变质岩岩石学6-地科孙洋

1、第六章 动力变质岩任课教师：孙任课教师：孙 洋洋联系方式：联系方式：变质岩岩石学变质岩岩石学长江大学地球科学学院长江大学地球科学学院20132013年年9 9月月第六章第六章 动力变质岩动力变质岩第一节第一节 动力变质岩概述动力变质岩概述第二节第二节 动力变质岩类型动力变质岩类型第三节第三节 大型剪切带中动力变质岩的分布大型剪切带中动力变质岩的分布第一节第一节 动力变质岩概述动力变质岩概述v1 1 动力变质岩一般特点动力变质岩一般特点v2 2 动力变质岩的变质特征动力变质岩的变质特征v3 3 动力变质岩的变形结构动力变质岩的变形结构1 1 动力变质岩一般特点动力变质岩一般特点v动力变质岩动力变

2、质岩：又称构造岩，由动力变质作用形成的岩石。：又称构造岩，由动力变质作用形成的岩石。动力变质作用是动力变质作用是由于地壳构造运动由于地壳构造运动的影响，使岩石遭受的影响，使岩石遭受强烈的构造应力作用而发生形变和破碎的一种变质作用。强烈的构造应力作用而发生形变和破碎的一种变质作用。v动力变质作用对岩石的影响以机械作用为主动力变质作用对岩石的影响以机械作用为主，同时伴随，同时伴随有局部的温度升高（机械能转变为热能）以及沿破碎带有局部的温度升高（机械能转变为热能）以及沿破碎带循环的热水溶液所引起局部的化学反应，促使岩石的矿循环的热水溶液所引起局部的化学反应，促使岩石的矿物成分和结构构造发生某些变化。

3、物成分和结构构造发生某些变化。v动力变质岩分布广泛，与构造运动有关动力变质岩分布广泛，与构造运动有关，可指示断层、，可指示断层、尤其是大断裂层存在的标志。对研究油气的迁移富集、尤其是大断裂层存在的标志。对研究油气的迁移富集、破坏有较大关系破坏有较大关系。v 动力变质岩动力变质岩产产在断裂带及韧性剪切带中，在断裂带及韧性剪切带中，呈线状分布，所以又称为断层岩。呈线状分布，所以又称为断层岩。v 由于与围岩的差异风化，动力变质岩由于与围岩的差异风化，动力变质岩 在在地貌地貌上常形成洼沟或陡墙。上常形成洼沟或陡墙。v 具碎裂具碎裂结构结构、糜棱结构，有或多或少的棱角状或眼球状碎斑、糜棱结构，有或多或少

4、的棱角状或眼球状碎斑或碎块。或碎块。v 动力变质带内动力变质带内岩性变化岩性变化大，岩石面貌受原岩、变形机制和变大，岩石面貌受原岩、变形机制和变形强度控制。形强度控制。v 由于动力变质带是流体活动地带，所以常伴随有由于动力变质带是流体活动地带，所以常伴随有蚀变和矿化。蚀变和矿化。 1 动力变质岩一般特点动力变质岩一般特点1 1 动力变质岩一般特点动力变质岩一般特点v变质影响因素变质影响因素：应力因素为主应力因素为主，与温度和流体关，与温度和流体关系较小，局部也可有高温出现。流体介入，而部系较小，局部也可有高温出现。流体介入，而部分或全部重结晶。分或全部重结晶。（如处于断裂带的交汇、拐弯（如处于

5、断裂带的交汇、拐弯等应力集中处）等应力集中处） 。v 变质过程包括变质过程包括脆性变形和塑性变形脆性变形和塑性变形。v 脆性变形脆性变形是指由于岩石的内聚力被破坏而发育明是指由于岩石的内聚力被破坏而发育明显的不连续面的变形，显的不连续面的变形，主要表现为破裂及碎裂。主要表现为破裂及碎裂。v 塑性变形塑性变形则是指不失去内聚力，没有总体破裂的则是指不失去内聚力，没有总体破裂的永久变形，永久变形，以粒内变形为主。以粒内变形为主。v 岩石是发生脆性变形还是塑性变形，主要取决于岩石是发生脆性变形还是塑性变形，主要取决于其原岩性质其原岩性质(包括组分及组构包括组分及组构)、变形时的围压、温度、变形时的围

6、压、温度、流体压力，应力作用方式及应变速率等。流体压力，应力作用方式及应变速率等。 2 2 动力变质岩的变质特征动力变质岩的变质特征变质特征变质特征 v （1）脆性变形：）脆性变形：（破裂），形成裂纹（破裂），形成裂纹破碎破碎粉末，塑、脆粉末，塑、脆性变形可相互转化，浅处脆性为主，深处塑性为主。性变形可相互转化，浅处脆性为主，深处塑性为主。a. 裂纹石榴石裂纹石榴石b.碎裂石榴石碎裂石榴石c.角闪石大晶体破碎角闪石大晶体破碎成细小晶体集合体成细小晶体集合体 晶粒脆性变形的结构特征晶粒脆性变形的结构特征2 2 动力变质岩的变质特征动力变质岩的变质特征2 2 动力变质岩的变质特征动力变质岩的变质特

7、征变质特征变质特征 v （2）塑性变形：）塑性变形：包括由晶内不均匀滑移产生的波状消光、变包括由晶内不均匀滑移产生的波状消光、变形带、扭折带、变形双晶、变形纹和由恢复产生的亚颗粒。形带、扭折带、变形双晶、变形纹和由恢复产生的亚颗粒。u粒内滑移粒内滑移：可包括直线滑移（矿物外形改变，矿物颗粒优选：可包括直线滑移（矿物外形改变，矿物颗粒优选生长，光性异常），双晶滑移（变形，机械双晶）。生长，光性异常），双晶滑移（变形，机械双晶）。u扭折扭折：如黑云母扭折带，解理发育的矿物常见。：如黑云母扭折带，解理发育的矿物常见。石英的波状消光和变形纹石英的波状消光和变形纹变形带变形带扭折黑云母扭折黑云母具变形双

8、晶的斜长石具变形双晶的斜长石v经受塑性变形的晶粒，在正经受塑性变形的晶粒，在正交偏光镜下常显示不均匀消光交偏光镜下常显示不均匀消光现象，据其消光影形状及界面现象，据其消光影形状及界面特征可分为特征可分为波形消光、带状消波形消光、带状消光及扭折带光及扭折带。v 波形消光的主要特征波形消光的主要特征是消光是消光影呈扇状、带状或不规则状连影呈扇状、带状或不规则状连续地扫过颗粒。消光影界面不续地扫过颗粒。消光影界面不明显。明显。v 波形消光是由于过量的位错波形消光是由于过量的位错引起晶格弯曲所造成的引起晶格弯曲所造成的。2 2 动力变质岩的变质特征动力变质岩的变质特征l 带状消光、扭折带带状消光、扭折

9、带v 带状消光带带状消光带是晶粒内一种较宽的、界面较清晰的是晶粒内一种较宽的、界面较清晰的消光带，消光影由此带至彼带呈跳跃式过渡。消光带，消光影由此带至彼带呈跳跃式过渡。扭折扭折带带是带状消光带的特例，其界面更清晰、平直，消是带状消光带的特例，其界面更清晰、平直，消光影的过渡更截然。光影的过渡更截然。v 带状消光带及扭折带的几何特征表明，它们是由带状消光带及扭折带的几何特征表明，它们是由滑动面的弯曲扭折而成的，是滑动面的弯曲扭折而成的，是粒内变形不均匀的结粒内变形不均匀的结果果。2 2 动力变质岩的变质特征动力变质岩的变质特征l 变形纹变形纹v 变形纹以石英中常见变形纹以石英中常见，橄榄石，辉

10、石等矿物也可，橄榄石，辉石等矿物也可见。见。 v 石英变形纹是晶内平直的或成长透镜状的薄纹层。石英变形纹是晶内平直的或成长透镜状的薄纹层。变形纹与主晶的折射率，双折率均略有不同与主晶变形纹与主晶的折射率，双折率均略有不同与主晶之消光位也稍有差异。变形纹常密集平行分布并常之消光位也稍有差异。变形纹常密集平行分布并常与带状消光带或扭折带成高角度伴生。与带状消光带或扭折带成高角度伴生。2 2 动力变质岩的变质特征动力变质岩的变质特征v机械双晶是应力作用下形成的双晶。机械双晶是应力作用下形成的双晶。在一些对称性较在一些对称性较低，粒内滑移系统较少的矿物，如方解石、低，粒内滑移系统较少的矿物，如方解石、

11、 白云石中较白云石中较易出现机械双晶一般较密集，有时呈弯曲状，常尖灭于易出现机械双晶一般较密集，有时呈弯曲状，常尖灭于晶内。晶内。 v机械双晶是塑性机械双晶是塑性变形的产物，变形的产物，低温低温及快应变速率条件及快应变速率条件下有利于机械双晶下有利于机械双晶的形成。的形成。2 2 动力变质岩的变质特征动力变质岩的变质特征v 动力变质岩通常具有粒度的双峰式分布。大的变形动力变质岩通常具有粒度的双峰式分布。大的变形的原岩岩石或矿物颗粒称为的原岩岩石或矿物颗粒称为碎斑碎斑，细小颗粒称，细小颗粒称基质基质，基质部分或全部导源于碎斑。基质部分或全部导源于碎斑。v碎斑和基质的特点，特别是基质的特点反映变形

12、机碎斑和基质的特点，特别是基质的特点反映变形机制，根据这些特点将动力变质岩的结构分为制，根据这些特点将动力变质岩的结构分为碎裂结碎裂结构、糜棱结构和玻璃质碎屑结构三类。构、糜棱结构和玻璃质碎屑结构三类。3 3 动力变质岩的变形结构动力变质岩的变形结构v碎裂结构：碎裂结构：碎斑为大的破裂的岩石或矿物颗粒，基质为碎斑为大的破裂的岩石或矿物颗粒，基质为细小的同成分粉碎物质细小的同成分粉碎物质。碎裂结构由岩石脆性变形产生，。碎裂结构由岩石脆性变形产生，但在碎斑中可见到波状消光、变形纹等弱的晶内塑性变形但在碎斑中可见到波状消光、变形纹等弱的晶内塑性变形现象。现象。v糜棱结构：糜棱结构：碎斑通常是变形的原

13、岩颗粒碎斑通常是变形的原岩颗粒，常发育波状消，常发育波状消光、变形带、变形双晶、变形纹、压溶和压力影等晶内、光、变形带、变形双晶、变形纹、压溶和压力影等晶内、晶界塑性变形结构。晶界塑性变形结构。基质包括细小的应变颗粒和动态重结基质包括细小的应变颗粒和动态重结晶形成的亚颗粒、重结晶颗粒等无应变颗粒晶形成的亚颗粒、重结晶颗粒等无应变颗粒，常呈丝带状。，常呈丝带状。v玻璃质碎屑结构：玻璃质碎屑结构：碎斑是破碎的原岩岩石或矿物碎屑碎斑是破碎的原岩岩石或矿物碎屑，有时可见熔蚀现象，有时可见熔蚀现象，基质为玻璃质基质为玻璃质。3 3 动力变质岩的变形结构动力变质岩的变形结构断层角砾岩，基质中含氧化锰胶结物

14、断层角砾岩，基质中含氧化锰胶结物Pl-Q-Ms-Ch糜棱岩糜棱岩 假玄武玻璃假玄武玻璃 碎裂结构碎裂结构 糜棱结构糜棱结构 玻璃质碎屑结构玻璃质碎屑结构3 3 动力变质岩的变形结构动力变质岩的变形结构碎裂结构，碎裂混合岩。岩石开始破碎裂结构，碎裂混合岩。岩石开始破裂，裂，切割为大小不等的棱角状碎块切割为大小不等的棱角状碎块。糜棱结构，眼球构造。眼球状糜糜棱结构，眼球构造。眼球状糜棱岩，残斑为长石，构成眼球。棱岩，残斑为长石，构成眼球。第六章第六章 动力变质岩动力变质岩第一节第一节 动力变质岩概述动力变质岩概述第二节第二节 动力变质岩类型动力变质岩类型第三节第三节 大型剪切带中动力变质岩的分布大

15、型剪切带中动力变质岩的分布第二节第二节 动力变质岩类型动力变质岩类型 未固结的未固结的固结的固结的无面理的无面理的面理化的面理化的基基质质性性质质构造破碎构造破碎强强于重结晶于重结晶构造角砾构造角砾构造角砾岩构造角砾岩碎碎裂裂岩岩系系粗糜棱岩粗糜棱岩糜糜棱棱岩岩系系90重结晶重结晶为主为主变余糜棱岩变余糜棱岩玻璃质玻璃质假玄武玻璃假玄武玻璃v以以脆性变形脆性变形为主。为主。v岩石无定向或略具定向。岩石无定向或略具定向。v具碎裂结构或玻璃质碎屑结具碎裂结构或玻璃质碎屑结构，微破裂发育，无或少有重构，微破裂发育，无或少有重结晶作用。结晶作用。v按碎基含量和性质划分为按碎基含量和性质划分为构构造角砾

16、岩、碎裂岩及假玄武玻造角砾岩、碎裂岩及假玄武玻璃璃，反映随着变形增强，粒度，反映随着变形增强，粒度减小的趋势。减小的趋势。v以以塑性变形塑性变形为主。为主。v具明显的面理（往往有线理具明显的面理（往往有线理）v糜棱结构或变余糜棱结构。糜棱结构或变余糜棱结构。v根据基质含量和重结晶程度根据基质含量和重结晶程度分为分为糜棱岩、千糜岩、变余糜糜棱岩、千糜岩、变余糜棱岩棱岩等类型。等类型。第二节第二节 动力变质岩类型动力变质岩类型v1 1 构造角砾岩构造角砾岩v2 2 碎裂岩碎裂岩v3 3 假玄武玻璃假玄武玻璃v4 4 糜棱岩糜棱岩v5 5 千糜岩千糜岩v6 6 变余糜棱岩变余糜棱岩v 构造角砾岩构造

17、角砾岩：由于应力作用使原岩破碎成角砾状（碎块），并被：由于应力作用使原岩破碎成角砾状（碎块），并被破碎的细屑及断层泥所充填、胶结而成的岩石。这种结构称为构破碎的细屑及断层泥所充填、胶结而成的岩石。这种结构称为构造（破碎）角砾结构。造（破碎）角砾结构。动力变质岩中破碎程度最轻微的岩石。动力变质岩中破碎程度最轻微的岩石。v 进一步命名进一步命名：在基本名称前加原岩名称在基本名称前加原岩名称，如花岗质构造角砾岩。，如花岗质构造角砾岩。碎裂结构，角砾状构造碎裂结构，角砾状构造。主。主要由较大的（要由较大的（d2mm）的碎）的碎块（角砾）组成，角砾碎块块（角砾）组成，角砾碎块呈棱角状，大小混杂、排列呈棱

18、角状，大小混杂、排列紊乱。基质由细小的破碎物紊乱。基质由细小的破碎物（碎基）和铁质、硅质、钙（碎基）和铁质、硅质、钙质胶结物组成。质胶结物组成。1 构造角砾岩构造角砾岩v 碎裂岩：碎裂岩：具碎裂结构、块状构造。主要由碎基组成。具碎裂结构、块状构造。主要由碎基组成。原岩清原岩清楚碎裂楚碎裂岩岩，如碎裂花岗岩。，如碎裂花岗岩。原岩不清原岩不清，则以矿物命名，则以矿物命名碎裂碎裂岩，如钾长石岩，如钾长石-石英碎裂岩。石英碎裂岩。v 碎基碎基50%构造角砾岩。构造角砾岩。v 碎基碎基90%时超碎裂岩。时超碎裂岩。v 从构造角砾岩到碎裂岩从构造角砾岩到碎裂岩 再到超碎裂岩，再到超碎裂岩，反映随着变形增强

19、，粒度减小的趋势。反映随着变形增强，粒度减小的趋势。2 碎裂岩碎裂岩v受应力较强受应力较强，破碎主要发生在矿物颗粒边缘，位移不大，破碎主要发生在矿物颗粒边缘，位移不大，原岩特征尚可保存。主要在刚性岩石中发生；矿物晶面、原岩特征尚可保存。主要在刚性岩石中发生；矿物晶面、解理面、双晶结合面弯曲，变形。矿物颗粒压扁，为碎解理面、双晶结合面弯曲，变形。矿物颗粒压扁，为碎粒包围。矿物断面张开裂缝，波状消光，滑动双晶。粒包围。矿物断面张开裂缝，波状消光，滑动双晶。v少量新生矿物少量新生矿物，绢云母、绿泥石、绿帘石、方解石。有，绢云母、绿泥石、绿帘石、方解石。有时石英微粒（破碎产物）可重结晶成较粗大颗粒。时

20、石英微粒（破碎产物）可重结晶成较粗大颗粒。v片理多不发育片理多不发育，多为块状构造，偶见条带状。，多为块状构造，偶见条带状。2 碎裂岩碎裂岩v假玄武玻璃是一种貌似玄武岩的黑色的特殊动力变假玄武玻璃是一种貌似玄武岩的黑色的特殊动力变质岩质岩，具，具玻璃质碎屑结构，块状构造玻璃质碎屑结构，块状构造。在隐晶质。在隐晶质-玻璃玻璃质基质中有或多或少残余的石英、长石、石榴石等晶质基质中有或多或少残余的石英、长石、石榴石等晶体碎屑（体碎屑（碎斑碎斑）。）。v 假玄武玻璃常呈细脉状、层状沿裂隙或面理产于碎假玄武玻璃常呈细脉状、层状沿裂隙或面理产于碎裂岩或糜棱岩之中。裂岩或糜棱岩之中。湖北大悟芳畈糜棱岩带内即

21、见到湖北大悟芳畈糜棱岩带内即见到细脉状假玄武玻璃。通常认为，假玄武玻璃是高应变细脉状假玄武玻璃。通常认为，假玄武玻璃是高应变速率下，强烈变形造成的速率下，强烈变形造成的部分熔融而又迅速冷凝部分熔融而又迅速冷凝的产的产物物 。3 假玄武玻璃假玄武玻璃v具糜棱具糜棱结构结构，定向，定向构造构造v碎斑碎斑通常呈卵圆状、眼通常呈卵圆状、眼 球状、透镜状，常发育球状、透镜状，常发育 波状消光、变形纹、变波状消光、变形纹、变 形带、扭折带等晶内和形带、扭折带等晶内和 晶界塑性变形结构。晶界塑性变形结构。v基质基质主要由亚颗粒和细小主要由亚颗粒和细小 的重结晶颗粒组成，具有明显的面理，且常呈条带状（成分的重

22、结晶颗粒组成，具有明显的面理，且常呈条带状（成分层）绕过碎斑，显示塑性流动图象，因而常称为层）绕过碎斑，显示塑性流动图象，因而常称为流状构造。流状构造。4 糜棱岩糜棱岩v糜棱岩进一步命名可冠以原岩名称或主要矿物名称糜棱岩进一步命名可冠以原岩名称或主要矿物名称，如花岗糜棱岩或长英质糜棱岩等。如花岗糜棱岩或长英质糜棱岩等。v由于由于颗粒细小颗粒细小，糜棱岩外观上常呈，糜棱岩外观上常呈黑色、暗灰色黑色、暗灰色燧石燧石状，即使长英质糜棱岩亦如此。状，即使长英质糜棱岩亦如此。v根据基质的含量，糜棱岩通常进一步分为根据基质的含量，糜棱岩通常进一步分为初糜棱岩初糜棱岩 (基基质质50%)、糜棱岩（基质、糜棱

23、岩（基质50%90%）和超糜棱岩）和超糜棱岩 (基质基质90%)等三类。等三类。v从初糜棱岩到糜棱岩再到超糜棱岩，反映随着变形增从初糜棱岩到糜棱岩再到超糜棱岩，反映随着变形增强，粒度减小的趋势。强，粒度减小的趋势。4 糜棱岩糜棱岩v强烈塑性变形强烈塑性变形，细小碎粒经塑性流变下定向排列，细小碎粒经塑性流变下定向排列，具线理及面理，外观坚硬、微密。可存在碎斑，压具线理及面理，外观坚硬、微密。可存在碎斑，压扁、拉长，可能在较大的晶粒两端形成扁、拉长，可能在较大的晶粒两端形成“压力影压力影”。v常具条带状、纹层状常具条带状、纹层状，由矿物成分、颜色、颗粒大，由矿物成分、颜色、颗粒大小等差别造成。小等

24、差别造成。v常见一部分新生矿物常见一部分新生矿物，绿泥石、绢云母、多硅白云，绿泥石、绢云母、多硅白云母、绿帘石、滑石、蛇纹石等，母、绿帘石、滑石、蛇纹石等， 多定向排列。多定向排列。4 4 糜棱岩糜棱岩v千糜岩：是千糜岩：是糜棱岩、超糜棱岩具千枚状构造的变糜棱岩、超糜棱岩具千枚状构造的变种种。重结晶作用明显，基质中富含水的片状或纤。重结晶作用明显，基质中富含水的片状或纤维状矿物，如绢云母、绿泥石、透闪石等，使岩维状矿物，如绢云母、绿泥石、透闪石等，使岩石呈现丝绢光泽，石呈现丝绢光泽，外貌似千枚岩外貌似千枚岩。岩石中仅残留。岩石中仅残留少量少量碎斑碎斑，其中可见各种晶内和晶界塑性，其中可见各种晶

25、内和晶界塑性变形结变形结构构。这些特征，再加上产于韧性剪切带中的。这些特征，再加上产于韧性剪切带中的产状产状，可与普通的千枚岩相区分。可与普通的千枚岩相区分。v进一步命名：进一步命名：采用原岩类型或主要矿物作前置。采用原岩类型或主要矿物作前置。如花岗千糜岩，石英绢云母千糜岩。如花岗千糜岩，石英绢云母千糜岩。5 千糜岩千糜岩v 矿物颗粒细小矿物颗粒细小，石英、长石重结晶集合体可构成，石英、长石重结晶集合体可构成“扁豆状体扁豆状体”。石英常沿光轴方向定向排列。石英常沿光轴方向定向排列。v 含大量新生矿物含大量新生矿物：绢云母、绿泥石、阳起石、钠：绢云母、绿泥石、阳起石、钠长石、绿帘石、方解石等。长石、绿帘石、方解石等。v 具片理构造（千枚状构造），具片理构造（千枚状构造），片理面上有丝绢光片理面上有丝绢光泽。泽。5 千糜岩千糜岩格陵兰西南部太古代片麻岩区格陵兰西南部太古代片麻岩区Graede 峡湾地区有限应变图峡湾地区有限应变图v是一种完全重结晶而具是一种完全重结晶而具变晶结构变晶结构的糜棱岩。原有的糜棱结构已很难看出，表现的糜棱岩。原有的糜棱结构已很难看出，表现在由碎斑重结