变质岩的基本特征

关于变质岩的基本特征一、变质岩化学成分特点

和化学类型划分

变质岩是先存岩石（火成岩、沉积岩）经固态转变的产物，因此，其化学成分一方面与原岩成分关，另一方面与变质机制有关。等化学变质过程（封闭：重结晶和变质重结晶及变质分异），原岩主要造岩成分基本不变；异化学变质过程（开放：变质交代，以及碎裂与变形）：原岩主要造岩成分不同程度改变。第2页,共23页，2024年2月25日，星期天1、化学成分特点（1）仍然以13个氧化物为主：SiO2,TiO2,Al2O3,Fe2O3,FeO,MnO,MgO,CaO,Na2O,K2O,P2O5,CO2,H2O+；另有微量元素（包括REE），同位素……。（2）与岩浆岩和沉积岩相比某种化学成分变化范围大，相当于岩浆岩和沉积岩相比极端值，如石英岩中的SiO2含量可达100wt%；可出现正常岩浆岩或沉积岩并不存在的化学成分：如蓝晶石铝直闪石片岩以高Al和高Mg为特征，在岩浆岩和沉积岩都无对应化学成分的岩石类型。原因：两步过程：第一、基性火山岩海底风化交代，第二、变质重结晶。第3页,共23页，2024年2月25日，星期天2、化学成分分类为更好地描述变质岩的岩石化学特点，将变质岩的化学成分做适当划分：A——孤立组分：低含量，如TiO2、P2O5，但一般形成独立矿物，在岩石中以副矿物形式存在；B——过剩组分：取之不尽，用之不完，如CO2和H2O+，将作为一些主要矿物晶格的一部分；又如SiO2，在多数变质岩中以石英矿物相存在，在绝大多数情况下可视属过剩组分；C——有效组分：

Al2O3,Fe2O3,FeO,MnO,MgO,CaO,Na2O,K2O，变质岩主要造岩矿物的主体成分，据类质同像替换性质，可进一步归并为

A=Al2O3+Fe2O3、C=CaO、A’=A-K2OK=K2O+Na2O、F=FeO+MnO+MgO,

并常选择其中的三种组分构成平面三角图图解，如ACF图解和A’KF图解来表达岩石的化学成分特征和矿物组合以及两者之间的关系。第4页,共23页，2024年2月25日，星期天3.变质岩化学类型Turner（1955）提出一个简明的等化学分类，将常见的变质岩归纳为５个化学类型，各个类型的可能的原岩如下：（1）泥质变质岩（pelitic）：源自沉积岩中的泥页岩(含粘土岩)；（2）长英质变质岩（quartz-feldspathic/felsic）：源自沉积岩：石英砂岩、长石砂岩、杂砂岩等；岩浆岩：中酸性的凝灰岩、火山熔岩和侵入岩；（3）钙质变质岩（calcareous）：源自沉积岩：灰岩和白云岩（可含石英、粘土矿物等杂质）等钙质沉积物；（4）基性变质岩（basic）：源自基性岩浆岩，极少量为富含Fe、Mg的泥灰岩；（5）镁质变质岩（magnesian）：源自超镁铁质岩浆岩和绿泥石质及其它富含Mg、Fe的沉积物。其它在自然界中分布和含量较少，但一般却具有重要的经济价值，如Fe质、Mn质、P质、Al质、C质变质岩等。第5页,共23页，2024年2月25日，星期天泥质变质岩：Al+K+Si，不等量的Fe+Mg等杂质，分Al过剩（1区）和Al不足（2区）两个亚类长英质变质岩：Si+K+Al±Na（2区）钙质变质岩：Ca+Mg±Al±K（3区+部分4区红线下方）基性变质岩：Fe+Mg+Al±Ca（4区）镁质变质岩：Mg+Fe，贫Si、Al、Ca……（5区）4.五大化学类型变质岩的化学成分特征第6页,共23页，2024年2月25日，星期天Al过剩：岩石在中低温变质条件下即可出现红柱石、蓝晶石、矽线石和铁铝-镁铝榴石、十字石、堇青石、硬绿泥石等富铝的矿物，共生矿物可有云母和石英而不出现钾长石，在A’KF图上分布于1区；原岩为含或不含镁铁杂质的高岭石、蒙脱石粘土岩；Al不足：中低温变质条件下无上述富铝矿物，仅以大量云母（可达60%或更高），其余为石英和钾长石，位于2区近MS-Bi连线附近区域；原岩为水云母（伊利石）粘土岩；长英质变质岩的化学成分也位于2区，其矿物组成上相似于Al不足泥质变质岩亚类，但以长石石英为主（>70-80%)，云母为次，岩石成分区位于K端元附近；原岩为长英质沉积碎屑岩和中酸性岩浆岩。第7页,共23页，2024年2月25日，星期天二、矿物成分特点及影响因素

1.特点和成因类型1）复杂多样

原因：化学成分和变质条件范围宽；变质作用机制（等化学/异化学）复杂；应力和溶液参与，等。2）变质矿物的成因类型除了用主要、次要、副矿物和镁铁质、长英质等岩浆岩中常用的术语称谓以外，从成因角度将变质矿物划分为以下成因类型：

（1）贯通矿物——可以在相当宽的温压范围内存在；（2）特征变质矿物——可灵敏指示温压条件范围或原岩成分类型，对于前者，有时可直接用高压、超高压、高温变质矿物称谓；第8页,共23页，2024年2月25日，星期天

（3）峰期矿物——变质顶峰变质反应彻底进行所形成的矿物；（4）残余矿物——残余矿物指反应进行不彻底而残留的变质矿物，可以是进变质阶段、或退变质阶段的产物；

（5）变余矿物——指未被完全改造而部分保存下来的原岩矿物；（6）退变矿物——峰期后随温度条件降低而产生的矿物，通常是取代峰期矿物而成的矿物；

（7）矿物世代——按形成先后划分，可属于不同变质期或不同变质阶段变质产物或矿物组合。第9页,共23页，2024年2月25日，星期天2.影响因素（原岩化学成分与变质条件）1）全岩化学成分因素（假设等化学）第10页,共23页，2024年2月25日，星期天2）变质条件因素（温度条件）

（1）基性变质岩矿物成分变化与变质级（温度）关系第11页,共23页，2024年2月25日，星期天（2）泥质变质岩在不同变质级（温度）中的矿物成分第12页,共23页，2024年2月25日，星期天（3）常见造岩矿物光性与成分vs变质温度关系白云母：绿磷石分子（与Fe-Mg有关的端员组分）随温度升高而降低；黑云母：Fe/Mg比和Ti含量随温度升高而升高，其Ng颜色变化：低级（棕绿）中级（棕）高级（褐、褐红）；角闪石：

Fe/Mg比和Ti含量随温度升高而升高，其Ng颜色变化：低级（淡绿）中低级（蓝绿）中级（黄绿）高级（棕绿、绿棕）；紫苏辉石：Al含量随温度升高而增高，Np从淡粉红玫瑰红斜长石：Ca/Na比值随温度升高而增高第13页,共23页，2024年2月25日，星期天2）压力条件对以下常见变质矿物成分的影响（自我总结）

白云母：角闪石：单斜辉石：斜长石：石榴子石：Als（Al2SiO5）：石英：第14页,共23页，2024年2月25日，星期天三、变质岩成分对原岩恢复的启示

基本途径（四个）（1）地质产状和岩石组合；（2）岩相学（特殊成分矿物和变余矿物，变余结构、变余构造）；（3）地球化学（主-微量元素、同位素等）；（4）副矿物组合特征和某些矿物如锆石的晶内和晶外特征。第15页,共23页，2024年2月25日，星期天（3）地球化学

①图解法；

②函数判别第16页,共23页，2024年2月25日，星期天第17页,共23页，2024年2月25日，星期天变质石英砂岩中的碎屑锆石弱变质改造的变质花岗岩中的岩浆成因锆石（4）副矿物第18页,共23页，2024年2月25日，星期天本章小结1.变质岩的全岩化学成分组成上仍然为13项，包含了岩浆岩和沉积岩化学成分的极端值；变质岩的化学成分特征同时受原岩化学成分和变质过程性质控制；2.据分布最广的变质岩化学成分统计，可将其化学成分类型划分为泥质、长英质、钙质、基性和镁质变质岩等五个大类。泥质、钙质变质岩的原岩通常为沉积岩，长英质、基性和镁质变质岩的原岩包括沉积岩和岩浆岩，是原岩恢复的重要对象。第19页,共23页，2024年2月25日，星期天本章小结3.变质矿物种属和成分变化受原岩化学成分和变质温-压条件控制。对于等化学系列岩石，矿物组合的变化和常见造岩矿物如辉石、角闪石、云母、斜长石等和变质矿物如石榴子石的成分变异，都是响应变质条件变化的记录。4.岩石化学成分特征是变质岩原岩恢复的主要依据之一，变质矿物的种类和含量可以定性给出变质岩原岩类型的初步判断。第20页,共23页，2024年2月25日，星期天思考题

掌握ACF和A’KF图解各个端元所代表的化学组分，读懂五大化学类型变质岩在图中的分布区域及其所指示的化学成分特点、和可能出现的变质矿物；已知岩石的矿物组合，指出它们的化学类型

①Di＋Tr＋Qtz＋Cc＋Dol；②And＋Crd＋Ms＋Bi＋Qtz；③Pl＋Hb（普通角闪石）＋Di＋Bi＋Qtz；Ms＋Bi＋Mi＋Pl＋Qtz；给定一个区域变质的长英质变质岩石，你认为如何从产状和岩石组合、矿物成分特征和副矿物锆石特征初步恢复其可能原岩性质？第21页,共23页，2024年2月25日，星期天区分：变斑晶、变余斑晶、碎斑；比较下列岩石：（1）绿岩、绿片岩、钠长-绿帘角岩、青磐岩；（2）钙硅酸盐角岩、钙硅酸盐粒岩、夕卡岩、榴辉岩；（3）白云母石英岩、白云母-石英片岩、云英岩、白片岩；变