变质岩课件第9讲高压区域变质岩

（1）分布地区: 大面积分布在前寒武纪结晶基地和显生宙岛弧
带、大碰撞带、大陆拉张带低—中P/T区域变
质区，与中、高级区域变质岩及花岗岩类深成 侵入体共生和相互过渡
（2）组成： 混合岩由基体和 脉体两个基本组 成部分组成
基体 脉体
浅色体leucosome 暗色体melanosome
中色体mesosome－古成体
角砾状
眼球状
褶皱状
条带状
眼球状
细脉状
褶皱状
1. 变质岩 变质作用 变质重结晶作用 变质结晶作用 渗透作用 扩散作用 交代作用 变质分异作用 P－T－t轨迹 进变质 前进变质 退变质动力变质作用、冲击变质作 用、交代变质作用、造山变质作用、洋底变质作用、埋藏变质作用、混合岩化变质 作用
0.45~0.95 0.10~0.80
0.10~0.60 0.15~0.40
Cpx
钠质普通辉石、 钠质普通辉石、绿
绿辉石
辉石、暗绿玉
次要矿物
Opx, Ky, Co, Phl
Ky, Zo, NaCa- Am, Phn
T-P条件
高温（＞900℃） 中温（550-900℃）
高压—超高压
高压—超高压
＜0.45
角砾状
网状
褶皱状
肠状
碎块状
细脉状
眼球状
斑块状
条带状
香肠状
析离状
云染状
（6） 混合岩构造取决于混合岩化强度和基体构造
面理发育的片岩、片麻岩，随着混合岩化增强，出现眼球 状混合岩→条带状混合岩→云染状混合岩的岩石系列
弱面理化的角闪岩，随着混合岩化增强，则出现细脉状混 合岩→角砾状混合岩→云染状混合岩的岩石系列
Ø Omp是榴辉岩的指示矿物，化学成分上，是Di-CaTs(钙契尔马克分子)-Jd(硬玉)-Ac(锥辉石)的成分复 杂的Cpx，可看作富铝含钠的Ca-Cpx。
Ø 手标本上呈草绿色，镜下呈淡绿色，不与Pl共生，是 它的鉴定特征。
Gaoqiao eclogite
Eclogites consist mostly of two minerals: garnet and Na-rich clinopyroxene known as omphacite
新成体
Ø 混合岩由基体(substrate)和脉体 (vein material)两个基本组成部 分组成
基体(古成体) 脉体(新成体)
基体(古成体)
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中色体
浅色体 暗色体
中色体
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（3）化学成分
(a) 浅色体为长英质的，常具有Q-Ab-Or系统共结点或同结线成分，说明它们是 部分熔融产物。(b) 古成体可包括泥质、长英质、钙质、基性、镁质等各种化学 类型变质岩。但以长英质片麻岩最常见 (c) 在相同混合岩化条件下，泥质、长英 质变质岩比基性变质岩明显易受混合改造（易熔），而钙质、镁质变质岩一般不 受混合岩化影响（抗熔）
具后成合晶（Sym）的榴辉岩。石榴石（Grt） 发育由Am、Pl和Mt组成的后成合晶冠状体， Omp全部为Di＋Pl后成合晶交代（假象），英山 程家咀，单偏光，视域长边＝3mm
Ø 榴辉岩具有多种多样的地质产状 Ø Coleman（1965）根据地质产状将榴辉岩分
成A、B、C三类 A类：与基性—超基性火成岩有关 B类：与片麻岩（角闪岩相变质岩）有关 C类：与蓝片岩有关
区域变质岩 Regional Metamorphic Rocks
第二十二章 区域变质岩
一、区域变质的一般特征 二、埋藏变质岩 三、造山变质岩 四、中P/T和低P/T区域变质岩 五、高P/T区域变质岩 四、混合岩
五、高P/T区域变质岩
1 . 一般特点
Ø 产于海沟带和大陆 碰撞带，是地壳俯 冲的标志
Ø 由于变质温度低，重结晶不彻底，变余结构 构造发育，如变余碎屑结构，变余辉长-辉绿 结构、变余层理构造、变余枕状构造等
Ø 由于俯冲带强烈的构造变形，岩石构造面理 发育，有的地段可以出现构造混杂现象，形 成混杂岩melange。
Ø 以硬柱石Lw分解反应 为界，BS相分为两个 亚相：硬柱石蓝片岩 相和绿帘石蓝片岩相
0.20~0.40
绿辉石、暗绿玉
Gl, Zo, Phn, Ch 低温（450-550℃）
高压
可能成因
上地幔
构造加厚的大陆壳 俯冲洋壳和弧-沟沉积物
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混合岩
混合岩的一般特点
1. 一般特点 Ø 是变质作用向岩浆作用过渡的类型。 Ø 这决定了混合岩具有介于变质岩和岩
浆岩之间的地质学、岩石学特征。
Ø LA（硬柱石-钠长 石-绿泥石相）、 BS（蓝片岩相）和 E（榴辉岩相）是 高P/T变质地体特 有的三个变质相， LA、BS属很低级 变质
2. 硬柱石-钠长石-绿泥石相(LA) Ø 位于Z相（沸石相）与BS相之间，仅代表一个小的
P-T范围P≈0.3-0.4Gpa，T≈150-300℃ Ø 很低级变质，以Lw(硬柱石)+Ab+Chl组合为特征
4. 榴辉岩相(E)
Ø 高压（P＞1GPa）变质相 ，以典型岩石榴辉岩 eclogite而得名
Ø 榴辉岩是主要由红－红棕 色Gt和草绿色Omp(绿辉石 )组成的高压基性变质岩， 可含Ky、Q，Mus, 但无Pl
Ø Gt是Alm(铁铝榴石)-Pyr(镁铝榴石)-Gro(钙铝榴石) 的成分复杂固溶体。
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榴辉岩类型
A
B
C
地质产状
金伯利岩、玄武 岩的包体、橄榄 岩的条带和层
片麻岩中的透镜体、 豆荚体或层
蓝片岩地体中的构造岩 块或与蓝片岩构成递增
变质带
全岩化学成分
橄榄玄武岩
过渡型玄武岩
拉斑玄武岩
Mg/(Mg+Fe2 ++Mn)
Gt Ca/(Mg+Fe2+ +Mn+Ca)
5.区域变质岩主要变质相的特点、常见岩石类型及矿物共生组合 混合岩的基体和 脉体
混合岩中交代结构常常是部分熔融的结构证据：古成体中 交代结构往往是部分熔融结构，而新成体和片麻状花岗岩 中的交代结构往往是熔融残留结构
部分熔融的结构证据
（5）构造
基体与脉体的空间排布方式决定了混合岩构造特点 。Mehnert（1968）将混合岩按构造分为12类。最 常见的混合岩有角砾状混合岩、眼球Байду номын сангаас混合岩、 条带状混合岩和云染状混合岩（云染岩）等4类
Ø 柯石英Coe是超高压岩石常见 的指示矿物
Ø Coe转变为Q，体积要增加10% 。因此，在含由Coe转变而来 的Q包裹体(呈Coe假象)的Gt、 Cpx等寄主矿物中会形成因体 积膨胀而产生的放射状或同心 圆状裂纹。
榴辉岩相E温度范围 相当宽广：
低温限向蓝片岩相过渡
高温限为干的拉斑玄武岩 液相线
High P low T belt marked the trench where plates were colliding, hence high pressure. Low temperature due to the cooling effect of seawater. Landward the rising plutons from the zone of partial melting caused the local high temperatures at relatively shallow depth. Oceanward facies is the blueschist and landward a combination amphibolite and granulite.
An
Ca-Ts Q
Ca-Ts=Ca Tschermak’s molecule CaAl2SiO6
Ø 反应导致Pl消失，产生的Jd分子进入Cpx，形 成Omp。Ca-Ts分子则主要进入Gt：
3CaAl2SiO6 + 2SiO2 → Ca3Al2Si3O12 + 2Al2SiO5
Ca-Ts
Q
Gro
Ky
Mesosome=Old material that resisted melted
Leucosome=new material crystallized from incipient melting
（4）结构
古成体具鳞片花岗变晶结构等变晶结构和交代结构，往往 强面理化；
新成体和片麻状花岗岩通常具半自形粒状结构等熔体结晶 结构和交代结构，定向性较古成体弱
Ø 特征矿物是蓝闪石类Na-Amp，包括蓝闪石(Gl)、 青铝闪石(Crs)和镁钠闪石(Mg-Rie)。它们构成 Al-Fe3+连续类质同象系列，常统称为蓝闪石Gl
Ø 蓝闪石Gl在手标本上呈蓝黑色，薄片中呈天蓝 色，Gl的存在使岩石带蓝色，因而含Gl的片岩 统称为蓝片岩blueschist ，相应的变质相称为 蓝片岩相BS
2.正变质岩与副变质岩 等物理系列 等化学系列 变晶 变晶结构 变形结构 变余结 构 变余构造 冠状体 角岩结构 包含变晶结构 残缕结构 筛状变晶 后成合晶结构 糜棱结构 碎裂结构 斑点构造 板状构造 千枚状构造 片状构造
3.惰性组分 活性组分 戈尔斯密特相律共生组合 共生分析 变质相 变质相系
4. 接触变质晕 接触变质岩 交代结晶作用 气液变质作用 变形与碎裂作用 脆性变形 韧性变形 亚颗粒 动态重结晶 接触热变质岩主要变质相的特点、常见岩石类型及矿 物共生组合
，无Z相特征矿物Lm（沸石），代之以Lw，也无 BS相特征矿物Gl（蓝闪石），代之以Ab+Ch。然 而可出现P-P(葡萄石-绿纤石相）特征矿物Pu(绿 纤石） Ø 变余结构构造发育
3. 蓝片岩相(BS) Ø 是分布很广的高压
低温变质岩，由洋 壳和海沟沉积物俯 冲变质形成，是识 别古海沟带的标志 Ø 原岩为洋壳基性— 超基性岩、深海钙 、硅、泥质沉积物 和海沟浊积岩
Gl
Mus Magnetite
Metamorphic rock glaucophane schist. Photomicrograph with crossed polars. The width of the view is approximately 0,5 mm. Main minerals are glaucophane, muscovite and magnetite.
Omp Gt Eclogite from Donghai
Ø 榴辉岩的形成与高P/T基性麻粒岩(Gt-Cpx麻粒岩) 有关
Ø 随着压力增加，高P/T基性麻粒岩中Pl将发生分解 ：
NaAlSi3O8 → NaAlSi2O6 + SiO2
Ab
Jd
Q
CaAl2Si2O8 → CaAl2SiO6 + SiO2
Ø 有时变斑晶中还可保留早期俯冲(增压升温)阶段 矿物反应残留或假象。
Ø 东海榴辉岩的反应结构十分发育。反应边（冠状 体）由十分细小的后成合晶构成，当反应完全时 ，形成假象，称为后成合晶假象。
Ø 不过后成合晶如此之小，甚至在高倍镜下仍然不 能分辨其矿物。此时，要搞清后成合晶的矿物组 成，需要作电子探针分析 。
Ø 榴辉岩相温度分类 低温450~550℃ 中温550~900℃ 高温>900℃ 其中，低温类实际上 是榴辉岩相与蓝片岩 相的过渡
Ø 高压—超高压变质岩形成于下地壳－地幔深度， 其后由于后期构造作用及岩浆作用被抬升到地表 。这个抬升过程近等温降压（ITD），形成各种 ITD型反应结构。因此榴辉岩中的ITD型反应结 构非常普遍。
反应伴有Ky生成，这样就形成具Gt+Omp+Ky+Q组合的榴 辉岩。
与基性麻粒岩相比，榴辉岩中的Gt更富Ca，而Cpx更富Na ，榴辉岩可含Ky、Q，但无Pl
Ø 榴辉岩相E压力范围 低压限: Ab=Jd50+Q平 衡条件 压力上限: 在Gra＝Dia 多型转变线之上， P>4.0Gpa
Ø 榴辉岩相压力分类 以Q=Coe（柯石英）多 型转变线为界，分 超高压UHP变质岩（含 Coe、Dia等超高压矿物 ）和高压（HP）变质岩