第六章变质相
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)
变质岩复习资料
试题1.热接触变质岩石是岩石的一种构造。
主要在受轻微热接触变质作用的泥质岩石中,由炭质、铁质或空晶石、堇青石、云母等矿物的雏晶,集中成不同形状和大小的斑点,不均匀分布于基本未重结晶的致密状泥质基质中。
热接触变质岩由热接触变质作用（也称热变质作用）形成。
它是在岩浆体散发的热量和挥发份作用下，使围岩发生重结晶和变质结晶形成的。
2.接触变质晕的发育程度取决于以下因素：（1）岩体的规律大小规模大、热量多，则晕圈宽度大。
（2）岩体的侵入深度喷出地表，岩浆冷却迅速，散热快，使底板围岩烧烤变质（称烘烤或高热变质作用）晕圈宽度窄。
中深条件下，热能散失慢，晕圈发育宽度大。
（3）岩体成分酸性岩因富含挥发份，易促进化学反应，因而晕圈发育。
（4）围岩的成分、结构和产状泥质岩和碳酸岩类易变化；石英长石质的岩石难以变化。
原岩结构细小疏松比结构致密的容易发生变质。
此外围岩的片理和层理与接触面垂直，在这方向上晕圈发育宽度也大。
（5）岩体和围岩的接触关系接触面平缓则晕圈发育。
3.命名热接触变质岩的命名一般采用次要矿物+主要矿物+岩石基本名称的方法。
岩石的基本名称根据矿物成分，结构构造的不同，有：1．具变余结构、构造的，在原岩名称前冠以“变质”二字和主要新生矿物的名称。
如二云母变质石英砂岩。
2．具变晶结构或变成构造的（1）具定向构造的：根据构造特征分别定名为板岩、千枚岩、片岩、片麻岩等。
（2）不具定向构造的：角岩（hornfels），具角岩结构或显微变晶结构，矿物成分作散布状或其它非定向排列的热变质岩都可称为角岩。
大理岩（marble）。
主要由碳酸盐矿物组成。
石英岩（quartzite）。
石英含量>85%。
如含长石15-25%，则称长石石英岩。
以上的进一步命名根据矿物含量。
<5%的不参加命名；含量5-10%的，冠以含字；含量>10%的，直接参加命名。
含量较多的矿物名称放在后面，含量较少的放在前面。
例如夕线石红柱石云母片岩。
变质岩重点
变质岩复习总结第一章：变质作用的基本概念1.如何理解变质作用？在地壳形成和发展、演化过程中，先存岩石（包括岩浆岩、沉积岩以及先存的变质岩）在地壳一定深处，为适应新的地质环境和物理化学条件，在基本保持固态的条件下发生的矿物组成、结构构造甚至化学成分的改变称为变质作用（metamorphism）。
其内涵包括以下几点：1. 变质作用的发生与地壳的形成演化、壳幔耦合有关。
2. 变质作用是一种内力地质作用，与岩浆作用、构造运动有内在联系，它们之间是平行关系。
3.变质作用基本是在固态下发生的。
4. 一般地，变质作用进行的环境是封闭（Close system)的,即变质前后的化学成分基本相同(isochemical) 。
5.在变质温度不断升高的情况下，原岩中若有一定的流体含量，则可发生重熔（溶）及交代，呈现为开放系统（open system) 。
2.变质作用的界限，与成岩作用、岩浆作用的区别和联系变质作用发生于一定的温度和压力范围，通常指温度T介于（150-200）—（700--900）℃，压力介于0.02-1.5Gpa之间。
成岩后生作用与变质作用之间没有截然的界限。
因为在后生成岩过程中也会产生一些在变质作用中形成的矿物，但变质作用中会出现典型矿物共生组合。
变质作用的发生过程主要是一个升温过程，先存岩石伴随温度升高发生变质反应形成新的矿物组合，或者发生重结晶改变原有的结构构造；岩浆作用主要是降温过程，是高温岩浆在温度下降条件下不断晶出矿物的过程。
变质作用主要是在固态条件下的矿物转变，岩浆作用则是在液态条件下的矿物晶出。
在岩石结构上。
变质岩是固态下矿物成核、生长的产物，多呈变晶结构，晶粒的自形程度取决于矿物的结晶势或成面能，而与矿物的结晶顺序无关；岩浆岩中晶出的矿物，其自形程度与矿物自熔体中结晶出的顺序关系密切。
变质作用与岩浆活动之间也没有一条截然的界线。
当温度升高、变质岩中存在一定量流体的情况下，岩石可能发生“部分重熔”，出现数量不等的熔体，这就是所谓的“混合岩化”。
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
普通岩石学复习要点
糜棱结构：矿物颗粒几乎全部被破碎成微粒状（或细粒至隐晶质），并在 应力作用下发生了矿物的韧性流变现象，破碎的微粒呈明显的 定向排列，形成明显的定向构造（条带/纹），其中可残留少量 稍大的矿物碎片（碎片常为石英、长石等），称糜棱结构。当 碎粒直径小于0.02mm时可称作超糜棱结构。
残缕结构：当较大的变晶矿物中包裹的细小矿物颗粒做平行定向排列，并 与变晶基质中的同种矿物断续相连的结ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ称残缕结构。
普通岩石学复习提纲 1． 牢固掌握以下重要基本概念
折射率:光在一种介质中的传播速度与在另一种介质中的传播速度之 比。 折射定律： 双折射：光波射入非介质体中，除特殊的方向外，都会分解成振动方向相
互垂直、传播速度不同、相应折射率值不等的两种偏光的现象。 双折率：产生双折射现象时的两种偏光的折射率值之差。 光率体：表示光波在晶体中传播时，光波的振动方向与相应的折射率之间
分异作用：原始均匀的岩浆在没有外来物质的影响下，依靠本身的演 化，分离成成分不同的岩浆作用。 熔离作用：指原来成分均匀的岩浆，在冷却过程下分成几种成分不同相 互不混溶的派生岩浆。 重力分异作用：如果从岩浆中析出的晶体与周围岩浆之间存在在密度差，
而且岩浆的粘度较低时，只要有充分的时间，这些晶体就会在 岩浆中上升或下沉，分别集中，形成不同的岩浆，而且周围的 岩浆就会受损构成结晶的那些组分。 同化混染作用：炽热的岩浆与围岩发生反应或熔化围岩，而使岩浆成分 发生改变的作用。 变质因素：主要指的是引起岩石发生变质作用的外部因素，包括温度、 压力以及具有化学活动性的流体。 变质结晶作用：变质作用过程中，原岩中的化学成分重新组合而形成新 矿物的作用。 重结晶作用：指原岩中的矿物发生溶解、组分迁移、再沉淀结晶，致使 矿物形状、大小改变，而无新的矿物相形成的作用。 新生矿物：在变质作用过程中新生成的矿物。 残余矿物：在变质作用过程中残留下来的原岩中不稳定的矿物。 稳定矿物：新生矿物、原生矿物对于一定的变质条件都是稳定存在的， 可统称为稳定矿物。 特征变质矿物：对指示原岩成分和变质作用性质，强度有特殊意义的矿 物。 等物理系列：指同一变质条件下形成的所有变质岩，其矿物共生组合的 不同，取决于原岩的化学成分。 等化学系列：具有同一原始化学成分的所有岩石，其中矿物共生的组合不 同是由变质作用的类型和强度决定。 变质相：是指反映多种原岩成分，在一定的P、T条件下，与变质矿物组 合之间的对应关系。 变质相系：在一个变质地区，温度的变化常常以一系列的变质相为特征， 因而可以用一系列的变质相来表示，这种系列可称为变质相 系。 碎裂结构：矿物的颗粒发生裂隙、裂开并且在微粒的接触处和裂开处被 破碎成许多小颗粒（也称碎边）。 变晶结构：岩石在固体状态下发生重结晶或者变质结晶所形成的结构。 变余结构：原岩在变质过程中，由于重结晶、变质结晶作用不完全，原岩 的结构特征部分残留下来，这时称为变余结构。
变质作用
一、变质作用变质作用（metamorphism）这一词是Boue（1820）第一个使用。
但变质作用的定义是Lyell（1833）比较系统地提出的。
变质作用是指与地壳形成和发展密切相关的一种地质作用，是在地壳形成和演化地过程中，由于地球内力的变化，使已存在的地壳岩石在基本保持固态的条件下，原岩的总体化学保持不变，形成新矿物组合和结构构造。
变质作用和沉积作用、岩浆作用之间存在一定的区别和联系。
变质作用与岩浆作用之间比较容易区别，它们之间的界线是熔融，而和沉积成岩作用之间的重要标志是矿物组合的变化，一般认为以浊沸石开始出现为标志。
（一）变质作用---控制因素1温度温度是控制和影响变质作用的重要因素之一。
多数变质作用是随温度升高而进行的。
温度升高可使原来岩石中的一些矿物重结晶，更重要的是会使各种原始组分重新组合成新矿物。
首先要确定变质作用发生的温度范围，既起始温度和终止温度。
按研究者目前的共同认识，变质作用不包括风化作用和沉积岩的成岩作用。
而是以浊沸石、蓝闪石、硬柱石、钠云母、叶腊石等变质矿物的首次出现，作为变质作用的开始。
这些矿物出现时的温度范围为是在150℃—250℃之间。
这就是变质作用发生的起始温度。
而由于变质作用不包括原岩的大规模的熔融，终止温度就是原岩发生大规模熔融时的温度，现确定为为650℃—100℃之间。
其次是关于温度变化的原因，导致温度变化的地质因素和热源具有多样性。
主要有下列几种因素：地热增温：岩石随埋葬深度的增加，而温度逐渐增高，但其幅度一般不大，按地区的地质环境有所不同，从每千米十几度到一百多度，然而其空间范围较大。
地质工作者称此种变化为地热增温率或地温梯度。
放射性元素衰释放的热量：其特点是总量大，不均匀，有时也极可观。
岩浆活动带来的热能：其强度和岩浆活动的规模有关，有时范围很小，仅限接触带，即是所谓的接触变质，有时也可能影响一个区域。
应力作用下的摩擦热：其较为局部，如断裂带。
变质作用---控制因素2压力变质作用均在一定的压力环境下进行，所以压力是控制变质作用的重要物理因素。
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.
变质岩 第6讲-接触变质岩
Metamorphic Rock
第六章 接触变质岩
授课内容
概述 接触变质岩的分类命名 接触变质相及主要接触变质岩
成分特征
1. 概述
接触变质作用 接触变质作用由是岩浆体提供热，使岩浆岩体周围
接触带上岩石的成分、结构、构造发生变化的现象，又 称热变质作用。
接触变质作用以温度较高和压力较低为特点。地热 梯度>60℃/km，温度范围大致为300-800℃；压力 为百分之几GPa至0.3GPa。多发生于地壳较浅部。
成分特征
1. 概述
岩浆岩体的成分
基性岩浆比酸性岩浆侵入时温度高
辉长岩浆温度为1200℃左右，接触带温度可达800 ℃ ， 花岗岩浆为800 ℃左右，其接触带温度则为500-650 ℃
岩浆中挥发组分的多少
酸性或碱性岩浆，挥发分多，变质晕宽
成分特征
1. 概述
岩浆岩体的规模 一般地说岩体愈大，其热容量愈大，所发出的热 量愈多，因而所形成的变质晕圈也愈宽。但有时 小岩体周围挥发分富集，也能形成较宽的变质晕。
1. 概述
矽线石带：典型矿物组合
矽线石+石榴石+白云母+石英-泥质岩
矽线石+石榴石+黑云母+石英-泥质岩
矽线石+白云母+黑云母+石英-泥质岩
成分特征
1. 概述
①很低级水热变质带； ②硬绿泥石带； ③十字石带； ④红柱石带
成分特征
1. 概述
接触变质晕圈宽度影响因素
在接触变质岩中，离岩体近者变质深，往外渐 浅。变质晕圈在地质上具有等温线意义，它反映了 变质时温度及其它物化条件的变化规律。变质晕圈 的宽度及形态主要取决于5个因素。
中国地质大学(北京)岩石学教学教材
一、名词解释1. 变质作用：在地下特定的环境中，由于温度、压力或流体的影响，使原岩在基本为固态条件下，发生物质成分、构造及结构变化的作用称为变质作用。
变质作用的机制主要包括：变质结晶、变形和变质分异3类。
2. 间粒结构：浅成相或喷出相火山岩基质中，由辉石等暗色矿物以及隐晶质玻璃质充填于微晶斜长石粒间空隙形成的结构。
称为填隙结构。
充填物均为粒状矿物时称间粒结构。
充填物为隐晶质-玻璃质称间隐结构。
二者的过渡类型称间粒间隐结构。
3. 区域变质作用：它是在大面积发生的区域性的变质作用，是地壳活动带伴随强烈造山运动所发生的一种变质作用。
变质因素复杂，往往是温度、压力、偏应力和流体综合作用。
变质机制也多样，主要是重结晶和变形，有时还伴有明显的交代和部分熔融。
4. 泥晶基质：又称微晶基质。
泥晶是指呈机械性运移和沉积的泥级碳酸盐质点。
基质又称杂基，是指充填在颗粒之间的细粒机械填隙物。
泥晶基质即为细粒填隙物为碳酸盐微晶的基质。
5. 玻屑凝灰岩：火山碎屑物主要为玻屑的一种凝灰岩，凝灰岩是火山碎屑岩中分布最广的一种，具有典型的凝灰结构，火山物质占90%以上，碎屑粒径小于2毫米。
6. 浊流：是在水下斜坡上产生的，含大量悬浮颗粒（泥砂）和水分、以紊乱状态快速流动的重力流。
7. 麻粒岩：是一种在高温和中压下稳定的区域变质岩，其特征是岩石中含水矿物（如角闪石、黑云母）均不稳定一般含量很少或不出现。
暗色矿物中主要为紫苏辉石、透辉石，浅色矿物中有长石和石英，石英显暗色，有时含石榴石、夕残石、蓝晶石、堇青石等。
一般为中、粗粒状变晶结构，有时为不等粒状变晶结构，多为块状构造。
8. 同化混染作用：岩浆在上升或停留于岩浆房期间，除与围岩具有热交换外，还可能与围岩发生物质交换，其结果是熔化围岩及捕虏体，或与其发生反应，而使岩浆的成分发生变化，这一过程称为同化混染作用。
9. 混合岩化作用：这是在区域变质作用的基础上，由地壳内部热流升高而产生的深部热流和局部重熔熔浆渗透、交代、贯入于变质岩中并形成混合岩的一种变质作用。
变质相及其相转化
变质相及变质相分类
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. 很低级变质: 特征是变质基性岩中出现浊沸石,硬柱石, 葡萄石, 绿纤石等矿物的出现为标志, 温度区间为200-3500C. 低级变质: 以变质基性岩中硬柱石, 葡萄石,绿纤石等矿物反应形成黝帘石和阳起石为标志,温度区间为350-5500C 中级变质: 标志是泥质岩石中十字石(堇青石)出现和绿泥石消失. 在变质基性岩中以普通角闪石+斜长石(An17)为特征.温度区间为550-6500C. 高级变质: 标志是泥质岩石中白云母和石英反应形成矽线石和钾长石组合(变质成因的紫苏辉石代表高级变质条件), 温度区间 > 6500C.
变质相及其相转化
变质相及变质相分类 主要区域变质相的特征 变质相图及其编绘 相转化的组构标志及研究意义
汇报时间：12月20日
Annual Work Summary Report
变质岩岩理学基本研究内容
原岩及其形成构造环境的研究 变质作用演化及大地构造环境
.
变质作用
变 质 岩
原 岩
变质岩形成过程
T. P. C
变质岩研究层次
地球动力学
变质相及变质相分类
一、变质相的基本概念
1915年芬兰地质学家爱斯克拉，在研究芬兰奥里耶维地区的接触变质岩石，同样发现矿物组合随岩石化学成分的变化而变化。。
1911年，戈尔德斯密特研究挪威奥斯陆地区的高级变质角岩时，发现这一地区变质岩的矿物组合随原岩化学成分的变化而变化。首次把相律应用到变质岩的研究中，
变质相的概念(P.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”
变质岩石学名词
词目：变质地质图英文：metamorphic map释文：反映各地区不同时期变质作用的特征及时空变化规律的专门性地质图。
变质地质图的主要内容包括变质相和变质相系、变质岩系的地层时代和变质期、混合岩和花岗质岩石、变质作用类型和变质地质单元等。
它是研究各地区变质作用与大地构造环境和地壳演化之间关系的重要图件,也是研究区域变质成矿作用的基础图件词目：变质相英文：metamorphic facies释文：在一定的温度和压力范围内,不同成分的原岩经变质作用后形成的一套矿物共生组合。
它们在时间上和空间上重复出现和紧密伴生,每一个矿物共生组合与岩石化学成分之间有着固定的对应关系。
这一概念首先由埃斯科拉(P.Eskola,1920)提出。
根据形成时温度和压力条件的不同,可将所有的变质矿物组合划分为若干个变质相。
不同的变质相往往以特征矿物组合或相当的特征性岩石来命名。
例如,浊沸石相、蓝闪石硬柱石片岩相、绿片岩相、角闪岩相、麻粒岩相、榴辉岩相等。
研究一个变质地区内每一个变质相的特点,能确定这一地区变质作用的温度和压力范围及其时空变化关系词目：变质相系英文：metamorphic facies series释文：简称相系(facies series)。
在一个变质地区内反映温度和压力之间变化特征的一系列变质相,称为变质相系。
这一概变质相系的分类念首先由都城秋穗于1961年提出。
他认为一个变质地区内,由于温度和压力的变化范围较大,往往需要用一系列变质相来表示。
不同变质地区可具有不同的变质相系,反映不同变质地区的地热梯度有所不同,它们与当时的大地构造环境有密切关系。
根据特征的矿物组合和地热梯度,可将变质相系分为三个基本类型(如图)：①低压变质相系(low pressure metamorphic facies series),即红柱石矽线石型,以泥质变质岩中出现红柱石、矽线石、堇青石为特征,地热梯度大于25℃/千米；②中压变质相系(medium pressure metamorphic facies series),即蓝晶石矽线石型,以泥质变?恃抑谐鱿掷毒 ⑽ 呤 ⑹ 质 ⑻ 亮袷 卣?,地热梯度大约为20℃/千米；③高压变质相系(high pressure metamorphic facies series),即硬玉蓝闪石型,以泥质变质岩中出现蓝闪石、硬柱石、硬玉和石英为特征,地热梯度大约为10℃/千米或更低词目：变质相组英文：metamorphic facies group释文：在一定的温度范围内不同压力条件下形成的一组变质相。
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。
岩石学教案(变质岩部分)
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与分类命名一、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。
原岩是基性火山岩、火山碎屑岩、辉长-辉绿岩、铁质白云质泥灰岩、基性岩屑砂岩等。
出现辉石、角闪石、绿泥石、阳起石、绿帘石等大量铁镁矿物.5)超铁镁质系列：富铁、镁；贫钙、铝、硅。
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Metamorphic Petrology
第六章 变 质 相
• 主要内容
• 变质相概念的提出
• 变质相的基本概念及划分标志
• 变质相的划分方案及代表人物 • 主要区域变质相的基本特征
• 变质相概念的提出
1911 年，戈尔德斯密特研究挪威奥斯陆地区的高级变质角岩时，发现 这一地区变质岩的矿物组合随原岩化学成分的变化而变化。首次把相律应
• 变质相概念的提出
表1 芬兰奥里耶维和挪威奥斯陆地区接触变质岩石矿物组合对比
芬兰奥里耶维地区 白云母＋石英 白云母＋黑云母 黑云母＋普通角闪石 直闪石 挪威奥斯陆地区 红柱石＋钾长石 堇青石＋钾长石 紫苏辉石＋斜长石 紫苏辉石
变质带是以特定原岩中的特征变质矿物的首次出现来划分的. 对于一 个变质地区, 变质岩的原岩类型及总的化学成分是多种多样的, 在相同的 变质条件下, 将形成不同的矿物组合, 即出现不同的变质带名称. 例如： 变质条件相似的蓝晶石带和基性岩石中的斜长石-角闪石带
泥质岩石：铁铝石榴石＋黑云母＋白云母＋石英
泥质岩石在这一变质条件下硬绿泥石和绿泥石都可能出现。这一变质相的 温度为500－560℃，压力为0.3－1.0GPa。
• 主要区域变质相特征
图1-4.高绿片岩相的 ACF
Pyr A A’ Mus
和
A’KF
图
Mic K
Ep
Bi
C Cc Hb F Tc F
• 主要区域变质相特征
蓝闪石片岩相 榴辉岩相
压
力 升 高 绿片岩相 沸石结晶 作用 温度升高 绿帘角闪岩相 角闪岩相
麻粒岩相
辉石角岩相 透长石相
• 变质相的划分方案
Coombs （1960年）根据新西兰很低温变质岩的研究成果，提出了沸石相、 葡萄石－绿纤石变质杂砂岩相。 长春地院董申葆等 ：“中国1:400万变质地质图”划分方案 Turner变质相分类： Turner （1960）建议把接触变质和区域变质两个系 列的变质相名称分开，在接触变质相中分出了钠长绿帘角岩相和普通 角闪石角岩相。1968年Turner将绿帘角闪岩相改为绿片岩相之中的一 个高温亚相，把蓝闪石片岩相改为蓝闪石硬柱石片岩相。这样共分出 十一个变质相，它们在PT图上的位置见图1。
• 变质相的划分方案
Escola （1920）最初提出的是五个变质相：绿片岩相、角闪岩相、角岩相、 透长石相和榴辉岩相。 1939 年 Escola又增加了三个变质相：绿帘角闪 岩相、麻粒岩相和蓝闪石片岩相，并把角岩相改为辉石角岩相，还附 带了一个“沸石的结晶作用”，
表2 变质相与温度和压力的关系 （据 Escola, 1939）
• 主要区域变质相特征
六、 低角闪岩相
在变质基性岩中，Turner & Verhoogen（1960）强调斜长石从An=5到An=17 的成分的跃迁为标志，Turner（1966）又以斜长石An>30 为界限。
泥质岩石和基性岩石的特征矿物组合为：
泥质岩石（中压） 十字石＋铁铝石榴石＋黑云母＋白云母＋石英±斜长石
Gro Bi C Cc Di Hb
F
F
• 主要区域变质相特征
图1-6.低压低角闪岩相的 ACF 和 A’KF 图
And A A’ Mus Mic K
An Gro Bi C Cc Di Hb
F F Cum 镁铁闪石
• 主要区域变质相特征
七、 高角闪岩相
标志是泥质岩石中的白云母＋石英不稳定，转变为钾长石＋Al2SiO5，即： 白云母＋石英＝钾长石＋夕线石/红柱石＋H2O 这一反应的实验条件为： PH2O＝0.1GPa T＝580℃ PH2O＝0.3GPa T＝660℃ Winkler(1976) 指 出 这 一 反 应 发 生 在 PH2O<0.35GPa 的 条 件 下 ， 如 果 PH2O>0.35GPa，岩石中有斜长石存在时，片麻岩就会发生深熔作用。 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 高角闪岩相的温度为650－700℃，压力为0.3－1.0GPa。
学成分。硬柱石是典型的低温中高压矿物，霰石代替方解石出现代表更高压力， 硬玉+石英代替钠长石指示极高压力。
• 主要区域变质相特征
图1-2.矿物共生图解
浊沸石 片沸石 绿泥石
a. 沸石相 b. 葡萄石-绿纤石相 c. 蓝闪石-硬柱石相
c
硬柱石
钠云母
帘石
葡萄石
绿纤石 硬玉，蓝闪石
文石
• 主要区域变质相特征
• 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 石类矿物的变化，即在很低级变质作用条件下，帘石为富铁的绿帘石， 而在低级变质条件下，帘石为贫铁的黝帘石或斜黝帘石。 在国内目前教科书中也都以黝帘石或斜黝帘石的出现作为绿片岩相的标 志，但是实际上自然界中大多数绿片岩中的帘石都是富铁的绿帘石， 并非贫铁的黝帘石或斜黝帘石（魏春景，1993）。 因此绿片岩相开始的标志应强调矿物组合的变化， 即出现绿帘石＋阳 起石共生，并伴随着绿纤石的消失（Liou et al., 1985)。
（1）浊沸石+绿泥石+钠长石+石英；
（2）浊沸石+葡萄石 +绿泥石+钠长石+石英； （3）葡萄石+绿泥石+方解石+石英
形成条件（实验资料）：PH2O=1-3kb，T=200-300℃。
极低级变质
• 主要区域变质相特征
二、葡萄石-绿纤石相
标志是浊沸石分解形成绿纤石，温度稍高绿纤石（400℃）将分解。 要变质反应有 浊沸石+绿泥石+方解石 =葡萄石+石英+CO2+H2O （温度稍低） 浊沸石+葡萄石 +绿泥石 = 绿纤石+石英+H2O （360 ℃， 2kb ）
蓝晶石＋铁铝石榴石＋黑云母＋白云母＋石英±斜长石
泥质岩石（低压） 堇青石＋红柱石＋黑云母＋白云母＋石英±斜长石±铁铝石榴石
基性岩石
普通角闪石＋斜长石（An>30）±黑云母±绿帘石±石英
• 主要区域变质相特征
图1-5.中压低角闪岩相的 ACF 和 A’KF 图
Ky A A’ Grt—石榴石 Gro—钙铝榴石 Stau—十字石 An Mus Mic K
• 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. 1) 很低级变质: 特征是变质基性岩中出现浊沸石,硬柱石, 葡萄石, 绿纤石 等矿物的出现为标志, 温度区间为200-3500C. 2) 低级变质: 以变质基性岩中硬柱石, 葡萄石,绿纤石等矿物反应形成 黝帘石和阳起石为标志,温度区间为350-5500C 3) 中级变质: 标志是泥质岩石中十字石(堇青石)出现和绿泥石消失. 在 变质基性岩中以普通角闪石+斜长石(An17)为特征.温度区间为5506500C. 4) 高级变质: 标志是泥质岩石中白云母和石英反应形成矽线石和钾长石 组合(变质成因的紫苏辉石代表高级变质条件), 温度区间 > 6500C.
典型矿物组合：
（1）绿纤石+葡萄石+绿泥石+钠长石+石英（变质硬砂岩） （2）绿纤石+绿泥石+绿帘石+钠长石+石英（变质基性岩） 形成条件（实验资料）：PH2O=1-3kb，T=300-360℃。 极低级变质
• 主要区域变质相特征
三、蓝闪石-硬柱石相（蓝片岩相）
特征：基性变质岩中出现蓝闪石、硬柱石、硬玉、霰石等。 要变质反应（多）：例如 浊沸石=硬柱石+石英+H2O （200-300 ℃， 2.6-3.3kb ） 绿泥石+阳起石+钠长石=蓝闪石+ H2O （200-350 ℃， 5-7kb ） 钠长石=硬玉+石英(硬砂岩) (（200-300 ℃， 7.5- 9.5 kb ） 典型矿物组合： 中压：硬柱石+钠长石+绿泥石+（石英，方解石，多硅白云母） 高压：硬柱石+蓝闪石+钠长石+霰石（无石英时可以出现硬玉） 极高压：硬柱石+蓝闪石+硬玉+石英 形成条件（实验资料）：温度200-450℃ 压力 3-5kb，可达10kb 。 注：近来实验研究表明：蓝闪石对压力并不敏感，是否出现主要取决与岩石的化
用到变质岩的研究中。
1915 年芬兰地质学家爱斯克拉，在研究芬兰奥里耶维地区的接触变质 岩石，同样发现矿物组合随岩石化学成分的变化而变化。 爱斯克拉到戈尔德斯密特的实验室工作，对比了两个地区的变质矿物 组合。发现两个地区化学成分基本相同的岩石具有不同的矿物组合（见表
1）。他认为是其物理化学条件不同所致。
“一个变质相指一定的温度、压力区间内的一整套变质矿物共生组合， 它们在时、空上反复出现并密切伴生在一起，一个变质相内部其矿物组合 和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”。
• 变质相的基本概念
变质相的现代概念
• 变质作用过程中同时形成的一套矿物共生组合及其形成时的物理 化学条件. • 每个变质相都是一个等物理系列。其矿物组合和岩石化学成分之 间在达到化学平衡后, 有着可以预测的对应关系. • 一个变质相应包括一套具有各种原岩化学成分的矿物组合, 它们在 时间和空间上彼此之间密切共生, 且在不同地区重复出现． • 变质相的划分标志: 矿物组合, 通常用基性变质岩的矿物组合划分 变质相, 并以相应的基性变质岩命名 • 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