共生分析和变质相
5第六章 矿物共生组合 变质相和变质相系
Korzhenskii根据组分差异活动性原理, 把开放系统下,
各组分分为两类:
•
完全活动组分：是扩散能力极强，可以在瞬间通过粒
间流体与外部环境发生物质交换，以使其化学位(或浓度)
与外部环境中该组分化学位(或浓度)相等。在平衡过程中
，完全活动组分保持化学位(或浓度)不变，外部环境在该 过程中起缓冲作用，因而又称为外缓冲组分。 • 惰性组分：是扩散能力很差，难于与外部环境发生物
注意该化学相图分成了 5 个小三角相图, 标注了 (A)-(E)
这个图类似于一个 相容图 (compatibility diagram), 该 图通常为变质岩石学家所 应用
Xbulk 成分落入到三角图 (E) 中, 相应的矿物组合 为= y - z - xyz
•
•
相容图可以清晰解释了为什么尽管在相同的变质级别下的平衡, 常常可以发 育有不同的矿物组合 如果从(E) 移到 (D) 区内(沿着z 和 xyz之间的线), 那么岩石中将含有x2z , 并 且不再含有 (E)中的y .
合格的相容图必须在一定的具体的P-T条件范围 内, 如某个变质地块的一个变质带中, 因为矿物的 稳定性和组合随着P 和 T 的变化而变化 • 先前的图必须是在一定的P-T 范围内, 在这范围 内假设的矿物x, y, z, xy, xyz, 和 x2z 是稳定的, 且 以矿物组合出现 • 在不同的变质级别中, 相图是需要改变的
• f=2: 体系是双变量, 在 相图上为一个面（两个 单变线之间的区域）, 称为双变平衡区（双变 面）.
2. 封闭系统的Goldschmidt矿物相律
1911年，Goldschmidt在研究挪威Oslo地区辉长岩体接触 变质晕时，将Gibbs相律应用于自然界的变质岩石。他认为， 在封闭条件下岩石系统达到平衡时应服从Gibbs相律。变质作 用是在一定T-P区间内进行的并达到平衡，必须至少有两个自 由度，即f≥2。由Gibbs相律公式可得： f=C-P+2≥2。 因此， P≤C (5-2)
变质岩石学-第五章变质相
• 变质相的基本概念
P.Eskola, （1920)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.
白云母＋石英＋斜长石＋H2O＝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）＋Al2SiO5+H2O（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
不同岩石系列在绿片岩相的矿物组合为： 基性岩石： 绿帘石＋阳起石＋绿泥石＋钠长石±石英±方解石 泥质岩石： 白云母＋绿泥石＋石英 ± 硬绿泥石 泥质岩石： 白云母＋黑云母＋绿泥石＋石英± 硬绿泥石
• 主要区域变质相特征
四、低绿片岩相
相当于巴洛变质带的绿泥石带和黑云母带.
相关资料: Winkler(1976)在讨论从很低级到低级变质作用的转变时，特别强调了帘
四、低绿片岩相
相当于巴洛变质带的绿泥石带和黑云母带.
标志是变质基性岩中的绿纤石消失，出现黝帘石/斜黝帘石 (Winkler, 1976)，可能的变质反应为：
绿纤石＋绿泥石＋石英＝黝帘石＋阳起石＋H2O 这一反应的实验条件（Nitsch，1977）为：
0.25GPa , 345±20℃; 0.4GPa , 350±20℃; 0.7GPa, 370±20℃.
• 一个变质相往往具有一个较宽的温度压力区间, 可以进一步划分不 同的亚相.
• 变质相的基本概念
相关术语提示: 变质级（变质带）
Winkler (1974) 按温度将变质强度划分为四个变质级(等物理系列) : 很低级, 低级, 中级, 高级.
变质岩-共生分析与变质相
四. 变质岩中的共生分析
• 如果一个岩石系统由三组分组成，根据 Godlschmidt矿物相律，在普遍观察到的组合 中，矿物数应是3、2或1，这意味着当这种岩 石的矿物成分用一个三顶点为三组分的三角 图解表示时，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，这种图解叫 成分-共生图解或共生图解。
如果原岩的组成在 (f)点，共生的矿物是什么?
例3：如果C＝3，同时出现成分可变的固溶体矿物
2）成分图解对应于一定的温度压力条件，当外 界条件变化时，成分图解也将发生变化
• 表现为：
出现新的稳定矿物 固溶体矿物其化学组成发生了变化 虽然在图解上没有出现新的矿物，但矿物之间的组 合发生变化
泥质变质岩中常见变质矿物的投影
Orijä rvi region Finland某个变质相中的 A’KF图解
After Eskola (1915) and Turner (1981) Metamorphic Petrology. McGraw Hill.
4）CaO-MgO-SiO2图解
Fo - Mg2SiO4 Per - MgO En - MgSiO3 Qtz - SiO2 Di - CaMgSi2O6 Cc - CaCO3
适用于什 么样的原 岩类型？
图解的选择和连用
选择图解时要根据实际需要。可以根据工作区内的主 要岩石类型定。如果区内主要是长英质类岩石或基性岩石 ，可以只使用ACF图解。如果还有泥质岩，则还需要与A’KF 图解联合使用。 如果工作内容仅涉及泥质岩或钙质岩石，单选用A’KF 图解或CaO-MgO-SiO2图解也可能就足够了。
1.组分分析
• 多数岩石体系中均含有下列主要元素: SiO2, Al2O3, K2O, CaO, Na2O, FeO, Fe2O3, MgO, MnO , P2O5, H2O, CO2 C = 12 ? • 一个二维平面的图解最多能表达三组分的影响。 如何能正确地简化有效独立组分？
岩石学课后习题
火成岩岩石学思考题第一章岩浆及岩浆活动1、如何理解岩浆的含义。
2、岩浆的粘度受哪些因素的控制。
3、岩浆中的挥发分对火山作用具有怎样的影响。
4、简述岩浆作用的主要类型及其产物。
第二章火成岩的基本特征与分类1、说明火成岩中的SiO2、Al2O3与（K2ONa2O）的含量对矿物成分及共生组合的影响。
2、火成岩形成环境对矿物组合具有怎样的影响。
3、火成岩的主要化学成分是什么？4、火成岩的结构是如何划分的？5、根据结构与构造如何区分侵入岩与喷出岩。
6、判断矿物结晶顺序的标志有哪些？7、如何区分不同相的火山岩？8、简述常见火成岩岩石类型的矿物组合与结构构造特征。
第三章岩石化学1、CIPW标准矿物是岩石中实际出现的矿物吗？2、化学分析结果在火成岩研究中有哪些用途？第四章火成岩结构成因分析1、以过冷却条件下岩浆中晶体的成核与生长过程，说明不同深度火成岩的结构变化。
2、请用Di－An二元系相图阐明辉长结构、辉绿结构、间粒结构与嵌晶含长结构的形成。
3、请用相关二元系相图说明斜长石正环带、反环带与韵律环带的形成。
4、在花岗斑岩中常见到石英斑晶的熔蚀现象，试用相图加以解释。
第五章岩浆的起源与演化1、如何理解部分熔融作用？2、原生岩浆可以通过哪些方式演化为进化岩浆？3、岩浆房中的结晶分异作用有哪几种方式，其特点如何？4、鲍文（Bowen）反应系列可以解释哪些岩石学现象？5、岩浆混合作用受控于哪些因素？6、如何识别同化混染作用？7、岩浆侵位机制主要有哪些，各有什么特点？第六章火成岩共生组合与成因1、总结一下安山岩的成因。
2、花岗岩的成因类型主要有哪些，其鉴别标志是什么？3、总结不同构造背景下花岗质岩石的组合特征。
4、不同构造背景的玄武岩成分与成因有哪些不同？5、超镁铁质－镁铁质岩的研究意义何在？6、何为蛇绿岩，其有何研究意义？7、如何区分不同成因的超镁铁质岩？实验一酸性岩类：花岗岩－流纹岩类1、根据斜长石与钾长石的含量比例，花岗岩可进一步划分为哪几种类型，其特征如何？2、碱长花岗岩与碱性花岗岩有何区别？3、如何区分花岗岩、花岗斑岩、流纹岩与英安岩？4、对比片麻状构造与流纹构造。
变质相-变质相系列
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。
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
共生分析、变质相与变质相系列
一、矿物相律 1. 共生分析的基本思路： 大多数变质岩在变质过程处于化学平 衡，因此，其形成的矿物组合（相）、 与化学成分（组分）和物理化学条件 （自由度）之间服从Gibbs相律：
P（相数）+f（自由度数）=C（组分数）+2
从研究变质岩矿物共生组合出发，应用 相律，以分析矿物组合、岩石化学成分 和物化条件的关系。这是变质岩石学研 究的基础，称为共生分析（Paragenesis analysis） 2. 封闭系统的Goldschmidt矿物相律 PC 3. 开放系统的Korzhenskii矿物相律 PCi；Ci为惰性组分
变质岩复习名词解释
变质岩复习名词解释1、变质岩：三大岩类的一种，是指受到地球内部力量（温度、压力、应力的变化、化学成分等）改造而成的新型岩石。
2、变质作用：系指在地壳形成和发展的过程中，由于物理化学条件的改变，早先形成的岩石(包括岩浆岩和沉积岩)在固态条件下所发生的矿物成分、结构构造的变化，称变质作用。
3、变质重结晶作用：指在变质条件下, 同种矿物间的溶解, 组分迁移, 再沉淀结晶的改造作用. 这此过程中, 没有新的矿物相出现。
静态重结晶：一般发生在低应变区或应力消失以后, 是在没有应力或应力较弱的条件下发生的重结晶作用.动态重结晶：作用方式(机制)一般可以分为两种类型:1）迁移动态重结晶：已变形的矿物颗粒开始溶解并被新生的同种矿物定向生长取代的过程，结果产生定向组构。
2）旋转动态重结晶：在剪应力作用下，矿物旋转变形与重结晶作用同时发生，结果形成一种独立的亚颗粒结构（由许多细小的同种矿物颗粒组成，它们光性不同，界限不清）。
4、变质结晶作用：又叫变质反应，指在变质作用的温度压力范围内, 原岩在基本保持固态的条件下, 岩石中原有矿物被新生矿物所取代的过程.5、交代作用：指在变质条件下，由变质岩以外的物质的带入和原岩物质的带出，而造成的岩石中一种矿物被另一种化学成分不同的矿物所置换的过程。
6、变质分异作用：指原来矿物成分均匀的岩石经历变质作用后, 转变为矿物成分不均匀的岩石的各种作用的总和7、变形作用：是在岩石受应力超过弹性限度时，使岩石及矿物发生变形的一种作用。
在浅部低温和低压条件下，以脆性变形为主，表现为岩石及矿物中出现各种碎裂现象。
在深部较高温度和压力条件下，以塑性变形为主,矿物的形态和光性均可发生变化，通常以形成结晶片理为特征。
在韧性剪切带中，可出现拔丝结构、核幔结构等特征的变形结构。
8、复变质：又称多期变质作用（multiple metamorphism）、叠加变质作用（superimposed metamo rphism）。
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;
三大岩类填图的思路、方法及野外观察的主要内容-变质岩
变质岩填图方法体系变质岩的研究历史很长,从描述性岩石学-变质矿物平衡理论（如巴罗变质带）-变质相提出-变质、变形理论的形成，把变质作用同岩浆作用、构造作用联系起来，确立了变质作用在整个地壳演化中的地位。
尤其是前寒武纪变质地质学在最近20余年取得了很大的进展。
与区域地质填图有关的成就主要有：1、早前寒武纪高级变质区与花岗-绿岩地体（低级区）的关系:a早晚、不同构造环境；b同时但构造环境不同；c高级区为花岗-绿岩地体深部相产物•2、同变质构造的研究——多期透入性构造置换面理、塑性环境下的褶皱构造、韧性剪切构造。
变质岩区广泛发育的透入性面状构造，并非全是变余原生面（层理）。
韧性剪切带是了解地壳中深层次物质状态和构造特征的窗口。
第一期韧性剪切带变余糜棱岩•3、变质作用过程是一个与构造作用极为密切的动态演化过程。
以变质相系为基础讨论变质作用发生的大地构造环境（挤压造山、拉伸环境等）。
•4、变质岩石是变质环境动态演化的产物（变质因素）•5、变质作用过程的改造——“位态”“形态”和“物态”的改变。
发生“同岩异化”或“异岩趋同”的假象•6、区域混合岩和区域混合作用，就地部分熔融、边缘混合作用和构造混合作用。
早前寒武纪长英质片麻岩即有侵入成因，也有混合岩化成因混合岩的成因混合岩作为一个特殊岩石类型，一直受到岩石学家的重视，其成因与花岗岩成因密切相关，在历史上有过长期激烈的争论。
迄今人们对混合岩形成机制的，即部分熔融）、看法，可归纳为深熔（anatexesanatexes，即部分熔融）、岩浆注入、交代和变质分异四种基本机制。
其中，岩浆注入说和深熔说均把混合岩化过程看作岩浆过程，需要有伴生的花岗质岩体。
交代说和变质分异说均把混合岩化过程归为变质过程，不需要花岗质岩体伴生。
从化学角度，岩浆注入说和交代说均要求开放系统（以1m1m3尺度为准）。
而深熔说和变质求开放系统（以1m3尺度上，形成分异说均不要求开放系统，即在1m分异说均不要求开放系统，即在混合岩系统是封闭的，要求质量平衡混合岩的成因上述四种基本机制并不是互相排斥的。
变质作用研究的有关问题11
变质作用的PTt轨迹指的是岩石从其 变质起点到被剥露于地表所经历的温度压力变化历史。也可以说是岩石在变质 作用过程中其P、T条件随时间（t）的变 化而变化的历程或在P-T图解中表示该历 程的曲线。PTt轨迹研究通过热传导理论 和现代热力学原理，把变质过程中的热 体制和构造作用联系起来，反映变质作 用的动力学过程。变质作用PTt轨迹的主 要功用在于对变质作用进行地球动力学 解释。
C：独立组分数。即描述体系各相组 成所需的独立物质的最小数目。 P：平衡共生相的数目。在岩石学中， 一种矿物算一个相，固溶体矿物也算一 个相。但如果发生了固溶体分离（如条 纹长石），则主、客晶分别各算一相。 当自由度f=0时，体系具有最大的相数 目——C+2。
f、C、P是相平衡体系的重要性质 和特征，常根据它们划分体系类型。如 一元系（C=1）、二元系（C=2）、三 元系（C=3）…；零变系（f=0）、单变 系（f=1）、双变系（f=2）；一元三相 系 （ C=1,Pmax=3）、 三 元 五 相 系 （C=3，Pmax=5）…。
2. 戈尔德施密特矿物相律 1911年戈氏在他的哲学博士论文中 认为自然界矿物的共生都应当是温度和 压力在一定范围内独立地、任意地改变 而不受到破坏的共生，或者说变质岩中 平衡矿物共生组合可以在一定的温度－ 压 力 范 围 内 稳 定 存 在 。 所 以 ， f≥2， P≤C。这就是戈尔德斯密特矿物相律的 表达式。即在温度和压力都可以任意变 化的范围内平衡稳定共生的矿物相的最 大数目等于岩石中的独立组分数。
三、双变质带
在汇聚板块边缘（岛弧式板块俯冲 带附近，典型地区如日本列岛），平行 （或近平行）分布有形成时代相同或相 近、变质特征截然不同、延伸可达几百 公里的成对变质带，称为双变质带。
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.
名词解释1
名词解释一1.变质岩:由变质作用形成的岩石。
正、副、复变质岩2.变质作用：原岩在地球内力作用下，矿物成分、结构、构造发生变化，变化过程基本保持固体状态。
3.变质重结晶作用：化学成分不变，结构改变、矿物颗粒加大，不产生新矿物。
如灰岩变成大理岩。
4.变质结晶作用：岩石基本保持固态，使新矿物产生、旧矿物消失的作用。
通过变质反应实施。
5.变质反应：岩石基本保持固态，使新矿物产生、旧矿物消失的化学反应。
举出1—2 个变质反应。
6.交代作用：在变质作用中，有物质的带入带出，岩石化学成分、结构、构造都要发生改变。
如：Ka++KAlSi3O8=NaAlSi3O8+K+7.变质分异作用：原来均一的岩石变成不均一的岩石，产生条带、细脉、斑块等各种各样聚集体、变斑晶等。
8.复变质：原岩为变质岩，再叠加变质作用。
进变质.....，副变质.....9.前进变质：原岩为变质岩，再叠加变质作用，后期（次）比前期（次）变质温度高。
举例。
10.退变质：原岩为变质岩，再叠加变质作用，后期（次）比前期（次）变质温度低。
举例。
11.正变质和副变质岩：正变质岩：原岩为岩浆岩。
举例。
副变质岩：原岩为沉积岩。
举例。
12.变形与碎裂作用：在应力作用下：在地壳浅部，使岩石、矿物物发生碎裂、脆性变形；在地壳深部和上地幔的岩石、矿物发生塑性变形。
13.连续反应：反应物和生成物都是纯相，反应物消失时，反应物消失时，生成物就形成了。
14.不连续反应：反应物和生成物都是成分可变的固溶体，生成物形成时，反应物并不消失，只是成分改变.15.共生组合：天然岩系统处于一定外界条件下达化学平衡的矿物组合。
共生组合的5 个标准.16.共生分析：从研究变质岩矿物共生组合特征及其变化规律出发，应用相律，分析矿物组合与岩石化学成分及物化条件的关系。
17.变质相：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、空上反复共生，且矿物组合与化学成分之间有固定的、可以预测的对应关系。
变质岩石学复习资料
第一章变质作用概述一、变质作用概念（1）与地壳形成和发展密切相关的一种地质作用；（2）地壳已存岩石在基本保持固态条件下的转变过程. （3）在特殊条件下，还可以产生重熔（溶），形成部分流体相（岩浆）二、变质作用影响因素：包括原岩化学成分；地质条件；物理化学环境。
物理化学因素包括温度、压力、应力、流体。
它们通常是同时出现，相互促进又相互制约。
温度一般是最重要的因素，它不仅控制着变质作用的发生和发展，也制约着流体的活性和岩石变形性质；压力也是影响物化平衡的独立因素，有时对矿物组合起决定作用；应力不是变质反应物化平衡的独立因素，但它是变质岩组构的最重要因素，此外还控制着变质反应的速度和规模；流体是变质作用得以实现的基本因素，但温度又是流体具有活动性的前提。
三、变质作用类型：分类依据:分布规模/地质背景或物化条件。
有关术语（1）局部变质作用：接触变质作用; 动力变质作用; 冲击变质作用; 交代变质作用.（2）区域变质作用: 造山变质作用; 洋底变质作用; 埋藏变质作用; 混合岩化作用.四、变质岩概念：地壳已存岩石在基本保持固态条件下形成的一种转化岩石，其形成与地壳的发生和发展密切相关。
第二章变质岩的基本特征一、变质岩的化学成分• 影响因素-体系的封闭程度及元素的活动性• 变质岩化学成分的一般特征• 等化学系列的概念/类型/主要特点1).富铝系列：富铝、贫钙；铁、镁低；钾>钠。
原岩是泥质岩石（泥岩、页岩）或火山凝灰岩。
出现许多特征变质矿物（硬绿泥石、十字石、堇青石、铁铝榴石、红柱石、蓝晶石、矽线石）。
2)长英质系列：富硅、贫钙；铁、镁、铝含量也较低.原岩是含长石的各种砂岩、粉砂岩和酸性—中酸性火山岩、花岗岩。
极少出现富铝系列特征变质矿物。
3)碳酸盐系列：富钙、镁；铝、铁、硅含量较低且变化范围大。
原岩是石灰岩和白云岩。
常见矿物有方解石、白云石、滑石、蛇纹石、透辉石、透闪石、硅灰石、金云母、镁橄榄石、钙铝榴石4)铁镁质系列：贫硅、富铁、镁、钙；钠>钾；含一定量的铝。
变质岩岩石学参考复习题型
（10%）、石英（10%）组成
8
细粒鳞片粒状变晶结构、 斜长石(55%)、黑云母(20%)、石英(10%)、
片麻状构造
钾长石(10%)、绿帘石Байду номын сангаас5%)
10
斑状变晶结构，基质显微 变斑晶：红柱石（15%）
变晶结构，块状构造
变基质：黑云母（30％），石英质（55％）
11
中－细粒鳞片变晶结构， 绿泥石（50％），绿帘石（35％），长石
斑状变晶结构，基质鳞片 白云母（50％）、十字石斑晶（30％）、
变晶结构，片状构造
石英、长石少量
岩石名称
4
斑状变晶结构，片麻状构 变斑晶蓝晶石；变基质斜长石（55％）、
造
石英、黑云母（20％）
5
细粒鳞片粒状变晶结构， 斜长石(15%)、黑云母(25%)、白云母(15%)、
片状构造
石英(43%)、钾长石(2%)
造
（30％）、少量长石
四、判断题
1．变质作用的影响因素主要是温度、压力和原岩的化学成分。（ ） 2．变质岩的成分完全取决于原岩的成分。（ ） 3．变质岩都可以保留原岩的结构和构造。（ ）
4．在变质作用过程中，岩石的矿物成分发生变化都是交代作用引起的。（ ） 5．在变质作用过程中，岩石的组分发生迁移主要是通过溶液来实现的。（ ） 6．岩石在定向压力的作用下都会产生塑性变形。（ ） 7．岩石在定向压力的作用下都会产生变形。（ ） 8．不同的原岩形成不同的变质岩。（ ） 9．变质程度相等的变质岩属于等物理系列的岩石。（ ） 10．等化学系列的岩石都处于同一变质相中。（ ） 11．区域变质岩是温度、压力和具化学活动性的流体等诸因素综合作用的产物，分布于局部地区。
“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。
- 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)。
与外部环境无质量交换，其化学位由体系内部的浓度所决定。 与外部环境无质量交换，其化学位由体系内部的浓度所决定。进 由体系内部的浓度所决定 一步划分为五类。 一步划分为五类。
1）杂质组分: ）杂质组分
含量甚微，以类质同象形式赋存于造岩矿中，不改变矿 含量甚微，以类质同象形式赋存于造岩矿中， 物共生关系， 物共生关系，可以忽略不计。
4）过剩组分: ）过剩组分
在参与形成其他共生矿物之后, 在参与形成其他共生矿物之后 能以过剩状态态形成单独的矿物相 过剩矿物）。其含量多少不影响共生关系，可不考虑。 ）。其含量多少不影响共生关系 （过剩矿物）。其含量多少不影响共生关系，可不考虑。如普遍含 石英的变质岩中的SiO 石英的变质岩中的SiO2
矿物共生第二节 矿物共生-组分分析及相关图解
2.惰性组分 2.惰性组分 3）孤立组分: ）孤立组分
某些组分（ 含量少, 且以纯的形式 形式（ 某些组分（ZrO,TiO2, P2O5）含量少 且以纯的形式（TiO2）或化 合物的形式（ ），作为副矿物 金红石,锆石）产出， 作为副矿物（ 合物的形式（ZrSiO4），作为副矿物（金红石,锆石）产出，不影 响矿物共生分析， 响矿物共生分析，可不考虑。
第六章
共生分析和变质相
第一节 矿物相律 一、共生分析的基本思路 二、矿物相律 矿物共生第二节 矿物共生-组分分析及相关图解 一、矿物组合及其确定标志 二、组分分析 成分/ 三、成分/共生图解 第三节 变质相
第一节
矿物相律
一、共生分析的基本思路 共生分析的基础-----吉布斯相律 （一）共生分析的基础---吉布斯相律
一、矿物组合及其确定标志 矿物（共生） （一）矿物（共生）组合
（1）矿物（共生）组合的含义 矿物（共生） 一定化学成分的岩石达到化学平衡时的矿物成分称 矿物组合或矿物共生组合。 矿物组合或矿物共生组合。 矿物组合是化学成分和变质条件的反映。 矿物组合是化学成分和变质条件的反映。对于进变 质而言，多代表热峰变质条件。 质而言，多代表热峰变质条件。
2）类质同象组分: ）类质同象组分
某些组分（FeO、MgO、MnO ）在矿物晶格中可以互相替代，一般 某些组分（FeO、MgO、 在矿物晶格中可以互相替代， 不影响矿物共生关系，在共生分析时，常将它们合并成一个组分。 不影响矿物共生关系，在共生分析时，常将它们合并成一个组分。 注意，如果类质同象替代是有限的，则它们都是独立组分， 注意，如果类质同象替代是有限的，则它们都是独立组分，需要 分别对 待。
矿物共生第二节 矿物共生-组分分析及相关图解
一、矿物组合及其确定标志 矿物（共生） （一）矿物（共生）组合
（1）矿物（共生）组合的确定标志 矿物（共生）
（1）平衡共生的矿物都有相互接触关系（早期包裹体除外） 平衡共生的矿物都有相互接触关系（早期包裹体除外） （2）平衡共生的矿物之间无反应或交代关系。 平衡共生的矿物之间无反应或交代关系。 （3）同种矿物不同颗粒的化学成分及光性特征相近。如果 同种矿物不同颗粒的化学成分及光性特征相近。 有环带，则其边部的化学成分及光性特征相近。 有环带，则其边部的化学成分及光性特征相近。 （4）岩石不同部位共生矿物对之间的元素分配系数近相等。 岩石不同部位共生矿物对之间的元素分配系数近相等。 （5）矿物数目符合矿物相律，即不超过惰性组分数。 矿物数目符合矿物相律，即不超过惰性组分数。
（二）组分分类
组分按性状和行为可分两类: 组分按性状和行为可分两类
完全活动组分和惰性组分
1.完全活动组分 1.完全活动组分: 完全活动组分
与外部环境有质量交换，其化学位由外部条件所控制， 与外部环境有质量交换，其化学位由外部条件所控制，属于外部 由外部条件所控制 条件， 条件，如H2O、CO2等。
矿物共生第二节 矿物共生-组分分析及相关图解
P（相数）+ F（自由度数）= C（组分数）+ 2 自由度数） 组分数）
（二）共生分析的基本概念
从研究变质矿物共生组合特征及其变化规律出发，应用相律， 从研究变质矿物共生组合特征及其变化规律出发，应用相律，分 析矿物组合与岩石化学成分和物理化学条件之间的关系， 析矿物组合与岩石化学成分和物理化学条件之间的关系，这是变 质岩岩石学研究的基本方法 代表人物: 代表人物: V.M.Goldschmidt And D.S.Korzhenskii
在一定的温度、压力和活动组分化学位的范围内， 在一定的温度、压力和活动组分化学位的范围内，能稳定共存 于一开放体系的矿物相数不大于惰性组分数而与活动组分无关。 于一开放体系的矿物相数不大于惰性组分数而与活动组分无关。 （易于解释单矿物岩的成因） 易于解释单矿物岩的成因）
矿物共生第二节 矿物共生-组分分析及相关图解
1）惰性组分(Ci) 惰性组分(
惰性组分与外部环境无质量交换，其化学位（）由体系内部的 惰性组分与外部环境无质量交换，其化学位（ 浓度所决定；
2）完全活动组分(Cm) 完全活动组分(
与外部环境有质量交换，其化学位（ 与外部环境有质量交换，其化学位（）由外部条件所控制，因 由外部条件所控制， 的化学位（ 与温度压力等都是控制平衡的独立因素。 此，Cm 的化学位（）与温度压力等都是控制平衡的独立因素。
矿物共生第二节 矿物共生-组分分析及相关图解
三、成分/共生图解 成分/ 成分/ （一）成分/共生图解一般形式
成分/共生图解： 表示特定变质条件下, 成分/共生图解： 表示特定变质条件下,岩石矿物组合与有效 惰性组分关系的图解。 惰性组分关系的图解。 变质岩中的有效惰性组分可以 被简化成三组分或四组分（ 被简化成三组分或四组分（其 相应的矿物相数不超过三种或 四种），因此可以用 四种），因此可以用 三角形或 ）， 四面体的形式来表示三元系或 四元系中矿物组合关系。 四元系中矿物组合关系。 通常 采用三组分图解。 采用三组分图解。
第一节
该体系可能出现 的矿物有红柱石、 的矿物有红柱石、 兰晶石、 兰晶石、矽线石 1. F =0 P =3
矿物相律
P= C + 2 - F
（三）基布斯相律的应用---以 Al2SiO5单组分体系为例 以
(不变平衡) 不变平衡) 2. F =1 P =2 (单变平衡) 单变平衡) 3. F =2 P =1 (双变平衡) 双变平衡)
该类岩石通常包括十三种组分： 该类岩石通常包括十三种组分：SiO2, Al2O3, Fe2O3, FeO, MgO, MnO, CaO, Na2O, K2O, CO2, H2O, TiO2, P2O5。 。 1）完全活动组分： （1）完全活动组分： CO2, H2O ），可不考虑 （2）过剩组分： SiO2(形成过剩 矿物石英），可不考虑。 ）过剩组分： 形成过剩 矿物石英），可不考虑。 形成副矿物金红石,锆石）。 （3）孤立组分： TiO2, P2O5(形成副矿物金红石,锆石）。 ）孤立组分： 类质同象组分 组分： （4）类质同象组分： ( Al，Fe)2O3; (Fe, Mg, Mn) O。 。 Na2O仅在斜长石中以类质同象出现，可不考虑。 仅在斜长石中以类质同象出现 仅在斜长石中以类质同象出现，可不考虑。 有效惰性组分：经过分析确定四个有效惰性组分： （5）有效惰性组分：经过分析确定四个有效惰性组分： ( Al，Fe)2O3 、 (Fe, Mg, Mn) O、 CaO 、 K2O。 、 。 同理: 含有杂质大理岩有效惰性组分为： 同理 含有杂质大理岩有效惰性组分为：MgO 、Al2O3 、SiO2。
可以出现的矿物有
刚玉, 莫来石(多铝红柱石) 红柱石、蓝晶石、夕线石, 刚玉, 莫来石(多铝红柱石)、红柱石、蓝晶石、夕线石, 石英、 石英、鳞石英、方石英、柯石英、 石英等. α-石英、β-石英、鳞石英、方石英、柯石英、斯石英等.
在平衡条只出现两种矿物组合, 一般只出现两种矿物组合 不太可能出现两种以上的矿物组合
基本含义： 基本含义：在一定温度和压力区间内平衡的矿物相数不 大于该岩石系统的独立组分数。 应用前提：封闭体系； 无流体相； 自由度不少于两个。 应用前提：封闭体系； 无流体相； 自由度不少于两个。
第一节
矿物相律
V.M.Goldschmidt矿物相律 （一）封闭体系 V.M.Goldschmidt矿物相律 应用举例----以 应用举例 以Al2O3-SiO2为例
矿物共生第二节 矿物共生-组分分析及相关图解
（二）成分/共生图解的编制 成分/
确定矿物投影点→连接共生线 确定岩石成分投影点 确定矿物投影点 连接共生线→确定岩石成分投影点 连接共生线
1. 确定矿物投影点
根据矿物化学分析 资料或矿物分子式 计算出各组分的摩 尔百分含量， 尔百分含量，据此 将各个矿物标绘在 相应的位置上 （如右图） 如右图）
适用条件: 适用条件: P-T图解上双变区或变质带内的矿物组合。 图解上双变区或变质带内的矿物组合。
第一节
（1）组分分类
矿物相律
（二）开放体系 D.S.Korzhenskii 矿物相律
在开放体系中， D.S.Korzhenskii的组分差异活动学说 的组分差异活动学说， 在开放体系中，根据 D.S.Korzhenskii的组分差异活动学说， 组分可以分为惰性组分( 和完全活动组分( 组分可以分为惰性组分(Ci)和完全活动组分(Cm)
5）有效惰性组分: ）有效惰性组分
除上述几类组分外的其他组分（包括类质同象合并的祖分）。它 除上述几类组分外的其他组分（包括类质同象合并的祖分）。它 ）。 们之间的比例对矿物组合起决定性作用。 们之间的比例对矿物组合起决定性作用。
矿物共生第二节 矿物共生-组分分析及相关图解
-----以含石英的变质岩石为例 以含石英的变质岩石为例: （三）组分分析实例-----以含石英的变质岩石为例:
第一节
矿物相律
（二）开放体系 D.S.Korzhenskii 矿物相律