变质岩基本特征和分类

变质岩的基本特征和分类命名

BasicCharacteristics,ClassificationsandNomenclatureofMetamorphicRocks

变质岩的基本特征包括:结构构造组成化学组成矿物组成**变质岩的基本特征时恢复原岩、再造变质作用历史及岩石分类命名的依据一、变质岩的化学成分和化学类型

1.变质岩的化学成分

变质岩是早先已形成的岩石（火成岩、沉积岩）遭受变质作用的产物，因此，其化学成分一方面与原岩有密切关系，另一方面又和变质作用的特点有关。其变化范围较沉积岩和岩浆岩宽广.从原岩角度，变质岩可分为正变质岩（原岩为火成岩）和副变质岩（原岩为沉积岩）两大类。多次变质的岩石称为复变质岩.2.变质岩化学类型的划分(Turner,1955）（1）泥质（pelitic）：原岩物质为泥质沉积物（2）长英质（quartz-feldspathic）：包括变质的砂岩、硅质凝灰岩和中酸性岩浆岩；（3）钙质（calcareous）：原岩物质为灰岩和白云岩（可含杂质）等钙质沉积物；（4）基性（basic）：由基性岩浆岩、凝灰岩及含显著数量的Ca、Al、Fe、Mg的不纯泥灰质沉积物转变而来；（5）镁质（magnesian）：原岩物质为超基性岩浆岩和绿泥石质及其它富含Mg、Fe的沉积物。注意:泥质岩和基性岩对温压条件变化比较敏感，常根据其矿物组合的变化划分变质带和变质相.镁铁质变质岩在自然界中比较少见.长英质和基性变质岩的原岩恢复比较复杂.二、变质岩的矿物成分

1.变质矿物的特点1)可以继承原岩矿物,即在沉积岩和岩浆岩中可能出现的矿物在变质岩中都可以出现.2)变质作用的温压条件不同于岩浆作用和沉积作用,且变质岩的化学组成范围宽广,与之对应的化学平衡会形成一些特征的变质型矿物.3)变质的矿物或变质矿物组合往往能指示一定的变质条件和原岩特征.沉积岩的主要矿物种类:石英,玉燧,蛋白石方解石,文石斜长石天青石,石膏高岭石,伊利石变质岩的主要矿物种类:石英,方解石,文石,硅灰石斜长石,钾长石黑云母,白云母,绿泥石,滑石,叶蜡石,角闪石,辉石,橄榄石,蓝晶石,夕线石,红柱石,石榴石,绿帘石,刚玉等等……岩浆岩的主要矿物种类:石英,方解石斜长石,钾长石角闪石,辉石,橄榄石,绿帘石黑云母,白云母,绿泥石三大岩类的主要矿物组成:2.变质岩矿物成分的影响因素岩石（原岩）化学成分:

相同变质条件下不同化学类型岩石会出现不同的变质矿物组合2.变质作用条件:

同一化学类型原岩在不同的变质条件下也会出现不同的矿物组合。3.五大化学类型变质岩的化学成分矿物成分特点白云母橄榄石：(Mg,Fe)2[SiO4]X3Y2[SiO4]3石榴石：(Ca,Mg,Fe,Mn)3(Al,Fe,Cr)2[SiO4]3蓝晶石、红柱石、矽线石：

Al2

SiO5绿帘石（epidote）：Ca2Al2Fe[Si2O7][SiO4]O(OH)斜方辉石：(Mg,Fe)2Si2O6单斜辉石：(Ca,Na)x(Mg,Fe,Mn,Al,…)1＋x(Si,Al)2O6

透闪石(tremolite)—阳起石(actinolite)：

Ca2Mg5[Si4O11]2(OH)2-Ca2(Mg,Fe)5[Si4O11]2(OH)2普通角闪石NaCa2(Mg,Fe,Al)5[(Si,Al)4O11]2(OH)2滑石：Mg3[Si4O10](OH)2叶蜡石Al2[Si4O10](OH)2白云母（muscovite）：KAl2[AlSi3O10](OH)黑云母K(Mg,Fe)3[AlSi3O10](OH,F)2蛇纹石（serpentine）：Mg6[Si4O10](OH)8绿泥石(Mg,Fe,Al)5~6(Si,Al)4O10](OH)8透闪石(tremolite)—阳起石(actinolite)：

Ca2Mg5[Si4O11]2(OH)2-Ca2(Mg,Fe)5[Si4O11]2(OH)2普通角闪石NaCa2(Mg,Fe,Al)5[(Si,Al)4O11]2(OH)2K[AlSi3O8]-Na[AlSi3O8]-Ca[Al2Si3O8]（1）泥质变质岩化学成分特点:Al2O3、K2O含量高，K2O、Al2O3相对含量变化大。矿物成分特点:云母含量高，石英常见，出现钾长石或富铝矿物,两个亚类矿物成分有明显差别：K2O过剩岩石含钾长石,高温时出现富铝矿物;Al2O3过剩岩石含富铝矿物,高温时出现钾长石3.五大化学类型变质岩的化学成分矿物成分特点云母类矿物白云母：KAl2[AlSi3O10](OH)黑云母：K(Mg,Fe)3[AlSi3O10](OH,F)2石英SiO2钾长石K[AlSi3O8]-Na[AlSi3O8]富铝矿物

红柱石/蓝晶石/夕线石：Al2SiO5堇青石：Mg2Al2Al2Si5O18

硬绿泥石：绿泥石：(Mg,Fe,Al)5~6(Si,Al)4O10](OH)8（2）长英质变质岩

化学成分与泥质变质岩显著差别是SiO2含量高，通常K2O过剩、Al2O3不足。

矿物成分特点是以石英、长石为主，矿物组合与K2O过剩的泥质变质岩相同。3.五大化学类型变质岩的化学成分矿物成分特点（3）钙质变质岩化学成分最显著特点是CaO含量高，可含一定量的MgO、FeO、Al2O3、SiO2。

矿物成分以碳酸盐矿物（方解石、白云石等）和钙镁硅酸盐矿物（硅灰石、透辉石、阳起石、透闪石、滑石等）为主，可含一定量钙铝硅酸盐矿物（绿帘石、方柱石、钙质斜长石、钙铝-钙铁榴石、符山石等）及石英。3.五大化学类型变质岩的化学成分矿物成分特点

碳酸盐矿物方解石：CaCO3白云石：（CaMg）CO3钙镁硅酸盐矿物硅灰石：CaSiO3透辉石：(Ca,Na)x(Mg,Fe,Mn,Al,…)1＋x(Si,Al)2O6

阳起石、透闪石：Ca2Mg5[Si4O11]2(OH)2-Ca2(Mg,Fe)5[Si4O11]2(OH)2滑石等：Mg3[Si4O10](OH)2钙铝硅酸盐矿物绿帘石：Ca2Al2Fe[Si2O7][SiO4]O(OH)方柱石：钙质斜长石：Ca[Al2Si3O8]钙铝-钙铁榴石：Ca3Al2Si3O12Ca3Fe2Si3O12符山石等石英（4）基性变质岩

化学成分特点是MgO、FeO、CaO含量高，含一定量Al2O3。

矿物成分特点是富含斜长石和绿帘石、绿泥石、单斜辉石、单斜闪石（透闪石、阳起石、普通角闪石）、斜方辉石、铁铝-镁铝榴石及黑云母等铁镁钙的硅酸盐、铝硅酸盐矿物，可含一定量的石英。3.五大化学类型变质岩的化学成分矿物成分特点铁镁钙的硅酸盐、铝硅酸盐斜长石Ca[Al2Si3O8]绿帘石Ca2Al2Fe[Si2O7][SiO4]O(OH)绿泥石(Mg,Fe,Al)5~6(Si,Al)4O10](OH)8单斜辉石(Ca,Na)x(Mg,Fe,Mn,Al,…)1＋x(Si,Al)2O6

单斜闪石（透闪石、阳起石、普通角闪石）：Ca2Mg5[Si4O11]2(OH)2-Ca2(Mg,Fe)5[Si4O11]2(OH)2NaCa2(Mg,Fe,Al)5[(Si,Al)4O11]2(OH)2斜方辉石(Mg,Fe)2Si2O6铁铝-镁铝榴石(Mg,Fe)3Al2[SiO4]3黑云母K(Mg,Fe)3[AlSi3O10](OH,F)2（5）镁质变质岩化学成分特点是富MgO、FeO，贫CaO、Al2O3和SiO2。矿物成分特点是缺乏长石、石英，富含富镁铁的矿物（蛇纹石、滑石、水镁石、菱镁矿、直闪石、镁铁闪石、紫苏辉石、透闪石、阳起石、绿泥石、黑云母、铁铝-镁铝榴石等）。3.五大化学类型变质岩的化学成分矿物成分特点

富含富镁铁的矿物蛇纹石Mg6[Si4O10](OH)8滑石Mg3[Si4O10](OH)2水镁石Mg(OH)2菱镁矿MgCO3直闪石、镁铁闪石紫苏辉石透闪石、阳起石Ca2Mg5[Si4O11]2(OH)2-Ca2(Mg,Fe)5[Si4O11]2(OH)2绿泥石(Mg,Fe,Al)5~6(Si,Al)4O10](OH)8黑云母K(Mg,Fe)3[AlSi3O10](OH,F)2铁铝-镁铝榴石等:(Mg,Fe)3Al2[SiO4]3三、变质岩的结构构造

Review:岩石结构:指岩石中矿物的结晶程度,形态,大小及相互关系。岩石构造:各种矿物的空间分布和排列.1.变余结构构造指残余的原岩的结构和构造特征。是恢复原岩性质的最重要和最可靠的岩相学标志。一般仅出现在低变质岩中，在变质程度较高的岩石中局部残留。变余的辉绿结构Progressivethermalmetamorphismofadiabase(coarsebasalt).FromBest(1982).IgneousandMetamorphicPetrology.W.H.Freeman.SanFrancisco.

阳起石残余的斜长石Ti-Fe氧化物体及榍石边绿泥石方解石变余的辉绿结构Progressivethermalmetamorphismofadiabase(coarsebasalt).FromBest(1982).IgneousandMetamorphicPetrology.W.H.Freeman.SanFrancisco.b变余的层理构造2.变质构造定向构造不定向构造板状构造千枚状构造片状构造片麻状构造条带状构造眼球状构造面状构造(foliation)线状构造(lineation)

块状,角砾状等Figure22-1.Examplesoffoliatedmetamorphicrocks.a.Slate.b.

Phyllite.Notethedifferenceinreflectanceonthefoliationsurfacesbetweenaandb:phylliteischaracterizedbyasatinysheen.Winter(2001)AnIntroductiontoIgneousandMetamorphicPetrology.PrenticeHall.abSlate:compact,veryfine-grained,metamorphicrockwithawell-developedcleavage.FreshlycleavedsurfacesaredullPhyllite:arockwithaschistosityinwhichveryfinephyllosilicates(sericite/phengiteand/orchlorite),althoughrarelycoarseenoughtoseeunaided,impartasilkysheentothefoliationsurface.Phylliteswithbothafoliationandlineationareverycommon.板状与千枚状构造Figure22-1c.Garnetmuscoviteschist.Muscovitecrystalsarevisibleandsilvery,garnetsoccuraslargedarkporphyroblasts.Winter(2001)AnIntroductiontoIgneousandMetamorphicPetrology.PrenticeHall.Schist:ametamorphicrockexhibitingaschistosity.Bythisdefinitionschistisabroadterm,andslatesandphyllitesarealsotypesofschists.Incommonusage,schistsarerestrictedtothosemetamorphicrocksinwhichthefoliatedmineralsarecoarseenoughtoseeeasilyinhandspecimen.片状构造Figure22-1d.Quartzo-feldspathicgneisswithobviouslayering.Winter(2001)AnIntroductiontoIgneousandMetamorphicPetrology.PrenticeHall.Gneiss:ametamorphicrockdisplayinggneissosestructure.Gneissesaretypicallylayered(alsocalledbanded),generallywithalternatingfelsicanddarkerminerallayers.Gneissesmayalsobelineated,butmustalsoshowsegregationsoffelsic-mineral-richanddark-mineral-richconcentrations.片麻状构造Figure23-18.AugenGneiss.Winter(2001)AnIntroductiontoIgneousandMetamorphicPetrology.PrenticeHall.片麻状构造和眼球状构造3.变质结构1）变质结构的特点变质结构包括变晶结构和变形结构。

变晶结构是岩石在基本保持固体状态下结晶形成的。晶体生长是不自由的。这决定了变晶结构具有自形程度较差、粒度较细、包裹体多、反应现象常见、常常具有定向性等特点。3.变质结构2）变质结构的类型划分变晶结构:反映变晶的粒度,自形程度,结晶习性变形结构：反映变晶中的应变特征变嵌晶结构:反映变晶之间的包裹关系，即结晶的先后顺序反应结构:反映变晶之间的反应关系.

变晶结构:反映变晶的粒度,自形程度,结晶习性微粒细粒中粒粗粒0.1mm1mm2mm等粒结构不等粒结构斑状变晶结构（分斑晶和基质两部分描述）关于结晶粒度的描述：微粒细粒中粒粗粒0.2mm2mm5mm岩浆岩粒度划分方案：微粒细粒中粒粗粒0.1mm1mm2mm变质岩粒度划分方案：微-隐晶细粒粗粒极粗0.005mm1mm2mm0.5mm中粒

化学沉积岩粒度划分方案：Progressivesyntectonicmetamorphismofavolcanicgraywacke,NewZealand.FromBest(1982).IgneousandMetamorphicPetrology.W.H.Freeman.SanFrancisco.

微粒细粒中粒粗粒0.1mm1mm2mm自形半自形它形关于自形程度的描述：根据主要变质矿物的结晶习性描述。如：1.鳞片花岗变晶结构2.柱粒状变晶结构3.斑状变晶结构,斑晶为中粗自形粒状变晶，基质具鳞片花岗变晶结构关于结晶习性的描述：Figure23-23.

Continuousschistositydevelopedbydynamicrecrystallizationofbiotite,muscovite,andquartz.a.Plane-polarizedlight,widthoffield1mm.b.Crossed-polars,widthoffield2mm.Althoughthereisadefinitefoliationinbothsamples,themineralsareentirelystrain-free.ab微粒鳞片花岗变晶结构Progressivesyntectonicmetamorphismofavolcanicgraywacke,NewZealand.FromBest(1982).IgneousandMetamorphicPetrology.W.H.Freeman.SanFrancisco.

细粒鳞片花岗变晶结构它形花岗变晶结构Kf+pl+Bi+Qtz+chl(atthecenterofthephotograph)Grt+Amp+Mus+Qtz斑状变晶结构，斑晶为中粒自形柱状变晶，基质具微粒半自形-它形鳞片花岗变晶结构。Amphibolite:Hornblende+Pl(altered)微粒半自形-它形柱粒状变晶结构嵌状变晶结构嵌状变晶结构的特点是大颗粒包含有细小颗粒包裹体。这样的大颗粒称为变嵌晶。当包裹体较少时，称为包含变晶结构；当包裹体很多，变嵌晶呈筛状时，则称为筛状结构。当包裹体定向排列时，则称为残缕结构。若残缕强烈弯曲呈S形，状如雪球，又称为雪球结构。Progressivedevelopmentofadepletionhaloaboutagrowingporphyroblast.FromBest(1982).IgneousandMetamorphicPetrology.W.H.Freeman.SanFrancisco.

变斑晶生长过程示意图

包含变晶结构硬绿泥石变斑晶与白云母，石英基质。注意变斑晶内部的石英包裹物twobigcrystalsofchloritoidinamatrixofquartzandmica“Snowballgarnet”withhighlyrotatedspiralSi.Porphyroblastis~5mmindiameter.FromYardleyetal.(1990)AtlasofMetamorphicRocksandtheirTextures.Longmans.雪球结构反应结构当变质反应或交代反应不彻底，未达平衡时，反应物与生成物共存，结构上可反映出它们之间的反应关系，这类结构称为反应结构或不平衡结构。Figure26-20.

a.Sketchfromaphotomicrographshowingsmallcrystalsofkyanite(purple)andquartz(blue)inalargermuscovitegrain(green).Smallcrystalsoffibroliticsillimanitealsooccurinthemuscovite.GlenCova,Scotland.b.

Sillimaniteneedlesinquartz(blue)embayingmuscovite(green).Pinkcrystalsarebiotite.Donegal,Ireland.AfterCarmichael(1969).

Contrib.Mineral.Petrol.,20,244-267.

残屿结构（a）和交代港湾结构(b)冠状体反应边结构Figure23-54.PortionofamultiplecoronitedevelopedasconcentricrimsduetoreactionatwhatwasinitiallythecontactbetweenanolivinemegacrystandsurroundingplagioclaseinanorthositesoftheupperJotunNappe,W.Norway.FromGriffen(1971)J.Petrol.,12,219-243.Photomicrographofmultiplereactionrimsbetweenolivine(green,left)andplagioclase(right).变形结构是变形机制的反映，变