魏2015高级变质岩

1、第三章第三章 基性岩的变质作用基性岩的变质作用a等化学系列原岩类型化学成分特征特征变质矿物泥质系列泥岩、页岩等富Al2O3、 SiO2堇青石、铁铝榴石、硬绿泥石、蓝晶石、红柱石、夕线石K2O，贫CaO 十字石基性系列基性岩浆岩和 富CaO、FeO*、绿帘石/黝帘石、角闪石、铁质白云质 MgO，Na2OK2O单斜辉石、斜方辉石、石榴石泥灰岩绿泥石长英质系列各种砂岩、 富SiO2、Na2O、K2O 石英、斜长石、钾长石粉砂岩，云母、角闪石等中酸性岩浆岩贫FeO,MgO,CaO碳酸盐系列石灰岩和白云岩 富CaO或富MgO滑石、铁铝榴石、透闪石透辉石、镁橄榄石和硅灰石等超基性系列超基性岩浆岩富MgO

2、FeO滑石、蛇纹石、透闪石、五个等化学系列特征对比表五个等化学系列特征对比表基性系列岩石变质演化基性系列岩石变质演化chl+act+ep=hbchl+ep+ab=hb+plhb=hy+di+plHy+pl=alm+di绿片岩相绿片岩相绿帘角闪岩相绿帘角闪岩相低角闪岩相低角闪岩相高角闪岩相高角闪岩相麻粒岩相（中低压）麻粒岩相（中低压）麻粒岩相（高压）麻粒岩相（高压）Mineral assemblageTable 13-2. Average Analyses and CIPW Norms of MORBs (BVTP Table 1.2.5.2)Oxide (wt%)AllMAREPRIORSiO

3、250.550.750.250.9TiO21.561.491.771.19Al2O315.315.614.915.2FeO*10.59.8511.310.3MgO7.477.697.107.69CaO11.511.411.411.8Na2O2.622.662.662.32K2O0.160.170.160.14P2O50.130.120.140.10Total99.7499.6899.6399.64Normq0.940.760.931.60or0.951.00.950.83ab22.1722.5122.5119.64an29.4430.1328.1430.53di21.6220.8422.522

4、.38hy17.1917.3216.5318.62ol0.00.00.00.0mt4.444.344.743.90il2.962.833.362.26ap0.300.280.320.23All: Ave of glasses from Atlantic, Pacific and Indian Ocean ridges.MAR: Ave. of MAR glasses. EPR: Ave. of EPR glasses.IOR: Ave. of Indian Ocean ridge glasses.基性岩的化学成分很相似Table 13-2. Average Analyses and CIPW

5、Norms of MORBs (BVTP Table 1.2.5.2)Oxide (wt%)AllMAREPRIORSiO250.550.750.250.9TiO21.561.491.771.19Al2O315.315.614.915.2FeO*10.59.8511.310.3MgO7.477.697.107.69CaO11.511.411.411.8Na2O2.622.662.662.32K2O0.160.170.160.14P2O50.130.120.140.10Total99.7499.6899.6399.64Normq0.940.760.931.60or0.951.00.950.83a

6、b22.1722.5122.5119.64an29.4430.1328.1430.53di21.6220.8422.522.38hy17.1917.3216.5318.62ol0.00.00.00.0mt4.444.344.743.90il2.962.833.362.26ap0.300.280.320.23All: Ave of glasses from Atlantic, Pacific and Indian Ocean ridges.MAR: Ave. of MAR glasses. EPR: Ave. of EPR glasses.IOR: Ave. of Indian Ocean ri

7、dge glasses.基性岩的化学成分很相似基性岩浆岩主要由无水矿物组成，新鲜的岩石不含水。因此基性岩的变质作用从水化(hydration)开始，随着变质程度增加不断发生脱水。洋中脊变质岩通过洋底水热作用（热卤水循环）水化，盆地中与沉积物互层的基性岩会吸收沉积物中的水而水化。高压相系中压相系低压相系WEI Chunjing, ZHANG Yinghui, 2008. Phase transition in the subducted oceanic lithosphere and generation of the subduction zone magma. Chinese Science

8、 Bulletin, 53(23): 3063-3014major phase stability boundaries in H2O-saturated MORB and H2O contents (in wt.%)Amphibole stability boundaries in basic rocks角闪石在基性岩中：1000(1100C) 22-23kbar, 四、角闪石四、角闪石（一）（一） 成分和分类成分和分类角闪石的结构通式为：角闪石的结构通式为：A0-1B2C5T8O22(OH, F, Cl)2A= K, NaB= Ca, Na, Fe 2+ , Mn, Mg， 也称为也称为M

9、4位置位置C= Mg, Fe2+, Mn, Fe3+, Cr, Al, Ti， 也称为也称为M1，M2，M3位置位置T=Al, Si 等等Note, the great variety of sites and sizes a great chemical range, and hence a broad stability rangeCB四、角闪石四、角闪石（一）（一） 成分和分类成分和分类角闪石的结构通式为：角闪石的结构通式为：A0-1B2C5T8O22(OH, F, Cl)2B= Ca, Na, Fe 2+ , Mn, Mg，也称为，也称为M4位置位置根据根据B位阳离子占位，角闪石可分为

10、位阳离子占位，角闪石可分为4组：（组：（Leake et al., 1997）铁镁闪石组：铁镁闪石组：(Ca+Na)B1.50; 如直闪石、镁铁闪石等如直闪石、镁铁闪石等钙质闪石组：钙质闪石组：(Ca+Na)B1.50，且，且NaB0.50; 透闪石、阳起石、透闪石、阳起石、 普通角闪石等普通角闪石等钠钙质闪石组：钠钙质闪石组：(Ca+Na)B1.50，且，且0.50NaB90%古铜辉石 En=70-90紫苏辉石 En=70-50铁紫苏辉石 En=50-30尤莱石 En=30-10斜方铁辉石 En10单斜辉石的分类单斜辉石的分类 Fe2Si2O6Mg2Si2O6CaSiO3CaMgSi2O6C

11、aFeSi2O6M2 M1Si2O6NaAlSi2O6NaFeSi2O6Mg= FeMg= CaFe= CaCaNa/1Al6Fe3+Na？CaNa90%古铜辉石 En=70-90紫苏辉石 En=70-50铁紫苏辉石 En=50-30尤莱石 En=30-10斜方铁辉石 En10Omphaciteaegirine- augite“Non-quad” pyroxenesA=Al2O3Na2OC=CaOF=FeO+MgO上述六种矿物在上述六种矿物在ACF图解上的投影如图图解上的投影如图A=Al2O3Na2OC=CaOF=FeO+MgOACF请同学们做一下该组合的ACF图解,并写出可能的反应ACF石榴

12、石石榴石(Gt)：(Ca0.6 Fe1.8, Mg0.6)3Al2Si3O120.2500.75单斜辉石单斜辉石(Cpx): Ca(Mg, Fe)Si2O600.50.5斜方辉石斜方辉石(Opx): (Fe, Mg)2Si2O6001斜长石斜长石(Pl): mNaAlSi3O8nCaAl2Si2O80.50.50普通角闪石普通角闪石(Hb): Ca2(Mg, Fe)4Al2Si7O22(OH)21/72/74/7石英石英(Q): SiO2FCOpxGtHbPl+Qz+HO2Cpx A C F 石榴石(Gt)：(Fe, Mg)3Al2Si3O12 0.25 0.75 单斜辉石(Cpx): Ca(

13、Mg, Fe)Si2O6 0 0.5 0.5 斜方辉石(Opx): (Fe, Mg)2Si2O6 0 0 1 斜长石(Pl): mNaAlSi3O8nCaAl2Si2O8 0.5 0.5 0 普通角闪石(Hb): Ca2(Mg, Fe)4Al2Si7O22(OH)2 1/7 2/7 4/7 石英(Q): SiO2 可能出现的变质反应为：(Hb) Pl+Opx=Cpx+Gt(Pl) Hb =Cpx+Gt+Opx(Cpx) Hb+Gt=Opx+Pl(Opx) Hb+Pl =Cpx+Gt(Gt) Hb=Opx+Cpx+Pl可能出现的变质反应为：(Hb) Pl+Opx=Cpx+Gt(Pl) Hb =C

14、px+Gt+Opx(Cpx) Hb+Gt=Opx+Pl(Opx) Hb+Pl =Cpx+Gt(Gt) Hb=Opx+Cpx+Pl (Pl) (Opx) (Hb) (Cpx) (Gt) (Hb) (Pl) (Cpx) (Gt) (Opx) (Hb)(Gt) (Cpx) (Opx) (Pl)(Gt) (Hb) (Cpx) (Pl) (Opx) (Hb)(Pl) (Opx) (Cpx) (Gt)FCOpxGtHbPl+Qz+HO2Cpx请同学们绘出各个双变域中的矿物组合The hb-gt tie line (共生线) is replaced by opx pl 相图分析：在中低压条件下随着温度的升高

15、，变质基性岩由角闪岩相首先转变为角闪麻粒岩相，以出现Hb+Opx+Pl+Q 组合为特征，然后，随着角闪石消失，转变为二辉麻粒岩相，以出现Pl+Cpx+Opx+Q 组合为特征。反之, IBC过程使麻粒岩相转变为角闪岩相。 二辉麻粒岩相随着压力的升高，通过反应：Pl+Opx=Cpx+Gt+Q而转变为高压麻粒岩，以出现Pl+Cpx+Gt+Q为特征。随着压力进一步升高，该组合中的斜长石越来越富含钠，直到最后消失而变为榴辉岩相。相反，ITD过程引起高压组合被低压组合替代。ITDIsothermal pressionIBCIsobariccooling相图分析：相图分析：1、高压麻粒岩在减压过程中可出现、

16、高压麻粒岩在减压过程中可出现pl + opx ，或在石榴石周，或在石榴石周围出现斜长石的白眼圈。围出现斜长石的白眼圈。ITDIsothermal pressionIBCIsobariccooling恒山高压麻粒岩的减压结构This mineral assemblage is not in an equilibrium state for the gt grains do not contact opx , cpx and even hb恒山高压麻粒岩的减压结构This mineral assemblage is not in an equilibrium state for the gt gr

17、ains do not contact opx , cpx and even hb(1) Rocks being fluid-absent ;(2) The ITD is fast 相图分析：相图分析：（2）麻粒岩相区往往）麻粒岩相区往往80以上岩石为角闪岩相（以上岩石为角闪岩相（Bi-Hb-Pl片麻片麻岩），岩），TTG片麻岩。麻粒岩相组合只作为块体存在。为什么？片麻岩。麻粒岩相组合只作为块体存在。为什么？一个可能的解释一个可能的解释, IBC过程使麻粒岩相转变为角闪岩相。过程使麻粒岩相转变为角闪岩相。 ITDIsothermal pressionIBCIsobariccooling恒山高压

18、麻粒岩降温形成的矿物组合恒山高压麻粒岩降温形成的矿物组合角闪石和斜长石的世代关系？角闪石和斜长石的世代关系？Pl-1 & pl-2。Hb1 & Hb2粗大的角闪石斜长石粗大的角闪石斜长石代表角闪岩相组合代表角闪岩相组合(gt) Opx+Cpx+Pl +melt Hb1 + Pl1 + H2O(gt) Opx +Cpx + pl + H2O= Hb 恒山高压麻粒岩降温形成的矿物组合恒山高压麻粒岩降温形成的矿物组合角闪石和斜长石的世代关系？角闪石和斜长石的世代关系？Pl-1细小分布于石榴石周围，细小分布于石榴石周围，An高；高；pl-2为粗大晶体，系从熔体中结晶形成，为粗大晶体，系

19、从熔体中结晶形成，An低。低。Hb1晶体粗大，系从熔体中结晶形成；晶体粗大，系从熔体中结晶形成；Hb2颗粒细小，分布于颗粒细小，分布于pl与与cpx & Opx 之之间，应为流体注入交代的产物间，应为流体注入交代的产物(gt) Opx +Cpx + pl + H2O= Hb Source of H2O ? 麻粒岩块体存在于发生广泛深熔的片麻岩中，片麻岩中熔体结晶导致自身的麻粒岩相组合被完全改造。熔体结晶释放出来的水，向麻粒岩块体渗透，导致其角闪岩相退变质作用从边部向核部逐渐减弱。麻粒岩块体受到熔体注入，麻粒岩块体受到熔体注入，从而导致强烈的角闪岩相从而导致强烈的角闪岩相退变质作用退变质

20、作用. 片麻岩为深熔片麻岩为深熔混合岩，基性岩为注入混混合岩，基性岩为注入混合岩合岩相图分析：相图分析：（3）若在较高压力下发生等压冷却，也会发生反应：）若在较高压力下发生等压冷却，也会发生反应：OpxPlGtCpx + Q，形成麻粒岩中的红眼圈，形成麻粒岩中的红眼圈(red eye socket)，常认为是逆时针型常认为是逆时针型PT轨迹的标志。轨迹的标志。ITDIsothermal pressionIBCIsobariccoolingOpx + Cpx + PlGrt + Qtz华北基性麻粒岩中的红眼圈反应结构(Zhao et al., 2001)Opx + Cpx + Pl Grt + QtzGarnet + quartz symplectic coronas around