1、第三講變質(zhì)巖的基本特征和分類,Basic Characteristics, Classifications and Nomenclature of Metamorphic Rocks,巖石的化學(xué)成分、礦物成分、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造構(gòu)成巖石的主要特征，礦物成分是化學(xué)成分的宏觀體現(xiàn)和直接反映。 變質(zhì)巖與巖漿巖和沉積巖的區(qū)別，除宏觀尺度上即產(chǎn)狀上的區(qū)別外，在礦物成分、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造特征上都有區(qū)別，必須扎實(shí)掌握。 在變質(zhì)巖巖石的家族中，不同成因類型的變質(zhì)巖也在組成、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造上具有各自獨(dú)有的特征，必須正確區(qū)分（必要時(shí)要結(jié)合化學(xué)成分才能加以區(qū)分）。,巖石成分特點(diǎn)和化學(xué)類型劃分 礦物成分特點(diǎn)及影響因素 變質(zhì)巖的結(jié)構(gòu)構(gòu)造

2、 變質(zhì)巖的巖相學(xué)分類,一、變質(zhì)巖化學(xué)成分特點(diǎn) 和化學(xué)類型劃分,變質(zhì)巖是早先已形成的巖石（火成巖、沉積巖）遭受變質(zhì)作用的產(chǎn)物，因此，其化學(xué)成分一方面與原巖有密切關(guān)系，另一方面又和變質(zhì)作用的特點(diǎn)有關(guān)。 對(duì)于等化學(xué)變質(zhì)過程（封閉：重結(jié)晶和變質(zhì)分異），成分基本不變；對(duì)于異化學(xué)變質(zhì)過程（開放：變質(zhì)交代），成分部分或全部改變。,1、特征 （1）仍然以13個(gè)氧化物為主 ：SiO2, TiO2, Al2O3, Fe2O3, FeO, MnO, MgO, CaO, Na2O, K2O, P2O5, CO2, H2O+；另有微量元素，REE，同位素。 （2）與巖漿巖和沉積巖相比 某種化學(xué)成分變化范圍大，相當(dāng)于巖漿

3、巖和沉積巖兩者的極端值，如石英中的SiO2含量可達(dá)100wt%； 可出現(xiàn)正常巖漿巖或沉積巖不存在的化學(xué)成分組成：如藍(lán)晶石鋁直閃石片巖以高鋁和高鎂為特征，在巖漿巖和沉積巖都不存在對(duì)應(yīng)化學(xué)成分的原巖類型。原因：過程復(fù)雜，先交代（海底蝕變）作用，然后再發(fā)生變質(zhì)重結(jié)晶。,（3）變質(zhì)巖造巖化學(xué)成分的組分分類 A孤立組分：低含量氧化物，但可以形成獨(dú)立礦物，如TiO2、P2O5，可形成金紅石，磷灰石； B過剩組分：CO2和H2O+將作為一些主要礦物的一部分，且通常取之不盡，可稱為過剩組分，SiO2絕大多數(shù)情況下也屬過剩組分，以石英存在； C有效組分： Al2O3, Fe2O3, FeO, MnO, MgO,

4、 CaO, Na2O, K2O，并據(jù)類質(zhì)同像替換性質(zhì)，可歸并為 A = Al2O3+ Fe2O3、C = CaO 、 K = K2O+Na2O、F = FeO+MnO+MgO, 常選擇其中的三種組分以圖解的形式來表達(dá)巖石的成分特征和與礦物組合之間的關(guān)系?！続l2O3】指摩爾數(shù),2. 變質(zhì)巖化學(xué)類型的劃分,Turner（1955）提出一個(gè)簡(jiǎn)明的等化學(xué)分類，將常見的變質(zhì)巖歸納為個(gè)化學(xué)類型： （1）泥質(zhì)變質(zhì)巖（pelitic）：Al, K; 源于泥質(zhì)巖(高蒙水) （2）長(zhǎng)英質(zhì)變質(zhì)巖（quartz-feldspathic/felsic）： Si, Al, K, Na；包括變質(zhì)的砂巖、硅質(zhì)凝灰?guī)r和中酸性

5、侵入巖和火山巖； （3）鈣質(zhì)變質(zhì)巖（calcareous）：Ca, Mg; 源于灰?guī)r和白云巖（可含石英、粘土礦物等雜質(zhì)）等鈣質(zhì)沉積物； （4）基性/鎂鐵質(zhì)變質(zhì)巖（basic/mafic）：Fe, Mg, Ca, Al; 源于基性巖漿巖、凝灰?guī)r及含顯著數(shù)量Fe和Mg的泥灰質(zhì)沉積物； （5）鎂質(zhì)變質(zhì)巖（magnesian/ultramafic）： Mg , Fe; 源于超鎂鐵質(zhì)巖漿巖和綠泥石質(zhì)及其它富含Mg、Fe的沉積物。,3、五大化學(xué)類型成分特點(diǎn)的化學(xué)圖解表示 (p. 320 Fig. 20-6,礦物代號(hào)見附錄一,p387-388),二、變質(zhì)巖的礦物成分 1。特點(diǎn),復(fù)雜多樣 原因：化學(xué)組成范圍寬

6、；變質(zhì)作用特點(diǎn)（等化學(xué)/異化學(xué)）；應(yīng)力和溶液參與. 變質(zhì)礦物的成因類型 （1）貫通礦物； （2）特征變質(zhì)礦物（變質(zhì)條件）； （3）穩(wěn)定礦物/峰期礦物（組合）； （4）殘余礦物； （5）礦物世代概念,2. 影響因素,原巖化學(xué)成分 變質(zhì)溫度壓力條件（自我總結(jié)壓力因素的影響）,1?；宰冑|(zhì)巖在不同變質(zhì)級(jí)中的礦物成分,2。泥質(zhì)變質(zhì)巖在不同變質(zhì)級(jí)中的礦物成分,三、變質(zhì)巖的結(jié)構(gòu)構(gòu)造,1. 概述 變質(zhì)巖的結(jié)構(gòu)構(gòu)造和化學(xué)成分、礦物成分一起，是變質(zhì)巖的最基本的特征，是恢復(fù)原巖、再造變質(zhì)作用歷史及巖石分類命名的重要依據(jù)或標(biāo)志。 結(jié)構(gòu)（成因劃分：變質(zhì)變晶+變形，變余） 構(gòu)造（成因劃分：變質(zhì)，變余） 顯微構(gòu)造和組構(gòu),

7、2. 結(jié)構(gòu)類型 2.1變余結(jié)構(gòu),變余斑狀結(jié)構(gòu)（a） 和變余砂狀結(jié)構(gòu)（b）,2.2 變質(zhì)結(jié)構(gòu),2.2.1 變晶結(jié)構(gòu)及主要類型 變晶結(jié)構(gòu)是變質(zhì)過程中因變質(zhì)礦物生長(zhǎng)（重結(jié)晶）而形成的巖石所具有的結(jié)構(gòu)，變晶結(jié)構(gòu)指組成巖石的主要礦物的粒度、形狀、自形程度、相互關(guān)系等四個(gè)特征。由于變質(zhì)礦物是在巖石基本保持固體狀態(tài)下結(jié)晶生長(zhǎng)的，晶體生長(zhǎng)不自由，因此，變晶結(jié)構(gòu)具有自形程度較差、粒度變化大、常見包裹體和反應(yīng)現(xiàn)象等特點(diǎn)。 由交代作用形成的巖石中普遍發(fā)育交代結(jié)構(gòu)，將在有關(guān)課程中介紹。,分變晶結(jié)構(gòu)和變形結(jié)構(gòu),（）反映變晶（變質(zhì)礦物）粒度、自形程度和形狀特征的變晶結(jié)構(gòu),自形程度：變質(zhì)巖中的礦物大多為他形變晶，極少見自形

8、的變質(zhì)礦物，礦物的自形程度受成面能控制（變晶系自形程度遞減： 榍石-金紅石；石榴石-矽線石-十字石-電氣石；綠簾石；紅柱石-輝石-角閃石；云母-綠泥石-白云石-藍(lán)晶石；方解石-符山石-方柱石；長(zhǎng)石類-石英-堇青石）一般做局部描述 形狀：宏觀上，據(jù)組成變質(zhì)巖礦物的形狀，可將巖石結(jié)構(gòu)描述為粒狀（花崗）變晶結(jié)構(gòu)、柱狀變晶結(jié)構(gòu)、鱗片變晶結(jié)構(gòu)等，如由多種形狀礦物組成，可復(fù)合命名，如鱗片花崗變晶結(jié)構(gòu) 粒度： 從絕對(duì)粒度，變晶結(jié)構(gòu)分為 粗粒（2mm）、中粒（2-1mm）、細(xì)粒 (1-0.1mm)和微粒 （0.1mm）變晶結(jié)構(gòu)等。,從相對(duì)粒度分： （a）等粒變晶結(jié)構(gòu)：可考慮用粒度變晶結(jié)構(gòu)取代； （b）不等粒變

9、晶結(jié)構(gòu)：描述粒度變化范圍； （c）斑狀變晶結(jié)構(gòu)：如有應(yīng)重點(diǎn)描述，并對(duì)巖石的基質(zhì)按形狀變晶結(jié)構(gòu)描述,（）相互關(guān)系包裹關(guān)系（嵌狀變晶結(jié)構(gòu)）這種結(jié)構(gòu)僅描述某個(gè)礦物時(shí)提及 嵌狀變晶結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是大顆粒包含有細(xì)小顆粒包裹體。這樣的大顆粒稱為變嵌晶。當(dāng)包裹體很多，變嵌晶呈篩狀時(shí)，則稱為篩狀結(jié)構(gòu)。當(dāng)包裹體定向排列時(shí)，則稱為殘縷結(jié)構(gòu)。若殘縷強(qiáng)烈彎曲呈S形，狀如雪球，又稱為雪球結(jié)構(gòu)。,（）變晶相互關(guān)系反應(yīng)結(jié)構(gòu) （重要，大四有專題課，本課程不要求） 當(dāng)變質(zhì)反應(yīng)或交代反應(yīng)不徹底，反應(yīng)物與生成物共存，結(jié)構(gòu)上可反映出它們之間的反應(yīng)關(guān)系，這類結(jié)構(gòu)稱為反應(yīng)結(jié)構(gòu)或非平衡結(jié)構(gòu)。,港灣結(jié)構(gòu) 島嶼結(jié)構(gòu),反應(yīng)邊（冠狀體）,2.2.2

10、變形結(jié)構(gòu) 變形結(jié)構(gòu)是由變形機(jī)制所形成的變質(zhì)巖（動(dòng)力變質(zhì)巖）的特征結(jié)構(gòu)，它因變形性質(zhì)的不同而有不同的特點(diǎn)。觀察變形結(jié)構(gòu)除了從巖石薄片或手標(biāo)本角度外，也常從更小尺度的晶內(nèi)和晶界角度觀察。國(guó)外學(xué)者文獻(xiàn)中常稱其為組構(gòu)（fabric) 或顯微構(gòu)造 (micro-textures 或 micro-tectonics)。在描述巖石時(shí)，我們不僅要描述巖石總體的變形結(jié)構(gòu)特征，也要描述 晶內(nèi)和晶界的變形特征。,a.碎裂結(jié)構(gòu)（示意），斷層角礫巖，基質(zhì)中含氧化錳膠結(jié)物； b.糜棱結(jié)構(gòu)，Pl-Q-Ms-Ch糜棱巖； c.玻璃質(zhì)碎粒（屑）結(jié)構(gòu)，假玄武玻璃。,2.2.2.1 動(dòng)力變質(zhì)巖的變形結(jié)構(gòu) 無論是脆性變形還是塑性變形

11、，都趨向于使巖石細(xì)?；?，而且或多或少有原巖顆粒殘留。變形結(jié)構(gòu)觀察包括巖石尺度和晶體尺度兩種尺度。 巖石尺度的變形結(jié)構(gòu)通常有：,2.2.2.2 晶內(nèi)和晶界變形的結(jié)構(gòu)表現(xiàn) （）晶粒脆性變形,a.裂紋石榴石； b.碎裂石榴石； c.角閃石大晶體破碎成細(xì)小晶體集合體,（）晶內(nèi)塑性變形 a.石英的波狀消光和變形紋； b.變形帶； c.扭折黑云母； d.具變形雙晶的斜長(zhǎng)石。,（）擴(kuò)散流動(dòng) （a）亞顆粒、（b）壓溶顆粒和 c、d（壓力影） a.糜棱巖中一紋帶石英被亞顆粒（SG）替代； b.受壓溶的石英顆粒，塵點(diǎn)顯示原顆粒輪廓； c.圍繞黃鐵礦的壓力裾； d.石榴石沿著面理定向生長(zhǎng)的綠泥石鞘。,3構(gòu)造類型分變

12、質(zhì)和變余兩個(gè)成因類型,3.1 變質(zhì)（變成）構(gòu)造 分定向、非定向兩大類 3.1.1 定向構(gòu)造 定向構(gòu)造可分為面狀構(gòu)造和線狀構(gòu)造兩大類，它們經(jīng)常共生在一起。在露頭上識(shí)別和測(cè)量面、線理是變質(zhì)巖區(qū)野外地質(zhì)調(diào)查的基礎(chǔ)工作，它可以使地質(zhì)學(xué)家獲得變質(zhì)巖區(qū)構(gòu)造演化信息。定向構(gòu)造是變質(zhì)巖的一大重要特征。,3.1.1.1 面狀構(gòu)造 面狀構(gòu)造表現(xiàn)為一系列近平行排列的面，這種面是在變質(zhì)作用過程中形成的，統(tǒng)稱為面理（foliation） 。,a.板狀構(gòu)造； b.千枚狀構(gòu)造； c.片狀構(gòu)造； d.片麻狀構(gòu)造； e.條帶狀構(gòu)造；f.眼球狀構(gòu)造,a.拉伸線理（礦物定向，L-構(gòu)造巖）； b.面理面上的拉伸線理（礦物在面理上定向

13、，S-L構(gòu)造巖）； c.皺紋線理； d.交面線理,3.1.1.2 線狀構(gòu)造 線狀構(gòu)造即線理（lineation），由巖石中各種線狀要素的平行定向排列而成。,3.1.2 無定向構(gòu)造 主要有：塊狀構(gòu)造、斑點(diǎn)構(gòu)造、瘤狀構(gòu)造、角礫狀構(gòu)造和云染狀構(gòu)造等類型,向上變細(xì)的沉積粒序?qū)釉谧冑|(zhì)作用期間變成向上變粗的粒序?qū)拥目赡艿哪孓D(zhuǎn)過程,3.2 變余構(gòu)造,正變質(zhì)巖：變余枕狀構(gòu)造、變余氣孔構(gòu)造、變余杏仁構(gòu)造等；副變質(zhì)巖常見變余（交錯(cuò)、粒序等）層理構(gòu)造,四、變質(zhì)巖的巖相學(xué)分類和命名,變質(zhì)巖巖相學(xué)分類方案有兩類：一類建立在礦物成分基礎(chǔ)上稱為礦物學(xué)分類，通常限于結(jié)晶質(zhì)的區(qū)域變質(zhì)巖；另一類主要考慮結(jié)構(gòu)構(gòu)造特征，用巖石最顯著的結(jié)構(gòu)特征或構(gòu)造特征劃分巖石的基本類型，稱為結(jié)構(gòu)構(gòu)造分類 。,本教材建議的變質(zhì)巖巖相學(xué)分類(表19-2)是在Best（1982）和Raymond（1995）的分類基礎(chǔ)上擬定的。把變質(zhì)巖分為面理化和無面理至弱面理化兩大類。,思 考 題,扎實(shí)地掌握ACF和AKF圖解，熟記五大化學(xué)類型變質(zhì)巖的化學(xué)成分特點(diǎn)、