第六章共生分析和变质相

1、第六章第六章 共生分析和变质相共生分析和变质相第一节第一节 矿物相律矿物相律 一、共生分析的基本思路一、共生分析的基本思路 二、矿物相律二、矿物相律第二节第二节 矿物共生矿物共生- -组分分析及相关图解组分分析及相关图解 一、矿物组合及其确定标志一、矿物组合及其确定标志 二、组分分析二、组分分析 三、成分三、成分/ /共生图解共生图解第三节第三节 变质相变质相 一、共生分析的基本思路一、共生分析的基本思路（一）共生分析的基础（一）共生分析的基础-吉布斯相律吉布斯相律第一节第一节 矿物相律矿物相律 从热力学角度看，变质岩就是一个复杂的非均匀体系，其热峰条从热力学角度看，变质岩就是一个复杂的非均匀

2、体系，其热峰条 件下形成的矿物组合非常接近化学平衡。因此件下形成的矿物组合非常接近化学平衡。因此, 变质岩中的矿物变质岩中的矿物 组合（相）与岩石化学成分（组分）和物理化学条件（自由度）组合（相）与岩石化学成分（组分）和物理化学条件（自由度） 之间的关系应服从之间的关系应服从吉布斯相律吉布斯相律（二）共生分析的基本概念（二）共生分析的基本概念 从研究变质矿物共生组合特征及其变化规律出发，应用相律，分从研究变质矿物共生组合特征及其变化规律出发，应用相律，分 析矿物组合与岩石化学成分和物理化学条件之间的关系，这是变析矿物组合与岩石化学成分和物理化学条件之间的关系，这是变 质岩岩石学研究的基本方法质

3、岩岩石学研究的基本方法 v.m.goldschmidt and d.s.korzhenskiiv.m.goldschmidt and d.s.korzhenskii（三）（三）基布斯相律的应用基布斯相律的应用-以以 al2sio5单组分体系为例单组分体系为例第一节第一节 矿物相律矿物相律 该体系可能出现该体系可能出现 的矿物有红柱石、的矿物有红柱石、 兰晶石、矽线石兰晶石、矽线石( (不变平衡不变平衡) )( (单变平衡单变平衡) )( (双变平衡双变平衡) )二、二、矿物相律矿物相律（一）（一）封闭体系封闭体系 v.m.goldschmidtv.m.goldschmidt矿物相律矿物相律第一

4、节第一节 矿物相律矿物相律 变质作用经常是在温度和压力都在发生变化的区间内进行并达变质作用经常是在温度和压力都在发生变化的区间内进行并达 到平衡的，即至少有到平衡的，即至少有两个自由度（两个自由度（f f2)2)。 根据根据: p（相相数）数）+ f（自由度数）自由度数）= c（组分数）组分数）+ 2 可得：可得： f = c + 2 - p 2 ，即：即： p c （v.m.goldschmidtv.m.goldschmidt矿物相律）矿物相律）基本含义：基本含义：在一定温度和压力区间内平衡的矿物相数不在一定温度和压力区间内平衡的矿物相数不大于该岩石系统的独立组分数大于该岩石系统的独立组分数

5、。应用前提：应用前提：封闭体系；封闭体系； 无流体相；无流体相； 自由度不少于两个。自由度不少于两个。（一）（一）封闭体系封闭体系 v.m.goldschmidtv.m.goldschmidt矿物相律矿物相律第一节第一节 矿物相律矿物相律 应用举例应用举例-以以al2o3-sio2为例为例 刚玉刚玉, , 莫来石莫来石( (多铝红柱石多铝红柱石) )、红柱石、蓝晶石、夕线石、红柱石、蓝晶石、夕线石, , - -石英、石英、 - -石英、鳞石英、方石英、柯石英、石英、鳞石英、方石英、柯石英、斯斯石英等石英等. . 一般只出现两种矿物组合一般只出现两种矿物组合, 不太可能出现两种以上的矿物组合不太

6、可能出现两种以上的矿物组合 （二）开放体系（二）开放体系 d.s.korzhenskiid.s.korzhenskii 矿物相律矿物相律第一节第一节 矿物相律矿物相律（1 1）组分分类）组分分类 在开放体系中，根据在开放体系中，根据 d.s.korzhenskiid.s.korzhenskii的组分差异活动学说，的组分差异活动学说， 组分可以分为惰性组分组分可以分为惰性组分( (c ci i) )和完全活动组分和完全活动组分( (c cm m) ) 1 1）惰性组分）惰性组分( (c ci i) ) 惰性组分与外部环境无质量交换，其化学位（惰性组分与外部环境无质量交换，其化学位（ ）由体系内部

7、的）由体系内部的 浓度所决定浓度所决定； 2 2）完全活动组分）完全活动组分( (c cm m) ) 与外部环境有质量交换，其化学位（与外部环境有质量交换，其化学位（ ）由外部条件所控制，因）由外部条件所控制，因 此，此，c cm m 的化学位（的化学位（ ）与温度压力等都是控制平衡的独立因素。）与温度压力等都是控制平衡的独立因素。 （二）开放体系（二）开放体系 d.s.korzhenskiid.s.korzhenskii 矿物相律矿物相律第一节第一节 矿物相律矿物相律（2 2） korzhenskii korzhenskii 矿物相律矿物相律 1 1） korzhenskii korzhen

8、skii 矿物相律的推导矿物相律的推导 , , p c ci i（d.s.korzhenskii d.s.korzhenskii 矿物相律）矿物相律） 2 2） korzhenskii korzhenskii 矿物相律的含义：矿物相律的含义： 在一定的温度、压力和活动组分化学位的范围内，能稳定共存在一定的温度、压力和活动组分化学位的范围内，能稳定共存 于一开放体系的矿物相数不大于惰性组分数而与活动组分无关。于一开放体系的矿物相数不大于惰性组分数而与活动组分无关。 （易于解释单矿物岩的成因）（易于解释单矿物岩的成因）一、矿物组合及其确定标志一、矿物组合及其确定标志（一）（一）矿物（共生）组合矿物

9、（共生）组合第二节第二节 矿物共生矿物共生- -组分分析及相关图组分分析及相关图解解（1 1）矿物（共生）组合的含义矿物（共生）组合的含义 一定化学成分的岩石达到化学平衡时的矿物成分称一定化学成分的岩石达到化学平衡时的矿物成分称 矿物组合或矿物共生组合。矿物组合或矿物共生组合。 矿物组合是化学成分和变质条件的反映。对于进变矿物组合是化学成分和变质条件的反映。对于进变 质而言，多代表热峰变质条件。质而言，多代表热峰变质条件。一、矿物组合及其确定标志一、矿物组合及其确定标志（一）（一）矿物（共生）组合矿物（共生）组合第二节第二节 矿物共生矿物共生- -组分分析及相关图组分分析及相关图解解（1 1）

10、矿物（共生）组合的确定标志矿物（共生）组合的确定标志（1 1）平衡共生的矿物都有相互接触关系（早期包裹体除外）平衡共生的矿物都有相互接触关系（早期包裹体除外）（2 2）平衡共生的矿物之间无反应或交代关系。）平衡共生的矿物之间无反应或交代关系。（3 3）同种矿物不同颗粒的化学成分及光性特征相近。如果）同种矿物不同颗粒的化学成分及光性特征相近。如果 有环带，则其边部的化学成分及光性特征相近。有环带，则其边部的化学成分及光性特征相近。（4 4）岩石不同部位共生矿物对之间的元素分配系数近相等。）岩石不同部位共生矿物对之间的元素分配系数近相等。（5 5）矿物数目符合矿物相律，即不超过惰性组分数。）矿物数

11、目符合矿物相律，即不超过惰性组分数。第二节第二节 矿物共生矿物共生- -组分分析及相关图组分分析及相关图解解 对于成分复杂的变质岩而言，需要对组分进行分析以确定在一定对于成分复杂的变质岩而言，需要对组分进行分析以确定在一定 变质条件下对矿物组合起主要控制作用的变质条件下对矿物组合起主要控制作用的 组分（有效惰性组分），组分（有效惰性组分）， 以此达到简化组分数，便于以此达到简化组分数，便于 编制变质相图的目的。编制变质相图的目的。（二）组分分类（二）组分分类 组分按性状和行为可分两类组分按性状和行为可分两类: 1. 1.完全活动组分完全活动组分: 与外部环境有质量交换，其化学位与外部环境有质量

12、交换，其化学位由外部条件所控制，属于外部由外部条件所控制，属于外部 条件，如条件，如h h2 2o o、coco2 2等。等。二、组分分析二、组分分析（一）组分分析的目的（一）组分分析的目的第二节第二节 矿物共生矿物共生- -组分分析及相关图组分分析及相关图解解 与外部环境无质量交换，其化学位与外部环境无质量交换，其化学位由体系内部的浓度所决定。进由体系内部的浓度所决定。进 一步划分为五类。一步划分为五类。1）杂质组分）杂质组分: 含量甚微，以类质同象形式赋存于造岩矿中，不改变矿含量甚微，以类质同象形式赋存于造岩矿中，不改变矿 物共生关系，可以忽略不计物共生关系，可以忽略不计。2）类质同象组分

13、）类质同象组分: 某些组分（某些组分（feofeo、mgomgo、mnomno ）在矿物晶格中可以互相替代，一般在矿物晶格中可以互相替代，一般 不影响矿物共生关系，在共生分析时，常将它们合并成一个组分。不影响矿物共生关系，在共生分析时，常将它们合并成一个组分。 注意，如果类质同象替代是有限的，则它们都是独立组分，需要注意，如果类质同象替代是有限的，则它们都是独立组分，需要 分别对分别对 待。待。 2. 2.惰性组分惰性组分第二节第二节 矿物共生矿物共生- -组分分析及相关图组分分析及相关图解解3）孤立组分）孤立组分:某些组分（某些组分（zro,tiozro,tio2 2, p, p2 2o o

14、5 5）含量少含量少, 且以纯的且以纯的形式（形式（tiotio2 2）或化或化 合物的形式（合物的形式（zrsiozrsio4 4），），作为副矿物（金红石作为副矿物（金红石, ,锆石）产出，不影锆石）产出，不影 响矿物共生分析，可不考虑响矿物共生分析，可不考虑。4）过剩组分）过剩组分: 在参与形成其他共生矿物之后在参与形成其他共生矿物之后, 能以过剩状态态形成单独的矿物相能以过剩状态态形成单独的矿物相（过剩矿物）。其含量多少不影响共生关系，（过剩矿物）。其含量多少不影响共生关系，可不考虑。如普遍含可不考虑。如普遍含 石英的变质岩中的石英的变质岩中的siosio2 25）有效惰性组分）有效惰

15、性组分: 除上述几类组分外的其他组分（包括类质同象合并的祖分）。它除上述几类组分外的其他组分（包括类质同象合并的祖分）。它 们之间的比例对矿物组合起决定性作用。们之间的比例对矿物组合起决定性作用。2.2.惰性组分惰性组分第二节第二节 矿物共生矿物共生- -组分分析及相关图组分分析及相关图解解 该类岩石通常包括十三种组分：该类岩石通常包括十三种组分：sio2, al2o3, fe2o3, feo, mgo, mno, cao, na2o, k2o, co2, h2o, tio2, p2o5。 （1）完全活动组分：）完全活动组分： co2, h2o （2）过剩组分）过剩组分： sio2(形成过剩形

16、成过剩 矿物石英），矿物石英），可不考虑。可不考虑。 （3）孤立组分）孤立组分： tio2, p2o5( (形成副矿物金红石形成副矿物金红石, ,锆石）。锆石）。 （4 4）类质同象）类质同象组分：组分： ( al，fe)2o3; (fe, mg, mn) o。 na2o仅在斜长石中以仅在斜长石中以类质同象出现，可不考虑。类质同象出现，可不考虑。 （5 5）有效惰性组分有效惰性组分：经过分析确定四个有效惰性组分：经过分析确定四个有效惰性组分： ( al，fe)2o3 、 (fe, mg, mn) o、 cao 、 k2o。 同理同理: 含有杂质大理岩有效惰性组分为含有杂质大理岩有效惰性组分为：

17、mgo 、al2o3 、sio2。（三）组分分析实例（三）组分分析实例 第二节第二节 矿物共生矿物共生- -组分分析及相关图组分分析及相关图解解成分成分/ /共生图解：共生图解： 表示特定变质条件下表示特定变质条件下, ,岩石矿物组合与有效岩石矿物组合与有效惰性组分关系的图解。惰性组分关系的图解。 变质岩中的有效惰性组分可以变质岩中的有效惰性组分可以 被简化成三组分或四组分（其被简化成三组分或四组分（其 相应的矿物相数不超过三种或相应的矿物相数不超过三种或 四种），因此可以用四种），因此可以用 三角形或三角形或 四面体的形式来表示三元系或四面体的形式来表示三元系或 四元系中矿物组合关系。四元系

18、中矿物组合关系。 通常通常 采用三组分图解。采用三组分图解。三、成分三、成分/ /共生图解共生图解（一）成分（一）成分/ /共生图解一般形式共生图解一般形式 第二节第二节 矿物共生矿物共生- -组分分析及相关图组分分析及相关图解解 确定矿物投影点确定矿物投影点连接共生线连接共生线确定岩石成分投影点确定岩石成分投影点 （二）成分（二）成分/ /共生图解的编制共生图解的编制 根据矿物化学分析根据矿物化学分析资料或矿物分子式资料或矿物分子式计算出各组分的摩计算出各组分的摩尔百分含量，据此尔百分含量，据此将各个矿物标绘在将各个矿物标绘在相应的位置上相应的位置上 （如右图）（如右图）第二节第二节 矿物共

19、生矿物共生- -组分分析及相关图组分分析及相关图解解 确定矿物投影点确定矿物投影点连接共生线连接共生线确定岩石成分投影点确定岩石成分投影点 （二）成分（二）成分/ /共生图解的编制共生图解的编制 根据观察，将平衡根据观察，将平衡共生的矿物分别用共生的矿物分别用直线连接起来，这直线连接起来，这些直线（共生线）些直线（共生线）一般不能交叉。一般不能交叉。第二节第二节 矿物共生矿物共生- -组分分析及相关图组分分析及相关图解解 确定矿物投影点确定矿物投影点连接共生线连接共生线确定岩石成分投影点确定岩石成分投影点 （二）成分（二）成分/ /共生图解的编制共生图解的编制 方法同确定矿物投影方法同确定矿物

20、投影点。目的是验证投影点。目的是验证投影点是否与实际矿物组点是否与实际矿物组合投影点所确定的范合投影点所确定的范围一致。围一致。第二节第二节 矿物共生矿物共生- -组分分析及相关图组分分析及相关图解解 确定矿物投影点确定矿物投影点连接共生线连接共生线确定岩石成分投影点确定岩石成分投影点 （二）成分（二）成分/ /共生图解的编制共生图解的编制 每一种组分（岩石类型）每一种组分（岩石类型）一般对应一套由三种不同一般对应一套由三种不同矿物构成的矿物组合，矿物构成的矿物组合，例如例如a成分的岩石的三个共成分的岩石的三个共生矿物为生矿物为 x, xy, x2z( f =2, p=c)(f) 成分点的岩石

21、矿物组合成分点的岩石矿物组合如何？如何？第二节第二节 矿物共生矿物共生- -组分分析及相关图组分分析及相关图解解 确定矿物投影点确定矿物投影点连接共生线连接共生线确定岩石成分投影点确定岩石成分投影点 （二）成分（二）成分/ /共生图解的编制共生图解的编制 不再是一个点不再是一个点,而是一个区域而是一个区域第二节第二节 矿物共生矿物共生- -组分分析及相关图组分分析及相关图解解a c f 图图 a/ k f 图图 a f m 图图（三）成分（三）成分/ /共生图解的类型共生图解的类型第二节第二节 矿物共生矿物共生- -组分分析及相关图组分分析及相关图解解 eskola (1915)(1915)设

22、计的表示含石英变质岩的成分设计的表示含石英变质岩的成分/ /共生三角图解共生三角图解（如图）并以三角形顶点组分命名（如图）并以三角形顶点组分命名。（1） 组分分析组分分析1. a c f 图图+ms+bi+q+abanan eskola将将k2o处理为过剩组分处理为过剩组分, 含含 石英变质岩的有效惰性组分为石英变质岩的有效惰性组分为 ( al,fe)2o3 - (fe,mg,mn) o- cao a = al2o3 + fe2o3 c = caof = feo + mgo + mnoa + c + f = 100第二节第二节 矿物共生矿物共生- -组分分析及相关图组分分析及相关图解解1. a

23、 c f 图图（2）矿物）矿物acf值的计算及标定值的计算及标定 and(红柱石红柱石) al2o3 sio2 a = 100 cord(堇青石堇青石) 2(fe,mg)o 2al2o3 5sio2 a = 50 f = 50 an(斜长石斜长石) cao al2o3 2sio2 a = 50 c = 50 di(透辉石透辉石) cao (fe,mg)o 2sio2 c = 50 f = 50 gro(钙铝榴石钙铝榴石) 3cao al2o3 3sio2 a = 25 c = 75 wo(硅灰石硅灰石) cao sio2 c = 100 （3）连接共生线及注意事项连接共生线及注意事项 按矿物实

24、际共生关系连接共生线即完成了按矿物实际共生关系连接共生线即完成了acf 图解。图解。第二节第二节 矿物共生矿物共生- -组分分析及相关图组分分析及相关图解解1. a c f 图图（4）岩石成分的标绘）岩石成分的标绘( (选讲选讲) ) 1). 用副矿物含量校正岩石化学分析用副矿物含量校正岩石化学分析 2). 把校正后的岩石化学分析中的各个氧化物（把校正后的岩石化学分析中的各个氧化物（wb%)除以其分子量除以其分子量 再乘以再乘以1000，换算成氧化物的摩尔数。，换算成氧化物的摩尔数。 3). 用钾长石，钠长石校正用钾长石，钠长石校正al2o3 的摩尔数；用磷灰石校正的摩尔数；用磷灰石校正 ca

25、o ；用方解石校正用方解石校正 cao a = al2o3 + fe2o3 ( na2o + k2o ) c = cao 3.3 ( p2o5 + co2 ) f = feo + mgo + mno a + c + f = 100第二节第二节 矿物共生矿物共生- -组分分析及相关图组分分析及相关图解解1. a c f 图图（5）注意问题）注意问题 1）an位置不是钙长石而是包含图解外位置不是钙长石而是包含图解外ab的斜长石；的斜长石； 2）不能表示含）不能表示含k2 o的矿物，因此不能区分低温下泥的矿物，因此不能区分低温下泥 质岩质岩 中中 k2 o过剩与不足的两类组合。过剩与不足的两类组合。

26、常见矿物在常见矿物在a c f a c f 图中的投影点图中的投影点第二节第二节 矿物共生矿物共生- -组分分析及相关图组分分析及相关图解解2. a ak f k f 图图 补充补充acfacf图中图中不能区分不能区分k2 o过剩与过剩与k2 o不足的两类矿物组合不足的两类矿物组合。eskola (1915)(1915)认为，认为，泥质岩中通常贫钙，且泥质岩中通常贫钙，且 cao一般只一般只影响斜长石号码，因此可不考虑影响斜长石号码，因此可不考虑cao ，有效惰性组分简有效惰性组分简化为化为 ( al，fe)2o3 、 k2o、 (fe, mg, mn) o 。第二节第二节 矿物共生矿物共生-

27、 -组分分析及相关图组分分析及相关图解解2. a ak f k f 图图a/ = al2o3 + fe2o3 k2o ) k = k2o f = feo + mgo + mno a/ + k + f = 100msandcordmiakf+ +q,plq,plantantbiak f ak f 图图常见矿物在常见矿物在a k f a k f 图中的投影点图中的投影点第二节第二节 矿物共生矿物共生- -组分分析及相关图组分分析及相关图解解3. a f m a f m 图图 ( (选讲选讲) )（1） a f m a f m 图的构想：图的构想： 在在a c f 图图 和和ak f 图中，均将图中

28、，均将 feo和和mgo 合并为一个组分，合并为一个组分， 在许多泥质岩石中，在许多泥质岩石中，feo/mgo比值不同会形成不同的矿物组合，比值不同会形成不同的矿物组合， feo和和mgo 应作为两个独立组分来考虑。应作为两个独立组分来考虑。 j.b.thompson(1957) j.b.thompson(1957)： 将将泥质岩石中泥质岩石中feo和和mgo分别作为两个独立组分来处理，经过分分别作为两个独立组分来处理，经过分 析和筛选确定有效惰性组分为四种组分：析和筛选确定有效惰性组分为四种组分： al2o3 -feo -mgo-k2o第二节第二节 矿物共生矿物共生- -组分分析及相关图组分

29、分析及相关图解解（1） a f m a f m 图的构想：图的构想： 3. a f m a f m 图图 ( (选讲选讲) )四元系的成分四元系的成分/共生共生图解可以用三维的图解可以用三维的四面体表示，四面四面体表示，四面体的顶点表示组分体的顶点表示组分, 矿物组合表示在四矿物组合表示在四面体内（上）面体内（上）, 四四面体内（上）的点面体内（上）的点近似代表岩石成分。近似代表岩石成分。 a = al2o3 k = k2o f = feo m = mgo第二节第二节 矿物共生矿物共生- -组分分析及相关图组分分析及相关图解解（2） a f m a f m 图的构成：图的构成： 3. a f

30、m a f m 图图 ( (选讲选讲) ) a = al2o3 k = k2o f = feo m = mgoa = (al2o3-3k2o) (al2o3-3k2o+feo+mgo) m = mgo/(feo+mgo)第二节第二节 矿物共生矿物共生- -组分分析及相关图组分分析及相关图解解 4. 选择选择合适合适的图解的图解第三节第三节 变变 质质 相相一、变质相概念的提出一、变质相概念的提出 1911年，年，戈尔德斯密特戈尔德斯密特研究挪威奥斯陆地区的高级变质角岩时，发现研究挪威奥斯陆地区的高级变质角岩时，发现这一地区变质岩的矿物组合随原岩化学成分的变化而变化。首次把相律应这一地区变质岩的

31、矿物组合随原岩化学成分的变化而变化。首次把相律应用到变质岩的研究中。用到变质岩的研究中。 1915年芬兰地质学家年芬兰地质学家爱斯克拉爱斯克拉，在研究芬兰奥里耶维地区的接触变质，在研究芬兰奥里耶维地区的接触变质岩石，同样发现矿物组合随岩石化学成分的变化而变化。岩石，同样发现矿物组合随岩石化学成分的变化而变化。 爱斯克拉到戈尔德斯密特的实验室工作，对比了两个地区的变质矿物爱斯克拉到戈尔德斯密特的实验室工作，对比了两个地区的变质矿物组合。发现两个地区化学成分基本相同的岩石具有不同的矿物组合（见表组合。发现两个地区化学成分基本相同的岩石具有不同的矿物组合（见表1）。他认为是其物理化学条件不同所致。）

32、。他认为是其物理化学条件不同所致。第三节第三节 变变 质质 相相 变质带是以特定原岩中的特征变质矿物的首次出现来划分的变质带是以特定原岩中的特征变质矿物的首次出现来划分的. 对于一对于一个变质地区个变质地区, 变质岩的原岩类型及总的化学成分是多种多样的变质岩的原岩类型及总的化学成分是多种多样的, 在相同的在相同的变质条件下变质条件下, 将形成不同的矿物组合将形成不同的矿物组合, 即出现不同的变质带名称即出现不同的变质带名称. 例如：例如： 变质条件相似的蓝晶石带和基性岩石中的斜长石变质条件相似的蓝晶石带和基性岩石中的斜长石-角闪石带角闪石带 为了表示相同变质条件下形成的所有变质岩为了表示相同变

33、质条件下形成的所有变质岩, 引入了变质相的概念引入了变质相的概念. 芬兰奥里耶维地区芬兰奥里耶维地区挪威奥斯陆地区挪威奥斯陆地区白云母石英白云母石英红柱石钾长石红柱石钾长石白云母黑云母白云母黑云母堇青石钾长石堇青石钾长石黑云母普通角闪石黑云母普通角闪石紫苏辉石斜长石紫苏辉石斜长石直闪石直闪石紫苏辉石紫苏辉石表表1芬兰奥里耶维和挪威奥斯陆地区接触变质岩石矿物组合对比芬兰奥里耶维和挪威奥斯陆地区接触变质岩石矿物组合对比第三节第三节 变变 质质 相相二、变质相的基本概念二、变质相的基本概念 1. 1. eskolaeskola（1920)1920)的定义的定义： 一个变质相是指类似的温度、压力条件下

34、达到化学平衡的所有岩石的一个变质相是指类似的温度、压力条件下达到化学平衡的所有岩石的总和（不论其结晶方式），一个变质相内部，随着岩石总体化学成分的改总和（不论其结晶方式），一个变质相内部，随着岩石总体化学成分的改变，其矿物组合作有规律的改变变，其矿物组合作有规律的改变” 2. turner（1966）的提法的提法： “一个变质相指一定的温度、压力区间内的一整套变质矿物共生组合，一个变质相指一定的温度、压力区间内的一整套变质矿物共生组合，它们在时、空上反复出现并密切伴生在一起，一个变质相内部其矿物组合它们在时、空上反复出现并密切伴生在一起，一个变质相内部其矿物组合和岩石总体化学成分之间有着固定的

35、因而也是可以预测的对应关系和岩石总体化学成分之间有着固定的因而也是可以预测的对应关系”。第三节第三节 变变 质质 相相3.3.变质相的现代概念变质相的现代概念变质作用过程中同时形成的一套矿物共生组合及其形成时的物理变质作用过程中同时形成的一套矿物共生组合及其形成时的物理化学条件化学条件. . 每个变质相都是一个等物理系列。其每个变质相都是一个等物理系列。其矿物组合和岩石化学成分之矿物组合和岩石化学成分之间在达到化学平衡后间在达到化学平衡后, 有着可以预测的对应关系有着可以预测的对应关系.一个变质相应包括一套具有各种原岩化学成分的矿物组合一个变质相应包括一套具有各种原岩化学成分的矿物组合, 它们

36、在它们在时间和空间上彼此之间密切共生时间和空间上彼此之间密切共生, 且在不同地区重复出现且在不同地区重复出现变质相的划分标志变质相的划分标志: 矿物组合矿物组合, 通常用基性变质岩的矿物组合划分通常用基性变质岩的矿物组合划分变质相变质相, 并以相应的基性变质岩命名并以相应的基性变质岩命名一个变质相往往具有一个较宽的温度压力区间一个变质相往往具有一个较宽的温度压力区间, 可以进一步划分不可以进一步划分不 同的亚相同的亚相第三节第三节 变变 质质 相相4. 相关术语提示相关术语提示:变质级（变质带）变质级（变质带）winkler (1974) 按温度将变质强度划分为四个变质级按温度将变质强度划分为

37、四个变质级(等物理系列等物理系列) : 很低级很低级, 低级低级, 中级中级, 高级高级.1)很低级变质很低级变质: 特征是变质基性岩中出现浊沸石浊沸石,硬柱石硬柱石, 葡萄石葡萄石, 绿纤石绿纤石等矿物的出现为标志, 温度区间为200-3500c.2)低级变质低级变质: 以变质基性岩中硬柱石, 葡萄石,绿纤石等矿物反应形成黝帘石和阳起石黝帘石和阳起石为标志,温度区间为350-5500c3)中级变质中级变质: 标志是泥质岩石中十字石十字石( (堇青石堇青石) )出现和绿泥石消失. 在变质基性岩中以普通角闪石+斜长石(an17)为特征.温度区间为550-6500c.4)高级变质高级变质: 标志是

38、泥质岩石中白云母和石英反应形成矽线石和钾长石矽线石和钾长石组合组合(变质成因的紫苏辉石代表高级变质条件), 温度区间 6500c.第三节第三节 变变 质质 相相三、变质相的划分方案三、变质相的划分方案1. escola （1920）最初提出的是五个变质相：绿片岩相、角闪岩相、角岩最初提出的是五个变质相：绿片岩相、角闪岩相、角岩相、透长石相和榴辉岩相。相、透长石相和榴辉岩相。1939年年escola又增加了三个变质相：绿帘又增加了三个变质相：绿帘角闪岩相、麻粒岩相和蓝闪石片岩相，并把角岩相改为辉石角岩相，角闪岩相、麻粒岩相和蓝闪石片岩相，并把角岩相改为辉石角岩相，还附带了一个还附带了一个“沸石的

39、结晶作用沸石的结晶作用”， 蓝闪石片岩相蓝闪石片岩相 榴辉岩相榴辉岩相压压 麻粒岩相麻粒岩相力力绿片岩相绿片岩相 绿帘角闪岩相绿帘角闪岩相角闪岩相角闪岩相辉石角岩相辉石角岩相升升 沸石结晶沸石结晶作用作用 透长石相透长石相高高 温温 度度 升升 高高 表表2 变质相与温度和压力的关系变质相与温度和压力的关系 （据（据 escola, 1939）第三节第三节 变变 质质 相相三、变质相的划分方案三、变质相的划分方案2. coombs （1960年）年）根据新西兰很低温变质岩的研究成果，提出了沸石根据新西兰很低温变质岩的研究成果，提出了沸石相、葡萄石绿纤石变质杂砂岩相。相、葡萄石绿纤石变质杂砂岩相

40、。3. 长春地院董申葆等长春地院董申葆等 ：“中国中国1:400万变质地质图万变质地质图”划分方案划分方案4. turner变质相分类：变质相分类： turner （1960）建议把接触变质和区域变质两个建议把接触变质和区域变质两个系列的变质相名称分开，在接触变质相中分出了钠长绿帘角岩相和普系列的变质相名称分开，在接触变质相中分出了钠长绿帘角岩相和普通角闪石角岩相。通角闪石角岩相。1968年年turner将绿帘角闪岩相改为绿片岩相之中的将绿帘角闪岩相改为绿片岩相之中的一个高温亚相，把蓝闪石片岩相改为蓝闪石硬柱石片岩相。这样共分一个高温亚相，把蓝闪石片岩相改为蓝闪石硬柱石片岩相。这样共分出十一个

41、变质相，它们在出十一个变质相，它们在pt图上的位置见图上的位置见图图1。turner的分类在世界各国出版的有关书籍中得到了广泛应用的分类在世界各国出版的有关书籍中得到了广泛应用第三节第三节 变变 质质 相相图图1-1.1-1.变质相分类的变质相分类的 p-t 图图 （turnnerturnner，1968)1968)四、主要区域变质相特征四、主要区域变质相特征（一）沸石相（一）沸石相第三节第三节 变变 质质 相相 标志标志是浊沸石和钠长石开始出现为下限，温度稍高可以出现葡萄石。是浊沸石和钠长石开始出现为下限，温度稍高可以出现葡萄石。 主要变质反应有主要变质反应有 方沸石方沸石+石英石英=钠长石

42、（钠长石（200 ， 2kb） 片沸石片沸石=浊沸石浊沸石+3石英石英+2h2o（稍低于（稍低于200 ， 2kb） 典型矿物组合典型矿物组合： （1）浊沸石浊沸石+绿泥石绿泥石+钠长石钠长石+石英；石英； （2）浊沸石）浊沸石+葡萄石葡萄石 +绿泥石绿泥石+钠长石钠长石+石英；石英； （3）葡萄石）葡萄石+绿泥石绿泥石+方解石方解石+石英石英 形成条件形成条件（实验资料）：（实验资料）：ph2o=1-3kb，t=200-300。 极低级变质极低级变质（二）葡萄石（二）葡萄石-绿纤石相绿纤石相第三节第三节 变变 质质 相相 标志标志是浊沸石分解形成绿纤石，温度稍高绿纤石（是浊沸石分解形成绿纤石

43、，温度稍高绿纤石（400）将分解。）将分解。 要变质反应有要变质反应有 浊沸石浊沸石+绿泥石绿泥石+方解石方解石 =葡萄石葡萄石+石英石英+co2+h2o （温度稍低温度稍低） 浊沸石浊沸石+葡萄石葡萄石 +绿泥石绿泥石 = 绿纤石绿纤石+石英石英+h2o （360 ， 2kb ） 典型矿物组合典型矿物组合： （1）绿纤石）绿纤石+葡萄石葡萄石+绿泥石绿泥石+钠长石钠长石+石英（变质硬砂岩）石英（变质硬砂岩） （2）绿纤石）绿纤石+绿泥石绿泥石+绿帘石绿帘石+钠长石钠长石+石英（变质基性岩）石英（变质基性岩） 形成条件形成条件（实验资料）：（实验资料）：ph2o=1-3kb，t=300-360

44、。 极低级变质极低级变质（三）蓝闪石（三）蓝闪石-硬柱石相（蓝片岩相）硬柱石相（蓝片岩相）第三节第三节 变变 质质 相相 特征特征：基性变质岩中出现蓝闪石、硬柱石、硬玉、霰石等。：基性变质岩中出现蓝闪石、硬柱石、硬玉、霰石等。 要变质反应（多）：例如要变质反应（多）：例如 浊沸石浊沸石=硬柱石硬柱石+石英石英+h2o （200-300 ， 2.6-3.3kb ） 绿泥石绿泥石+阳起石阳起石+钠长石钠长石=蓝闪石蓝闪石+ h2o （200-350 ， 5-7kb ） 钠长石钠长石=硬玉硬玉+石英石英(硬砂岩硬砂岩) (（200-300 ， 7.5- 9.5 kb ） 典型矿物组合：典型矿物组合：

45、 中压：中压：硬柱石硬柱石+钠长石钠长石+绿泥石绿泥石+（石英，方解石，多硅白云母）（石英，方解石，多硅白云母） 高压：高压：硬柱石硬柱石+蓝闪石蓝闪石+钠长石钠长石+霰石（无石英时可以出现硬玉）霰石（无石英时可以出现硬玉） 极高压：极高压：硬柱石硬柱石+蓝闪石蓝闪石+硬玉硬玉+石英石英 形成条件形成条件（实验资料）：温度（实验资料）：温度200-450 压力压力 3-5kb，可达可达10kb 。注：注：近来实验研究表明：蓝闪石对压力并不敏感，是否出现主要取决与岩石的化学成分。硬柱石是典型的低温中高压矿物，霰石代替方解石出现代表更高压力，硬玉+石英代替钠长石指示极高压力。第三节第三节 变变 质

46、质 相相c图图1-2.1-2.矿物共生图解矿物共生图解a. 沸石相沸石相 b. 葡萄石葡萄石-绿纤石相绿纤石相 c. 蓝闪石蓝闪石-硬柱石相硬柱石相浊沸石浊沸石帘石帘石绿纤石绿纤石片沸石片沸石绿泥石绿泥石葡萄石葡萄石文石文石硬柱石硬柱石钠钠云母云母硬玉，蓝闪石硬玉，蓝闪石（四）低绿片岩相（四）低绿片岩相 相当于巴洛变质带的绿泥石带和黑云母带相当于巴洛变质带的绿泥石带和黑云母带.第三节第三节 变变 质质 相相 标志是变质基性岩中的绿纤石消失，出现黝帘石标志是变质基性岩中的绿纤石消失，出现黝帘石/斜黝帘石斜黝帘石 (winkler, 1976)，可能的变质反应为：可能的变质反应为： 绿纤石绿泥石石

47、英绿纤石绿泥石石英黝帘石黝帘石阳起石阳起石h2o 这一反应的实验条件（这一反应的实验条件（nitsch，1977）为：为： 0.25gpa , 34520; 0.4gpa , 35020; 0.7gpa, 37020. 不同岩石系列在绿片岩相的矿物组合为：不同岩石系列在绿片岩相的矿物组合为： 基性岩石：基性岩石： 绿帘石阳起石绿泥石钠长石绿帘石阳起石绿泥石钠长石石英石英方解石方解石 泥质岩石泥质岩石： 白云母绿泥石石英白云母绿泥石石英 硬硬绿泥石绿泥石 泥质岩石泥质岩石： 白云母黑云母绿泥石石英白云母黑云母绿泥石石英 硬硬绿泥石绿泥石（四）低绿片岩相（四）低绿片岩相 相当于巴洛变质带的绿泥石带

48、和黑云母带相当于巴洛变质带的绿泥石带和黑云母带.第三节第三节 变变 质质 相相 相关资料相关资料: winkler(1976)在讨论从很低级到低级变质作用的转变时，特别强调了帘石类矿物的变化，即在很低级变质作用条件下，帘石为富铁的绿帘石，而在低级变质条件下，帘石为贫铁的黝帘石或斜黝帘石。 在国内目前教科书中也都以黝帘石或斜黝帘石的出现作为绿片岩相的标志，但是实际上自然界中大多数绿片岩中的帘石都是富铁的绿帘石，并非贫铁的黝帘石或斜黝帘石（魏春景，1993）。 因此绿片岩相开始的标志应强调矿物组合的变化，因此绿片岩相开始的标志应强调矿物组合的变化， 即出现绿帘石阳起石共生，并伴随着绿纤石的消失（l

49、iou et al., 1985)。图图1-3.1-3.低绿片岩相的低绿片岩相的 acf acf 和和 akf akf 图图第三节第三节 变变 质质 相相 acfepchtchlccacttcmusbimicfapyrkcht-硬绿泥石硬绿泥石pyr叶叶蜡石蜡石tc滑石滑石mic微斜长石微斜长石（五）高绿片岩相（五）高绿片岩相 相当于巴洛变质带的铁铝榴石带相当于巴洛变质带的铁铝榴石带第三节第三节 变变 质质 相相特征是基性岩中出现普通角闪石，泥质岩中出现铁铝榴石。特征是基性岩中出现普通角闪石，泥质岩中出现铁铝榴石。可能的变质反应为：可能的变质反应为： 阳起石斜黝帘石绿泥石石英普通角闪石阳起石斜

50、黝帘石绿泥石石英普通角闪石h2o 硬绿泥石绿泥石石英铁铝石榴石硬绿泥石绿泥石石英铁铝石榴石h2o 白云母绿泥石石英铁铝石榴石黑云母白云母绿泥石石英铁铝石榴石黑云母h2o 据据liou等（等（1982）对第一个反应的实验条件为）对第一个反应的实验条件为0.5gpa时，时，t约约500不同岩石系列在高绿片岩相的矿物组合为：不同岩石系列在高绿片岩相的矿物组合为： 基性岩石：基性岩石：普通角闪石绿帘石绿泥石钠长石普通角闪石绿帘石绿泥石钠长石 石英石英 泥质岩石泥质岩石：铁铝石榴石黑云母白云母石英铁铝石榴石黑云母白云母石英 泥质岩石在这一变质条件下硬绿泥石和绿泥石都可能出现。这一变质相的泥质岩石在这一变

51、质条件下硬绿泥石和绿泥石都可能出现。这一变质相的温度为温度为500560，压力为，压力为0.31.0gpa。图图1-4.1-4.高绿片岩相的高绿片岩相的 acf acf 和和 akf akf 图图 第三节第三节 变变 质质 相相 aackf fmusephbcctcbigrtchtmicpyr（六）低角闪岩相（六）低角闪岩相 相当于巴洛变质带的蓝晶石带相当于巴洛变质带的蓝晶石带第三节第三节 变变 质质 相相标志是泥质岩石中出现十字石（中压）和堇青石（低压）标志是泥质岩石中出现十字石（中压）和堇青石（低压）和在白云母存在时富铁绿泥石及硬绿泥石的消失为标志，可能的变质反应为：可能的变质反应为： 该

52、反应的实验条件为： ph2o0.4gpa时 t54015 ph2o0.7gpa时 t56515 实验条件为： ph2o0.1gpa t51510 ph2o0.2gpa t52510 ph2o0.4gpa t55510低角闪岩相的温度为低角闪岩相的温度为550650，压力为，压力为0.31.0gpa。（六）（六） 低角闪岩相低角闪岩相 第三节第三节 变变 质质 相相在变质基性岩中，turner & verhoogen（1960）强调斜长石从an=5到an=17的成分的跃迁为标志，turner（1966）又以斜长石an30 为界限。泥质岩石和基性岩石的特征矿物组合为：泥质岩石和基性岩石的特征矿物组

53、合为：泥质岩石（中压）泥质岩石（中压） 十字石铁铝石榴石黑云母白云母石英斜长石 蓝晶石铁铝石榴石黑云母白云母石英斜长石 泥质岩石（低压）泥质岩石（低压） 堇青石红柱石黑云母白云母石英斜长石铁铝石榴石 基性岩石基性岩石普通角闪石斜长石（an30）黑云母绿帘石石英图图1-5.1-5.中压低角闪岩相的中压低角闪岩相的 acf acf 和和 akf akf 图图第三节第三节 变变 质质 相相 aackf fmusanhbccbigrtmickydistaugrogrt石榴石石榴石gro钙铝钙铝榴石榴石stau十字石十字石图图1-6.1-6.低压低角闪岩相的低压低角闪岩相的 acf acf 和和 akf

54、 akf 图图第三节第三节 变变 质质 相相 aackf fmusanhbcccumbimicanddigrocord镁铁闪石（七）（七） 高角闪岩相高角闪岩相 第三节第三节 变变 质质 相相标志是泥质岩石中的白云母石英不稳定，转变为钾长石标志是泥质岩石中的白云母石英不稳定，转变为钾长石al2sio5，即：即： 白云母石英钾长石夕线石白云母石英钾长石夕线石/红柱石红柱石h2o这一反应的实验条件为：这一反应的实验条件为： ph2o0.1gpa t580 ph2o0.3gpa t660这一反应发生在ph2o0.35gpa，岩石中有斜长石存在时，片麻岩就会发生深熔作用。白云母石英斜长石白云母石英斜长

55、石h2o熔体熔体（由钾长石钠质斜长石石英组成）钙质斜长石或石英钙质斜长石或石英（取决于其原始含量）al2sio5+h2o（溶解在熔体中）所以，片麻岩中发生深熔，出现混合岩化作用也是高角闪岩相开始的标志所以，片麻岩中发生深熔，出现混合岩化作用也是高角闪岩相开始的标志高角闪岩相的温度为高角闪岩相的温度为650700，压力为，压力为0.31.0gpa。（七）（七） 高角闪岩相高角闪岩相 第三节第三节 变变 质质 相相高角闪岩相的特征矿物组合为：高角闪岩相的特征矿物组合为：泥质岩石（中压）：泥质岩石（中压）： 夕线石石榴石黑云母钾长石石英斜长石泥质岩石（低压）泥质岩石（低压） 红柱石堇青石黑云母钾长石

56、石英斜长石 基性岩石基性岩石 普通角闪石斜长石透辉石石英 图图1-7.1-7.低压高角闪岩相的低压高角闪岩相的 acf acf 和和 akf akf 图图第三节第三节 变变 质质 相相a ackf fmusanhbccanthbigrtmicsilldigrocord 图图1-8.1-8.中压高角闪岩相的中压高角闪岩相的 acf acf 和和 akf akf 图图第三节第三节 变变 质质 相相aackf fanhbccanthbigrtorkydigromus（八）麻粒岩相（八）麻粒岩相第三节第三节 变变 质质 相相 温度大于温度大于7000c. 大致相当于基性岩中的二辉石带大致相当于基性岩中的二辉石带, 典型的高级变质典型的高级变质, 都城按照压力变化分为都城按照压力变化分为:(1). 低压麻粒岩相：低压麻粒岩相：以基性变质岩中橄榄石和斜长石共生为特以基性变质岩中橄榄石和斜长石共生为特征，不出现铁铝榴石。征，不出现铁铝榴石。(2). 中压麻粒岩相：中压麻粒岩相：以基性