第六章共生分析与变质相(2)-2.ppt
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1、第二节第二节 变质相变质相第六章第六章 共生分析与变质相共生分析与变质相 变质相概念的提出变质相概念的提出 变质相的基本概念及划分标志变质相的基本概念及划分标志 变质相的变质相的划分划分及代表人物及代表人物 主要区域变质相的基本特征主要区域变质相的基本特征一、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(V.M.Goldschmidt)研究挪威奥斯陆研究挪威奥斯陆(Oslo)地区的高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。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。首次把相律应用到变质岩的研究中
2、。首次把相律应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(P.Eskola),在研究芬兰奥里耶维地区的接触变,在研究芬兰奥里耶维地区的接触变质岩石时,同样发现矿物组合随岩石化学成分的变化而变化。质岩石时,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组合。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(见表1),矿物组,矿物组合与化学成分之间有着严格的对应关系,服从于矿物相律
3、。这说明这两个地区变合与化学成分之间有着严格的对应关系,服从于矿物相律。这说明这两个地区变质当时的质当时的P-T条件不同。条件不同。由此进一步认识到在一定的由此进一步认识到在一定的P-T条件下,当变质作用达条件下,当变质作用达到内部化学平衡时,相同化学成分的原岩将形成相同的矿物组合,不同化学成分到内部化学平衡时,相同化学成分的原岩将形成相同的矿物组合,不同化学成分的原岩将形成不同的矿物组合。的原岩将形成不同的矿物组合。 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
4、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 l 为了表示相同变质条件下形成的所有变质岩,引入了变质相的概念为了表示相同变质条件下形成的所有变质岩,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
5、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一、变质相概念的提出一、变质相概念的提出二、变质相的基本概念二、变质相的基本概念P.EskolaP.Eskola(1920)1920)的定义的定义: “一个变质相是指类似的温度、压力条件下达到化学平衡的所有变质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变质岩石的总和(不论其结晶方式如何),一个变质相内部,随着岩石总体化岩石的总和(不论其结晶方式如何),一个变质相内部,随着岩石总体化学成分的改变,其矿物组
6、合作有规律的改变学成分的改变,其矿物组合作有规律的改变”。F.J.Turner(1966)的提法:)的提法: “一个变质相是指在一定的温度、压力区间内的一整套变质矿物共生组一个变质相是指在一定的温度、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、因而也是可以预测的对应关组合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系”。二、变质相的基本概念二、变质相的基本概念变质相的现代概念变质相的现代概念一个变质相变质作用过程中同时形成的,
7、一系列能共存的不同矿物组一个变质相变质作用过程中同时形成的,一系列能共存的不同矿物组合及其形成时的合及其形成时的P-T条件;条件;每一个变质相都是一个等物理系列,其每一个变质相都是一个等物理系列,其矿物组矿物组合和岩石化学成分之间在达到热力学平衡后合和岩石化学成分之间在达到热力学平衡后, 有着固定的、可以预测的对有着固定的、可以预测的对应关系;应关系;同一个变质相内的每一个矿物共生组合都分别代表着不同的原岩同一个变质相内的每一个矿物共生组合都分别代表着不同的原岩化学成分,这些组合在空间上密切共生化学成分,这些组合在空间上密切共生, 在不同地质时代、不同地区能重在不同地质时代、不同地区能重复出现
8、。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 同的亚相同的亚相三、变质相的划分三、变质相的划分P.Escola (1920)最初提出的是最初提出的是5个变质相:个变质相:绿片岩相、角闪岩相、角岩相、绿片岩相、角闪岩相、角岩相、透长岩相和榴辉岩相透长岩相和榴辉岩相。1939年年Escola又增加了三个变质相:又增加了三个变质相:绿帘角闪绿
9、帘角闪岩相、麻粒岩相和蓝闪石片岩相岩相、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,并把角岩相改为辉石角岩相,还附带了一个带了一个“沸石的结晶作用沸石的结晶作用”, 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 麻粒岩相麻粒岩相 蓝闪石片岩相蓝闪石片岩相 榴辉岩相榴辉岩相 透长岩相透长岩相三、变质相的划分三、变质相的划分Coombs (1960年)年)根据新西兰很低温变质岩的研究成果,提出了沸石相、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。葡萄石绿纤石变质杂砂岩相。Turner变质相分类:变质相分类: Turner (1960)建议把
10、接触变质和区域变质两个系)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通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。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一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。这样共分出个高温亚相,把蓝闪石片岩相改为蓝闪石硬柱石片岩相。这样共分出十一个变质相,它们在十一个变质相,它们在P-T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三
11、、变质相的划分三、变质相的划分图图6-1.6-1.变质相分类的变质相分类的 P-T 图图 (TurnnerTurnner,1968)1968)上世纪上世纪80年代,长春地质学院董申葆等年代,长春地质学院董申葆等 :“中国中国1:400万变质地质图万变质地质图”划划分方案分方案1、(浊)沸石相、(浊)沸石相四、主要区域变质相特征四、主要区域变质相特征 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(钠长石(200 , 2kb) 片沸石片沸石=浊沸石浊沸石+3石英
12、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2、葡萄石、葡萄石-绿纤石相绿纤石相四、主要区域变质相特征四、主要区域变质相特征 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,温度稍高绿纤石(400)将分解。)将分解。 主要变质反应
13、有:主要变质反应有: 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。 极低级变质极低级变质3、蓝闪石、蓝闪石-硬柱
14、石相(蓝片岩相)硬柱石相(蓝片岩相)四、主要区域变质相特征四、主要区域变质相特征 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。 主要变质反应:主要变质反应: 浊沸石浊沸石=硬柱石硬柱石+2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: 中压:中压:硬柱石硬柱石+钠长石钠长石+绿泥石绿泥石+
15、(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,是否出现主要取决于岩石的化近来实验研究表明:蓝闪石对压力并不敏感,是否出现主要取决于岩石的化学成分。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,学成分。硬柱石是典型的低温中高压矿物,霰石代
16、替方解石出现代表更高压力,硬玉硬玉+石英代替钠长石指示极高压力。石英代替钠长石指示极高压力。四、主要区域变质相特征四、主要区域变质相特征c图图6-2.6-2.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云母钠云母硬玉,蓝闪石硬玉,蓝闪石4、低绿片岩相、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.四、主要区域变质相特征四、主要区域变质相特征 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
17、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: a. 绿纤石绿泥石石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. b.葡萄石黝帘石钙铝榴石石英葡萄石黝帘石钙铝榴石石英H2O c. 硬柱石黝帘石珍珠云母石英硬柱石黝帘石珍珠云母石英H2O 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
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- 第六 共生 分析 变质
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