变质岩—— 03 第十八讲 变质岩的基本特征(1)_2014(1)

（3）地球化学
①图解法； ② 函数判别
弱变质改造的 变质花岗岩中 的岩浆成因锆 石
变质石英砂岩 中的碎屑锆石
（4）副矿物
本章小结
1. 变质岩的全岩化学成分组成上仍然为13项， 包含了岩浆岩和沉积岩化学成分的极端值； 变质岩的化学成分特征同时受原岩化学成 分和变质过程性质控制；
2. 据分布最广的变质岩化学成分统计，可将 其化学成分类型划分为泥质、长英质、钙 质、基性和镁质变质岩等五个大类。泥质、 钙质变质岩的原岩通常为沉积岩，长英质、 基性和镁质变质岩的原岩包括沉积岩和岩 浆岩，是原岩恢复的重要对象。
• 角闪石： Fe/Mg比和Ti含量随温度升高而升高，其Ng颜色变 化：低级（淡绿） 中低级（蓝绿） 中级（黄绿） 高 级（棕绿、绿棕）；
• 紫苏辉石：Al含量随温度升高而增高，Np从淡粉红玫瑰红 • 斜长石：Ca/Na比值随温度升高而增高
2）压力条件对以下常见变质矿 物成分的影响（自我总结） • 白云母： • 角闪石：
石？
The End
6.
7.
变质矿物的影响因素，结合课程学习，逐渐掌握10个以上可以
指示一定变质作用压力或温度条件的矿物或矿物组合。 在鲍文反应序列中，玄武质岩浆的暗色矿物的结晶顺序为：橄
榄石斜方辉石 单斜辉石普通角闪石 黑云母，而基性
变质岩从高温到低温的暗色矿物却为：斜方辉石+单斜辉石 单斜辉石+普通角闪石阳起石质普通角闪石 阳起石绿泥
（2）特征变质矿物——可灵敏指示温压条件范围或原岩成分 类型，对于前者，有时可直接用高压、超高压、高温变质矿物称 谓；
（3）峰期矿物——变质顶峰变质反应彻底进行所形 成的矿物； （4）残余矿物——残余矿物指反应进行不彻底而残 留的变质矿物，可以是进变质阶段、或退变质阶段的 产物； （5）变余矿物——指未被完全改造而部分保存下来 的原岩矿物； （6）退变矿物——峰期后随温度条件降低而产生的 矿物，通常是取代峰期矿物而成的矿物； （7）矿物世代——按形成先后划分，可属于不同变 质期或不同变质阶段变质产物或矿物组合。
二、矿物成分特点及影响因素
1.特点和成因类型
1）复杂多样 原因：化学成分和变质条件范围宽；变质作用机制（等化学/异 化学）复杂；应力和溶液参与，等。 2）变质矿物的成因类型 除了用主要、次要、副矿物和镁铁质、长英质等岩浆岩中常用 的术语称谓以外，从成因角度将变质矿物划分为以下成因类型： （1）贯通矿物——可以在相当宽的温压范围内存在；
Al过剩：岩石在中低温变质条件下即可出现红柱石、蓝晶石、矽线石和铁铝-镁铝榴 石、十字石、堇青石、硬绿泥石等富铝的矿物，共生矿物可有云母和石英而不出现 钾长石，在A’KF图上分布于1区；原岩为含或不含镁铁杂质的高岭石、蒙脱石粘 土岩； Al不足：中低温变质条件下无上述富铝矿物，仅以大量云母（可达60%或更高）， 其余为石英和钾长石，位于2区近MS-Bi连线附近区域；原岩为水云母（伊利石）粘 土岩； 长英质变质岩的化学成分也位于2区，其矿物组成上相似于Al不足泥质变质岩亚类， 但以长石石英为主（>70-80%)，云母为次，岩石成分区位于K端元附近；原岩为长 英质沉积碎屑岩和中酸性岩浆岩。
极端值，如石英岩中的SiO2含量可达100wt%； 可出现正常岩浆岩或沉积岩并不存在的化学成分：如蓝 晶石铝直闪石片岩以高Al和高Mg为特征，在岩浆岩和沉 积岩都无对应化学成分的岩石类型。原因：两步过程：
第一、基性火山岩海底风化交代，第二、变质重结晶。
2、化学成分分类
为更好地描述变质岩的岩石化学特点， 将变质岩的化学成分做适当划分： A——孤立组分：低含量，如TiO2、P2O5，但一般形成独立矿物，在 岩石中以副矿物形式存在； B——过剩组分：取之不尽，用之不完，如CO2和H2O+，将作为一些 主要矿物晶格的一部分；又如SiO2，在多数变质岩中以石英矿物相 存在，在绝大多数情况下可视属过剩组分； C——有效组分： Al2O3, Fe2O3, FeO, MnO, MgO, CaO, Na2O, K2O， 变质岩主要造岩矿物的主体成分，据类质同像替换性质，可进一步 归并为 A = Al2O3+ Fe2O3、C = CaO、A’= A -K2O K = K2O+Na2O、F = FeO+MnO+MgO, 并常选择其中的三种组分构成平面三角图图解，如ACF图解和 A’KF图解来表达岩石的化学成分特征和矿物组合以及两者之间的 关系。
3. 变质岩化学类型
Turner（1955）提出一个简明的等化学分类，将常见的变质岩归纳为５个化 学类型，各个类型的可能的原岩如下：
（1）泥质变质岩（pelitic）：源自沉积岩中的泥页岩(含粘土岩)；
（2）长英质变质岩（quartz-feldspathic/felsic）：源自沉积岩：石英砂岩、 长石砂岩、杂砂岩等；岩浆岩：中酸性的凝灰岩、火山熔岩和侵入岩；
4.五大化学类型变质岩的化学成分特征
泥质变质岩：Al+K+Si，不等量的Fe+Mg等杂质，分Al 过剩（1区）和Al不足（2区）两个亚类 长英质变质岩： Si+K+Al±Na（2区） 钙质变质岩：Ca+Mg±Al±K（3区+部分4区红线下方） 基性变质岩： Fe+Mg+Al±Ca（4区） 镁质变质岩：Mg+Fe，贫Si、Al、Ca……（5区）
• 单斜辉石：
• 斜长石：
• 石榴子石：
• Als（Al2SiO5）： • 石英：
三、变质岩成分对原岩恢复的启示
基本途径（四个）
（1）地质产状和岩石组合；
（2）岩相学（特殊成分矿物和变余矿物，变余结构、变余
构造）； （3）地球化学（主-微量元素、同位素等）； （4）副矿物组合特征和某些矿物如锆石的晶内和晶外特征。
（3）钙质变质岩（calcareous）：源自沉积岩：灰岩和白云岩（可含石英、 粘土矿物等杂质）等钙质沉积物；
（4）基性变质岩（basic）：源自基性岩浆岩，极少量为富含Fe、Mg的泥 灰岩；
（5）镁质变质岩（magnesian）：源自超镁铁质岩浆岩和绿泥石质及其它 富含Mg、Fe的沉积物。
其它在自然界中分布和含量较少，但一般却具有重要的经济价值，如Fe 质、Mn质、P质、Al质、C质变质岩等。
2. 影响因素（原岩化学成分与变质条件）
1）全岩化学成分因素（假设等化学）
2）变质条件因素（温度条件）
（1）基性变质岩矿物成分变化与变质级（温度）关系
（2）泥质变质岩在不同变质级（温度）中的矿物成分
（3）常见造岩矿物光性与成分vs变质温度关系
• 白云母：绿磷石分子（与Fe-Mg有关的端员组分）随温度升 高而降低； • 黑云母：Fe/Mg比和Ti含量随温度升高而升高，其Ng颜色变 化：低级（棕绿） 中级（棕） 高级（褐、褐红）；
1、化学成分特点
（1）仍然以13个氧化物为主 ：SiO2, TiO2, Al2O3, Fe2O3, FeO,
MnO, MgO, CaO, Na2O, K2O, P2O5, CO2, H2O+；另有微
量元素（包括REE），同位素……。 （2）与岩浆岩和沉积岩相比
•
•
某种化学成分变化范围大，相当于岩浆岩和沉积岩相比
本章小结
3. 变质矿物种属和成分变化受原岩化学成分 和变质温-压条件控制。对于等化学系列岩 石，矿物组合的变化和常见造岩矿物如辉 石、角闪石、云母、斜长石等和变质矿物 如石榴子石的成分变异，都是响应变质条 件变化的记录。
4. 岩石化学成分特征是变质岩原岩恢复的主 要依据之一，变质矿物的种类和含量可以 定性给出变质岩原岩类型的初步判断。
第十八讲 变质岩的成分特征
Compositional Characteristics of Metamorphic Rocks
本讲内容：
一、岩石成分特点和化学类型划分 二、矿物成分特点及影响因素 三、变质岩成分对原岩恢复的启示
本讲要求
掌握变质岩的化学成分和矿物成分的基本特征及 其与岩浆岩和沉积岩化学成分和矿物成分特征的 不同点； 掌握变质岩的矿物成分与化学成分之间的对应关 系，结合实习，初步掌握从矿物组成及其含量， 大致判断岩石的化学成分特点和化学类型。 了解变质条件对矿物成分和矿物组合的影响，掌 握若干特征变质矿物及其对应的变质条件
思 考 题
1. 掌握ACF和A’KF图解各个端元所代表的化学组分，读
懂五大化学类型变质岩在图中的分布区域及其所指示的 化学成分特点、和可能出现的变质矿物；
2.
已知岩石的矿物组合，指出它们的化学类型
① Di＋Tr＋Qtz＋Cc＋Dol；② And＋Crd＋Ms＋Bi＋ Qtz；③ Pl＋Hb（普通角闪石）＋Di＋Bi＋Qtz；Ms＋ Bi＋Mi＋Pl＋Qtz；
3.
给定一个区域变质的长英质变质岩石，你认为如何从产
状和岩石组合、矿物成分特征和副矿物锆石特征初步恢
复其可能原岩性质？
ห้องสมุดไป่ตู้
4.
5.
区分：变斑晶、变余斑晶、碎斑；
比较下列岩石： （1）绿岩、绿片岩、钠长-绿帘角岩、青磐岩； （2）钙硅酸盐角岩、钙硅酸盐粒岩、夕卡岩、榴辉岩； （3）白云母石英岩、白云母-石英片岩、云英岩、白片岩；
一、变质岩化学成分特点 和化学类型划分
变质岩是先存岩石（火成岩、沉积岩）经固态转变的
产物，因此，其化学成分一方面与原岩成分关，另一
方面与变质机制有关。 等化学变质过程（封闭：重结晶和变质重结晶及变质 分异），原岩主要造岩成分基本不变； 异化学变质过程（开放：变质交代，以及碎裂与变
形）：原岩主要造岩成分不同程度改变。