第八講

高壓區(qū)域變質(zhì)巖

第二十二章區(qū)域變質(zhì)巖一、區(qū)域變質(zhì)的一般特征二、埋藏變質(zhì)巖三、造山變質(zhì)巖四、中P/T和低P/T區(qū)域變質(zhì)巖五、高P/T區(qū)域變質(zhì)巖四、混合巖五、高P/T區(qū)域變質(zhì)巖1.一般特點產(chǎn)于海溝帶和大陸碰撞帶，是地殼俯沖的標志LA（硬柱石-鈉長石-綠泥石相）、BS（藍片巖相）和E（榴輝巖相）是高P/T變質(zhì)地體特有的三個變質(zhì)相，LA、BS屬很低級變質(zhì)2.硬柱石-鈉長石-綠泥石相(LA)位于Z相（沸石相）與BS相之間，僅代表一個小的P-T范圍P≈0.3-0.4Gpa，T≈150-300℃很低級變質(zhì)，以Lw(硬柱石)+Ab+Chl組合為特征，無Z相特征礦物Lm（沸石），代之以Lw，也無BS相特征礦物Gl（藍閃石），代之以Ab+Ch。然而可出現(xiàn)P-P(葡萄石-綠纖石相）特征礦物Pu(綠纖石）變余結(jié)構(gòu)構(gòu)造發(fā)育3.藍片巖相(BS)是分布很廣的高壓低溫變質(zhì)巖，由洋殼和海溝沉積物俯沖變質(zhì)形成，是識別古海溝帶的標志原巖為洋殼基性—超基性巖、深海鈣、硅、泥質(zhì)沉積物和海溝濁積巖特征礦物是藍閃石類Na-Amp，包括藍閃石(Gl)、青鋁閃石(Crs)和鎂鈉閃石(Mg-Rie)。它們構(gòu)成Al-Fe3+連續(xù)類質(zhì)同象系列，常統(tǒng)稱為藍閃石Gl藍閃石Gl在手標本上呈藍黑色，薄片中呈天藍色，Gl的存在使巖石帶藍色，因而含Gl的片巖統(tǒng)稱為藍片巖blueschist

，相應的變質(zhì)相稱為藍片巖相BSMetamorphicrockglaucophaneschist.Photomicrographwithcrossedpolars.Thewidthoftheviewisapproximately0,5mm.Mainmineralsareglaucophane,muscoviteandmagnetite.

Gl

MusMagnetite由于變質(zhì)溫度低，重結(jié)晶不徹底，變余結(jié)構(gòu)構(gòu)造發(fā)育，如變余碎屑結(jié)構(gòu)，變余輝長-輝綠結(jié)構(gòu)、變余層理構(gòu)造、變余枕狀構(gòu)造等由于俯沖帶強烈的構(gòu)造變形，巖石構(gòu)造面理發(fā)育，有的地段可以出現(xiàn)構(gòu)造混雜現(xiàn)象，形成混雜巖melange。以硬柱石Lw分解反應為界，BS相分為兩個亞相：硬柱石藍片巖相和綠簾石藍片巖相HighPlowTbeltmarkedthetrenchwhereplateswerecolliding,hencehighpressure.Lowtemperatureduetothecoolingeffectofseawater.Landwardtherisingplutonsfromthezoneofpartialmeltingcausedthelocalhightemperaturesatrelativelyshallowdepth.Oceanward

faciesistheblueschistandlandwardacombinationamphiboliteandgranulite.4.榴輝巖相(E)高壓（P＞1GPa）變質(zhì)相，以典型巖石榴輝巖eclogite而得名榴輝巖是主要由紅－紅棕色Gt和草綠色Omp(綠輝石)組成的高壓基性變質(zhì)巖，可含Ky、Q，Mus,但無PlGt是Alm(鐵鋁榴石)-Pyr(鎂鋁榴石)-Gro(鈣鋁榴石)的成分復雜固溶體。Omp是榴輝巖的指示礦物，化學成分上，是Di-Ca-Ts(鈣契爾馬克分子)-Jd(硬玉)-Ac(錐輝石)的成分復雜的Cpx，可看作富鋁含鈉的Ca-Cpx。手標本上呈草綠色，鏡下呈淡綠色，不與Pl共生，是它的鑒定特征。Gaoqiao

eclogiteEclogitesconsistmostlyoftwominerals:garnetandNa-richclinopyroxene

knownasomphacite

EclogitefromDonghaiGtOmp榴輝巖的形成與高P/T基性麻粒巖(Gt-Cpx麻粒巖)有關(guān)隨著壓力增加，高P/T基性麻粒巖中Pl將發(fā)生分解：

NaAlSi3O8→NaAlSi2O6+SiO2

Ab

JdQ CaAl2Si2O8→CaAl2SiO6+SiO2

AnCa-TsQCa-Ts=CaTschermak’smoleculeCaAl2SiO6反應導致Pl消失，產(chǎn)生的Jd分子進入Cpx，形成Omp。Ca-Ts分子則主要進入Gt：

3CaAl2SiO6+2SiO2→Ca3Al2Si3O12+2Al2SiO5

Ca-TsQGro

Ky反應伴有Ky生成，這樣就形成具Gt+Omp+Ky+Q組合的榴輝巖。與基性麻粒巖相比，榴輝巖中的Gt更富Ca，而Cpx更富Na，榴輝巖可含Ky、Q，但無Pl榴輝巖相E壓力范圍

低壓限:Ab=Jd50+Q平衡條件

壓力上限:在Gra＝Dia多型轉(zhuǎn)變線之上，P>4.0Gpa榴輝巖相壓力分類

以Q=Coe（柯石英）多型轉(zhuǎn)變線為界，分

超高壓UHP變質(zhì)巖（含Coe、Dia等超高壓礦物）和高壓（HP）變質(zhì)巖柯石英Coe是超高壓巖石常見的指示礦物Coe轉(zhuǎn)變?yōu)镼，體積要增加10%。因此，在含由Coe轉(zhuǎn)變而來的Q包裹體(呈Coe假象)的Gt、Cpx等寄主礦物中會形成因體積膨脹而產(chǎn)生的放射狀或同心圓狀裂紋。榴輝巖相E溫度范圍相當寬廣：低溫限向藍片巖相過渡高溫限為干的拉斑玄武巖液相線榴輝巖相溫度分類

低溫450~550℃

中溫550~900℃

高溫>900℃

其中，低溫類實際上是榴輝巖相與藍片巖相的過渡高壓—超高壓變質(zhì)巖形成于下地殼－地幔深度，其后由于后期構(gòu)造作用及巖漿作用被抬升到地表。這個抬升過程近等溫降壓（ITD），形成各種ITD型反應結(jié)構(gòu)。因此榴輝巖中的ITD型反應結(jié)構(gòu)非常普遍。有時變斑晶中還可保留早期俯沖(增壓升溫)階段礦物反應殘留或假象。東海榴輝巖的反應結(jié)構(gòu)十分發(fā)育。反應邊（冠狀體）由十分細小的后成合晶構(gòu)成，當反應完全時，形成假象，稱為后成合晶假象。不過后成合晶如此之小，甚至在高倍鏡下仍然不能分辨其礦物。此時，要搞清后成合晶的礦物組成，需要作電子探針分析。具后成合晶（Sym）的榴輝巖。石榴石（Grt）發(fā)育由Am、Pl和Mt組成的后成合晶冠狀體，Omp全部為Di＋Pl后成合晶交代（假象），英山程家咀，單偏光，視域長邊＝3mm2023/4/27Page26榴輝巖具有多種多樣的地質(zhì)產(chǎn)狀Coleman（1965）根據(jù)地質(zhì)產(chǎn)狀將榴輝巖分成A、B、C三類 A類：與基性—超基性火成巖有關(guān) B類：與片麻巖（角閃巖相變質(zhì)巖）有關(guān) C類：與藍片巖有關(guān)2023/4/27Page27榴輝巖類型ABC地質(zhì)產(chǎn)狀金伯利巖、玄武巖的包體、橄欖巖的條帶和層片麻巖中的透鏡體、豆莢體或?qū)铀{片巖地體中的構(gòu)造巖塊或與藍片巖構(gòu)成遞增變質(zhì)帶全巖化學成分橄欖玄武巖過渡型玄武巖拉斑玄武巖GtMg/(Mg+Fe2++Mn)0.45~0.950.10~0.60＜0.45Ca/(Mg+Fe2++Mn+Ca)0.10~0.800.15~0.400.20~0.40Cpx鈉質(zhì)普通輝石、綠輝石鈉質(zhì)普通輝石、綠輝石、暗綠玉綠輝石、暗綠玉次要礦物Opx,Ky,Co,PhlKy,Zo,NaCa-Am,PhnGl,Zo,Phn,ChT-P條件高溫（＞900℃）高壓—超高壓中溫（550-900℃）高壓—超高壓低溫（450-550℃）高壓可能成因上地幔構(gòu)造加厚的大陸殼俯沖洋殼和弧-溝沉積物混合巖混合巖的一般特點

1.一般特點是變質(zhì)作用向巖漿作用過渡的類型。這決定了混合巖具有介于變質(zhì)巖和巖漿巖之間的地質(zhì)學、巖石學特征。（1）分布地區(qū):大面積分布在前寒武紀結(jié)晶基地和顯生宙島弧帶、大碰撞帶、大陸拉張帶低—中P/T區(qū)域變質(zhì)區(qū)，與中、高級區(qū)域變質(zhì)巖及花崗巖類深成侵入體共生和相互過渡

淺色體leucosome暗色體melanosome（2）組成：混合巖由基體和脈體兩個基本組成部分組成新成體基體脈體中色體mesosome－古成體2023/4/27Page33混合巖由基體(substrate)和脈體(veinmaterial)兩個基本組成部分組成基體(古成體)脈體(新成體)基體(古成體)淺色體中色體中色體暗色體（3）化學成分(a)

淺色體為長英質(zhì)的，常具有Q-Ab-Or系統(tǒng)共結(jié)點或同結(jié)線成分，說明它們是部分熔融產(chǎn)物。(b)

古成體可包括泥質(zhì)、長英質(zhì)、鈣質(zhì)、基性、鎂質(zhì)等各種化學類型變質(zhì)巖。但以長英質(zhì)片麻巖最常見(c)

在相同混合巖化條件下，泥質(zhì)、長英質(zhì)變質(zhì)巖比基性變質(zhì)巖明顯易受混合改造（易熔），而鈣質(zhì)、鎂質(zhì)變質(zhì)巖一般不受混合巖化影響（抗熔）

Leucosome=newmaterialcrystallizedfromincipientmeltingMesosome=Oldmaterialthatresistedmelted（4）結(jié)構(gòu)古成體具鱗片花崗變晶結(jié)構(gòu)等變晶結(jié)構(gòu)和交代結(jié)構(gòu)，往往強面理化；新成體和片麻狀花崗巖通常具半自形粒狀結(jié)構(gòu)等熔體結(jié)晶結(jié)構(gòu)和交代結(jié)構(gòu)，定向性較古成體弱混合巖中交代結(jié)構(gòu)常常是部分熔融的結(jié)構(gòu)證據(jù)：古成體中交代結(jié)構(gòu)往往是部分熔融結(jié)構(gòu)，而新成體和片麻狀花崗巖中的交代結(jié)構(gòu)往往是熔融殘留結(jié)構(gòu)部分熔融的結(jié)構(gòu)證據(jù)（5）構(gòu)造基體與脈體的空間排布方式?jīng)Q定了混合巖構(gòu)造特點。Mehnert（1968）將混合巖按構(gòu)造分為12類。最常見的混合巖有角礫狀混合巖、眼球狀混合巖、條帶狀混合巖和云染狀混合巖（云染巖）等4類角礫狀網(wǎng)狀碎塊狀細脈狀條帶狀香腸狀褶皺狀腸狀眼球狀斑塊狀析離狀云染狀（6）混合巖構(gòu)造取決于混合巖化強度和基體構(gòu)造面理發(fā)育的片巖、片麻巖，隨著混合巖化增強，出現(xiàn)眼球狀混合巖→條帶狀混合巖→云染狀混合巖的巖石系列弱面理化的角閃巖，隨著混合巖化增強，則出現(xiàn)細脈狀混合巖→角礫狀混合巖→云染狀混合巖的巖石系列角礫狀眼球狀褶皺狀條帶狀眼球狀細脈狀褶皺狀1.變質(zhì)巖變質(zhì)作用變質(zhì)重結(jié)晶作用

變質(zhì)結(jié)晶作用滲透作用

擴散作用交代作用變質(zhì)分異作用

P－T－t軌跡進變質(zhì)前進變質(zhì)

退變質(zhì)動力變質(zhì)作用、沖擊變質(zhì)作用、交代變質(zhì)作用、造山變質(zhì)作用、洋底變質(zhì)作用、埋藏變質(zhì)作用、混合巖化變質(zhì)作用2.正變質(zhì)巖與副變質(zhì)巖等物理系列

等化學系列變晶變晶結(jié)構(gòu)變形結(jié)構(gòu)變余結(jié)構(gòu)變余構(gòu)造冠狀體角巖結(jié)構(gòu)

包含變晶結(jié)構(gòu)