4-共生分析变质相及变质相系
第五章 变质相和变质相系
第五章
变质相和变质相系
第一节
一、变质相的概念
变质相
1911年，23岁的戈尔德施密特 （ Goldschmidt）发表了对挪威奥斯陆 （ Oslo）地区接触变质作用研究的专著， 第一次成功的把相律应用于变质岩中平 衡矿物共生组合的研究。近于同时，与 Goldschmidt 同 龄 的 芬 兰 人 艾 斯 科 拉 （ Eskola,1914、1915）也在芬兰西南 的奥里耶维（ Orijä vi）地区从事接触变 质作用研究。
4. 绿片岩相（GS） 特征矿物组合是钠长石（Ab）＋绿 帘石（ Ep）＋绿泥石（ Chl）＋阳起石 （ Act） （基性岩石）或钠长石（ Ab） ＋绿帘石（Ep）＋白云母（Ms）＋绿泥 石（Chl）＋石英（Q）（泥质岩石）， 高温部分出现黑云母，高压部分出现黑 硬绿泥石、硬绿泥石和铁铝榴石。叶蜡 石和硬绿泥石等不与钾长石共生。绿片 岩相的范围大致是： 温度 400 ～ 500 ℃， 压力0.3～0.8GPa。
根据目前的研究现状，变质相的概念可
确定如下： 变质相是一定温压范围内形 成的各种化学组成的变质岩中的一套变 质矿物组合。它们在时间上、空间上反 复共生，且矿物组合与岩石化学成分之 间有着固定的、可以预测的对应关系。 * 在理解变质相的概念时应注意下 列问题：
（1）一个变质相大体上是一个等物 理系列，包括一定物化条件范围内形成 的各种化学成分的变质岩石。 因而变质 相与岩石化学成分无关，不能依据个别 岩石类型定义一个变质相。 （2）“时间上、空间上反复出现” 指同一变质相的岩石在不同时代、不同 地区经常重复出现。这一方面说明它们 在形成时接近化学平衡，另一方面表明 它们能在大范围内进行对比。
变质岩资料部分答案
一、名词解释1、变质岩：是指由于温度、压力、剪切应力、活动性流体参与等一种或多种物理化学条件的变化，使地壳中已经存在的岩石（火成岩、沉积岩或先前的变质岩）在基本为固态的情况下，相应出现岩石外貌（产状、结构构造等）和物质组成(矿物成分、化学成分）的变化而形成的新的岩石。
2、正变质岩：由岩浆岩经过变质作用形成的变质岩。
3、副变质岩:由沉积岩经过变质作用形成的变质岩.4、麻粒岩:是在麻粒岩相变质条件下形成的含有紫苏辉石等高温变质矿物组合的区域高级变质岩石。
是麻粒岩相的代表性岩石5、榴辉岩:是一种主要由绿辉石和含钙的铁镁铝榴石组成的区域变质岩石。
是超高压、高压条件下形成的变质岩,可以达到6 GPa(120-180km以上）。
6、TTG片麻岩（TTG岩系）7、孔兹岩；主要由矽线石、石榴子石、石英、长石组成的泥质变质岩习惯称为孔兹岩。
8、矽卡岩：属于接触—交代变质岩类.主要由石榴石（钙铝榴石-钙铁榴石)、辉石（透辉石-钙铁辉石)、符山石、方柱石、硅灰石等含钙高的硅酸盐矿物组合。
9、云英岩—酸性阶段形成的交代岩。
定义—-主要是酸性侵入岩，特别是黑云母花岗岩受到气液变质作用后形成的岩石，主要由白云母和石英组成（石英>50％，白云母45—50%）。
10、变质作用：是指在地球内力作用下,早先形成的岩石（包括火成岩、沉积岩和变质岩)适应新的地质环境和物理化学条件，在基本保持固体状态下（可有流体的参与）所发生的矿物成分、结构构造甚至化学成分变化的过程，称为变质作用.11、重结晶作用：指岩石在基本保持固体状态下的矿物重新组合和通过化学反应形成新矿物的过程；12、变质结晶作用：岩石在变质条件下的结晶作用；13、交代作用：指固体岩石在化学活动性流体作用下通过组分带入、带出而使岩石总化学成分（除H2O、CO2等挥发分外）和矿物成分发生变化的过程。
14、区域变质作用：是在岩石圈范围规模巨大（体积大于数千立方米)的变质作用.其变质因素复杂，往往多个因素综合作用。
大地构造学 第四章 变质、变形作用与大地构造环境
第四章 变质、变形作用与大地构造环境变质岩全部是次生的，有正变质、副变质岩。
所有的变质岩都发生了一定的重结晶，重定向，出现大量新生矿物，面每种矿物和岩石在一定的物理、化学环境下保持稳定，所以变质岩反映了温度、压力及流体状态等物理化学条件的变化，因而变质矿物组合和结构的研空对区域构造分析具有重要意义。
第一节 变质作用与大地构造环境一 变质相带变质带是Barrow在苏格兰东南部的达拉德多（Dalradian）中首次证实卫区域变质作用的递增性质。
1893年Barrow（巴罗式变质带）提出递增变质带：绿泥石带――黑云母带――石榴石――十字石带――蓝晶石带――夕线石带变质带的分界线是古变质面与地表的交线（图1）。
图1 变质带变质带的划分是根据单个变质矿物的出现为标志的，但单一矿物的出现可以在较宽的P －T条件下，这样就难以记变质矿物形成时的P－T环境，如：钾长石，矽线石，石榴石各自具有较宽的P－T稳定区，但是正长石＋矽线石＋铁铝榴石组合确实只在最高级的变质作用中出现，因此，爱斯科拉提出了变质相的概念。
变质相――是变质岩中一套在空间上多次出现的变质矿物组合。
它的矿物成分和化学成分之间存在着恒定的和可以预测的关系，爱斯科拉共提出了八个变质相（图2）。
其中警戒变质有5个：1蓝片岩相：高压－低温条件蓝闪石＋硬玉蓝闪石＋绿辉石蓝闪石＋硬玉＋石英2 绿片岩相：低级变质钠长石＋绿帘石白云母＋绿泥石＋或－榍石（泥质岩）阳起石＋绿泥石＋硬绿泥石（基性岩）3 绿帘石－角闪岩相：介于绿片岩相与角闪岩相之间绿泥石＋绿帘石＋角闪石＋钠长石4 角闪岩相：中高级变质石英＋白云母＋黑云母＋矽线石（泥质）角闪石＋斜长石＋和（epsod）+矽线石（基性）方解石＋透闪石＋和方解石＋石榴石＋帘石（钙质）透闪石＋镁橄栏石和＋蛇纹石等（镁质）5 麻粒岩相：高温变质石英＋钾长石＋矽线石＋石榴石（泥质）方解石＋透辉石＋镁橄栏石（方柱石、刚玉）（钙质）镁橄栏石＋顽火辉石＋尖晶石（镁质）图2变质相二 变质带1变质相系变质相系：压力控制或影响变质矿物组合。
变质岩岩石学-5 变质相变质带和变质相系2010
矿物平衡共生组合的定义 封闭体系的吉布斯相律和Goldschmidt矿物相律 开发体系下的Korzhinskii 矿物相律---在一定的温 度压力范围内，在开放体系下同时共存的平衡共生 矿物相的最大数目等于独立有效惰性组分数，而与 活动组分和杂质组分等无关。
共生图解：
– ACF、A‘KF和AFM图解有哪些特点？分别适用于何种类型 （或成分）的岩石？ – 如何把矿物成分和原岩成分投影在这些图解上？ – 如何用这些图解进行变质矿物共生分析？
The stability field of andalusite occurs at pressures less than 0.37 GPa (~ 10 km), while kyanite sillimanite at the sillimanite isograd only above this pressure
在世界造山带也发育有类似的变质带系列，这 些变质带也称之为巴洛带Barrovian zones The P-T conditions referred to as ―Barrovian-type‖ metamorphism (fairly typical of many belts) = line that separates the zones (An isograd is meant to indicate a line in the field of constant metamorphic grade)
第五章 变质带、变质相和 变质相系
Metamorphic zones, facies, and facies series
本章要点：
1、何为变质带（递增变质带），有几种类型？ 2、何为变质相？ 3、接触变质作用有哪些变质相？其主要变质反应和矿物组合如何？ 4、区域变质作用有哪些变质相？其主要变质反应和矿物组合如何？ 5、何为变质相系？主要有几种类型？与大地构造的关系？
变质带变质相
(3). 铁铝榴石带: 特征是铁铝榴石开始出现，它和黑云
母，白云母，石英等共生。
• 铁铝榴石带等变线反应:
Cld (硬绿泥石)+ Bi = Gt(石榴石）+ H2O
(连续反应)
Fe-Cld + Ann(羟铁云母）= Alm(铁铝榴石）+ H2O (不连续反应)
(4).十字石带: 十字石开始出现，它和铁铝榴石、黑云
2.变质相 (1).变质相的概念及划分标志 (2).主要变质相的基本特征
第一节 变 质 带
• 问题的提出
分带现象: 在一定变质时期形成的变质岩系中，变 质程度不同的岩石, 在空间上往往呈有规律的带状 分布，这就是所谓的分带现象。 如何认识变质岩石的空间分带现象: 曾经提出过不 同的理论，例如深度带 / 变质带 / 变质级 / 变质反 应级等。
c
第二节 变 质 相
(二). 变质相分类
2. 低温相-绿片岩相
温度大致在350-5000C之间， 相当于温克 勒的低级变质. 可分为:
(1) 低绿片岩相: 相当于巴洛变质带的绿泥 石带和黑云母带.
(2) 高绿片岩相: 相当于巴洛变质带的铁铝 榴石带
i
C
FF
Cc
Act
图3.苏格兰高地巴洛式递增变质带 和巴肯式递增变质带的对比
(Berman, 1988, 1990, 1991).
第一节 变 质 带
• 基性变质岩的递增变质带
在中压变质地区常可划分为以下几个变质带
1. 钠长石—绿泥石带：
典型矿物组合: Ab + Epi + Chl ± Cc ± Q ± Ser 这些矿物可由辉石和基性斜长石的水化作用形成, 也 可由其它变质反应形成.
岩石学-共生分析、变质相和变质相系
尔百分数表示。
四、A’KF图 计算岩石的A’KF程序如下：
A′=[Al2O3]＋[Fe2O3]－([K2O]＋[Na2O]＋[CaO]) K=[K2O] F=[FeO]＋[MgO]＋[MnO] A′＋K＋F=100 为了用图解表示，要把这些 值换算为A’＋K＋F=100， 即用摩尔百分数表示。
一个薄片中出现两个共生组合 a.由于原岩成分的细微变化，使得在一个很小的范围内出 现两个共生组合：Cc＋Q（上）和Wo＋Q（下）； b.视域中A、B、C三相有机会彼此接触，属一个矿物共生 组合。而D则被包裹于B中，不与A、C接触， 不包括在该共生组合中，D与B构成另一个矿物共生组合
矿物相律
一、封闭体系的矿物相律 — Goldschmidt矿物相律 在封闭条件下岩石系统达平衡时服从Gibbs相律。由于变质作 用常常是在一定温度和压力区间内进行并达平衡的，必定至少 有两个自由度，即f ≥ 2。由Gibbs相律公式可得：
C=1 ：Al2SiO5
P(Max) = C + 2 - F = 3
P
P＝3相：And, Sill, Ky 平衡共
Ky
生时，只能在三相点上，此
时， F＝0。
Sill
P＝2相：And/Ky, And/Sill,
Ky/Sill, 只能在单变相线上，
And
此时，温度的改变必须压力 随着改变才能保证两相平衡
A=100 A=50, F=50 A=50, C=50 C=50, F=50 A=25, C=75 C=100
三、岩石成分的标绘
计算岩石的ACF程序如下：
(1)用副矿物含量校正岩石化学分析；
(2)把校正过的岩石化学分析的各个氧化物wB%（可不考虑SiO2 和H2O）除以其分子量再乘以1000，换算成氧化物的摩尔数。 如： [CaO]=CaO wB%×1000/CaO分子量;
变质相系的类型
变质相系的类型变质相系是指在一定条件下，物质可以存在于不同的相态之间转变。
根据物质的组成和变化规律，可以将变质相系分为以下几种类型。
一、固液相变固液相变是指物质从固态转变为液态的过程，或者从液态转变为固态的过程。
固液相变通常发生在物质的熔化或凝固过程中。
当物质的温度升高到熔点时，固体开始熔化为液体；而当物质的温度降低到凝固点时，液体开始凝固为固体。
二、固气相变固气相变是指物质从固态转变为气态的过程，或者从气态转变为固态的过程。
固气相变通常发生在物质的升华或凝华过程中。
当物质的温度升高到升华点时，固体开始升华为气体；而当物质的温度降低到凝华点时，气体开始凝华为固体。
三、液气相变液气相变是指物质从液态转变为气态的过程，或者从气态转变为液态的过程。
液气相变通常发生在物质的沸腾或凝结过程中。
当物质的温度升高到沸点时，液体开始沸腾为气体；而当物质的温度降低到凝结点时，气体开始凝结为液体。
四、固液气三相共存固液气三相共存是指物质同时存在于固态、液态和气态的状态。
在一定温度和压力条件下，物质的三个相态可以共存。
这种现象常见于某些物质的相图中，相图上的三相点表示了固液气三相共存的条件。
五、液液相变液液相变是指物质从一种液态转变为另一种液态的过程。
这种相变通常发生在溶液中，当溶液的组成或浓度发生改变时，物质的相态也会发生变化。
液液相变可以是可逆的，也可以是不可逆的。
六、超临界流体相变超临界流体相变是指物质在超临界状态下发生相变的过程。
超临界条件是指物质的温度和压力超过了其临界点，此时物质既具有液体的性质，又具有气体的性质。
在超临界状态下，物质的密度和粘度等性质发生了剧烈变化。
七、等温相变等温相变是指物质在恒定温度下发生相变的过程。
这种相变通常发生在物质的熔化、凝固、升华、凝华等过程中。
在等温相变过程中，物质的温度保持不变，但其它性质如压力、体积等会发生变化。
八、非等温相变非等温相变是指物质在非恒定温度下发生相变的过程。
变质岩岩石学-4 共生分析和共生图解
二、组分共生图解
2.1. 图解的表示方法
(1). 二组分图解
A simple example: the plagioclase system as a linear C = 2 plot:
= 100 An/(An+Ab)
二、组分共生图解
(2). 三组分图解
Suppose you had a small area of a metamorphic terrane in which the rocks correspond to a hypothetical 3-component system with variable proportions of the components x-y-z The rocks in the area are found to contain 6 minerals with the fixed compositions x, y, z, xz, xyz, and yz2 将6个矿物相投在x-y-z的 三角成分图解中
第四章 共生分析和共生图解
平衡? 不平衡?
变质岩能否达到物化平衡是关键问题，特别是在低级 变质地区、混合岩化发育地区和汽成水热变质地区， 经常出现不平衡的结构现象； 电子探针的应用发现很多变质矿物如石榴石、角闪石 等有环带结构，岩石在总体上并未达到平衡。 局部平衡（local equilibrium）：即在总体上并未达到 平衡的岩石中，存在着多个达到平衡的结构域 （textural domain），对于每一个具体的结构域来说 都可以应用物理化学的平衡原理。 因此，在研究变质岩石时，首要一点就是确定哪些组 合是平衡的。
二、组分共生图解
设定岩石具有5个矿物组合:
1. 2. 3. 4. 5.
变质岩岩石学-5 变质相变质带和变质相系2010
Grt Bi Chl
Note：
Barrow noted significant and systematic mineralogical changes in the pelitic rocks He subdivided the area into a series of metamorphic zones, each based on the appearance of a new mineral as metamorphic grade increased The new mineral that characterizes a zone is termed an index mineral
Zones thus have the same name as the isograd that forms the low-grade boundary of that zone Because classic isograds are based on the first appearance of a mineral, and not its disappearance, an index mineral may still be stable in higher grade zones
Ky
Sil
Barrow’s Area
Figure 21-8. Regional metamorphic map of the Scottish Highlands, showing the zones of minerals that develop with increasing metamorphic grade. From Gillen (1982) Metamorphic Geology. An Introduction to Tectonic and Metamorphic Processes. George Allen & Unwin. London.
变质岩知识点
第二十一章共生分析和变质相一矿物相律（了解）二矿物组合⒈矿物组合（mineral assemblage）或矿物共生、矿物共生组合（mineral paragenesis）：在共生分析中，一定化学成分的岩石达化学平衡时的矿物成分。
矿物组合是岩石化学成分和P、T等条件，是共生分析的对象或出发点。
由于温度升高的进变质过程反应速率达，易于达到平衡，因此岩石中见到的矿物组合多为热峰矿物组合。
⒉矿物组合确定标志：保证属于同一个具有一定化学成分的岩石系统。
⑴一个矿物共生组合中各种矿物都有相互接触的关系；⑵各矿物相互间无反应和交代现象；⑶同种矿物的化学成分及光性特征相近。
如有环带，则其边部化学成分及光性特征近似；⑷一对矿物之间元素的分配符合Nernst 分配定律，即各处元素的分配系数近相等⑸矿物共生关系符合矿物相律，即矿物相数不超过惰性组分数。
通常不超过五六种。
三共生分析（了解）四变质相⒈变质相的概念变质相：在热峰附近一定P-T-μH2O范围内达到化学平衡的所有变质岩，其矿物组合与岩石化学成分之间有固定的、可以预测的关系。
⒉变质相的含义⑴一个变质相是一个等物理系，与岩石化学成分无关；⑵在一个变质相中，对应不同的岩石化学成分有相应的不同的矿物组合。
给定岩石化学成分，可以预测相应矿物组合；一个变质相内岩石化学成分与矿物组合的这种关系是岩石系统达到化学平衡的必然结果，用成分-共生图解可很好地表示这种关系。
⑶变质相的标志是矿物组合。
变质相的分类及各变质相基性变质岩的临界矿物组合表3．变质级（metamorphic grade）：变质作用过程中原岩受到改造的程度，按温度的高低，将变质作用分为四个等级。
很低级：包括沸石相（Z）、葡萄石—绿纤石相（P-P）、硬柱石—钠长石—绿泥石相（LA）、蓝片岩相（BS）；低级：包括钠长绿帘角岩相（AEH）、绿片岩相（GS）、绿帘角闪岩相（EA）；中级：包括普通角闪石角岩相（HH）、角闪岩（A）；高级：包括辉石角岩相（PH）、透长岩相（S）、麻粒岩相（G）；榴辉岩相（E）以高压为特征，温度包括低温—高温的的范围，未列于上述以热峰温度为标志的变质级中。
变质岩-第8章.变质相及变质相系
白 云 母 ＋ 石 英 ＋ 斜 长 石 ＋ H 2O ＝ 熔 体 （ 由 钾 长 石 ＋ 钠 质 斜 长 石 ＋ 石 英 组 成 ） ＋ 钙 质 斜 长 石 或 石 英 （ 取 决 于 其 原 始 含 量 ） ＋ A l2S iO 5+ H 2O （ 溶 解 在 熔 体 中 ）
所以，片麻岩中发生深熔，出现混合岩化作用也是高角闪岩相开始的标志。
2019/7/28
变质带和变质相
9
一、变质带的概念
在变质岩分布区，变质程度不同的岩石 在空间上往往呈有规律的带状分布。根 据变质岩矿物、矿物组合、结构构造等 特点，可将这些变质程度不等的带划分 出来。同一个带的变质岩在一个基本相 同的P-T-X范围内形成，这些指示变质 程度的带称为变质带（metamorphic zone）。带与带之间的界线称为等变线 （isograd）。
挪威地质学Goldschmidt 芬兰地质学家Escola 1911－1915年 的工作.
2019/7/28
变质带和变质相
16
Escola于1920年就明确提出了变质相的定义：
一个变质相是指类似的温度、压力条件下达到化学平衡的 所有岩石的总和（不论其结晶方式），一个变质相内部， 随着岩石总体化学成分的改变，其矿物组合作有规律的改 变。
变质岩的化学成分特征
变质岩是原岩经变质作用形成的，所以变质岩的化学成分取 决于原岩的化学成分和变质作用特征。当原岩的化学成分不 变时随着变质程度的变化可形成一系列变质岩石，这一系列 变质岩石称为等化学系列。Turner以这一概念为基础把常见 的变质岩石分为五个等化学系列： 富铝（泥质）系列、 基性（镁铁）系列、 长英质系列、 碳酸盐岩（钙质）系列、 超基性（超镁铁系列）系列.
4 变质共生分析变质相系
二、矿物组合、成分-共生图解和组分分析
1．矿物组合及其确定标志 矿物组合：在共生分析中，一定化学成 分岩石达化学平衡时的矿物成分。也叫 矿物共生、矿物共生组合.
孤立组分： TiO2、 P2O5，不予考虑
过剩组分： SiO2 (Q)、K2O(Kf)，放在图外 类质同象组分 Al2O3＋Fe2O3 FeO＋MgO＋MnO
C
＋Q ＋Kf ＋Ab
F
Ca－Na组成Pl， 不计Na2O，Ab放在图外，与图上的An一起
表示Pl
有效惰性组分： (Al, Fe)2O3 CaO （Fe, Mg, Mn)O A C F
(2)类质同象组分
在造岩矿物中相互替代，在共生分析 时常将其合并为一个组分，如(Fe,Mg)O 造岩矿物中类质同象替代往往有限， 如Gt(石榴石)、Cld(硬绿泥石) 的FeO/MgO比值高; 而Crd(堇青石)的FeO/MgO比值低。 在严格的共生图解中，将FeO和MgO 作为2个组分．
Eskola P. (1888~1964, 芬兰) ACF、A’KF图, 1915 变质相, 1920
Korzhenskii D. S. (1899~1985,俄) Korzhenskii相律 化学位图解, 1936
1、ACF图——含石英变质岩的组分分析
完全活动组分：H2O、CO2，不予考虑
A
变 质 相 的 界 线 是 渐 变 的 变质相的P-T图解
变质级 是对变 质相的 P-T空间 的粗略 分析
很低级 低级 中级 高级 变质级的划分
“变质作用PTt轨迹”“变质相系”的原理
“变质作用PTt轨迹”“变质相系”的原理
地壳在构造作用之前应具有特定的稳态地热梯度，当与相邻地壳碰撞时，由于大规模的逆掩作用和岩片堆叠，使地壳迅速加厚，随着构造埋深作用，岩层所承受的压力也迅速增高。
当浅部低温的岩层迅速进入深部的过程中，温度的升高要相对慢得多。
其结果是在这部分地壳中出现热扰动，使地热梯度偏离原始状态（稳态），当构造作用停止时，岩层所处的压力最大。
由于地幔热流上升和地壳本身内部放射性成因热的加温作用，出现热松弛现象，即地壳的温度趋向于增高，向稳态地热梯度变化。
一般变质作用发生于从热扰动到热松弛的过程中，或者说在变质过程中，地热梯度是变化的。
正常地热体制受到扰动的方式有多种：如板块俯冲、碰撞、伸展，岩浆的侵位及岩层褶皱等。
在地壳加厚区（碰撞造山带），变质作用的PTt轨迹取决于：地壳加厚方式和程度、热松弛的速率、岩石折返的速率等。
变质相、变质带、变质级对应关系。
矿物共生组合变质相和变质相系
化学相图
3-C: 矿物组分投影在三角图 x, y, z, xz, xyz, and yz2
假设这个岩石在图中有 5个 矿物组合 :
x-xy-x2z xy-xyz-x2z xy-xyz-y xyz-z-x2z y-z-xyz
当应用这一化学相图去研 究该岩石矿物组合时, 在 岩石中平衡共存的相是用 结线连接的(tie-l组分分析
1. 矿物组合及其确定标志 2. 成分－共生图解 3. 组分分析
1. 矿物组合及其确定标志
? 矿物组合(mineral assemblage) 或共生矿物、矿 物共生组合(mineral paragenesis) ： 一定化学成分岩石达到化学平衡时的矿物成分
? 惰性组分： 是扩散能力很差，难于与外部环境发生物 质交换的组分，即系统对之来说是封闭的，在平衡过程中 保持质量固定不变，因而又称为 固定组分。
按照Korzhenskii组分差异活动性原理，在 开放系统情况下，总的组分数目应该为 完全活动 组分与惰性组分之和，即：
C = Ci + Cm
式中：C为组分数，Ci为惰性组分数，Cm为活 动组分数。
f=C-P+2≥2。 因此，
P≤C
(5-2)
如果系统内没有流体相，P就代表矿物相数；如果有一 个流体相，矿物相数就等于P-1。因此在一定T-P范围内平衡 共生的矿物相数不大于该岩石系统的独立组分数。这就是 Goldschmidt 矿物相律(mineralogical phase rule) ，是Gibbs 相 律的地质学形式。
① Qtz+Cal; ② Qtz+Wo; No Wo+Cal
2. 成分-共生图解
? 成分-共生图解或共生图解
? 若一个岩石系统由3种组分组成, 根据Godlschmidt 矿物相 律, 可能的组合中矿物数应是3、2或1, 用一个三角图来表 示岩石三组分矿物成分, 把该图解分成一系列小三角形就 能直观地表示矿物共生关系.
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
区域变质岩相 1. 沸石相(Z或ZE)：很低温温度约200-300。C，压力 为0.2-0.3GPa。特征矿物组合：钠长石+浊沸石+ 绿泥石+葡萄石石英。 2. 葡萄石-绿纤石相（PP）：很低温温度约360-400。 C，压力为0.25-0.35GPa。特征矿物组合：钠长石 +葡萄石+绿纤石+绿泥石多硅白云母石英。 3. 蓝闪石-硬柱石片岩相（GL）：很低温温度200450。C，压力0.3-0.8GPa.特征矿物组合：（低压） 硬柱石+钠长石+绿泥石；（高压）蓝闪石+硬柱石 +硬玉质辉石+石英。是一个范围很宽的低温高压 变质相，有时含有文石，完全不含黑云母。压力 有时可达到1GPa或更高。
• 二、成分共生图解和组分分析
1. 矿物组合及其确定标志 • 在共生分析中，把一定化学成分岩石达到化学平 衡时的矿物组合（mineral assemblage）称为矿物 共生组合（mineral paragenesis）(P311)。
确定矿物共生组合的主要标准
（1）一个矿物共生组合中各种矿物相互接触； （2）一个矿物共生组合的各矿物，相互间无反应 和交代现象； （3）一个矿物共生组合中，同种矿物的化学成分 及光性特征应相近。如有环带，则其边部化学成分 及光性特征近似； （4）一个矿物共生组合中的一对矿物之间元素的 分配符合Nernst 分配定律，即各处元素的分配系数 近相等； （5）矿物共生组合中矿物共生关系应符合矿物相 律，即矿物相数不超过惰性组分数。
A(K)FM Diagram
A = Al2O3 K = K2O F = FeO M = MgO
A(K)FM Diagram
Project from a phase that is present in the mineral assemblages to be studied
AKFM Projection from Mu. After Thompson (1957). Am. Min. 22, 842-858.
A(K)FM Diagram
AFM Projection from Ms for mineral assemblages developed in metapelitic rocks in the lower sillimanite zone, New Hampshire After Thompson (1957). Am. Min. 22, 842-858.
AKF compatibility diagram (Eskola, 1915) illustrating paragenesis of pelitic hornfelses, Orijä region Finland rvi
After Eskola (1915) and Turner (1981) Metamorphic Petrology. McGraw Hill.
A(K)FM Diagram
Biotite (from Ms): KMg2FeSi3AlO10(OH)2 A = 0.5 - 3 (0.5) = - 1 F =1 M =2 To normalize we multiply each by 1.0/(2 + 1 - 1) = 1.0/2 = 0.5 Thus A = -0.5 F = 0.5 M=1
AKFM Projection from Kfs. After Thompson (1957). Am. Min. 22, 842-858.
A(K)FM Diagram
A = Al2O3 - 3K2O (if projected from Ms) = Al2O3 - K2O (if projected from Kfs) F = FeO M = MgO
A
推而广之，可以得出矿 物相律的普遍表达式：
P D
P≤C
文字表述为：达到平衡 时，体系的相数等于或 小于独立组分数。 什么叫独立组分数？
பைடு நூலகம்
E G
B
F
C
3.共生图解
1）. ACF图解 2）. A’KF图解 3）. AFM图解 4）. 其他共生图解
三、ACF组分共生图解
1.ACF图解 A=Al2O3+Fe2O3 C=CaO F=MgO+FeO+MnO
4. 绿片岩相(GS）: 低温,温度约400-500。C， 压力0.3-0.8GPa。特征矿物组合：（泥质岩 石）钠长石+绿帘石+白云母+绿泥石+石英 （基性岩石）钠长石+绿帘石+绿泥石+阳起石； 高温部分出现黑云母，高压部分出现黑硬绿 泥石，硬绿泥石和铁铝榴石。叶蜡石和硬绿 泥石等不与钾长石共生。 5. 绿帘角闪岩相(EA): 低温,特征矿物组合： 钠长石+绿帘石+普通角闪石（+铁铝榴石）. 低压条件下，钙质斜长石的形成温度低于普 通角闪石时，便不能生成绿帘角闪岩相的共 生。而形成斜长阳起石相。
变质相系 1. 接触变质相系: dT/dP>=80 ,硅灰石，堇青 石，红柱石，（基本不含硅线石，不含十 字石） 2. 低压区域变质相系, dT/dP=80-40,红柱石， 硅线石，堇青石，（不含硅灰石，蓝晶石， 基本不含十字石） 3. 中压区域变质相系, dT/dP=20-40,浊沸石， 蓝晶石，硅线石，十字石（不含红柱石， 堇青石，蓝闪石，硬玉） 4. 高压区域变质相系, dT/dP=20-5, 硬柱石， 蓝晶石，蓝闪石，硬玉（不含硅线石，浊 沸石）
• • • • • • • • • •
A=[Al2O3]＋[Fe2O3] C=[CaO] F=[FeO]＋[MgO]＋[MnO] A＋C＋F=100. And（红柱石） Al2O3· 2 SiO A=100 Crd（堇青石） 2(Mg, Fe)O· 2O3· 2Al 5SiO2 A=50, F=50 An（钙长石） CaO· 2O3· Al 2SiO2 A=50, C=50 Di（透辉石） CaO· (Mg, Fe)O· 2SiO2 C=50, F=50 Gro（钙铝榴石） 3CaO· 2O3· Al 3SiO2 A=25, C=75 Wo（硅灰石） CaO· 2 SiO C=100
• In the AKF diagram, the pseudo-components are: A = Al2O3 + Fe2O3 - Na2O - K2O - CaO K = K2O F = FeO + MgO + MnO
Figure 24-6. After Ehlers and Blatt (1982). Petrology. Freeman.
Turner 1981年提出变质相的分类 接触变质相： （以温度增高为序）钠长绿帘角岩相， 普通角闪石角岩相 ，辉石角岩相，透长 石相。 区域变质相 : 沸石相，葡萄石—绿纤石相 ，绿片 岩相，蓝闪石—硬柱石相，绿帘角闪岩 相，角闪岩相，麻粒岩相，榴辉岩相
接触变质岩相
1. 钠长绿帘角岩相（AEH）：低温,温度约 为300-400。C，压力0.1-0.4GPa,特征矿物组 合：钠长石+绿帘石+透闪石或阳起石。没有 钙质斜长石和铝质角闪石。铁质堇青石和黑 云母出现于低温部分，红柱石出现温度稍高， 有时又叶蜡石。特征岩石是斑点板岩。 2. 普通角闪石角岩相（HH）：中温,温度约 400-650。C，压力为0.1-0.3GPa,特征矿物组 合：斜长石+普通角闪石,可以有透辉石，而 没有斜方辉石。变质泥质岩与长英质岩石中 红柱石，堇青石不与钾长石共生。
Mg-enrichment typically in the order: cordierite > chlorite > biotite > staurolite > garnet
4）. 其他共生图解
变质相与变质相系列
变质相： Eskola（ 1920 ）：一个变质相是指类似的温 度、压力条件下达到化学平衡的所有岩石总 和(不论其结晶方式），一个变质相内部，随 着岩石总体化学成分的改变，其矿物组合作 有规律的改变。 Fyfe and Turner（1966）：一个变质相是指 一定的温度、压力区间内的一整套变质矿物 共生组合，它们在时间上、空间上反复出现 并紧密地伴生在一起，一个变质相内部其矿 物组合与岩石总体化学成分之间有着固定的、 因而也是可以预测的对应关系。
2）. 惰性组分
(1) 杂质组分， (3) 孤立组分， (2) 类质同象组分， (4) 过剩组分，
(5) 有效惰性组分：决定矿物共生组合多样性
同样，对于三元系来说，它的最大相数就是3， 这是一般情况，如图中的P点。所谓最大相数就 是说体系中共生的相的数目最大可以与独立组分 数相等，当然也可以小于这个数目。
共生与共存
共生与共存是两个完全不同的概念。 共存：具有不同物理特征和/或化学特征的相， 同时间、空间呈集合体存在，相之间的关系 不一定服从热力学定律。 共生：同时空呈集合体存在的相，在相同物 理化学条件下形成，并达到热力学平衡。体 系的内能最低。
2. 成分-共生图解
3. 组分分析
1）. 完全活动组分
6. 角闪岩相(A或AM): 中温温度约500-700。C，压 力0.3-0.8GPa,普通角闪石和斜长石的共生是本相的 标志,可以有透辉石没有斜方辉石。泥质岩中除了石 英，白云母和黑云母外，低压相系含红柱石，堇青 石和夕线石，中压相系含十字石，蓝晶石和铁铝榴 石。高温部分夕线石，铁铝榴石开始与正长石稳定 共生。 7. 麻粒岩相(G): 高温温度700-900。C，压力0.31.2GPa,出现斜方辉石为标志岩石主要由无水矿物所 组成，少量黑云母和普通角闪石一般是富Ti的变种。 8. 榴辉岩相(E): 高压温度300-900。C，压力大于 1GPa,特征矿物组合：绿辉石+石榴子石不含长石。 一般呈不大的块体在其它岩石中作为包体。温度范 围很宽，压力极大。