布和排列.,1.變余結(jié)構(gòu)構(gòu)造,指殘余的原巖的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造特征。 是恢復(fù)原巖性質(zhì)的最重要和最可靠的巖相學(xué)標(biāo)志。 一般僅出現(xiàn)在低變質(zhì)巖中，在變質(zhì)程度較高的巖石中局部殘留。,變余的間?；蜷g隱結(jié)構(gòu),陽起石,殘余的斜長石,Ti-Fe氧化物體及榍石邊,綠泥石,方解石,b,變余的層理構(gòu)造,2.變質(zhì)構(gòu)造,定向構(gòu)造 不定向構(gòu)造,板

8、狀構(gòu)造 千枚狀構(gòu)造 片狀構(gòu)造 片麻狀構(gòu)造 條帶狀構(gòu)造 眼球狀構(gòu)造,面狀構(gòu)造(foliation) 線狀構(gòu)造(lineation),塊狀, 角礫狀等,Figure 22-1. Examples of foliated metamorphic rocks. a. Slate. b.Phyllite. Note the difference in reflectance on the foliation surfaces between a and b: phyllite is characterized by a satiny sheen. Winter (2001) An Introductio

9、n to Igneous and Metamorphic Petrology. Prentice Hall.,板狀與千枚狀構(gòu)造,Figure 22-1c. Garnet muscovite schist. Muscovite crystals are visible and silvery, garnets occur as large dark porphyroblasts. Winter (2001) An Introduction to Igneous and Metamorphic Petrology. Prentice Hall.,片狀構(gòu)造,Figure 22-1d. Quartzo

10、-feldspathic gneiss with obvious layering. Winter (2001) An Introduction to Igneous and Metamorphic Petrology. Prentice Hall.,片麻狀構(gòu)造,Figure 23-18. Augen Gneiss. Winter (2001) An Introduction to Igneous and Metamorphic Petrology. Prentice Hall.,片麻狀構(gòu)造和眼球狀構(gòu)造,25,3.變質(zhì)結(jié)構(gòu),1） 變質(zhì)結(jié)構(gòu)的特點(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。晶

11、體生長是不自由的。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、常常具有定向性等特點(diǎn)。,3. 變質(zhì)結(jié)構(gòu),2）變質(zhì)結(jié)構(gòu)的類型劃分 變晶結(jié)構(gòu):反映變晶的粒度,自形程度,結(jié)晶習(xí)性 變形結(jié)構(gòu)：反映變晶中的應(yīng)變特征 變嵌晶結(jié)構(gòu):反映變晶之間的包裹關(guān)系，即結(jié)晶的先后順序 反應(yīng)結(jié)構(gòu): 反映變晶之間的反應(yīng)關(guān)系.,變晶結(jié)構(gòu):反映變晶的粒度,自形程度,結(jié)晶習(xí)性,等粒結(jié)構(gòu) 不等粒結(jié)構(gòu) 斑狀變晶結(jié)構(gòu)（分斑晶和基質(zhì)兩部分描述）,關(guān)于結(jié)晶粒度的描述：,自形 半自形 它形,關(guān)于自形程度的描述：,根據(jù)主要變質(zhì)礦物的結(jié)晶習(xí)性描述。如： 1. 鱗片花崗變晶結(jié)構(gòu) 2. 柱粒狀變晶結(jié)構(gòu) 3. 斑狀變晶結(jié)構(gòu), 斑

12、晶為中粗自形粒狀變晶，基質(zhì)具鱗片花崗變晶結(jié)構(gòu),關(guān)于結(jié)晶習(xí)性的描述：,Figure 23-23. Continuous schistosity developed by dynamic recrystallization of biotite, muscovite, and quartz. a. Plane-polarized light, width of field 1 mm. b. Crossed-polars, width of field 2 mm. Although there is a definite foliation in both samples, the minerals

13、 are entirely strain-free.,a,b,鱗片花崗變晶結(jié)構(gòu),Progressive syntectonic metamorphism of a volcanic graywacke, New Zealand. From Best (1982). Igneous and Metamorphic Petrology. W. H. Freeman. San Francisco.,斑狀變晶結(jié)構(gòu), 斑晶為中粗自形粒狀變晶，基質(zhì)具鱗片花崗變晶結(jié)構(gòu),Grt+Amp+Mus+Qtz,斑狀變晶結(jié)構(gòu)，斑晶為中粒自形柱狀變晶，基質(zhì)具微粒半自形-它形鱗片花崗變晶結(jié)構(gòu)。,Amphibolite: H

14、ornblende+Pl(altered),微粒半自形-它形柱粒狀變晶結(jié)構(gòu),變嵌晶結(jié)構(gòu),嵌狀變晶結(jié)構(gòu)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。當(dāng)包裹體很多，變嵌晶呈篩狀時(shí)，則稱為篩狀結(jié)構(gòu)。當(dāng)包裹體定向排列時(shí)，則稱為殘縷結(jié)構(gòu)。若殘縷強(qiáng)烈彎曲呈S形，狀如雪球，又稱為雪球結(jié)構(gòu)。,變斑晶生長過程示意圖,包含變晶結(jié)構(gòu) 硬綠泥石變斑晶與白云母，石英基質(zhì)。注意變斑晶內(nèi)部的石英包裹物,“Snowball garnet” with highly rotated spiral Si. Porphyroblast is 5 mm in diameter. From Yardley et al. (

15、1990) Atlas of Metamorphic Rocks and their Textures. Longmans.,雪球結(jié)構(gòu),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)或不平衡結(jié)構(gòu)。,殘嶼結(jié)構(gòu)（a）和交代港灣結(jié)構(gòu)(b),冠狀體反應(yīng)邊結(jié)構(gòu),Figure 23-54. Portion of a multiple coronite developed as concentric rims due to reaction at what was initially the contact between an

16、olivine megacryst and surrounding plagioclase in anorthosites of the upper Jotun Nappe, W. Norway. From Griffen (1971) J. Petrol., 12, 219-243.,變形結(jié)構(gòu)是變形機(jī)制的反映，變形機(jī)制的不同而有不同的特點(diǎn)。變形結(jié)構(gòu)是動(dòng)力變質(zhì)巖的特征，也見于區(qū)域熱變質(zhì)巖中。觀察變形結(jié)構(gòu)除了從巖石薄片或手標(biāo)本角度外，也從更小尺度的晶內(nèi)和晶界角度觀察，文獻(xiàn)中常稱其為顯微構(gòu)造。在描述巖石時(shí)，晶內(nèi)和晶界變形結(jié)構(gòu)通常在礦物成分和特點(diǎn)中描述。,變形結(jié)構(gòu),Figure 23-24b. As

17、ymmetric crenulation cleavages in mica-quartz-rich schist. Note horizontal compositional layering (relict bedding) and preferential dissolution of quartz from one limb of the folds. From Borradaile et al. (1982) Atlas of Deformational and Metamorphic Rock Fabrics. Springer-Verlag.,Big garnet crystal in the center of the picture with chlorite (anomalous interference color) in the pressure shadow of the garnet. Paste of muscovite.,四、變