變質(zhì)巖巖石學(xué)教案

城心火宮YANGTZEUNIVERSITY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課程類(lèi)別:專(zhuān)業(yè)課任課教師: 至強(qiáng) 單位: 地球科學(xué)學(xué)院職稱: 副教授 授課專(zhuān)業(yè):地質(zhì)學(xué)授課班級(jí)：一地質(zhì)1100171004 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)教學(xué)目標(biāo)與要求1掌握變質(zhì)巖、變質(zhì)作用的概念了解變質(zhì)作用的影響因素了解變質(zhì)作用的方式和類(lèi)型了解變質(zhì)巖的研究歷史和發(fā)展方向重點(diǎn).變質(zhì)巖的基本概念:.變質(zhì)作用的影響因素.變質(zhì)作用的類(lèi)型難點(diǎn)1變質(zhì)作用的影響因素2變質(zhì)作用的類(lèi)型教學(xué)方法與手段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參考資料董申保等,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)出版社韓郁菁,1993,變質(zhì)作用P-T-t軌跡。武漢:中國(guó)地質(zhì)大學(xué)出版社錢(qián)祥麟、王仁民，1994,華北北部麻粒巖帶地質(zhì)演化。北京:地震出版社桑隆康、王人鏡、張澤明、王強(qiáng)、何斌,2000,九資河ー天堂寨地區(qū)燕山晚期花崗巖與大別造山帶核部隆升。地質(zhì)學(xué)報(bào),74(3)：234—246索書(shū)田、桑隆康、韓郁菁、游振東等,1993,大別山前寒武紀(jì)變質(zhì)地體巖石學(xué)與構(gòu)造學(xué)。武漢：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)出版社王仁民、游振東、富公勤,1989,變質(zhì)巖石學(xué)。北京:地質(zhì)出版社徐樹(shù)桐、劉貽燦、江來(lái)利、蘇文、季壽元，1994,大別山的構(gòu)造格局和演化。北京：科學(xué)出版社徐學(xué)純，1998,麻粒巖相變質(zhì)流體和流體ー巖石相互作用。地學(xué)前緣,5(4)：284-290游振東、陳能松、張澤明,1996,中國(guó)桐柏大別構(gòu)造帶變質(zhì)演化的巖石學(xué)證跡,地球?qū)W報(bào)，17(增刊)：16—22游振東、韓郁菁、楊巍然、張澤明、韋必則、劉陳，1988,東秦嶺大別高壓超高壓變質(zhì)帶。武漢:中國(guó)地質(zhì)大學(xué)出版社教學(xué)內(nèi)容及過(guò)程第一章緒論ー、變質(zhì)巖與變質(zhì)作用的基本概念:.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)生變化而形成的ー種新的巖石。.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(lèi)、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。.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)作用作為ー?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)巖是ー種轉(zhuǎn)化巖石。二、變質(zhì)作用的影響因素:.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)嵩鰷厣系蒯崃鞯倪\(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.壓カ靜壓カ:定向壓カ負(fù)荷壓カ（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,壓カ增加0.0275GPa接觸變質(zhì)和動(dòng)カ變質(zhì)：3-5km,Pi<0.IGPa區(qū)域變質(zhì)和動(dòng)カ變質(zhì)：>5km,低壓:Pi0.1-0.3GPa!中壓:Pi0.3-0.5GPa髙壓:Pi>0.5GPa:超高壓：Pi>lGPa負(fù)荷壓カ的效應(yīng):Mg2[SiO4]+Ca[Al2Si2Ox]-CaMg2Ab[SiO4b鎂橄欖石 鈣長(zhǎng)石 石榴石43.9 101.1 1213.3 2.76 3.52形成密度（比重）大,體積小的礦物。.流體壓カ:流體相尸「表示:各組分的分壓力表示,例如尸H20，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）。P（=Ph2o+Pco+…關(guān)系:Pf=pl（地殼深部）Pf<pt （地殼淺部）Pf>pt （侵入體附近）.應(yīng)カ:側(cè)向壓カ可更新應(yīng)カ：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ー種應(yīng)カ。不可更新應(yīng)カ指那些具初始應(yīng)變能一經(jīng)釋放應(yīng)カ立刻消失的ー種應(yīng)カ。主要有：撓曲應(yīng)カ、薄膜應(yīng)カ、熱應(yīng)カ。.具化學(xué)活動(dòng)性流體流體相組成:H20,C02,K,Na,Si,Mg,02Al,Fe,Cl,F,S,CH3,CH,流體相存在狀態(tài):低溫ー氣態(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.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.重結(jié)晶作用嫌念: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(lèi)型:初始帀結(jié)晶次生重結(jié)晶影響因素:.原巖成分和結(jié)構(gòu)的控制碳酸鹽類(lèi)巖石 硅質(zhì)巖 砂巖和粉砂巖.外界因素一溫度、壓カ、活動(dòng)性流體痔征:粒度不斷加大,相對(duì)大小均勻化,顆粒外形變得規(guī)則。.變質(zhì)結(jié)晶作用綴念:在變質(zhì)作用的溫度、壓カ范圍內(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.交代作用綴念: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，而造成的ー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.變質(zhì)分異作用糜念: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ー種變質(zhì)作用。機(jī)理:結(jié)核原理一說(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.變形及碎裂殲?zāi)?各種巖石在應(yīng)力的作用下,當(dāng)應(yīng)カ超過(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)カ超過(guò)其彈性極限時(shí)就會(huì)發(fā)生破碎裂開(kāi)。機(jī)理:應(yīng)カ作用下組分運(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(lèi)型.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。它局限分布在ー個(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。Q）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"T比。②動(dòng)カ變質(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)カ；主要變質(zhì)機(jī)制為變形及動(dòng)態(tài)重結(jié)晶。具有高至低收比，但通常とク比較高。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)髙溫、髙壓；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。.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kn?）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)百一數(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。點(diǎn):主要控制因素為溫度、壓カ;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):主要控制因素為壓カ；主要變質(zhì)機(jī)制為重結(jié)晶。シ7比變化范圍很大。④混合巖化作用:髙級(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(lèi)型ー溫度★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)定的髙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)疊加于原有的髙級(jí)變質(zhì)作用而引起的變質(zhì)。是低溫礦物組合取代較髙溫的礦物組合的過(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(lèi)型ー壓カ髙壓型:地溫梯度10'C/km左右。髙壓過(guò)渡型:地溫梯度10-20,0/km?中壓型:地溫梯度20C/km左右。低壓過(guò)渡型:地溫梯度20-30C/km。低壓型:地溫梯度＞30C/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(lèi)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)カ礦物的概念。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;★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)入ー個(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(lèi)。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(lèi)繁多金屬礦產(chǎn)-主要有鐵、金、鈾、銅、鉛、鋅等非金屬礦產(chǎn)ー滑石、菱鎂礦、硼、磷、石墨等ー些變質(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)金ー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(zhuān)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(lèi)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(lèi)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(lèi)型變質(zhì)巖的基本定義、分類(lèi)、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)カ變質(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)壓カ計(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.什么是變質(zhì)巖?什么是變質(zhì)作用?.變質(zhì)巖與巖漿巖、沉積巖各形成于何種環(huán)境?.影響變質(zhì)作用的因素有哪些?如何影響?.變質(zhì)巖的基本類(lèi)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)教學(xué)目標(biāo)與要求1掌握變質(zhì)反應(yīng)的基本類(lèi)型2掌握固ー固反應(yīng)的原理3掌握固ー液反應(yīng)的原理4掌握變質(zhì)因素對(duì)變質(zhì)反應(yīng)的制約5了解變質(zhì)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的基本概念重點(diǎn)!固ー固反應(yīng)的原理2固ー液反應(yīng)的原理難點(diǎn)!固ー固反應(yīng)特點(diǎn)及機(jī)理2固ー液反應(yīng)特點(diǎn)及機(jī)理教學(xué)方法與手段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參考資料張澤明，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)大學(xué)出版社。197—205鐘增球、郭寶羅,1991,構(gòu)造巖與顯微構(gòu)造。武漢:中國(guó)地質(zhì)大學(xué)出版社周髙志、J.GLiou、劉源駿等,1996,湖北北部髙壓、超髙壓變質(zhì)帶。武漢:中國(guó)地質(zhì)大學(xué)出版社Miyashiro,A.,1973,變質(zhì)作用與變質(zhì)帶。周云生譯,1979,北京,地質(zhì)出版社Passchier,C.W.,Meyrs,J.S.,Kroner,A.,1990,髙級(jí)片麻巖區(qū)野外地質(zhì)工作方法。朱志澄、張家聲、游振東譯,1992,北京:地質(zhì)出版社Vernon,R.H.,1976,變質(zhì)反應(yīng)與顯微構(gòu)造。游振東、王仁民等譯,1988,北京:地質(zhì)出版社Winkler,H.G.F.,1976,變質(zhì)巖成因。張旗、周云生譯,1980,北京，科學(xué)出版社Arzi,A.A.,1978,Criticalphenomenaintherheologyofpartiallymeltedrocks.Tectonophys.,44:173—184Best,M.G,1982,IgneousandMetamorphicPetralogy,W.H.Freeman&Company,NewYork:529—558Blatt,H.AndTracy,R.J.,1995,PetrologyIgneous,Sedimentary,andMetamorphic.SecondEdition,W.H.FreemanandCompany,NewYork.教學(xué)內(nèi)容及過(guò)程第二章變質(zhì)反應(yīng)一.變質(zhì)反應(yīng)的類(lèi)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(lèi):參與反應(yīng)的物相種類(lèi) 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（J0=O=CK1P—ns”式中:4G為反應(yīng)的吉布斯自由能的變化;/S為反應(yīng)的嫡變;△ド為反應(yīng)的摩爾體積變化。Clausius-Clapeyron方程dP/dT^AS/AVdP/dT為尸?圖解上的反應(yīng)曲線斜率?固體ー固體的反應(yīng)?特點(diǎn):反應(yīng)物與生成物均為固體受溫度、壓カ控制ー溫壓指示計(jì)P-T圖解為直線Clausius-Clapeyron方程dP/d^AS/AVdP/dT為尸7圖解上的反應(yīng)曲線斜率?類(lèi)型:.同質(zhì)多相變體的轉(zhuǎn)變ー多形轉(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)變ー多形轉(zhuǎn)變實(shí)例:紅柱石（And）藍(lán)晶石（Ky）夕線石（Sil）ALSiOs（紅柱石）-Al2SiO5（矽線石）Ky=And；Ky=Sil；And=SilVta<i=51.5；VSii=49.90；Vk,=44.09；

200 400 600 800Temperature℃6284L1〇〇(eQ.0》Bnssald200 400 600 800Temperature℃6284L1〇〇(eQ.0》Bnssald(Bdgejnsse』ユ500 600 700 800Temperature℃.固溶體的出溶出溶:髙溫時(shí)固溶體礦物為均一的ー相,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。.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、髙鎂方解石和白云石中的Ca-Mg均存在占位有序度。.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:NaAlSi2O6+SiO2=NaAlSi3O8Jd（硬玉）QAb該反應(yīng)有較平緩的正斜率,是較好的地質(zhì)壓カ計(jì):礦物組合Jd+Q的出現(xiàn)是髙壓的標(biāo)志。有流體相存在的反應(yīng)這類(lèi)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ル0、C02、&。其控制因素除了T、尸外，體系的流體相的的。、物2、%等起著重要的作用。一般不是良好的溫壓指示計(jì)。△5、△ド都明顯受尸、7的影響,△夕△ド不是ー個(gè)常數(shù)，所以,在P7圖解上,有流體相參加的反應(yīng)是斜率不斷變化的曲線。類(lèi)型:Greenwood（1967）.簡(jiǎn)單的脫水反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)式為B=D+H2。 平衡溫度隨著％20增加而增髙,當(dāng)易。=1時(shí)平衡溫度最髙。.簡(jiǎn)單的脫碳酸反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)式為B=D+C02 平衡溫度隨著％。2增加而增髙，當(dāng)％。Z=1時(shí)平衡溫度最髙。.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+H20+C02rX平衡曲線為上凸形。當(dāng)"。2=國(guó)ノ（ル。+次。2）時(shí)平衡溫度最髙。

.碳酸鹽化ー脫水反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)式為 B+C0尸D+HzO尸X平衡曲線為S形。平衡溫度隨％2。增加而增加,扁0=1時(shí)平衡溫度最髙.水化-脫碳酸反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)式為B+H20=D+C02萬(wàn)X平衡曲線為反S形。平衡溫度隨協(xié)增加而增加,厶=1時(shí)平衡溫度最高DD★類(lèi)型一本教材:.脫水反應(yīng)含水礦物常發(fā)生的礦物相變化例:ALSiiOio（0H）2=A12Si05+3Si02+H20PrL（葉臘石） And（紅柱石）平衡溫度隨著施。增加而增髙，加20=1時(shí)平衡溫度最高。KAl2[AlSi3Oio]（OH）2+SiO2=KAlSi3O8+A12SiO5+H2OMS（白云母）Q Or（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)400 500 600 700 800400 500 600 700 800T

400 500 600 700 800400 500 600 700 800T.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:CaCOa+Si02=CaSiOa+COzCc Wo（硅灰石）平衡溫度隨著ね2增加而增高,AC02=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+2SiO2=CaMgSi2O6+2CO2Dol Di(透灰石)200 400 , 600 800 200 400 （ 600 800Cc+Q=Wo+C02（實(shí)線）和Dol@Di+C02（虛線）的『7メ圖.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)。Ca2Mg5SinO22（OH）2+3CaCO3+SiO2=5CaMgSi3Qt+3c（MftOTr（透閃石） CcQ Di（透輝石）當(dāng)?〇ナ加ノ（加+52）=?時(shí)平衡溫度最高。odcydd0300400 500 600 700300 400 500 600odcydd0300400 500 600 700300 400 500 600反應(yīng)Tr+3Cc+Q=5Di+3C02+H20的タ-7ース圖（左）和尸0.2GPa下的T-X圖（右）.氧化ー還原反應(yīng)含有變價(jià)元素的礦物存在,因倉(cāng)的變化發(fā)生的變質(zhì)反應(yīng)

6Fe2()3二4Fe3()4+02赤鐵礦磁鐵礦2Fe3O<+3SiO2=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)在ー個(gè)特定的溫度發(fā)生。在尸7,尸x,尸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)。400 500 600 700 800400 500 600 700 8003（Fe,Mg）Al2SiO5（OH）2+3（Fe,Mg）3Al2Si3O2+21Al2SiO5=6（Fe,Mg）iAIA[SiO<]<（OH）2+19SiO2Cid（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，在給定壓カ和流體成分條件下,反應(yīng)在ー個(gè)溫度范圍內(nèi)連續(xù)發(fā)生。在尸八AX、尸オ等雙變量圖解上,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PT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>AlmI".0700rCrd>AlmI".0700r3(Mg,Fe)2ALSi50i8=2(Mg,Fe)aAhSisOMALSiOs+SSiaCrd（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.溫度:溫度升髙有利于吸熱反應(yīng)的進(jìn)行,也有利于脫流體相反應(yīng)的進(jìn)行,更有利于自由能較髙的礦物組合的穩(wěn)定，溫度升髙還可以大大提髙變質(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，即使溫度很髙，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。.負(fù)荷壓カ（そ）: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)在尸ー7雙變圖上的斜率不同,作用是不ー樣的。在P-7圖解上，單變反應(yīng)的斜率dP/dr正值,尸增大,會(huì)使反應(yīng)的平衡溫度升髙;相反,dP/d/為負(fù)值時(shí)，尸增大會(huì)降低反應(yīng)的平衡溫度。.流體壓カ:流體壓カR與匕的關(guān)系在變質(zhì)作用中情況復(fù)雜當(dāng)尸尸尸I時(shí),R并不獨(dú)立起作用,對(duì)變質(zhì)反應(yīng)的效應(yīng)同れ。在開(kāi)放體系中れ<凸,在髙級(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),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。Wal!和Essene計(jì)算了葉臘石分解反應(yīng):Al2Si<Oio（OH）2=Al2Si05+3Si02+H20Prl（葉臘石） Ky（藍(lán)晶石）當(dāng)品o/R,分別為1.0,0.5,0.1時(shí)單變線在尸ー7圖上的位置。當(dāng)出現(xiàn)局部流體相的構(gòu)造超壓時(shí)，A>A,此時(shí),一般不利于脫流體反應(yīng)的進(jìn)行，會(huì)使反應(yīng)的平衡溫度升髙。.流體相組成如流體相是圧0和COz的混合相，此時(shí)血或ら的大小,也是控制脫ル0及脫COク反應(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):CaC03+SigCaSia+COz格林伍德（1967）曾對(duì)這一反應(yīng)在不同的あ2值時(shí)在P-T圖上單變線的位置作過(guò)研究，當(dāng)及。。由0-1時(shí)，在0.IGPa的總壓カ下,平衡溫度提髙了250C,在壓カ為0.2GPa時(shí)，平衡溫度提髙了350C。.氧逸度加對(duì)含變價(jià)元素礦物的變質(zhì)反應(yīng)效應(yīng)最顯著,對(duì)含え0的變質(zhì)反應(yīng)的效應(yīng)也很重要。對(duì)含え。的化學(xué)反應(yīng)，當(dāng)あ增加時(shí)，使氧化礦物穩(wěn)定。為保持加值不變,ユ就要不斷補(bǔ)充。。2最大的來(lái)源是上。的分解。為保持心就要使含HQ的礦物脫水，因此,在氧化反應(yīng)進(jìn)行時(shí),若急的增大,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）;單位體積中、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=D°exp（-EノKT）。式中:其中D。為速率常數(shù),&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(lèi)及多少等因素。.晶體生長(zhǎng)速率(G)：?jiǎn)挝粫r(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)某ー“臨界溫度”，晶體粒度隨時(shí)間而增加。只要超過(guò)某ー’‘臨界溫度”,晶體生長(zhǎng)速率隨溫度而增加。.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(幻與反應(yīng)時(shí)間(か成正比關(guān)系。x=Klnt+c其中:ぜ為積分常數(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，隨著溫度升髙，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.為什么固ー固反應(yīng)是較好的地質(zhì)溫度計(jì)?.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)?.說(shuō)明連續(xù)反應(yīng)的特點(diǎn)?.為什么當(dāng)扁。=0時(shí),在アー7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)教學(xué)目標(biāo)與要求!掌握共生分析的基本原理:2掌握成分ー共生分析的思路;3掌握封閉體系的礦物相率:4了解開(kāi)放體系的礦物相率;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;重點(diǎn)!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；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;難點(diǎn)1成分-共生分析的思路;2共生分析的原理3ACF,A'KF圖的編制方法4變質(zhì)相的內(nèi)涵教學(xué)方法與手段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參考資料England,P.C.andThompson,A.B.,1984,Pressure-Temperature-timepathsofregionalmetamorphismI.HeattransferduringtheevolutionofregionsofthickenedcontinentalcrustJournalofPetrology,25(4):894—928Harley,S.L.,1989,Fheoriginsofgranulites:ametamorphicperspective.Geol.Mag.,126:215—247Mason,R.,1990,Petrologyofmetamorphicrocks,secondedition,UniwinHymanItd,LondonMason,R.,1999,Metamorphicpetrology.ChinaUniversityofGosciencesMassonne,H.J.&Schreyer,W.,1989,Stabilityfieldofthehigh-Prhessureassemblagetalc-phengiteandtwonewphengitebarometers.Eur.J.Mineral.,1:391—410Miyashiro,A.,1994,MetamorphicPetrology.UCLPrhess,LondonOkay,A.I.,Xu,S.,Segor,A.M.C.1989,CoesitefromtheDabieShaneclogites,CentralChina.Eur.J.Mineral,(1):595—598Raymond,L.A.,1995,Petrology:theStudyofIgneous,Sedimentary,Metamorphicrocks,WCBPublishers,NewYorkSchreyer,W.,1988,Subductionofcontinentialcrusttomantledepths:petrologicalevidences.Episodes,11(1):97-104教學(xué)內(nèi)容及過(guò)程第三章共生分析和變質(zhì)相ー、共生分析的原理.吉布斯相率:從熱力學(xué)角度看,ー個(gè)天然結(jié)晶巖石就是ー個(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(lèi)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(lèi)型。如一元系（c=D、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、SiP、CO2三物質(zhì)足以描述系統(tǒng)全部四相組成,所以c=3,是ー個(gè)三元系。f=c+2-4=l,系統(tǒng)是單變的。即該反應(yīng)是ー個(gè)單變反應(yīng)。即溫度、壓カ兩個(gè)變量,只有一個(gè)能獨(dú)立改變,另ー個(gè)不是不能改變,否則將會(huì)引起相的種類(lèi)和數(shù)目的變化。例2：AkSiOs系（紅柱石，藍(lán)晶石,矽線石）這是一個(gè)一元三相系,c=l（ALSiOs）?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)?！?00 400 600 800T/XALSiO,系相圖若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，壓カ均可在一定范圍內(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)。.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）。這是變質(zhì)巖石學(xué)研究的基本方法。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カ區(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92。由吉布斯相律公式可得:戶c+2-p22。因此,pWcGoldschmidt礦物相律:在一定溫度、壓カ范圍內(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：ALOs-SiG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、。一石英、￡ー石英、鱗石英、方石英、柯石英、斯石英等。但由于F2,所以pよ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。開(kāi)放系統(tǒng)的Korzhenskii礦物相律.局部平衡ー交代系統(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.組分活動(dòng)差異性C-Ci+c?Cー組分?jǐn)?shù),CL惰性組分?jǐn)?shù)，CL活動(dòng)組分?jǐn)?shù)。.活動(dòng)組分化學(xué)位與溫、壓カー樣,是可變的。f》cm+2因此:pMi在溫度、壓カ和活動(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,在ー塊變質(zhì)巖標(biāo)本中，甚至ー塊薄片范圍內(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!:只有相互接觸的礦物オ可以看作是ー個(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4Sー個(gè)礦物共生組合中的ー對(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)。（a）（a）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,ー個(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若任意ー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)僅ー相存在,p=l。如a組成,平衡時(shí)僅ー相。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)诔煞蜘`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.成分ー共生圖解成分ー共生圖解: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,在ー個(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)，オ有可能作出成分ー共生圖解，表示巖石化學(xué)成分與礦物組合的關(guān)系,這ー過(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。由于成分ー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TiOz、ZrO,P2O5和S共生分析時(shí)也可不考慮。完全活動(dòng)組分:該類(lèi)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ー套礦物組合。通常的變質(zhì)巖,只要考慮Si。2、AI2O3、Fe2O3,FeO、MnO、MgO、CaO、Na2O,k2o,co2、h2〇這n個(gè)氧化物。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(lèi)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(lèi)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(lèi)質(zhì)同象組分:是互成類(lèi)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(lèi)質(zhì)同象代替的組分合并為ー個(gè)獨(dú)立組分。如：由于A13+==Fe",Fe2+==Mg2+==Mn2+的類(lèi)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(lèi)組分之外的其它組分(包括由類(lèi)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(lèi)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)作出的成分ー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)ACド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。.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SiO2、A12O3、Fe2O3,FeO、MnO、MgO、CaO、Na2〇、K2〇、CO2,H2O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:H20、CO2(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:Sgz共生圖解中不予考慮,把過(guò)剩礦物Q放在圖解之外。類(lèi)質(zhì)同象組分:巖石中存在兩種類(lèi)質(zhì)同象。一類(lèi)是Al2Ch與Fe2c)3類(lèi)質(zhì)同象和FeO、MnO、MgO類(lèi)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)2O3和(Fe,Mg,Mn)〇;另ー類(lèi)是Na2。與CaO類(lèi)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Na20只在斜長(zhǎng)石中作為CaO的類(lèi)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)增加或減少ー個(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）2（）3、CaO、L〇、（Fe,Mg,Mn）〇。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K,O過(guò)剩與K2O不足的兩類(lèi)組合。AC戶圖編制Eskola將上述三個(gè)有效惰性組分為頂點(diǎn)的成分ー共生圖解命名為ACド圖。其中:A=[Al2O3]4-[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ACダ圖解，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。A”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AC尸值,從而便于標(biāo)繪礦物。And（紅柱石）Al2O3SiO24=100Crd（堇青石）2(Mg,Fe)02Al20ゴ5Si(h4=50,「=50An（鈣長(zhǎng)石）CaOAl2O3-2SiO24=,C=Di（透輝石）CaO(Mg,Fe)O-2SiO2C=,F=Gro（鈣鋁榴石）3CaOAl2O3-3SiO24=,C-Wo（硅灰石）CaOSiO24=,C—注意：ー是圖中An位置實(shí)際上并不是鈣長(zhǎng)石，它與圖解外的Abー起代表某一號(hào)碼的斜長(zhǎng)石:二是Ms（白云母）、Bi（黑云母）都是含鉀礦物,它們?cè)诠采M合中是否出現(xiàn)在很大程度上受巖石的K2〇組分控制,圖中所有組合都可出現(xiàn)Ms、Bi。4cダ圖不能表示K2〇對(duì)礦物共生的影響,因而,嚴(yán)格說(shuō)來(lái),它們不應(yīng)該表示在ACF圖上。巖石成分的標(biāo)繪一成分矯正將巖石的組成標(biāo)繪在成分ー共生圖解上,可以預(yù)測(cè)該巖石的礦物共生組合。然而,由于在編制ACF圖過(guò)程中，未考慮鉀長(zhǎng)石、鈉長(zhǎng)石和副礦物因此，在根據(jù)巖石化學(xué)分析資料于ACダ圖上標(biāo)繪巖石時(shí),需從化學(xué)分析中扣除包含在這些礦物中的（ALFe）2O3、CaO、（Fe,Mg）〇的量。①用副礦物含量校正巖石化學(xué)分析根據(jù)薄片測(cè)定副礦物鈦鐵礦、磁鐵礦、赤鐵礦、黃鐵礦、楣石的實(shí)際含量（體積％）,并將測(cè)定礦物的體積％轉(zhuǎn)換成WB%；WB%=相對(duì)密度X體積％。換算時(shí)可使用下列礦物相對(duì)密度值：磁鐵礦5.2,楣石3.5,鈦鐵礦4.7,黃鐵礦5.0,赤鐵礦5.1。然后，對(duì)巖石化學(xué)分析作下列校正：如：磁鐵礦（Fe30弱含有31.0%的FeO和69.0%的Fe2O3.因此,獨(dú)立組分計(jì)算時(shí)要從:FeO重量%中減去磁鐵礦重量％的31%；Fe2ch重量%中減去磁鐵礦重量％的69%。對(duì)其它副礦物進(jìn)行類(lèi)似校正。②計(jì)算氧化物的摩爾數(shù)把校正過(guò)的巖石化學(xué)分析的各個(gè)氧化物般％(可不考慮SiO2和ル0)除以其分子量再乘以100〇,換算成氧化物的摩爾數(shù)。如:[CaOKaO恥％X1000/Ca0分子量。③用鉀長(zhǎng)石、鈉長(zhǎng)石校正摩爾數(shù)[A1B],用磷灰石校正[CaO],用方解石校正[CaO]：假定巖石所有的KzO、NazO均組成鉀長(zhǎng)石和斜長(zhǎng)石的鈉長(zhǎng)石分子。由于鉀長(zhǎng)石的[K2O]=[A12O3].鈉長(zhǎng)石中[Na20]=[Al203],因此,要在巖石的[A1B]中扣除鉀長(zhǎng)石、鈉長(zhǎng)石中的[ALOd,只須在[AIB]中減去([K20]+[Na20])即可。磷灰石的化學(xué)式為9CaO?3PA?CaF2,所以磷灰石的!^^0]=3.332〇5];方解石化學(xué)式為CaO-CO2所以，方解石的[CaO]=1(X)2]。為了扣除巖石中含在少量磷灰石和方解石中的[CaO],只須從巖石的[CaO]中減去(3.3[P20s]+[CO.])副礦物校正后巖石的4び值計(jì)算方案總結(jié)如下:^[AlaOs]4-[FejQj]-([N&0]+[K2〇])O[CaO]-(3.3[PA]+[CO*])月[FeO]+[MgO]+[MnO]為了用圖解表示,把值換算為ん+C+4100,即用摩爾百分?jǐn)?shù)表示。練習(xí):成分散晶石白云母片巖緑片巖黑云制長(zhǎng)片麻巖籃內(nèi)石英大理號(hào)SiO264.6552.1366.9527.55TiO20.030.780.691.28ALO,27.8919.8014.415.37F.O?0.022.441.633.73FeO0.726.183.981.44MnO0.000.230.180.03MgO0003.242.381.85CaO0.207.462.8430.21Na2O0.041.902.843.26KQ0.012.001.960.15H2O6.120.961.240.80P2O50.000.300.140.15co20.081.910.0423.97.『ぴ圖解問(wèn)題的提出:芬蘭奧里耶維地區(qū)接觸變質(zhì)巖區(qū)有兩類(lèi)礦物組合明顯不同的巖石,ー類(lèi)含富鋁礦物：紅柱石、堇青石而不含鉀長(zhǎng)石;另ー類(lèi)含鉀長(zhǎng)石而不含富鋁礦物。雖然鉀長(zhǎng)石和富鋁礦物在該區(qū)都是穩(wěn)定的，卻不能共生。艾斯科拉認(rèn)為這是原巖"〇含量不同造成的。第一類(lèi)巖石為"〇不足的，第二類(lèi)巖石為ん〇過(guò)剩。&〇不足的巖石為泥質(zhì)巖,過(guò)剩巖石通常為富鉀泥質(zhì)巖及長(zhǎng)英質(zhì)巖石。泥質(zhì)變質(zhì)巖石的組分通常是貧鈣的,且CaO主要含在斜長(zhǎng)石的鈣長(zhǎng)石分子中。因此，CaO不是有效獨(dú)立組分。而ん〇的過(guò)剩與不足對(duì)該類(lèi)巖石的礦物共生有重大影響。ル〇應(yīng)作為有效獨(dú)立組分。對(duì)泥質(zhì)變質(zhì)巖系統(tǒng)有效獨(dú)立組分為(Fe,Mg,Mn)〇,(Al)Fe)^ん〇,因此,用ACF圖不能反映該類(lèi)泥質(zhì)變質(zhì)巖的礦物共生關(guān)系。參考ACF圖,根據(jù)泥質(zhì)變質(zhì)巖有效獨(dú)立組分特征｛(Al,Fe)203,K20,(Fe,Mg,Mn)〇｝,艾斯科拉設(shè)計(jì)了〃肝圖,來(lái)研究該類(lèi)泥質(zhì)變質(zhì)巖的礦物共生關(guān)系以(Al.Fe)4,&O,(Fe,Mg,Mn)〇三組分為端元:〃=[Al203]+[Fe2O3]-RO][IGO]2FeO+MgO+MnOA'W/t100作成成分共生圖解,稱為ス’〃?圖。注意:由于泥質(zhì)變質(zhì)巖中鉀長(zhǎng)石是最富鉀礦物,因而在W圖上鉀長(zhǎng)石是標(biāo)在《頂點(diǎn)的。即是將鉀長(zhǎng)石的｛值作為!00,ス值作為〇的。而鉀長(zhǎng)石分子式中摩爾數(shù)[A1203rR0],因此計(jì)算ス值時(shí),必須扣除鉀長(zhǎng)石中的[ALOJ,這樣，ス的意義與スび圖不同故將ス改為A',稱為@底圖。注意:理想成分的白云母(K2O?3Al2O3?SiO2?H2O)不是標(biāo)在｛：H=1:3的位置,而是標(biāo)在此A'=1:2(佇33、A'=67)的位置上。同樣,理想成分的黑云母標(biāo)在后14、尸86位置。由于黑云母中有些(Fe,Mg)可被Al替代，所以其成分可漸變到イ=15、后14、后71的位置在H心圖上標(biāo)繪巖石時(shí)，也要進(jìn)行校正。用副礦物含量校正巖石化學(xué)分析的方法基本上同スび圖。在經(jīng)過(guò)此項(xiàng)校正后，將氧化物冊(cè)%換算為摩爾數(shù)。由于イ肝圖不考慮斜長(zhǎng)石(由鈉長(zhǎng)石分子和鈣長(zhǎng)石分子組成),因此必須在A,中扣除斜長(zhǎng)石中的[A1G],即扣除與[Na2O]+[CaO]等量的[A1A]?〃1的計(jì)算方案為：4'=[Al203]+[Fe203]-([Na20]+[K20]+[CaO])K=[ル0]F=[FeOl+[MgO]+[MnO]A9+桿/2=100.か獣圖解湯普遜設(shè)想在四面體的一個(gè)面上投影。由于泥質(zhì)變質(zhì)巖中的大多數(shù)礦物都位于被面上及其附近,因而選⑷的面作為投影面。由于白云母在泥質(zhì)變質(zhì)巖中分布非常廣泛，因此,把討論限于含白云母的巖石。這樣，在成分ー共生圖解中就不必表示白云母而選理想成分的白云母KALOsiKAbSisOioSH)ク作投影點(diǎn)。凡在四面體內(nèi)的礦物都從理想化白云母成分點(diǎn)MS向板面投影。投影面包括々物三個(gè)角頂，但并不以陰線為限。只有左戶長(zhǎng)総小四面體內(nèi)的礦物,才會(huì)投影在板面上不超過(guò)陰線。否則，投影點(diǎn)會(huì)位于陽(yáng)線外。上述投影過(guò)程，實(shí)際工作中是用計(jì)算進(jìn)行的。把分析的版%換算為氧化物摩爾數(shù)之后,按下式計(jì)算投影坐標(biāo)ル和〃：ホ([A1A]-3[№0])/([Al203]-3[KzO]+[FeO]+[MgO])*=[MgO]/([MgO]4-[FeO])減3[K20]的意義是減去投影點(diǎn)Ms中的[ALG](=3[K2〇])AFM圖的改進(jìn)髙溫時(shí)由于白云母分解,鉀長(zhǎng)石在泥質(zhì)變質(zhì)巖中普遍存在。為了表示含鉀長(zhǎng)石和石英的髙溫變質(zhì)巖萊因哈特設(shè)計(jì)制作了另一種AFM圖,該圖中礦物和巖石投影點(diǎn)是從鉀長(zhǎng)石成分點(diǎn)向FM面投影得出的,該圖解的三個(gè)參數(shù)為：A=[AlzOj-([K2O]+[Na20]+[CaO])F=[FeO]-[Fe2O3](-[TiQ])M=[MgO]A+F+M=1OO.成分共生圖解綜述各圖解的優(yōu)缺點(diǎn)ACF圖解:一般地說(shuō),ACF圖解可以表示幾乎所有的常見(jiàn)變質(zhì)巖和主要造巖礦物,說(shuō)明其相互關(guān)系,這是它的最大優(yōu)點(diǎn)。其主要缺點(diǎn)是不能表示中低溫時(shí)由于ル〇過(guò)剩與不足引起的鉀長(zhǎng)石與富鋁貧鉀礦物不共生關(guān)系、FeO/MgO比值對(duì)共生組合的影響、鐵鎂礦物的化學(xué)成分變化。A'KF圖解:A，KF圖的最大優(yōu)點(diǎn)是能反映由于№0過(guò)剩與不足引起的鉀長(zhǎng)石與富鋁貧鉀礦物不共生關(guān)系。主要缺點(diǎn)是只適用于泥質(zhì)、長(zhǎng)英質(zhì)巖石、不能表示FeO/MgO比值對(duì)共生組合的影響、鐵鎂礦物的化學(xué)成分變化。ACF圖解和A，KF圖解可以相互補(bǔ)充，所以通常將它們聯(lián)用,作成雙三角形圖解,以取得更完整的結(jié)果。AFM圖:AFM圖把泥質(zhì)變質(zhì)巖看作ALOa-IGO-FeO-MgO四元系,把FeO、MgO作為獨(dú)立組分,因而比ACF圖和A'KF圖更嚴(yán)格、合理，可很好地表示巖石的FeO/MgO比值與礦物共生組合的關(guān)系和鐵鎂礦物的化學(xué)成分變化。AFM圖的缺點(diǎn)是僅適用于泥質(zhì)變質(zhì)巖和長(zhǎng)英質(zhì)變質(zhì)巖一湯普遜的圖解僅適用于含白云母和石英的泥質(zhì)變質(zhì)巖石。應(yīng)用中應(yīng)該注意的問(wèn)題L考慮圖解的適用范圍:使用時(shí)一定要注意每個(gè)圖解的適用范圍。.根據(jù)獨(dú)立組分特征設(shè)計(jì)圖解:究竟選擇什么圖解取決于所研究巖石系統(tǒng)的有效獨(dú)立組分。一定要作組分分析，找出系統(tǒng)的有效獨(dú)立組分,以正確選擇或自行擬定共生圖解。.在共生圖解上標(biāo)繪巖石成分時(shí),都必須進(jìn)行校正。在化學(xué)分析中扣除設(shè)計(jì)圖解時(shí)未考慮的副礦物和其它礦物。這是必要的，然而又是復(fù)雜的。完全嚴(yán)格的校正是不可能的，前面所述的校正方法只是考慮了最主要的因素。Winkler對(duì)ACF圖和AKF圖提出了更嚴(yán)格也更復(fù)雜的校正方法,可作為參考。四、變質(zhì)相變質(zhì)相是在熱峰附近一定尸尸UH2。范圍內(nèi)達(dá)到化學(xué)平衡的所有變質(zhì)巖,其礦物組合與巖石化學(xué)成分之間有固定的、可以預(yù)測(cè)的關(guān)系。(or)變質(zhì)相是一定溫度和壓カ范圍內(nèi)形成的各種化學(xué)組成的變質(zhì)巖中的一套變質(zhì)礦物組合,它們?cè)跁r(shí)間上、空間上反復(fù)共生,且礦物組合與巖石化學(xué)成分之間有固定的、可以預(yù)測(cè)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。說(shuō)明:.ー個(gè)變質(zhì)相是一個(gè)等物理系，它包括熱峰附近一定物理化學(xué)條件范圍內(nèi)形成的各種化學(xué)成分的變質(zhì)巖。因而,變質(zhì)相與巖石化學(xué)成分無(wú)關(guān)。.“時(shí)間上、空間上反復(fù)共生”指每個(gè)變質(zhì)相的ー套礦物組合可在不同時(shí)代、不同地區(qū)重復(fù)出現(xiàn)。即變質(zhì)反應(yīng)達(dá)到平衡且全球可以對(duì)比。.“礦物組合與巖石化學(xué)成分之間有固定的、可以預(yù)測(cè)的對(duì)應(yīng)關(guān)系’意思是在ー個(gè)變質(zhì)相中,對(duì)應(yīng)不同的巖石化學(xué)成分有不同的礦物組合。因而,給定巖石化學(xué)成分,可以預(yù)測(cè)相應(yīng)礦物組合。ー個(gè)變質(zhì)相內(nèi)巖石化學(xué)成分與礦物組合的這種關(guān)系是巖石系統(tǒng)達(dá)化學(xué)平衡的必然結(jié)果,成分ー共生圖解可以表示這種關(guān)系。.變質(zhì)相的標(biāo)志是礦物組合。通常用基性變質(zhì)巖礦物組合劃分變質(zhì)相,并以相應(yīng)的基性變質(zhì)巖石對(duì)變質(zhì)相命名。如角閃巖相就是以該相條件下基性變質(zhì)巖中出現(xiàn)的斜長(zhǎng)石一角閃石組合為標(biāo)志劃分,并把角閃巖和與之相同的尸7條件下形成的所有變質(zhì)巖命名為角閃巖相。由于不同巖石對(duì)溫壓條件變化敏感程度不同,ー個(gè)變質(zhì)相內(nèi)的巖石（如泥質(zhì)巖）的礦物組合還可能有變化，因此，ー個(gè)變質(zhì)相可包括一個(gè)至幾個(gè)變質(zhì)帶或亞相。.變質(zhì)相的界線是特定的變質(zhì)反應(yīng)標(biāo)定。由于很多反應(yīng)涉及固溶體的連續(xù)反應(yīng),因此在P-T圖解上為ー個(gè)帶,又由于不同化學(xué)成分的巖石中發(fā)生的反應(yīng)不同，這些反應(yīng)在P-T圖解上不可能相互重合。因此，變質(zhì)相的界線是漸變的,相鄰兩相之間有過(guò)渡帶。變質(zhì)相的劃分變質(zhì)相的分類(lèi)及各變質(zhì)相甚性變質(zhì)巖的臨界礦物組合表產(chǎn)狀變質(zhì)相代號(hào)茗性變質(zhì)巖的臨界礦物共生組合接的K球南角巖相(albite-epidotehomfdsbctes)AEH衲長(zhǎng)石+緑簾石+舊起石+緑泥石收普通角閃石角巖相(hornblendehornfelsfacies)HH科長(zhǎng)石+普通角閃石變理石角巖相(pyroxene-honifelsfaaes)PH斜長(zhǎng)石+透輝石+紫蘇輝石質(zhì)透長(zhǎng)巖相(sanidinitefacies)S高溫斜長(zhǎng)石+普通輝石+易變輝石沸石相(zeolitefacies)Z柄長(zhǎng)石+濁沸石+葡萄石+綠泥石區(qū)?有石緑軒石相(prehnite-pumpellytefacies)P-P衲長(zhǎng)石+葡萄石+緑舒石+緑泥石硬柱石的長(zhǎng)石緣泥石相凜柱石+衲長(zhǎng)石+緑泥石(lawsomte-aibite-chlontefaaes)や4壁片巖相(blueschistfaaes)BS鈉長(zhǎng)石+瑟閃石+綠泥石變綠片巖相(greenschistfacies)OS鈉長(zhǎng)石+緑簾石+陽(yáng)起石+緑泥石綠簾角閃巖相(epidote-amphibolitefaciei)EA最長(zhǎng)石+緑簾石+普通角閃石+陽(yáng)起石質(zhì)角閃巖相(amphibolitefacies)A科長(zhǎng)石+普通角閃石麻粒巖相(granulitefaaes)0科長(zhǎng)石+透輝石+發(fā)蘇輝石柳舞巖相(eclogitefacies)E1I鐵鋁榴石分子的石榴石+綠輝石?特征礦物的概念指穩(wěn)定的P-T范圍較窄,反映外界條件變化靈敏的礦物。特征礦物能指示P-T條什,常作為劃分等變線的標(biāo)志,因而有巨大的巖石學(xué)意義。如AhSiOs三種多形變體:紅柱石指示低壓、藍(lán)晶石指示髙壓、矽線石指示高溫等物理系可主要按溫度分為很低級(jí)（很低溫）、低級(jí)（低溫）、中級(jí)（中溫）和髙級(jí)（高溫）四個(gè)等級(jí)。各等級(jí)的特征礦物如下:很低級(jí):濁沸石、葡萄石、綠纖石;很低級(jí)ー低級(jí):絹云母、綠泥石,硬綠泥石、綠簾石,陽(yáng)起石、滑石、蛇紋石,中級(jí):十字石、藍(lán)晶石、普通角閃石、鐵鋁榴石高級(jí):矽線石、紫蘇輝石、正長(zhǎng)石。?變質(zhì)相的研究方法變質(zhì)相研究的基本任務(wù)是從變質(zhì)礦物共生組合出發(fā)，通過(guò)地質(zhì)調(diào)査,共生分析,結(jié)合有關(guān)實(shí)驗(yàn)資料,査明變質(zhì)作用物化條件及其變化特點(diǎn)。研究ー個(gè)地區(qū)的變質(zhì)相的工作程序大致分為野外地質(zhì)調(diào)査

室內(nèi)測(cè)試工作礦物共生分析綜合總結(jié)作業(yè)布置1?判斷變質(zhì)巖中礦物平衡的標(biāo)志有哪些?.決定礦物共生組合多樣性的組分是什么?為什么?.比較:①スび圖、A,や圖;②變質(zhì)帶、變質(zhì)相、變質(zhì)級(jí)、變質(zhì)相系.為什么巖石的ACF值計(jì)算公式中,A值要減去［⑹〇］與［N&0］之和?而巖石的A'KF值計(jì)算公式中,A,值要減去RO］、［Na#］和［CaO］之和？課后小結(jié)

課題第四章變質(zhì)巖的成分特征學(xué)時(shí)2學(xué)時(shí)教學(xué)目標(biāo)與要求1掌握變質(zhì)巖的化學(xué)成分特征;2掌握變質(zhì)巖的礦物成分特征;3掌握Turner的化學(xué)成分分類(lèi);4掌握等物理系列及等化學(xué)系列的概念;5掌握五大化學(xué)巖的基本特征；重點(diǎn)!變質(zhì)巖的化學(xué)成分特征；2變質(zhì)巖的礦物成分特征;3等物理系列及等化學(xué)系列的概念;4五大化學(xué)巖的基本特征;難點(diǎn)1五大化學(xué)巖的基本特征；2等物理系列及等化學(xué)系列的概念；教學(xué)方法與手段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參考資料王仁民、游振東、富公勤,1989,變質(zhì)巖石學(xué)。北京:地質(zhì)出版社徐樹(shù)桐、劉貽燦、江來(lái)利、蘇文、季壽元,1994,大別山的構(gòu)造格局和演化。北京:科學(xué)出版社徐學(xué)純,1998,麻粒巖相變質(zhì)流體和流體ー巖石相互作用。地學(xué)前緣,5（4）：284-290游振東、陳能松、張澤明,1996,中國(guó)桐柏大別構(gòu)造帶變質(zhì)演化的巖石學(xué)證跡,地球?qū)W報(bào),0（增刊）：16—22Turner,F.J.,1981,MetamorphicPetrology.2nded.,MeGraw-HillBookCompanyWang,F.&Chen,N.,1996,RegionalandThermodynamicMetamorphismoftheWesternHills,Beijing.GeologicalPublishingHouse.Wang,X.,Liu,J.G,andMao,H.K.,1989,Coesite-bearingeclogitefromDabieMountainsincentralChina.Geology,17:1085—1088KoP^€hhckhh,4.C.,1973, TeopcTMMecKHeocHOBbiana.uu3anerpo-reiie3HCOBMHtiepanoB.113n."HayKa"，MocKBaKopHKOBCKHM, C.H.,1979, （l）aUMMMCiaMOp（|）M3Ma MCTailCJIHTOB. M3A.HayKa,MocKBa:8-23MapaKyuieB,A.A.,1993,Herporpa（|）Hsi.H34.M「yMocKBa:267-319教學(xué)內(nèi)容及過(guò)程第四章變質(zhì)巖的成分特征ー、變質(zhì)巖的化學(xué)成分特征.變質(zhì)巖的化學(xué)成分與巖漿巖、沉積巖相比,變質(zhì)巖化學(xué)成分變化范圍大,與巖漿巖、沉積巖成分變化總范圍相當(dāng)。根據(jù)原巖的化學(xué)組成在變質(zhì)作用過(guò)程中是否發(fā)生改變,可以把變質(zhì)作用劃分等化學(xué)變質(zhì)作用和異化學(xué)變質(zhì)作用。等化學(xué)變質(zhì)作用:是指變質(zhì)作用過(guò)程中,不伴隨有交代作用,原巖組分除ル0和CO2以外,其它組分基本保持不變的變質(zhì)作用，如接觸變質(zhì)、區(qū)域變質(zhì)。異化學(xué)變質(zhì)作用、則伴隨有交代作用,在變質(zhì)作用過(guò)程中有元素帶入帶出,其組分有明顯變化,系統(tǒng)是開(kāi)放的。如氣ー液變質(zhì)及一部分混合巖化作用。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(lèi)型。從原巖角度，變質(zhì)巖分為:正變質(zhì)巖一原巖為火成巖鬲究瞪原巖為沉積巖復(fù)交窟巖一已形成的變質(zhì)巖再遭受變質(zhì)疋變質(zhì)若與扇變質(zhì)若一的化學(xué)成分差別SiO2：正變質(zhì)巖34-80%,副變質(zhì)巖0-95%以上;A12O3：正變質(zhì)巖不超過(guò)40%,副變質(zhì)巖髙達(dá)90%Fe2O3+FeO：正變質(zhì)巖一般＜15%,副變質(zhì)巖可＞30%,形成富鐵巖石;MnO:正變質(zhì)巖含量少（＜2%）, 副變質(zhì)巖可髙達(dá)20%以上（富鎰巖石）；CaO:正變質(zhì)巖不超過(guò)23%, 但富鈣的副變質(zhì)巖則常見(jiàn),可達(dá)50%以上K2O/Na2O:正變質(zhì)巖中K2O/Na20Vl的情況常見(jiàn),副變質(zhì)巖常＞1,可達(dá)2-3。在異化學(xué)變質(zhì)情況下,變質(zhì)巖的化學(xué)成分既取決于原巖的化學(xué)特征,又取決于交代作用的類(lèi)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，査明交代作用的特點(diǎn)和強(qiáng)度。變質(zhì)作用過(guò)程中,原巖的礦物成分、結(jié)構(gòu)構(gòu)造都要發(fā)生改變。甚至變得面目全非。然而,一般變質(zhì)作用則基本不改變?cè)瓗r的主要化學(xué)成分。即使是異化學(xué)變質(zhì)，也或多或小可追索出原巖化學(xué)成分變異的某些特點(diǎn)。因而變質(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。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(lèi)型和強(qiáng)度決定的。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,如一個(gè)變質(zhì)相或變質(zhì)帶的巖石。Turner提出ー個(gè)簡(jiǎn)明的等化學(xué)分類(lèi),將常見(jiàn)的變質(zhì)巖歸納為5個(gè)化學(xué)類(lèi)型:泥質(zhì)變質(zhì)巖:源于泥質(zhì)（鋁質(zhì)）沉積物;長(zhǎng)英質(zhì)變質(zhì)巖:包括變質(zhì)的砂巖、硅質(zhì)凝灰?guī)r和中酸性巖漿巖；鈣質(zhì)變質(zhì)巖: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;基性變質(zhì)巖: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;鎂質(zhì)變質(zhì)巖，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。5大類(lèi)變質(zhì)巖特征:溫壓敏感性:泥質(zhì)和基性巖石〉富鈣和鎂質(zhì)巖石＞長(zhǎng)英質(zhì)巖石;巖石強(qiáng)度:鎂質(zhì)〉基性〉長(zhǎng)英質(zhì)〉鈣質(zhì)〉泥質(zhì)原巖性質(zhì):泥質(zhì)、鈣質(zhì)、鎂質(zhì)易確定,而長(zhǎng)英質(zhì)、基性很復(fù)雜。二、變質(zhì)巖的礦物成分特征變質(zhì)巖的礦物成分的影響因素變質(zhì)巖礦物成分取決于巖石（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(lèi)型巖石會(huì)出現(xiàn)不同的變質(zhì)礦物組合,另ー方面，同一化學(xué)類(lèi)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。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CaC03和Sia,經(jīng)變質(zhì)后可出現(xiàn)石英、方解石、硅灰石等碳酸鹽和鈣硅酸鹽礦物,而不會(huì)出現(xiàn)紅柱石、藍(lán)晶石、タ線石等富鋁礦物。成分為純Sia的硅質(zhì)巖,在變質(zhì)作用過(guò)程中僅出現(xiàn)石英,形成純的石英巖。因此如不伴隨明顯的交代作用,則一定化學(xué)類(lèi)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(lèi)型。1.竽。2對(duì)變質(zhì)巖的礦物組合影響明顯。如果竽〇2不飽和,就會(huì)出現(xiàn)硅不飽和礦物剛玉、尖晶石、橄欖石這些硅不飽和礦物通常不與石英共生。五大類(lèi)常見(jiàn)巖石通常都含石英，屬SiCh飽和一過(guò)飽和巖石Z.ALOsIM）:變質(zhì)巖AI2O3、KO飽和程度對(duì)礦物共生有重要影響ー類(lèi)含富鋁礦物紅柱石、堇青石而不含鉀長(zhǎng)石另一類(lèi)含鉀長(zhǎng)石而不含富鋁礦物。雖然鉀長(zhǎng)石和富鋁礦物在該區(qū)都是穩(wěn)定的,但卻不能共生。因此，泥質(zhì)變質(zhì)巖劃分為兩個(gè)化學(xué)類(lèi)型:ー類(lèi)為k2o不足泥質(zhì)變質(zhì)巖，原巖為髙嶺石粘土巖、蒙脫石粘土巖;另ー類(lèi)為KQ過(guò)剩）泥質(zhì)變質(zhì)巖,原巖主要為水云母粘土巖結(jié)論:變質(zhì)巖的礦物組合是一定ル7-X條件下化學(xué)平衡產(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。由于反應(yīng)不徹底,可有熱峰前礦物殘留,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,査明其形成P-T條件，是建立P-T軌跡的巖石學(xué)方法。礦物成分特點(diǎn)一與巖漿巖對(duì)比變質(zhì)巖中廣泛出現(xiàn)鋁的硅酸鹽類(lèi)礦物，如紅柱石、藍(lán)晶石，矽線石（AbSiOj等；變質(zhì)巖中可出現(xiàn)不含鐵的鎂硅酸鹽類(lèi)礦物,如鎂橄欖石（MgzSiO,）和復(fù)雜的鈣鎂鐵錦鋁的硅酸鹽類(lèi)礦物（如石榴石類(lèi)）,而巖漿巖中一般是鐵鎂呈類(lèi)質(zhì)同象的正硅酸鹽；可出現(xiàn)鐵鎂鋁的鋁硅酸鹽類(lèi)礦物（堇青石，十字石）,巖漿巖中只出現(xiàn)鉀鈉鈣鋁硅酸鹽類(lèi)礦物,如各種長(zhǎng)石純鈣的硅酸鹽如硅灰石（CaSiOO為變質(zhì)巖所特有；變質(zhì)巖中含（0H）礦物比巖漿巖多見(jiàn)；變質(zhì)巖中碳酸鹽類(lèi)礦物分布廣泛。變質(zhì)巖中層狀、鏈狀構(gòu)造的礦物較多,常發(fā)育有較多的纖維狀、鱗片狀、柱狀、針狀礦物,且這些礦物的平均延展性比巖漿巖中同類(lèi)礦物大。如黑云母在巖漿巖中的延展性一般為L(zhǎng)5左右,而在變質(zhì)巖中達(dá)7-10變質(zhì)巖中常發(fā)育有分子排列極緊密的礦物,這種礦物具有較小的分子體積和較大的比重，如石榴石反應(yīng)式: MgzSiO,+CaALSi208 CaMgzA12Si3012礦物 橄欖石鈣長(zhǎng)石 石榴子石分子體積:43.9 101.1 121?礦物內(nèi)部結(jié)構(gòu)和其它特點(diǎn)變質(zhì)巖中同質(zhì)異象礦物發(fā)育,如紅柱石,藍(lán)晶石斜長(zhǎng)石的環(huán)帶結(jié)構(gòu)在變質(zhì)巖中較少見(jiàn)變質(zhì)巖中礦物的變形現(xiàn)象發(fā)育五大化學(xué)類(lèi)型變質(zhì)巖的化學(xué)成分礦物成分特點(diǎn)? 泥質(zhì)變質(zhì)巖化學(xué)成分:Al2o3,K2O含量髙,K,O,Al203相對(duì)含量變化大;礦物成分:是云母含量髙,石英常見(jiàn),兩個(gè)亞類(lèi)礦物成分有明顯差別:AI2O3過(guò)剩的泥質(zhì)變質(zhì)巖一富鋁系列:特點(diǎn):★A12O3>K2O+Na2O+CaO（分子數(shù)）★含富鋁礦物（紅柱石、藍(lán)晶石、タ線石等）；★中低溫時(shí)無(wú)鉀長(zhǎng)石;★髙溫時(shí)（麻粒巖相、輝石角巖相等）出現(xiàn)鉀長(zhǎng)石K20過(guò)剩的泥質(zhì)變質(zhì)巖,特點(diǎn)是:★含鉀長(zhǎng)石;★中低溫時(shí)無(wú)富鋁礦物;★髙溫時(shí)出現(xiàn)富鋁礦物（タ線石、堇青石等）中低溫時(shí)富鋁礦物與鉀長(zhǎng)石不共生,兩類(lèi)泥質(zhì)巖礦物組合明顯不同。高溫時(shí)富鋁礦物與鉀長(zhǎng)石共生,兩類(lèi)泥質(zhì)巖礦物組合相同,僅礦物含量有差別長(zhǎng)英質(zhì)變質(zhì)巖化學(xué)成分:SiO2含量髙，通常K2〇過(guò)剩、A12O3不足礦物成分:以石英、長(zhǎng)石為主,礦物組合與k2〇過(guò)剩的泥質(zhì)變質(zhì)巖相同鈣質(zhì)變質(zhì)巖化學(xué)成分:CaO含量髙,可含一定量的MgO、FeO、A12O3、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、透輝石、陽(yáng)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(zhǎng)石、鈣鋁ー鈣鐵榴石、符山石等）及石英鎂質(zhì)變質(zhì)巖化學(xué)成分:富MgO、FeO,貧CaO、A12O3、SiO2。礦物成分:缺乏長(zhǎng)石、石英，富含富鎂鐵的礦物（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(yáng)起石、綠泥石、黑云母、鐵鋁ー鎂鋁榴石等。變質(zhì)巖礦物的成因分類(lèi)不穩(wěn)定礦物-殘余礦物概念:在一定變質(zhì)條件下超越平衡條件而存在的早先已有礦物的準(zhǔn)穩(wěn)定殘余礦特征:與其它礦物之間存在明顯的置換關(guān)系常見(jiàn)于低級(jí)變質(zhì)巖和退變質(zhì)巖穩(wěn)定礦物概念:在一定變質(zhì)