變質巖石學MetamorphicPetrology第四章變質帶

（1）問題的提出及有關術語（2）變質帶的概念及劃分標志（3）泥質變質巖的遞增變質帶（4）基性變質巖的遞增變質帶

問題的提出及有關術語

變質巖石的分帶現(xiàn)象：

在一定變質時期形成的變質巖系中，變質程度不同的巖石,在空間上往往呈有規(guī)律的帶狀分布特征，即所謂分帶現(xiàn)象。不同帶的巖石以礦物成分、結構構造等特征相區(qū)別。如何認識變質巖石的空間分帶現(xiàn)象？曾經提出過不同的理論，例如深度帶/變質帶/變質級/變質反應級等，其中變質帶這一術語得到了廣泛的應用。

變質帶的概念及劃分標志術語解釋:

在一定變質時期形成的變質巖系中，根據(jù)特定變質原巖中出現(xiàn)的特征變質礦物，可以將這些變質程度不同的帶劃分出來，同一個帶的變質巖大致代表相同的變質條件，這些指示變質程度的帶稱為變質帶。劃分標志:

特定原巖中出現(xiàn)的特征變質礦物(需特別注意）代表人物:

G.Barrow(1893),Tilley(1925),Harker(1932)等變質帶是研究變質作用強度空間變化的最有效最方便的方法

泥質變質巖的遞增變質帶

研究意義

泥質變質巖源于富鋁的沉積巖，對研究變質作用、變形作用的動力學過程具有重要意義。因為

泥質變質巖的原巖由細粒含水的礦物組成，隨溫度和壓力的升高不穩(wěn)定；含有流體相，促進變質反應和部分熔融的規(guī)模和速度。

經歷了如下過程：原巖形成于地球表面----被埋藏到地殼深部并保持一段時間——抬升到地殼表面主要內容

巴洛式遞增變質帶、中壓高溫變質帶、巴肯式遞增變質

巴洛式遞增變質帶

英國地質學家GeorgeBarrow(1893)，在研究蘇格蘭高地加里東期的Dalradian

片巖時，以泥質巖石中新礦物的首次出現(xiàn)為標志劃分了三個變質帶，即十字石帶、藍晶石帶和夕線石帶。后來Barrow（1912）、Tilley(1925)和Harker(1932)進一步肯定并擴展了這一研究工作，在Dalradian片巖中劃分出六個變質帶：綠泥石帶－黑云母帶－石榴石帶－十字石帶－藍晶石帶－夕線石帶這六個變質帶依次以綠泥石、黑云母、富鐵鋁榴石的石榴石、十字石、藍晶石和夕線石的首次出現(xiàn)劃分出來，每一個特征礦物首次出現(xiàn)的點的連線稱為等變線（Isograd）。并且較高級變質帶都是在前一個變質帶組合基礎上發(fā)育形成，因此，這一變質帶系列稱為遞增變質帶(Progressivemetamorphiczones),也稱為巴洛型變質帶。

巴洛式遞增變質帶ChlBiGaStKySillChlBiGaStKySill綠泥石帶黑云母帶鐵鋁榴石帶十字石帶藍晶石帶夕線石帶T0C圖1巴洛式遞增變質帶說明圖G.Barrow根據(jù)泥質變質巖中首次出現(xiàn)的特征變質礦物劃分出六個變質帶:

巴洛式遞增變質帶圖2蘇格蘭高地東部巴洛式遞增變質帶Tilley(1925)

巴洛式遞增變質帶(1).綠泥石帶:

典型礦物組合Chl+Ser+Q+Ab(2).黑云母帶:典型礦物組合Bi+Chl+Ms+Qz+Ab

特征是紅棕色的黑云母開始出現(xiàn)。黑云母等變線反應:

6Ms+3Chl=6Bi+3(富鋁)mg-Chl+14Q+H2O(連續(xù)反應)

Phn(多硅白云母)+Chl=Bi+Ms+Q+H2O(連續(xù)反應)

Stp(黑硬綠泥石)+Phn=Bi+Chl+Q+H2O(連續(xù)反應)

注意:不同反應的條件不同.另外對于連續(xù)反應而言,黑云母出現(xiàn)的早晚取決于原巖中的鐵/鎂比值.

巴洛式遞增變質帶(3).鐵鋁榴石帶:典型礦物組合Gt+Bi+Ms+Chl+Pl+Qz

特征是鐵鋁榴石開始出現(xiàn)，它和黑云母，白云母，石英等共生。鐵鋁榴石帶等變線反應:

Cld(硬綠泥石)+Bi=Gt(石榴石）+H2O(連續(xù)反應)

Fe-Cld+Ann(羥鐵云母）=Alm(鐵鋁榴石）+H2O(不連續(xù)反應)(4).十字石帶:典型礦物組合St+Gt+Bio+Ms+Pl+Qz

特征是十字石開始出現(xiàn)，它和鐵鋁榴石/黑云母/白云母/石英等共生十字石帶等變線反應:Ms+Chl=St(十字石)+Bi+Q+H2O(連續(xù)反應)

注意:對于連續(xù)反應，起始溫度與原巖中鐵/鎂比值有關。

巴洛式遞增變質帶5.藍晶石帶:典型礦物組合

Ky+Gt+Bi+Ms+Pl+Qz

特征十字石消失，藍晶石開始大量出現(xiàn)，它和鐵鋁榴石、黑云母、白云母、石英等共生。藍晶石帶等變線反應:

St+Q=Gt+Ky+H2O(連續(xù)反應)6.夕線石帶:

典型礦物組合

Sil+Gt+Bi+Ms+Kfs+Pl+Qz

特征夕線石開始出現(xiàn)，它和鐵鋁榴石，黑云母、鉀長石、斜長石、石英等共生。

夕線石帶等變線反應:

Ky=Sill(不連續(xù)反應)

巴洛式遞增變質帶

巴洛式遞增變質帶術語解釋Barrow認為:上述六個變質帶中的每個變質帶都大致代表了類似的變質作用條件,并強調了溫度的作用,把每個變質帶看成是等溫帶.這些帶在地質圖上構成了遞增變質帶.它們代表了當時變質作用的強度(梯度)變化.這種模式稱巴洛式遞增變質帶.巴洛式遞增變質帶是以特定的原巖(泥質巖石)經過特定的變質作用(中P/T型)后形成的特征變質礦物的首次出現(xiàn)來劃分的,這是遞增變質帶的劃分原則.

巴洛式遞增變質帶巴洛式遞增變質帶的局限性1、只代表中P/T型地區(qū),隨溫度升高,在特定化學成分的泥質巖中,礦物成分依次變化的一種模式.但不是唯一模式.2、用以劃分變質帶的特征變質礦物可以通過不同的變質反應形成于不同的P-T條件,因此,不同地區(qū)這些特征變質礦物是否出現(xiàn)及其出現(xiàn)的相對順序等必定有所不同.3、不同地區(qū)的壓力條件及相應的溫度--壓力梯度各有不同,所以可以出現(xiàn)不同的礦物組合.例如,低P/T型地區(qū),常缺綠泥石帶,黑云母提早出現(xiàn),鐵鋁榴石不發(fā)育,其位置常為堇青石+紅柱石代替.

泥質巖石的高溫變質作用夕線石-正長石帶（Uppersillimanitezone）

在蘇格蘭高地，夕線石帶構成了變質泥質巖石的最高溫部分，在其他一些地區(qū)如大別山，變質溫度超越了這一溫度，結果白云母變的不穩(wěn)定，代之會出現(xiàn)夕線石和鉀長石的組合，代表著高級變質條件。其等變線反應為

Muscovite+quartz=Al2SiO5+K-feldspar+H2O堇青石—石榴石—正長石帶

當溫度進一步升高時，黑云母變的不穩(wěn)定，將出現(xiàn)堇青石、石榴石、正長石共生。代表著更高級的變質條件。其等變線反應為

Al2SiO5+Biotite+quartz=cordierite+garnet+K-feldspar+H2O

巴肯式遞增變質（選講）（1）黑云母帶

礦物組合：

biotite+chlorite+muscovite+quartz.（2）堇青石帶

礦物組合：

cordierite+biotite+quartz

等變線反應：

chlorite+muscovite=cordierite+biotite+quartz+H2O（3）紅柱石帶

礦物組合：

cordierite+andalusite+biotite

等變線反應：chl+mus+quartz=cordierite+andalusite+biotite+H2O（4）夕線石帶

礦物組合：

cordierite+sillimanite+biotite

等變線反應：andalusite=sillimanite

（5）夕線石-正長石帶

礦物組合：

sill+cord+bio+K-feldspar+Qz等變線反應：Muscovite+quartz=Al2SiO5+K-feldspar+H2O

注意巴肯式遞增變質與巴洛式遞增變質帶的對比圖3蘇格蘭高地巴洛式和巴肯式遞增變質帶(Miyashiro,1994)Barrow’sArea夕線石帶藍晶石帶紅柱石帶石榴石帶黑云母帶綠泥石帶變質帶Buchan’sArea(十字石)

巴洛式遞增變質帶圖4.蘇格蘭高地巴洛式遞增變質帶和巴肯式遞增變質帶的對比(Berman,1988,1990,1991).

基性變質巖的遞增變質帶在中壓變質地區(qū)?？蓜澐譃橐韵聨讉€變質帶1.鈉長石—綠泥石帶：

典型礦物組合:Ab+Epi+Chl

±Cc±Q±Ser

這些礦物可由輝石和基性斜長石的水化作用形成,也可由其它變質反應形成.鈉長石—陽起石帶:

陽起石的出現(xiàn)是進入這個帶的標志.陽起石主要由綠泥石脫水反應形成.Chl+Cc+Q

Act+C2O+H2O

典型礦物組合:Ab+Act+Epi+Chl

±Cc±Q±Bi

基性變質巖的遞增變質帶3.鈉長石—普通角閃石帶:

標志是出現(xiàn)藍綠色的普通角閃石.普通角閃石可由陽起石等反應形成.

典型礦物組合是:Ab+Hb+Epi

±BI±Alm

4.斜長石—普通角閃石帶:

標志是斜長石(An>17)

的出現(xiàn).一般認為斜長石由鈉長石和簾石反應生成.

典型礦物組合是:Pl(An>17)+Hb±Alm±Bi5.二輝石帶:

標志是斜方輝石的出現(xiàn).斜方輝石可由

Hb和Q或Hb、Alm和Q反應形成.

典型礦物組合是Opx+Cpx+Pl(An>30)

變質