变质岩岩石学-4 共生分析和共生图解共81页
合集下载
第六章 共生分析和变质相 变质岩岩石学课件
（2） Korzhenskii 矿物相律 1） Korzhenskii 矿物相律的推导
对开放体系来说：自由度 F ≥ Cm + 2 F = C+ 2-P 可得： , 联系吉布斯相律
P ≤ Ci （D.S.Korzhenskii 矿物相律）
2） Korzhenskii 矿物相律的含义：
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。 （易于解释单矿物岩的成因）
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 （一）矿物（共生）组合
（1）矿物（共生）组合的含义
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。
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 （一）矿物（共生）组合
三成分共生图解一成分共生图解一般形式第二节矿物共生组分分析及相关图解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确定矿物投影点二成分共生图解的编制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据此将各个矿物标绘在相应的位置上如右图第二节矿物共生组分分析及相关图解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连接共生线二成分共生图解的编制根据观察将平衡共生的矿物分别用直线连接起来这些直线共生线一般不能交叉
P（相数）+ F（自由度数）= C（组分数）+ 2
（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，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，这是变 质岩岩石学研究的基本方法 代表人物: V.M.Goldschmidt And D.S.Korzhenskii
对开放体系来说：自由度 F ≥ Cm + 2 F = C+ 2-P 可得： , 联系吉布斯相律
P ≤ Ci （D.S.Korzhenskii 矿物相律）
2） Korzhenskii 矿物相律的含义：
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。 （易于解释单矿物岩的成因）
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 （一）矿物（共生）组合
（1）矿物（共生）组合的含义
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。
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 （一）矿物（共生）组合
三成分共生图解一成分共生图解一般形式第二节矿物共生组分分析及相关图解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确定矿物投影点二成分共生图解的编制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据此将各个矿物标绘在相应的位置上如右图第二节矿物共生组分分析及相关图解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连接共生线二成分共生图解的编制根据观察将平衡共生的矿物分别用直线连接起来这些直线共生线一般不能交叉
P（相数）+ F（自由度数）= C（组分数）+ 2
（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，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，这是变 质岩岩石学研究的基本方法 代表人物: V.M.Goldschmidt And D.S.Korzhenskii
第四章 矿物共生组合
• 在 AKF 图中,
A = Al2O3 + Fe2O3 - Na2O - K2O - CaO K = K2O F = FeO + MgO + MnO
Figure 24-6. After Ehlers and Blatt (1982). Petrology. Freeman.
AKF 图 (Eskola, 1915)说明泥质角岩中共生次序 Orijä rvi region Finland
(一)、封闭体系体系中的相律
• 平衡体系中， Gibbs相律表达式如下： f=C-f+2
f 体系中的相数
C 组分数：所谓组分即体系中对确定某个相所需
要的最小的化学组成数
f 自由度数：所谓自由度指某种状态下独立的强度
变量数（温度、压力和每个相的成分等）
变质岩相律举例- Al2SiO5
C=1 f = 1常见 f=1-1+2=2 f = 2 较少 f=1-2+2=1 f=3 f=1-3+2=0 (~ 0.37 GPa and 500oC)
J.B. Thompson’s A(K)FM图解
J.B. Thompson’s A(K)FM图解
A = Al2O3 - 3K2O (if projected from Ms) = Al2O3 - K2O (if projected from Kfs) F = FeO M = MgO
从白云母投影
Figure 24-20. 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.
变质岩识别(附图片)
• 基质主要由绿泥石和少量堇青石构成。 绿泥石为极细鳞片状集合体，呈淡绿 或淡黄绿色，无光泽，含量约65%。 堇青石粒状、粒度很细，油脂—玻璃 光泽，含量约5%。
其它变质岩
黑云蓝晶绿泥石片岩 Biotite-kyanite chlori。斑状变晶结构，基质粒状鳞 片变晶结构。片状构造。
其它变质岩
蓝晶石绿泥石片岩 Kyanite chlorite-schist(493)
• 深灰色。斑状变晶结构，基质鳞 片变晶结构。片状构造。
• 变斑晶为蓝晶石，呈灰—暗灰色， 自 形 柱 状 ， 长 可 超 过 30mm ， 粗 达5mm，平行片理排列，，略有 方向性，但分布不均匀，平均含 量约20%。
其它变质岩
矽线石二云母片岩 Sillimanite-muscovite-biotite schist
• 褐灰色。纤状粒状鳞片变晶结构。片状构造。主要由云母、石英和矽线 石构成。
• 云母为黑云母和白云母，鳞片状，定向排列，但已柔皱变形，总含量约 45%。
• 石英灰白色或浅灰色，微粒状，常聚集成透镜状集合体沿片理面分布， 含量约45%。
板岩Slate(471)
• 灰黑色。隐晶质结构。 板状构造。
• 岩石致密，细腻，但 小刀可划动。板理面 平整，断口面稍粗糙
其它变质岩
斑点板岩 Spotted slate（401）
其它变质岩
• 灰绿色。隐晶质结构。 板状构造，板理面上斑 点状构造。
• 岩石致密，细腻，但小 刀可划动。板理面上斑 点呈灰黑色，大小约 1mm 左 右 ， 为 红 柱 石 雏 晶集合体，含量约20%
• 滑石白色，细小鳞片状，硬度很 小，摸之有滑感，严格定向排列 构成片理、片理面上可见星点状 玻璃光泽，含量约70%。
其它变质岩
黑云蓝晶绿泥石片岩 Biotite-kyanite chlori。斑状变晶结构，基质粒状鳞 片变晶结构。片状构造。
其它变质岩
蓝晶石绿泥石片岩 Kyanite chlorite-schist(493)
• 深灰色。斑状变晶结构，基质鳞 片变晶结构。片状构造。
• 变斑晶为蓝晶石，呈灰—暗灰色， 自 形 柱 状 ， 长 可 超 过 30mm ， 粗 达5mm，平行片理排列，，略有 方向性，但分布不均匀，平均含 量约20%。
其它变质岩
矽线石二云母片岩 Sillimanite-muscovite-biotite schist
• 褐灰色。纤状粒状鳞片变晶结构。片状构造。主要由云母、石英和矽线 石构成。
• 云母为黑云母和白云母，鳞片状，定向排列，但已柔皱变形，总含量约 45%。
• 石英灰白色或浅灰色，微粒状，常聚集成透镜状集合体沿片理面分布， 含量约45%。
板岩Slate(471)
• 灰黑色。隐晶质结构。 板状构造。
• 岩石致密，细腻，但 小刀可划动。板理面 平整，断口面稍粗糙
其它变质岩
斑点板岩 Spotted slate（401）
其它变质岩
• 灰绿色。隐晶质结构。 板状构造，板理面上斑 点状构造。
• 岩石致密，细腻，但小 刀可划动。板理面上斑 点呈灰黑色，大小约 1mm 左 右 ， 为 红 柱 石 雏 晶集合体，含量约20%
• 滑石白色，细小鳞片状，硬度很 小，摸之有滑感，严格定向排列 构成片理、片理面上可见星点状 玻璃光泽，含量约70%。
岩石学-共生分析、变质相和变质相系
为了用图解表示，要把这些值换算为A＋C＋F=100，即用摩
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;
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;
变质岩石学第四章 变质岩的主要类型交变质岩类PPT课件
4.4 交代变质岩类
4.4.1 概述
交代变质岩（metasomatic metamorphic rock） 在热的气液态溶液作用下使原岩发生交代作用所 形成的岩石。 交代作用是一种伴随有岩石化学成分改变的变质 作用。交代变质岩的化学成分和矿物成分，与原岩相 比较，都有显著的变化且相对富水，所以交代作用又 称为蚀变作用。 交代作用的主要影响因素是T、C，P为次要的， 配合温度和具有化学活动性的流体起作用。
在云英岩发育地段，常可见几种类型的云英岩组 成完整的分带（交代带）：裂隙脉→电气石云英岩→ 黄玉云英岩→萤石云英岩→白云母云英岩→云英岩化 岩石。但一般没有这样完全。
5
4.4.2 交代变质岩的分类和命名
交代变质岩的种类较多，变化也较复杂。根据交 代作用的产物和原岩的成分，可将交代变质岩分为以 下四个类别： 蛇纹岩 原岩成分相当于超基性岩的交代变质岩。 青磐岩 原岩成分相当于中基性岩的交代变质岩。 云英岩、黄铁绢英岩、次生石英岩 原岩成分相当于
中酸性岩的交代变质岩。 矽卡岩 中酸性侵入岩与碳酸盐岩接触带内形成的接
交代过程发生的化学反应按性质可归结为三种基 本类型：水解及水化作用、阳离子交代作用和阴离子 交代作用。
3
4.4.1 概述
交代过程中，原有矿物溶解、消失，新矿物取代、 晶出，并引起岩石结构、构造的改变。交代作用较弱 时，常可见变余结构和构造；交代作用强烈时，则被 新的交代结构、变晶结构和变成构造取代。
主要由各种蛇纹石组成，如纤维蛇纹石、叶蛇纹 石、胶蛇纹石、绢石、石棉等；次要矿物和变晶副矿 物有磁铁矿、钛铁矿、铬铁矿、尖晶石类、水镁石和 少量碳酸盐、滑石、直闪石、透闪石、阳起石等。橄 榄石和辉石常呈残余矿物出现。
8
4.4.3 主要的交代变质岩
4.4.1 概述
交代变质岩（metasomatic metamorphic rock） 在热的气液态溶液作用下使原岩发生交代作用所 形成的岩石。 交代作用是一种伴随有岩石化学成分改变的变质 作用。交代变质岩的化学成分和矿物成分，与原岩相 比较，都有显著的变化且相对富水，所以交代作用又 称为蚀变作用。 交代作用的主要影响因素是T、C，P为次要的， 配合温度和具有化学活动性的流体起作用。
在云英岩发育地段，常可见几种类型的云英岩组 成完整的分带（交代带）：裂隙脉→电气石云英岩→ 黄玉云英岩→萤石云英岩→白云母云英岩→云英岩化 岩石。但一般没有这样完全。
5
4.4.2 交代变质岩的分类和命名
交代变质岩的种类较多，变化也较复杂。根据交 代作用的产物和原岩的成分，可将交代变质岩分为以 下四个类别： 蛇纹岩 原岩成分相当于超基性岩的交代变质岩。 青磐岩 原岩成分相当于中基性岩的交代变质岩。 云英岩、黄铁绢英岩、次生石英岩 原岩成分相当于
中酸性岩的交代变质岩。 矽卡岩 中酸性侵入岩与碳酸盐岩接触带内形成的接
交代过程发生的化学反应按性质可归结为三种基 本类型：水解及水化作用、阳离子交代作用和阴离子 交代作用。
3
4.4.1 概述
交代过程中，原有矿物溶解、消失，新矿物取代、 晶出，并引起岩石结构、构造的改变。交代作用较弱 时，常可见变余结构和构造；交代作用强烈时，则被 新的交代结构、变晶结构和变成构造取代。
主要由各种蛇纹石组成，如纤维蛇纹石、叶蛇纹 石、胶蛇纹石、绢石、石棉等；次要矿物和变晶副矿 物有磁铁矿、钛铁矿、铬铁矿、尖晶石类、水镁石和 少量碳酸盐、滑石、直闪石、透闪石、阳起石等。橄 榄石和辉石常呈残余矿物出现。
8
4.4.3 主要的交代变质岩
变质岩石学第四章 变质岩的主要类型区域变质岩类
岩浆成因的(超基性-酸性-碱性岩浆岩)及火山碎屑 岩类。
4.2 区域变质岩的分类和命名
变质岩的分类，考虑以下三个方面： (2) 岩石的变质条件
引起岩石变质的条件主要有两个因素。 原岩相同，在不同的变质条件下，其变质产物相 不相同？ 在进行分类时，应考虑变质条件的变质级或变质 相。
4.2 区域变质岩的分类和命名
常见的变质矿物有：Se、Chl、Ms、Bi、Q、Pl 等； 特征变质矿物有： And、Chd、Ant
主要岩石类型：板岩、千枚岩、云母片岩、黑云母片类。
4.3 主要的区域变质岩
1) 板岩（slate） 具板状（结晶劈理）构造的岩石。 原岩主要是泥质岩、泥质粉砂岩和中酸性凝灰岩 等。重结晶不明显或极轻微，板理面上可见少量绢云 母、绿泥石等；具变余泥质结构。属主要受应力作用 的低级变质的产物，按颜色及杂质可进一步定名。 例如：四川南江火地垭群中的炭质板岩、灰色硅 质板岩，川西高原西康群的深灰色炭质粉砂质板岩。
4.3 主要的区域变质岩
(1) 云母片岩 其原岩主要为泥质岩和中酸性火山岩、钙质砂页 岩等。矿物成分以云母为主，其次有石英、斜长石、 石榴石、蓝晶石、十字石等。根据两种云母的含量关 系可定出岩石的基本名称（表3－6）。
云母含量 （％）
白云母 黑云母
岩石基本名称
表3－6 按云母种类的云母片岩分类
100～75 0～25
75～50 25～50
50～25 50～75
白云母片岩
黑云白云片岩 白云黑云片岩 二云母片岩
25～0 75～100
黑云母片岩
4.3 主要的区域变质岩
云母片岩分布较广泛， 在区域变质岩分布地区经常 可见。例如：山西繁峙可见 石榴石云母片岩，岩石具斑 状变晶结构。
4.2 区域变质岩的分类和命名
变质岩的分类，考虑以下三个方面： (2) 岩石的变质条件
引起岩石变质的条件主要有两个因素。 原岩相同，在不同的变质条件下，其变质产物相 不相同？ 在进行分类时，应考虑变质条件的变质级或变质 相。
4.2 区域变质岩的分类和命名
常见的变质矿物有：Se、Chl、Ms、Bi、Q、Pl 等； 特征变质矿物有： And、Chd、Ant
主要岩石类型：板岩、千枚岩、云母片岩、黑云母片类。
4.3 主要的区域变质岩
1) 板岩（slate） 具板状（结晶劈理）构造的岩石。 原岩主要是泥质岩、泥质粉砂岩和中酸性凝灰岩 等。重结晶不明显或极轻微，板理面上可见少量绢云 母、绿泥石等；具变余泥质结构。属主要受应力作用 的低级变质的产物，按颜色及杂质可进一步定名。 例如：四川南江火地垭群中的炭质板岩、灰色硅 质板岩，川西高原西康群的深灰色炭质粉砂质板岩。
4.3 主要的区域变质岩
(1) 云母片岩 其原岩主要为泥质岩和中酸性火山岩、钙质砂页 岩等。矿物成分以云母为主，其次有石英、斜长石、 石榴石、蓝晶石、十字石等。根据两种云母的含量关 系可定出岩石的基本名称（表3－6）。
云母含量 （％）
白云母 黑云母
岩石基本名称
表3－6 按云母种类的云母片岩分类
100～75 0～25
75～50 25～50
50～25 50～75
白云母片岩
黑云白云片岩 白云黑云片岩 二云母片岩
25～0 75～100
黑云母片岩
4.3 主要的区域变质岩
云母片岩分布较广泛， 在区域变质岩分布地区经常 可见。例如：山西繁峙可见 石榴石云母片岩，岩石具斑 状变晶结构。
变质岩石学
变质岩石学 变质岩 1862 年冯科塔（Voncotta B.） ，但直至 19 世纪末尼科尔（Nico）发明偏光显微镜之后，才使变 质岩岩石学成为独立的学科。 二十世纪初，非均匀系统的相平衡规则--吉布斯相律，引入变质 岩的研究。1911 年戈尔得施密特 V.M 在研究奥斯陆地区辉长岩的接 触变质晕圈时，提出了吉布斯相律的地质学表现形式，即戈尔施密特 矿物相律，开创了以物理化学基本原理研究变质岩之先河。1920 年， 艾斯科拉（Eskola,p.）提出了变质岩矿物共生分析的 ACF 简介，后 经温克勒（Winkler，1976 年） ，汤普逊（Thompon，1957 年）的改进 和发展，变质岩的矿物共生分析逐渐完善。 另外，在二十世纪二十年代初，瑞士岩石学家格鲁宾曼 （Grubemmaim U.） ，将荷兰物理学家施赖纳玛克斯（Schreinemkers F.A.）在研究多项系统平衡时，应用的拓扑学计算、零变平衡、单变 平衡和双变平衡等一系列几何表示方法，引入变质岩岩石学；四十年 代后，前苏联地质学家科尔任斯基（Kophcuhckuu B.C）又成功的将 其应用在开放系统平衡研究上， 这一系列建立在物理化学原理基础的 矿物相平衡研究，使变质岩岩理学和变质岩成因的理论，提高到一个 新的高度，并指导了变质岩的实验模拟研究，构成二十世纪初至中后 期变质岩学的一大方向。 同一时期，变质岩岩石学的另一大方向，即将岩石学和地质环境
第 3 页 共 5 页
变质岩石学
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。按压力的性质可分为二大类： 静压力：是指岩石在地壳内一定深度时，所承受的重力，其大小 随埋藏深度的增加而增加，上覆岩层厚度的增加而增加，增加的速率 是 25-30×10Pa/KM。不同类型变质作用的压力变化很大，一般接触 变质和动力变化发生在地表 3-5km 范围内，故压力不超过 0.1GPa。 区域变质作用的压力范围为 0.1GPa－0.8GPa。 应力：当物体遭受定向外力作用，其内部就会产生一种抵抗力， 称为应力。应力通常和地壳活动带的构造运动有关。应力是引起岩石 变质和变形的重要因素。地壳中岩石变形、板状流劈理和碎裂构造都 和应力有关，而且它能增加变质反应和重结晶的速度，促使变质作用 的进行。 介质条件 在变质作用过程中，虽然岩石保持完整的固态，但其中仍有少量 流体相。流体相存在于矿物粒隙之间或岩石的裂隙中，成分以水和 CO2，还可含有其它挥发份。它们在较高的温度和压力条件下，具有 较大的活性。 由于许多变质矿物可以在不同温度、压力条件下，由不同变质反 应形成，因而由标志矿物划定的等变线往往不是等变质条件的。因此 温克勒提出，根据常见岩石中，反映矿物共生组合重要变质变化的特 定矿物反应来划分变质带，成为变质级。温克勒讲整个变质作用区间 分为四个变质级：
第 3 页 共 5 页
变质岩石学
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。按压力的性质可分为二大类： 静压力：是指岩石在地壳内一定深度时，所承受的重力，其大小 随埋藏深度的增加而增加，上覆岩层厚度的增加而增加，增加的速率 是 25-30×10Pa/KM。不同类型变质作用的压力变化很大，一般接触 变质和动力变化发生在地表 3-5km 范围内，故压力不超过 0.1GPa。 区域变质作用的压力范围为 0.1GPa－0.8GPa。 应力：当物体遭受定向外力作用，其内部就会产生一种抵抗力， 称为应力。应力通常和地壳活动带的构造运动有关。应力是引起岩石 变质和变形的重要因素。地壳中岩石变形、板状流劈理和碎裂构造都 和应力有关，而且它能增加变质反应和重结晶的速度，促使变质作用 的进行。 介质条件 在变质作用过程中，虽然岩石保持完整的固态，但其中仍有少量 流体相。流体相存在于矿物粒隙之间或岩石的裂隙中，成分以水和 CO2，还可含有其它挥发份。它们在较高的温度和压力条件下，具有 较大的活性。 由于许多变质矿物可以在不同温度、压力条件下，由不同变质反 应形成，因而由标志矿物划定的等变线往往不是等变质条件的。因此 温克勒提出，根据常见岩石中，反映矿物共生组合重要变质变化的特 定矿物反应来划分变质带，成为变质级。温克勒讲整个变质作用区间 分为四个变质级：
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.
4变质岩PPT课件
25
（二）、结构
变余结构 变晶结构 变形结构
26
1、 变余结构
在变质程度较浅的变质岩中，由于重结晶作用和变 质反应进行得不彻底，原岩中的一些结构特征被部 分地保留下来，这样形成的结构，称为变余结构。
副变质岩的变余结构 常保留着砂粒或砾石的 外形， 这种结构可称为变余砂 状结构或变余砾状结构。
变余砾状结构 27
19
4、接触热变质作用
在火成侵入体 侵入到围岩时由 于岩浆体的高温 对围岩烘烤的影 响而使岩石发生 的重结晶和变质 结晶作用。
20
5、交代变质作用(气液和接触交代作用) 具有化学活动性的热水溶液和气体以及活
动性元素对岩石进行交代而使岩石发生化学 成分和矿物成分改变的一种变质作用。
21
随着板块学说的发展和海洋地质 学、月岩学研究的深入，人们提 出洋底变质作用和冲击变质作用
28
（3）按变晶矿物的形态划分
粒状变晶结构 又称为花岗变晶结构 鳞片变晶结构 大部分变晶矿物为片状 纤状变晶结构 大部分变晶矿物为一向延长的纤维 状颗粒
描述的方式为：粒度+次要矿物形态的结构+ 主要矿物形态的结构
如某片麻岩的粒度为中粒，次要矿物黑云母 为鳞片状，主要矿物石英、长石为粒状，其 结构可称为中粒鳞片花岗变晶结构。
3). 应力 (或称定向压力）
主要与构造运动有关，多集中于断裂带和构造活动带附近。
14
3.化学活动性流体
沉积岩中的孔隙水 岩浆活动时析出的液体 地幔上升的挥发性溶液
4.时间
15
(三) 变质作用的类型
16
1、动力变质作用（变形变质作用）
是在构造运动产生的定向压力（应力）的作用下 使岩石发生破碎和塑变的一种变质作用。动力变质作用 形成的岩石一般分布于断层破碎带附近和大的韧性剪切 带内。
4 变质共生分析变质相系
∴ 至少有两个自由度，即f≥2。由Gibbs相律公式 可得：f=c＋2－p≥2。因此 p≤c 在一定P、T范围内平衡的矿物相数不大于该岩石系 统的独立组分数——Goldschmidt矿物相律.
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
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
沉积岩、变质岩详细图解课件
296-34
光泽——矿物表面对光的反射能力。
金属光泽 半金属光泽 非金属光泽
金属光泽
半金属光泽
296-35
非金属光泽
金刚光泽
玻璃光泽
油脂光泽
珍珠光泽
丝绢光泽
土状光泽
296-36
透 明 度 —— 矿 物 透 光 能 力的大小。
半透明矿物
不 透 明 矿 物 透明矿物
296-37
玻璃光泽 透明至半透明 油脂光泽
⑤菱面体状；
方解石 白云石
296-15
⑥菱形十二面体状。
黄铁矿
石榴子石
296-16
另外还有多面体状和针状等。
多面体状
针状
296-17
显晶集合体
柱状集合体
针状集合体 金红石
296-18
显晶集合体
板状集合体
片状集合体 赤铁矿
296-19
显晶集合体
纤维状石膏
粒状
毛发状
296-20
显 晶 集 合 体 放射状集合体 金红石
296-3
第一节 主要造岩矿物
矿物——天然生成的，具有一定物理性质和 化学成分的物质,是组成地壳的基本物质单位。
绿柱石
天然钻石
人工钻石
冰
石英
花岗岩
煤
石油
这些并非都
是矿物
296-4
第一节 主要造岩矿物
主要造岩矿物——在岩石中经常见到，明显影响 岩石性质，对鉴定和区别岩石 种类起重要作用的矿物（约 20种）。
例如：石灰岩是 由方解石组成的集合 体；花岗岩是由石英、 长石、云母等多种矿 物组成的集合体；砾 岩是由岩石碎屑所组 成的集合体。
石花砾灰岗岩岩岩
光泽——矿物表面对光的反射能力。
金属光泽 半金属光泽 非金属光泽
金属光泽
半金属光泽
296-35
非金属光泽
金刚光泽
玻璃光泽
油脂光泽
珍珠光泽
丝绢光泽
土状光泽
296-36
透 明 度 —— 矿 物 透 光 能 力的大小。
半透明矿物
不 透 明 矿 物 透明矿物
296-37
玻璃光泽 透明至半透明 油脂光泽
⑤菱面体状；
方解石 白云石
296-15
⑥菱形十二面体状。
黄铁矿
石榴子石
296-16
另外还有多面体状和针状等。
多面体状
针状
296-17
显晶集合体
柱状集合体
针状集合体 金红石
296-18
显晶集合体
板状集合体
片状集合体 赤铁矿
296-19
显晶集合体
纤维状石膏
粒状
毛发状
296-20
显 晶 集 合 体 放射状集合体 金红石
296-3
第一节 主要造岩矿物
矿物——天然生成的，具有一定物理性质和 化学成分的物质,是组成地壳的基本物质单位。
绿柱石
天然钻石
人工钻石
冰
石英
花岗岩
煤
石油
这些并非都
是矿物
296-4
第一节 主要造岩矿物
主要造岩矿物——在岩石中经常见到，明显影响 岩石性质，对鉴定和区别岩石 种类起重要作用的矿物（约 20种）。
例如：石灰岩是 由方解石组成的集合 体；花岗岩是由石英、 长石、云母等多种矿 物组成的集合体；砾 岩是由岩石碎屑所组 成的集合体。
石花砾灰岗岩岩岩
变质岩 第4讲-共生分析和变质相
变质反应
例如：
1. 共生分析的原理
Al2O3-SiO2二元系，可出现的矿物很多：刚玉、多铝红柱石、红柱石、蓝
晶石、夕线石、α-石英、β-石英、鳞石英、方石英、柯石英、斯石英等。但 由于c=2，所以p≤2。即在平衡条件下，不太可能有三、四矿物组合，更不
可能有4个以上的矿物共生。
变质反应
注意：
1. 共生分析的原理
变质岩
Metamorphic Rock
第三章 共生分析和变质相
授课内容
共生原理和成分-共生图解概念 ACF图，A’KF图，AFM图
成分图解综述 变质相
变质反应
1. 共生分析的原理
矿物相率
吉布斯相率
从热力学角度看，一个天然结晶岩石就是一个复杂的非均匀系统。对绝 大多数变质岩而言，其热峰条件下形成的矿物组合往往非常接近化学平衡， 这使得岩石矿物组合（相）与岩石化学成分（组分）和物理化学条件（自由 度）之间的关系应服从吉布斯相律。
3.ACF图解
变质反应
ACF图解
含石英变质岩的组分分析
3.ACF图解
对普通的含石英变质岩，不考虑微量组分和孤立组分，通常包括SiO2、 Al2O3、Fe2O3、FeO、MnO、MgO、CaO、Na2O、K2O、CO2、 H2O等11个组分，这些组分按其化学特征和对矿物共生的影响可分为：
能以过剩状态形成单独的矿物相(过剩矿物)。出现于该类岩石的共生组合之 中。过剩组分含量多少，只会影响过剩矿物含量多少，而不影响岩石的其 它矿物共生。因此，作共生图解时可不考虑过剩组分。而把过剩矿物放在 共生图解之外。
变质反应
2.矿物组合与共生分析
❖类质同象组分：是互成类质同象替换的组分，它们的相对含量一般可在一定
4 岩石学——变质岩
CO2 ↑
▲脱水-脱碳酸反应——兼有上述两种反应的特点。如 Ca2Mg5Si8O22(OH)2 + 3CaCO3 +2 SiO2
透闪石(Tr) Cc Q
5CaMgSi2O6 + 3CO2 ↑ + H2O ↑
透辉石(Di)
5Mg2SiO4 + 4H2O
镁橄榄石(Fo)
2Mg3[Si2O5](OH)4 + 4MgO + SiO2 （去硅、去镁）
叶腊石(Pyp)
Al2SiO5 + 3SiO2 + H2O ↑
铝硅酸盐
▲脱碳酸（CO2）反应——反应矿物中有含碳酸根的矿物，反应后有CO2生成。如 CaMg(CO3)2 + 2SiO2
白云石(Do)
CaMgSi2O6 + 2CO2 ↑
透辉石(Di)
CaCO3 + SiO2
方解石(Cc)
CaSiO3 + 硅灰石(Wo)
C 特征变质矿物和贯通矿物 • 特征变质矿物: 仅稳定存在与很狭窄的温度-压力 范围内的矿物。 如硅灰石、滑石、绿帘石和富铝矿物叶蜡石、红柱石、
蓝晶石、夕线石、堇青石、十字石、石榴子石等 • 贯通矿物: 在很宽的温度-压力范围内稳定存在的
矿物。 如石英、钾长石、斜长石、橄榄石、普通辉石、普通角
闪石、黑云母、白云母
●接触热变质作用：发生在侵入体与围岩接触带中，温度起主导作用，变质机理 主要是重结晶。 ●交代变质作用：也常发生在侵入体与围岩接触带中，具化学活性的流体起主导作用， 变质机理主要是交代。常常形成有用矿床。 ●动力变质作用：分布在构造断裂带中，应力起主导作用，变质机理主要是变形。
2）区域变质作用：发生在岩石圈的广大范围内，各种温压、化学活性流体 共同起作用，变质机理复杂多样，很难找到变质和未变质间的 界线。又分为：
第4讲-变质岩的成分特征
成分特征
变质岩的化学成分
1. 变质岩的化学成分特征
在变质岩的分类研究，岩石的物质成分是基础。 在变质岩的分类研究，岩石的物质成分是基础。
等化学系列：是指具有同一原始化学成分的所 等化学系列：是指具有同一原始化学成分的所
有岩石，其中矿物组合不同是由变质作用类型 有岩石， 和强度决定的。 和强度决定的。
成分特征
1. 变质岩的化学成分特征
变质岩的化学类型划分 ５大类变质岩特征： 大类变质岩特征： 泥质和基性岩石＞ 温压敏感性 ：泥质和基性岩石＞富钙和镁质 岩石＞ 岩石＞长英质岩石 ； 岩石强度：镁质＞基性＞长英质＞钙质＞ 岩石强度：镁质＞基性＞长英质＞钙质＞泥 质 原岩性质：泥质、钙质、镁质易确定， 原岩性质：泥质、钙质、镁质易确定，而长英 基性很复杂。 质、基性很复杂。
成分特征
2. 变质岩的化学成分特征
变质岩的矿物成分的影响因素 变质岩矿物成分首先取决于原岩化学成分
如硅质灰岩，主要成分为CaCO 如硅质灰岩，主要成分为CaCO3和SiO2，经变质后可出现石 英、 方解石 、 硅灰石等碳酸盐和钙硅酸盐矿物，而不会出现 方解石、硅灰石等碳酸盐和钙硅酸盐矿物， 红柱石、蓝晶石、夕线石等富铝矿物。成分为纯SiO 红柱石、蓝晶石、夕线石等富铝矿物。成分为纯SiO2的硅质 在变质作用过程中仅出现石英，形成纯的石英岩。 岩， 在变质作用过程中仅出现石英，形成纯的石英岩。因此 如不伴随明显的交代作用，则一定化学类型的变质岩与一定 如不伴随明显的交代作用， 矿物成分相对应。这意味着， 矿物成分相对应。这意味着， 研究岩石的矿物成分可推断岩 石的化学类型。 石的化学类型。
成分特征
2. 变质岩的化学成分特征
变质岩的矿物成分的影响因素-Al 变质岩的矿物成分的影响因素 2O3,K2O