《岩石学》第18章 变质岩的基本特征

等物理系列的划分
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
（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550-650℃. （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 > 650℃.
（a）鳞片变晶结构（鳞片状矿物呈定向排列）、（b）纤维变晶结构（纤维状 片状矿物呈定向排列） 、（c）交叉结构 （纤维状矿物不呈定向排列） 、（d）束状 结构（纤维状矿物呈束状集合体）
a. 绿泥石-钠长石-石英-白云母片岩；b. 斜长石普通角闪石片岩； c. 透闪石-绿泥石；d. 硬绿泥石角岩。
花岗变晶结构，含电气石二 长浅粒岩，矿物呈镶嵌状. 辽宁。（+）18
（1）很低级变质: 低限以变质基性岩中浊沸石出现为志。 其他标志性矿物有葡萄石, 绿纤石，硬柱石等。 温 度区间为200-3500C.
（2）低级变质: 低限以变质基性岩中葡萄石或绿纤石与 绿泥石反应形成黝帘石和阳起石为标志,温度区间为 350-5500C。常见矿物：
二、变质岩的矿物成分
3.矿物成分与变质条件的关系--等物理系列
铁铝榴石、红柱石、蓝晶石、矽线石、硅灰石等.
3)、与岩浆岩中的矿物相比,变质岩中的矿物在内部结构 和结晶习性等方面, 有如下特点:
二、变质岩的矿物成分
1) 层状和链状晶格的矿物较普遍,其延展性也较大.
2) 出现一些分子排列紧密，分子体积小,密度大的 高压矿物.
3) 出现红柱石,蓝晶石,矽线石等同质异相矿物. 4) 矿物的变形现象发育. 5) 斜长石的环带结构在变质岩中少见.
粘土岩和石灰岩，在中级区域变质作用下，前者形成云母片岩，后 者形成大理岩，二者属于一个等物理系列。
属于一个等物理系列的岩石，由于原岩的化学成分不 同，可具有不同的矿物共生组合。
二、变质岩的矿物成分
3.矿物成分与变质条件的关系--等物理系列
等物理系列的划分
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
花岗变晶结构，微斜浅粒岩， 矿物呈镶嵌状，辽宁。 （+） 18
三、变质岩的结构构造特征
2.变晶结构
※
（5）粒状变晶的外形轮廓和彼此间接触面特征分为：
三、变质岩的结构构造特征
2.变晶结构
※
（2）按矿物粒度相对大小分为：
• 等粒变晶结构 • 不等粒变晶结构 • 斑状变晶结构 （3）按变晶矿物的自形程度分为： a) 全自形变晶结构 b) 半自形变晶结构 它自形变晶结构 近于相等 连续变化 变斑晶
图 19-7
等粒结构（a） ，不等粒结构（b）和斑状变晶结构（c）
三、变质岩的结构构造特征
与正常沉积岩有关的变余结构：变余砂状-粉 砂状结构、变余砾状结构、变余泥状结构。
特点：原岩中长英质碎屑颗粒保持原来砂状形态， 但是粒间胶结物和基质则发生不同程度的变质 结晶成绢云母、绿泥石等新矿物。
变质石英砂岩，辽宁。磨圆的石英颗粒之间分布的石英 粘土已经变质为绢云母。
变质火山碎屑岩
变余火山碎屑结构
三、变质岩的结构构造特征
• 2、变成结构 • 原岩在变质结晶和变形过程中经过改造 后出现的新结构，按成因分为： 变晶结构 交代结构 变形结构
三、变质岩的结构构造特征
变晶结构
※
岩石在固态条件下，由重结晶和变质结晶作用形成的结构。 是变质岩中最常见的结构。 •

变晶结构与结晶结构的区别
二、 变质岩的矿物成分
2.矿物成分与原岩化学成分的关系
4).铁镁质系列（基性）：
原岩：基性侵入岩、喷出岩、凝灰质杂砂岩及铁质白 云质泥灰岩。 化学成分特征：富Mg、Fe、 CaO，SiO2含量较低 常见矿物：绿泥石、帘石、阳起石、钙质角闪石、辉 石和斜长石等，有时还有少量的石英或碳酸盐。
二、 变质岩的矿物成分
2.矿物成分与原岩化学成分的关系 2).硅铝质系列（长英质）：
化学成分：相当于中酸性-酸性火山岩，铝降低，钾 钠增加，多数是Na2O＞K2O，钙也增高，铁镁低， SiO2含量高变化大。 常见矿物：中酸性斜长石、钾长石和石英及次要的 黑云母、绢云母、绿泥石或角闪石、辉石等。极少 出现富铝系列特征变质矿物.
三、变质岩的结构构造特征
与火成岩有关的变余结构： 变余斑状结构：岩石主体已经变质结晶成新矿物 组合，一些相对粗大斑晶得以保存，常见为长 石类矿物，有时其内部已变成新矿物集合体， 但是原来斑晶外形犹存，有时也可见保存完整 的原来斑晶。
变余辉绿结构：岩石总体已变质结晶，由细粒角 闪石和斜长石等组成，但两者分布不均，反映 原来板状斜长石搭成格架，其间充填粒状辉石。
岩, 粉砂岩和中酸性火成岩. (3) 碳酸盐系列（钙质）：化学成分特征是富钙, 镁; 铝,铁,硅含量较低且变化范围大.原岩石灰岩 和白云岩.
一、变质岩的化学成分特征
3.五个等化学系列类型 (4) 铁镁质系列（基性）：化学成分特征是贫硅;
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. (5) 超铁镁质系列（镁质）：化学成分特征是极 富镁，铁含量高；贫钙,铝,硅. 原岩是超基性侵 入岩; 超基性火山岩和极富镁的沉积岩
二、变质岩的矿物成分特征
1.变质岩矿物成分一般特征
1)、常见的主要造岩矿物长石类、石英、云母类、角闪石
类、辉石类等（三大岩类都具有）. 2)、变质岩中特有矿物：硬绿泥石、十字石、堇青石、
2.矿物成分与原岩化学成分的关系 5).超铁镁质系列（镁质）：
原岩：超基性火成岩
化学成分：是极富Mg，Fe含量次之，贫CaO、 Al2O3 、 SiO2。 常见矿物：一般不含长石和石英，主要由富镁的Leabharlann Baidu色 矿物组成。原岩基本不含钙和铝的时，出现的变质矿 物主要为滑石、蛇纹石、镁铁闪石、斜方辉石、镁橄 榄石及尖晶石等。含一定钙铝时，可同时出现透辉石、 普通闪石和单斜辉石等。
晶体生长过程彼此干扰，结果所形成的各种矿物多数以不规则他 形为主；


变晶结构各新生矿物几乎是同时生长，变斑晶与变基质同时形成， 彼此平衡共生；
变晶结构中矿物自形程度并不表示结晶的先后顺序， 而是代表 矿物结晶能力的大小。 变晶矿物中常含有较多的包体，特别是变斑晶中，变斑晶与基质 同时或稍晚形成
第十八章、变质岩的基本特征及 岩相学分类命名
（一）变质岩的化学成分特征 （二）变质岩的矿物成分特征 （三）变质岩的结构构造特征 （四）变质岩的分类命名原则
一、变质岩的化学成分特征
变质岩形成的框架图 原 岩
变 质 作 用
T.
P.
.
c
变 质 岩
影响因素: 原岩特点、变质作用的物化条件、体系的封闭程度 （封闭体系：化学成分取决于原岩的化学成分;开放 体系：除原岩的化学成分外，还与元素在变质作用过 程中的行为有关）
二、 变质岩的矿物成分
2.矿物成分与原岩化学成分的关系
1).富铝系列（泥质）：
化学成分特征：富Al2O3和K2O，贫Na2O、CaO，Mg和 Fe总量不高，通常FeO＞MgO，SiO2含量一直较高。 常见矿物：主要云母类、绿泥石类和石英。 特征变质矿物:红柱石、蓝晶石、矽线石。
二、 变质岩的矿物成分
基本特征：两重性----继承性和独特性.
一、 变质岩的化学成分特征
1.元素在变质作用中的行为
(1)H2O、CO2等挥发份含量变化最大，随温度升高减少。
(2)大多数亲铜元素 （Cu\Pb\Zn\Rb\Sr\Ba\Ag\As\Te\Sb\Hg）等随温度升高活 动性增大，被变质热液带出带入。 (3)一些亲铁元素（Fe\Cr\Co\Ni）稳定性较大，而一些难 溶的铂族元素（Pt\Pa）稳定性更大。
二、 变质岩的矿物成分
2.矿物成分与原岩化学成分的关系
3).碳酸盐系列（钙质）：
原岩：石灰岩和白云岩，可含少量的硅质和泥质杂 质。化学成分：富CaO、MgO和CO2，而FeO、 Al2O3 、 SiO2等含量低变化大 常见矿物：特定温度条件下，种类和含量主要视岩 石中CaO、MgO、FeO、 Al2O3 、SiO2含量而定。 如：高温变质时出现硅灰石；原岩为硅质白云岩时， 出现方滑石、透辉石、透闪石及铁镁橄榄石；
4.有关术语解释
1. 稳定矿物: 在特定变质条件下新形成的矿物或虽是原岩中的矿物, 但在新的P-T条件下仍然保持稳定的矿物.
2. 不稳定矿物: 指对某一变质作用的P-T条件来说是不平衡的原岩中的 矿物,因变质反应不彻底而保留下来. 3. 特征变质矿物: 有些矿物稳定存在的温度和压力范围较窄,因而能较好 地反映特定的温度和压力条件. 4. 贯通矿物： 大部分矿物稳定存在的温度和压力范围较宽, 对温度 和压力不敏感.
二、 变质岩的矿物成分
3.矿物成分与变质条件的关系
硅灰石灰岩
硅灰石+方解石（石英）
P/T
富铝泥质岩 红柱石、蓝晶石、矽线石
原岩化学成分总体决定了其变质后岩石中能出现哪些 矿物，不能出现哪些矿物，但是具体能出现哪几种矿 物还决定于当时的温压条件。
二、 变质岩的矿物成分
3.矿物成分与变质条件的关系
按照温度的高低将变质作用分为若干个等级，称 为变质级，同一等级的变质岩属于一个等物理系 列。 等物理系列：是化学成分不同的岩石，在相同或 基本相同的变质条件下形成的所有变质岩。例如，
三、变质岩的结构构造特征
2.变晶结构

※
分类依据：变晶粒度,形态,自形程度
（1）按矿物粒度的绝对大小分为： a) 粗 粒 变 晶 结 构（ > 2 mm） b) 中 粒 变 晶 结 构（ 1 - 2 mm） c） 细 粒 变 晶 结 构（0.1 -1 mm） d） 显 微 变 晶 结 构（ < 0.1 mm）
a.b. 变质橄榄岩（橄榄石岩） ；c.石榴石-黑云母-斜长石-白云母-石英片岩。据 Raymond（1995）改编
三、变质岩的结构构造特征
2.变晶结构
※
（4）按变晶矿物的形态分为： a) 粒状变晶结构：岩石主要由一些粒状矿物组 成，彼此互相镶嵌，也称花岗变晶结构； b) 鳞片变晶结构：岩石主要由云母和绿泥石等 鳞片状矿物组成，通常他们都定向排列，使岩 石呈片状构造； c) 纤维变晶结构：岩石主要由纤状、长柱状或 针状矿物，平行排列或呈束状集合体，有时不 定向，称交叉结构。
(4)主要造岩氧化物含量在一般变质作用中无明显变化， 基本上可视为等化学过程。
一、变质岩的化学成分特征
2.等化学系列概念（等化学变质）
化学成分相同的岩石，在不同条件下形成的所有变 质岩。属于一个等化学系列的岩石，由于变质作用条件不 同，可具有相同的矿物共生组合。 等化学系列概念说明图解
变质作用 板岩 片岩 片麻岩
粘土质岩石
变质作用 变质作用
一、变质岩的化学成分特征
3.五个等化学系列类型
(1)富铝系列(泥质)：化学成分特征是富铝;贫钙;
铁,镁低; 钾 > 钠.原岩主要是泥质岩石（泥岩、
页岩）及少量的火山凝灰岩.
(2)长英质系列（长英质）：化学成分特征是富硅;
贫钙, 铁, 镁; 铝含量也较低.原岩主要是各种砂
三、变质岩的结构构造特征
变质岩结构 概念：
是指岩石中矿物晶体的粒度(绝对大小和相对大 小）,形态、自形程度以及矿物晶体之间的相互 关系. 按成因分两类： 原岩结构的残留，可称为变余结构 变形和变质结晶过程中形成的变成结构
三、变质岩的结构构造特征
• 1、变余（残留）结构 • 出现于低级变质岩中，因变质温度低，流体 的活动性小，化学反应和变质结晶作用不易 彻底进行，所以原岩的矿物成分和结构特征 常得以部分保存。
变余斑状结构（a）和变余砂状结构（b） a. 绿泥片岩，原岩中辉石斑晶为绿泥石交代呈假象； b. 变质含砾石石英杂砂岩，碎屑为石英和石英岩，胶结 物已变为细小的绢云母、黑云母和石英。
变质辉绿岩，变余辉绿结构，辽宁。暗色矿 物已变为纤闪石，扇状分布
三、变质岩的结构构造特征
与火山碎屑岩有关的变余结构： 特点：各种火山碎屑岩和凝灰质岩石极细的火山 灰物质通常都已重结晶成新矿物，但是相对较 粗的晶屑和岩屑得以保存，形成变余晶屑结构、 变余岩屑结构、变余玻屑结构。