變質(zhì)巖基本特征和分類

變質(zhì)巖的基本特征和分類命名

BasicCharacteristics,ClassificationsandNomenclatureofMetamorphicRocks

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)巖和基性巖對溫壓條件變化比較敏感，常根據(jù)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,與之對應(yīng)的化學(xué)平衡會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)白云母橄欖石：(Mg,Fe)2[SiO4]X3Y2[SiO4]3石榴石：(Ca,Mg,Fe,Mn)3(Al,Fe,Cr)2[SiO4]3藍(lán)晶石、紅柱石、矽線石：

Al2

SiO5綠簾石（epidote）：Ca2Al2Fe[Si2O7][SiO4]O(OH)斜方輝石：(Mg,Fe)2Si2O6單斜輝石：(Ca,Na)x(Mg,Fe,Mn,Al,…)1＋x(Si,Al)2O6

透閃石(tremolite)—陽起石(actinolite)：

Ca2Mg5[Si4O11]2(OH)2-Ca2(Mg,Fe)5[Si4O11]2(OH)2普通角閃石NaCa2(Mg,Fe,Al)5[(Si,Al)4O11]2(OH)2滑石：Mg3[Si4O10](OH)2葉蠟石Al2[Si4O10](OH)2白云母（muscovite）：KAl2[AlSi3O10](OH)黑云母K(Mg,Fe)3[AlSi3O10](OH,F)2蛇紋石（serpentine）：Mg6[Si4O10](OH)8綠泥石(Mg,Fe,Al)5~6(Si,Al)4O10](OH)8透閃石(tremolite)—陽起石(actinolite)：

Ca2Mg5[Si4O11]2(OH)2-Ca2(Mg,Fe)5[Si4O11]2(OH)2普通角閃石NaCa2(Mg,Fe,Al)5[(Si,Al)4O11]2(OH)2K[AlSi3O8]-Na[AlSi3O8]-Ca[Al2Si3O8]（1）泥質(zhì)變質(zhì)巖化學(xué)成分特點(diǎn):Al2O3、K2O含量高，K2O、Al2O3相對含量變化大。礦物成分特點(diǎn):云母含量高，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)云母類礦物白云母：KAl2[AlSi3O10](OH)黑云母：K(Mg,Fe)3[AlSi3O10](OH,F)2石英SiO2鉀長石K[AlSi3O8]-Na[AlSi3O8]富鋁礦物

紅柱石/藍(lán)晶石/夕線石：Al2SiO5堇青石：Mg2Al2Al2Si5O18

硬綠泥石：綠泥石：(Mg,Fe,Al)5~6(Si,Al)4O10](OH)8（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)

碳酸鹽礦物方解石：CaCO3白云石：（CaMg）CO3鈣鎂硅酸鹽礦物硅灰石：CaSiO3透輝石：(Ca,Na)x(Mg,Fe,Mn,Al,…)1＋x(Si,Al)2O6

陽起石、透閃石：Ca2Mg5[Si4O11]2(OH)2-Ca2(Mg,Fe)5[Si4O11]2(OH)2滑石等：Mg3[Si4O10](OH)2鈣鋁硅酸鹽礦物綠簾石：Ca2Al2Fe[Si2O7][SiO4]O(OH)方柱石：鈣質(zhì)斜長石：Ca[Al2Si3O8]鈣鋁-鈣鐵榴石：Ca3Al2Si3O12Ca3Fe2Si3O12符山石等石英（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)鐵鎂鈣的硅酸鹽、鋁硅酸鹽斜長石Ca[Al2Si3O8]綠簾石Ca2Al2Fe[Si2O7][SiO4]O(OH)綠泥石(Mg,Fe,Al)5~6(Si,Al)4O10](OH)8單斜輝石(Ca,Na)x(Mg,Fe,Mn,Al,…)1＋x(Si,Al)2O6

單斜閃石（透閃石、陽起石、普通角閃石）：Ca2Mg5[Si4O11]2(OH)2-Ca2(Mg,Fe)5[Si4O11]2(OH)2NaCa2(Mg,Fe,Al)5[(Si,Al)4O11]2(OH)2斜方輝石(Mg,Fe)2Si2O6鐵鋁-鎂鋁榴石(Mg,Fe)3Al2[SiO4]3黑云母K(Mg,Fe)3[AlSi3O10](OH,F)2（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)

富含富鎂鐵的礦物蛇紋石Mg6[Si4O10](OH)8滑石Mg3[Si4O10](OH)2水鎂石Mg(OH)2菱鎂礦MgCO3直閃石、鎂鐵閃石紫蘇輝石透閃石、陽起石Ca2Mg5[Si4O11]2(OH)2-Ca2(Mg,Fe)5[Si4O11]2(OH)2綠泥石(Mg,Fe,Al)5~6(Si,Al)4O10](OH)8黑云母K(Mg,Fe)3[AlSi3O10](OH,F)2鐵鋁-鎂鋁榴石等:(Mg,Fe)3Al2[SiO4]3三、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。變余的輝綠結(jié)構(gòu)Progressivethermalmetamorphismofadiabase(coarsebasalt).FromBest(1982).IgneousandMetamorphicPetrology.W.H.Freeman.SanFrancisco.

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變余的輝綠結(jié)構(gòu)Progressivethermalmetamorphismofadiabase(coarsebasalt).FromBest(1982).IgneousandMetamorphicPetrology.W.H.Freeman.SanFrancisco.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Figure22-1.Examplesoffoliatedmetamorphicrocks.a.Slate.b.

Phyllite.Notethedifferenceinreflectanceonthefoliationsurfacesbetweenaandb:phylliteischaracterizedbyasatinysheen.Winter(2001)AnIntroductiontoIgneousandMetamorphicPetrology.PrenticeHall.abSlate:compact,veryfine-grained,metamorphicrockwithawell-developedcleavage.FreshlycleavedsurfacesaredullPhyllite:arockwithaschistosityinwhichveryfinephyllosilicates(sericite/phengiteand/orchlorite),althoughrarelycoarseenoughtoseeunaided,impartasilkysheentothefoliationsurface.Phylliteswithbothafoliationandlineationareverycommon.板狀與千枚狀構(gòu)造Figure22-1c.Garnetmuscoviteschist.Muscovitecrystalsarevisibleandsilvery,garnetsoccuraslargedarkporphyroblasts.Winter(2001)AnIntroductiontoIgneousandMetamorphicPetrology.PrenticeHall.Schist:ametamorphicrockexhibitingaschistosity.Bythisdefinitionschistisabroadterm,andslatesandphyllitesarealsotypesofschists.Incommonusage,schistsarerestrictedtothosemetamorphicrocksinwhichthefoliatedmineralsarecoarseenoughtoseeeasilyinhandspecimen.片狀構(gòu)造Figure22-1d.Quartzo-feldspathicgneisswithobviouslayering.Winter(2001)AnIntroductiontoIgneousandMetamorphicPetrology.PrenticeHall.Gneiss:ametamorphicrockdisplayinggneissosestructure.Gneissesaretypicallylayered(alsocalledbanded),generallywithalternatingfelsicanddarkerminerallayers.Gneissesmayalsobelineated,butmustalsoshowsegregationsoffelsic-mineral-richanddark-mineral-richconcentrations.片麻狀構(gòu)造Figure23-18.AugenGneiss.Winter(2001)AnIntroductiontoIgneousandMetamorphicPetrology.PrenticeHall.片麻狀構(gòu)造和眼球狀構(gòu)造3.變質(zhì)結(jié)構(gòu)1）變質(zhì)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)變質(zhì)結(jié)構(gòu)包括變晶結(jié)構(gòu)和變形結(jié)構(gòu)。

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)性微粒細(xì)粒中粒粗粒0.1mm1mm2mm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：微粒細(xì)粒中粒粗粒0.2mm2mm5mm巖漿巖粒度劃分方案：微粒細(xì)粒中粒粗粒0.1mm1mm2mm變質(zhì)巖粒度劃分方案：微-隱晶細(xì)粒粗粒極粗0.005mm1mm2mm0.5mm中粒

化學(xué)沉積巖粒度劃分方案：Progressivesyntectonicmetamorphismofavolcanicgraywacke,NewZealand.FromBest(1982).IgneousandMetamorphicPetrology.W.H.Freeman.SanFrancisco.

微粒細(xì)粒中粒粗粒0.1mm1mm2mm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：Figure23-23.

Continuousschistositydevelopedbydynamicrecrystallizationofbiotite,muscovite,andquartz.a.Plane-polarizedlight,widthoffield1mm.b.Crossed-polars,widthoffield2mm.Althoughthereisadefinitefoliationinbothsamples,themineralsareentirelystrain-free.ab微粒鱗片花崗變晶結(jié)構(gòu)Progressivesyntectonicmetamorphismofavolcanicgraywacke,NewZealand.FromBest(1982).IgneousandMetamorphicPetrology.W.H.Freeman.SanFrancisco.

細(xì)粒鱗片花崗變晶結(jié)構(gòu)它形花崗變晶結(jié)構(gòu)Kf+pl+Bi+Qtz+chl(atthecenterofthephotograph)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:Hornblende+Pl(altered)微粒半自形-它形柱粒狀變晶結(jié)構(gòu)嵌狀變晶結(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)包裹體較少時(shí)，稱為包含變晶結(jié)構(gòu)；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)。Progressivedevelopmentofadepletionhaloaboutagrowingporphyroblast.FromBest(1982).IgneousandMetamorphicPetrology.W.H.Freeman.SanFrancisco.

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twobigcrystalsofchloritoidinamatrixofquartzandmica“Snowballgarnet”withhighlyrotatedspiralSi.Porphyroblastis~5mmindiameter.FromYardleyetal.(1990)AtlasofMetamorphicRocksandtheirTextures.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)。Figure26-20.

a.Sketchfromaphotomicrographshowingsmallcrystalsofkyanite(purple)andquartz(blue)inalargermuscovitegrain(green).Smallcrystalsoffibroliticsillimanitealsooccurinthemuscovite.GlenCova,Scotland.b.

Sillimaniteneedlesinquartz(blue)embayingmuscovite(green).Pinkcrystalsarebiotite.Donegal,Ireland.AfterCarmichael(1969).

Contrib.Mineral.Petrol.,20,244-267.

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)Figure23-54.PortionofamultiplecoronitedevelopedasconcentricrimsduetoreactionatwhatwasinitiallythecontactbetweenanolivinemegacrystandsurroundingplagioclaseinanorthositesoftheupperJotunNappe,W.Norway.FromGriffen(1971)J.Petrol.,12,219-243.Photomicrographofmultiplereactionrimsbetweenolivine(green,left)andplagioclase(right).變形結(jié)構(gòu)是變形機(jī)制的反映，變