變質(zhì)巖的基本特征和分類(lèi)

變質(zhì)巖的基本特征和分類(lèi)第1頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月巖石的化學(xué)成分、礦物成分、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造構(gòu)成巖石的主要特征，其中礦物成分是化學(xué)成分的宏觀體現(xiàn)和直接反映。變質(zhì)巖與巖漿巖和沉積巖的區(qū)別，除宏觀尺度上即產(chǎn)狀上的區(qū)別外，礦物成分、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造也有特征區(qū)別，必須扎實(shí)掌握。在變質(zhì)巖巖石的家族中，不同成因類(lèi)型的變質(zhì)巖也從組成、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造上具有各自獨(dú)有的特征，必須正確區(qū)分（必要時(shí)要結(jié)合化學(xué)成分才能加以區(qū)分）。第2頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、巖石成分特點(diǎn)和化學(xué)類(lèi)型劃分二、礦物成分特點(diǎn)及影響因素三、變質(zhì)巖的結(jié)構(gòu)構(gòu)造四、變質(zhì)巖的原巖恢復(fù)五、變質(zhì)巖的巖相學(xué)分類(lèi)第3頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、變質(zhì)巖化學(xué)成分特點(diǎn)

和化學(xué)類(lèi)型劃分

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)。對(duì)于等化學(xué)變質(zhì)過(guò)程（封閉：重結(jié)晶和變質(zhì)分異），成分基本不變；對(duì)于異化學(xué)變質(zhì)過(guò)程（開(kāi)放：變質(zhì)交代）成分部分或全部改變第4頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1、特點(diǎn)（1）仍然以13個(gè)氧化物為主：SiO2,TiO2,Al2O3,Fe2O3,FeO,MnO,MgO,CaO,Na2O,K2O,P2O5,CO2,H2O+；另有微量元素，REE，同位素。。。（2）與巖漿巖和沉積巖相比某種化學(xué)成分變化范圍大，相當(dāng)于巖漿巖和沉積巖相比極端值，如石英中的SiO2含量可達(dá)100wt%；可出現(xiàn)正常巖漿巖或沉積巖不存在的化學(xué)成分：如藍(lán)晶石鋁直閃石片巖以高鋁和高鎂為特征，在巖漿巖和沉積巖都無(wú)對(duì)應(yīng)化學(xué)成分的巖石類(lèi)型。原因：過(guò)程復(fù)雜，先交代（海底風(fēng)化）作用，然后再發(fā)生變質(zhì)重結(jié)晶。第5頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、變質(zhì)巖的主要化學(xué)組分分類(lèi)A——孤立組分：低含量氧化物如TiO2、P2O5將形成獨(dú)立礦物，而稱(chēng)之；B——過(guò)剩組分：CO2和H2O+將作為一些主要礦物的一部分，且取之不盡，用之不完，故稱(chēng)為過(guò)剩組分，SiO2也屬過(guò)剩組分，以石英礦物相存在；C——有效組分：Al2O3,Fe2O3,FeO,MnO,MgO,CaO,Na2O,K2O，并據(jù)類(lèi)質(zhì)同像替換性質(zhì)，可歸并為A=Al2O3+Fe2O3、C=CaO、K=K2O+Na2O、F=FeO+MnO+MgO,并常選擇其中的三種組分以圖解的形成來(lái)表達(dá)巖石的成分特征和礦物組合第6頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.變質(zhì)巖化學(xué)類(lèi)型的劃分Turner（1955）提出一個(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：（1）泥質(zhì)變質(zhì)巖（pelitic）：源于泥質(zhì)巖(泥巖\頁(yè)巖\粘土巖等)；（2）長(zhǎng)英質(zhì)變質(zhì)巖（quartz-feldspathic/felsic）：源于石英砂巖和長(zhǎng)石砂巖、中酸性的凝灰?guī)r和中酸性巖漿巖(侵入巖和火山巖)；（3）鈣質(zhì)變質(zhì)巖（calcareous）：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）基性變質(zhì)巖（basic）：源于基性巖漿巖和富含F(xiàn)e、Mg的泥泥灰質(zhì)沉積物；（5）鎂質(zhì)變質(zhì)巖（magnesian）：源于超鎂鐵質(zhì)巖漿巖和綠泥石質(zhì)及其它富含Mg、Fe的沉積物。第7頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4、五大化學(xué)類(lèi)型變質(zhì)巖的成分特點(diǎn)(p.320Fig.20-6)第8頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、變質(zhì)巖的礦物成分

1。特點(diǎn)復(fù)雜多樣原因：化學(xué)組成范圍寬；變質(zhì)作用條件范圍也寬，變質(zhì)作用特點(diǎn)（等化學(xué)/異化學(xué)）；應(yīng)力和溶液參與。變質(zhì)礦物的成因類(lèi)型（1）貫通礦物；（2）特征變質(zhì)礦物（成分/條件）；（3）穩(wěn)定礦物/峰期礦物（組合）（4）殘余礦物；（5）礦物世代第9頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.影響因素（原巖化學(xué)成分與變質(zhì)條件）1）原巖化學(xué)成分第10頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（1）基性變質(zhì)巖在不同變質(zhì)級(jí)中的礦物成分第11頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（2）泥質(zhì)變質(zhì)巖在不同變質(zhì)級(jí)中的礦物成分第12頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（3）白云母、黑云母、角閃石、紫蘇輝石、斜長(zhǎng)石的礦物成分vs變質(zhì)條件

白云母：綠磷石分子（與Fe-Mg有關(guān)的端員組分）隨溫度升高而降低；黑云母：Fe/Mg比和Ti含量隨溫度升高而升高，其N(xiāo)g顏色變化低級(jí)（棕綠）中級(jí)（棕）高級(jí)（褐、褐紅）；角閃石：

Fe/Mg比和Ti含量隨溫度升高而升高，其N(xiāo)g顏色變化低級(jí)（淡綠）中低級(jí)（藍(lán)綠）中級(jí)（黃綠）高級(jí)（棕綠、綠棕）；紫蘇輝石：Al含量隨溫度升高而增高，Np從淡粉紅玫瑰紅斜長(zhǎng)石：Ca/Na比值隨溫度升高而增高第13頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2）壓力條件對(duì)變質(zhì)礦物成分的影響

（自我總結(jié)）

白云母：角閃石：?jiǎn)涡陛x石斜長(zhǎng)石：石榴子石Als：石英：C第14頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、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(lèi)命名的依據(jù)。

第15頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2．構(gòu)造類(lèi)型

分變質(zhì)和變余兩個(gè)成因類(lèi)型2.1變質(zhì)（變成）構(gòu)造

分定向、非定向兩大類(lèi)2.1.1定向構(gòu)造定向構(gòu)造是變質(zhì)巖的一大重要特征。定向構(gòu)造可分為面狀構(gòu)造和線狀構(gòu)造兩大類(lèi)，它們經(jīng)常共生在一起。在露頭上識(shí)別和測(cè)量面、線理是變質(zhì)巖區(qū)野外地質(zhì)調(diào)查的基礎(chǔ)工作，它可以使地質(zhì)學(xué)家獲得變質(zhì)巖區(qū)構(gòu)造演化信息。第16頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.1.1.1面狀構(gòu)造面狀構(gòu)造表現(xiàn)為一系列近平行排列的面，這種面是在變質(zhì)作用過(guò)程中形成的，統(tǒng)稱(chēng)為面理（foliation）。第17頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月a.板狀構(gòu)造；b.千枚狀構(gòu)造；c.片狀構(gòu)造；d.片麻狀構(gòu)造；e.層狀（條帶狀）構(gòu)造；f.眼球狀構(gòu)造第18頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月a.拉伸線理（礦物定向，僅發(fā)育拉伸線理的巖石可稱(chēng)L-構(gòu)造巖）b.面理面上的拉伸線理（礦物在面理上定向，S-L構(gòu)造巖）c.皺紋線理（對(duì)應(yīng)于小型柔皺如折辟脊的線理）d.交面線理（晚期面理交切早期面理而產(chǎn)生的一組線理）2.1.1.2線狀構(gòu)造

線狀構(gòu)造即線理（lineation），是巖石中各種線狀要素的平行定向排列。第19頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.1.2無(wú)定向構(gòu)造主要有塊狀構(gòu)造、斑點(diǎn)狀構(gòu)造、瘤狀構(gòu)造角礫狀構(gòu)造、云染狀和霧迷狀構(gòu)造等類(lèi)型

第20頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月向上變細(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2.2變余構(gòu)造正變質(zhì)巖：變余枕狀構(gòu)造、變余氣孔構(gòu)造、變余杏仁構(gòu)造等；副變質(zhì)巖常見(jiàn)變余（交錯(cuò)、粒序等）層理構(gòu)造第21頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.結(jié)構(gòu)類(lèi)型

也分變質(zhì)和變余兩個(gè)成因類(lèi)型

3.1變余結(jié)構(gòu)

變余斑狀結(jié)構(gòu)（a）和變余砂狀結(jié)構(gòu)（b）第22頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.2變質(zhì)結(jié)構(gòu)3.2.1變晶結(jié)構(gòu)及主要類(lèi)型變晶結(jié)構(gòu)是變質(zhì)過(guò)程中因變質(zhì)結(jié)晶和變質(zhì)分異而形成的巖石所具有的結(jié)構(gòu)。由于巖石是在基本保持固體狀態(tài)下結(jié)晶形成的，晶體生長(zhǎng)不自由，因此，變晶結(jié)構(gòu)具有自形程度較差、粒度變化大、常見(jiàn)包裹體和反應(yīng)現(xiàn)象等特點(diǎn)。交代結(jié)構(gòu)可以在局部形成指示交代特征的結(jié)構(gòu)，屬局部結(jié)構(gòu)，其巖石結(jié)構(gòu)仍屬于變晶結(jié)構(gòu)。本次講課不專(zhuān)門(mén)涉及交代結(jié)構(gòu)。一般的變晶結(jié)構(gòu)包括組成巖石礦物的粒度、形狀、自形程度、相互關(guān)系等四個(gè)內(nèi)容，由交代作用形成的巖石中普遍發(fā)育交代結(jié)構(gòu)，將在有關(guān)課程中介紹。變質(zhì)結(jié)構(gòu)包括變晶結(jié)構(gòu)、交代結(jié)構(gòu)和變形結(jié)構(gòu)等。第23頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（１）反映變晶粒度、自形程度和形狀特征的變晶結(jié)構(gòu)自形程度：變質(zhì)巖中的礦物大多為他形變晶，極少見(jiàn)自形的變質(zhì)礦物，礦物的自形程度受成面能控制（變晶系）：一般做局部描述形狀：宏觀上，據(jù)組成變質(zhì)巖礦物的形狀，可將巖石結(jié)構(gòu)描述為粒狀（花崗）變晶結(jié)構(gòu)、柱狀變晶結(jié)構(gòu)、鱗片變晶結(jié)構(gòu)等，如由多種形狀礦物組成，可復(fù)合命名，如鱗片花崗變晶結(jié)構(gòu)粒度：從絕對(duì)粒度，變晶結(jié)構(gòu)分為粗粒（＞2mm）、中粒（2-1mm）、細(xì)粒(1-0.1mm)和微粒（＜0.1mm）變晶結(jié)構(gòu)等。第24頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月從相對(duì)粒度分：（a）等粒變晶結(jié)構(gòu)：可考慮用粒度變晶結(jié)構(gòu)取代；（b）不等粒變晶結(jié)構(gòu)：描述粒度變化范圍；（c）斑狀變晶結(jié)構(gòu)：如有應(yīng)重點(diǎn)描述，并對(duì)巖石的基質(zhì)按形狀變晶結(jié)構(gòu)描述第25頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（２）相互關(guān)系——包裹關(guān)系（嵌狀變晶結(jié)構(gòu)）這種結(jié)構(gòu)屬局部結(jié)構(gòu)，僅描述該礦物時(shí)提及。

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。這種相對(duì)大的變晶稱(chēng)變嵌晶。當(dāng)包裹體很多，變嵌晶呈篩狀時(shí)，則稱(chēng)為篩狀變晶結(jié)構(gòu)。當(dāng)包裹體定向排列時(shí)，則稱(chēng)為殘縷結(jié)構(gòu)。若殘縷強(qiáng)烈彎曲呈S形，狀如雪球，又稱(chēng)為雪球結(jié)構(gòu)。第26頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（３）變晶相互關(guān)系——反應(yīng)結(jié)構(gòu)（重要，以往大四有專(zhuān)題課，現(xiàn)已放入研究生課程，本次講課不要求）

當(dāng)變質(zhì)反應(yīng)或交代反應(yīng)不徹底，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(lèi)結(jié)構(gòu)稱(chēng)為反應(yīng)結(jié)構(gòu)或不平衡結(jié)構(gòu)（你記得的?。?。第27頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月港灣結(jié)構(gòu)島嶼結(jié)構(gòu)反應(yīng)邊和冠狀體結(jié)構(gòu)第28頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月Plagioclase斜長(zhǎng)石Garnet石榴子石Augite普通輝石Omphacite綠輝石第29頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.2.2變形結(jié)構(gòu)

變形結(jié)構(gòu)是由變形機(jī)制所形成的變質(zhì)巖（動(dòng)力變質(zhì)巖）的特征結(jié)構(gòu)，它因變形性質(zhì)的不同而有不同的特點(diǎn)。觀察變形結(jié)構(gòu)除了從巖石薄片或手標(biāo)本角度外，也常從更小尺度的晶內(nèi)和晶界角度觀察。國(guó)外學(xué)者文獻(xiàn)中常稱(chēng)其為組構(gòu)（fabric)或顯微構(gòu)造(micro-textures或micro-tectonics)。在描述巖石時(shí)，我們不僅要描述巖石總體的變形結(jié)構(gòu)特征，也要對(duì)晶內(nèi)和晶界變形結(jié)構(gòu)在組分中加以描述

第30頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月a.碎裂結(jié)構(gòu)（示意），斷層角礫巖，基質(zhì)中含氧化錳充填物；b.糜棱結(jié)構(gòu)，Pl-Q-Ms-Ch糜棱巖；c.玻璃質(zhì)碎粒結(jié)構(gòu)，假玄武玻璃。3.2.2.1動(dòng)力變質(zhì)巖的變形結(jié)構(gòu)

無(wú)論是脆性變形還是塑性變形，都趨向于使巖石細(xì)?；?，而且或多或少有原巖顆粒殘留。變形結(jié)構(gòu)觀察包括巖石尺度和晶體尺度。

第31頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.2.2.2晶內(nèi)和晶界變形的結(jié)構(gòu)表現(xiàn)（１）晶粒脆性變形a.裂紋石榴石；b.碎裂石榴石；c.角閃石大晶體破碎成細(xì)小晶體集合體第32頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（２）晶內(nèi)塑性變形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。第33頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（３）擴(kuò)散流動(dòng)（a）亞顆粒、（b）壓溶顆粒和c、d（壓力影）a.糜棱巖中一紋帶石英被亞顆粒（SG）替代；b.受壓溶的石英顆粒，塵點(diǎn)顯示原顆粒輪廓；c.圍繞黃鐵礦的壓力裾；d.石榴石沿著面理的綠泥石鞘。第34頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月四、變質(zhì)巖的原巖恢復(fù)

基本途徑（四個(gè)）（1）地質(zhì)產(chǎn)狀和巖石組合；（2）巖相學(xué)（特殊礦物和殘余結(jié)構(gòu)構(gòu)造）；（3）地球化學(xué)（主量、微量、同位素等）；（4）副礦物（鋯石）第35頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月區(qū)分正、副片麻巖的Werner（1987）圖解

CaO-MgO-<FeO>圖解1．副角閃巖；2．正角閃巖第36頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月變質(zhì)石英砂巖中的碎屑鋯石弱變質(zhì)改造的變質(zhì)花崗巖中的巖漿成因鋯石強(qiáng)變質(zhì)改造的變質(zhì)花崗巖中的巖漿成因鋯石第37頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月五、變質(zhì)巖的巖相學(xué)分類(lèi)和命名

變質(zhì)巖巖相學(xué)分類(lèi)方案有兩類(lèi)：一類(lèi)建立在礦物成分基礎(chǔ)上稱(chēng)為礦物學(xué)分類(lèi)，通常限于結(jié)晶質(zhì)的區(qū)域質(zhì)巖；另一類(lèi)主要考慮結(jié)構(gòu)構(gòu)造，用巖石最顯著的結(jié)構(gòu)構(gòu)造