变质岩-第7讲-气液变质岩分析.ppt
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1、变质岩变质岩变质岩变质岩 Metamorphic RockMetamorphic Rock第七章第七章 交代作用和交代作用和 气液变质岩气液变质岩授授 课课 内内 容容交代作用 气液变质岩的基本特征主要气液变质岩气液变质作用1.交代作用成分特征l 交代作用过程中组分迁移方式交代作用过程中组分迁移方式 实验表明,在干的系统中交代作用很难大规模进实验表明,在干的系统中交代作用很难大规模进行,流体相行,流体相(溶液溶液)是组分带入带出的媒介。只有在溶是组分带入带出的媒介。只有在溶液的帮助下,交代作用才有地质意义。液的帮助下,交代作用才有地质意义。在岩石在岩石-溶液系统中,溶液有两种性状:一种溶溶液系
2、统中,溶液有两种性状:一种溶液液赋存在裂隙中赋存在裂隙中,能整体自由流通,称为,能整体自由流通,称为裂隙溶液裂隙溶液。另一种溶液另一种溶液分布在颗粒之间分布在颗粒之间,围绕矿物表面或停滞在,围绕矿物表面或停滞在粒隙之中,不能自由流动,称为粒隙之中,不能自由流动,称为间隙溶液间隙溶液。两种溶液。两种溶液中组分迁移方式不同。中组分迁移方式不同。1.交代作用成分特征u 渗透作用渗透作用 渗透作用是指组分随介质一起迁移的一种物质迁渗透作用是指组分随介质一起迁移的一种物质迁移方式。移方式。压力差压力差是迁移的驱动力。渗透速度还与溶液是迁移的驱动力。渗透速度还与溶液本身的密度、粘度及通道的宽度和形态有关。
3、本身的密度、粘度及通道的宽度和形态有关。u 扩散作用扩散作用 扩散作用是指组分呈单个原子、离子或分子状态扩散作用是指组分呈单个原子、离子或分子状态在溶液中通过的一种迁移运动形式。溶液本身不发生在溶液中通过的一种迁移运动形式。溶液本身不发生运动。引起组分迁移的驱动力是它们在不同部位的运动。引起组分迁移的驱动力是它们在不同部位的浓浓度差度差。扩散速度还与温度有关。扩散速度还与温度有关。1.交代作用成分特征 渗透作用是组分迁移的主要方式,能较远距离大渗透作用是组分迁移的主要方式,能较远距离大量搬运组分,引起大规模的交代作用。量搬运组分,引起大规模的交代作用。扩散作用虽在自然界较常见,但只能形成小规模
4、扩散作用虽在自然界较常见,但只能形成小规模的交代岩,在渗透交代作用过程中起次要的辅助作用。的交代岩,在渗透交代作用过程中起次要的辅助作用。交代作用过程中,渗透和扩散同时存在、互相配交代作用过程中,渗透和扩散同时存在、互相配合。在整个岩石合。在整个岩石-溶液系统中,各种组分在裂隙溶液溶液系统中,各种组分在裂隙溶液和间隙溶液之间可通过扩散方式互相交换,同时又通和间隙溶液之间可通过扩散方式互相交换,同时又通过裂隙溶液的流通过程与外界交换过裂隙溶液的流通过程与外界交换1.交代作用成分特征CaO,MgO,CO2SiO2,K2O,Na2O接触扩散交代作用接触扩散交代作用接触渗滤交代作用接触渗滤交代作用成分
5、特征 交代作用是伴随有物质从系统中带入带出的复交代作用是伴随有物质从系统中带入带出的复杂的物质置换作用。物质的置换是通过特定的交代杂的物质置换作用。物质的置换是通过特定的交代反应实现的。反应实现的。交代作用过程中,原矿物分解消失和新矿物形交代作用过程中,原矿物分解消失和新矿物形成生长基本同时,新矿物形成一般也经过结晶中心成生长基本同时,新矿物形成一般也经过结晶中心的形成及晶体逐渐增长的过程,称为的形成及晶体逐渐增长的过程,称为交代结晶作用交代结晶作用 交代反应过程中,组分从原矿物转入溶液中,交代反应过程中,组分从原矿物转入溶液中,主要决定于它们各自在溶液中的饱和程度。主要决定于它们各自在溶液中
6、的饱和程度。1.交代作用成分特征 影响因素温度、压力、溶液中被带入带出组分的影响因素温度、压力、溶液中被带入带出组分的化学位或活度。化学位或活度。以白云母和石英为组成的岩石,若为封闭系统,以白云母和石英为组成的岩石,若为封闭系统,白云母稳定性由变质反应:白云母稳定性由变质反应:KAlKAl3 3SiSi3 3O O1010(OH)(OH)2 2+SiO+SiO2 2KAlSiKAlSi3 3OO8 8+Al+Al2 2SiOSiO5 52+H2+H2 2OO 白云母白云母 石英石英 钾长石钾长石 1.交代作用成分特征若为开放系统,白云母带入若为开放系统,白云母带入K K+可生成钾长石,白云可生
7、成钾长石,白云母或钾长石带出母或钾长石带出K K+则可生成矽线石。反应式为:则可生成矽线石。反应式为:KAlKAl3 3SiSi3 3O O1010(OH)(OH)2 2+6SiO+6SiO2 2十十2K 2K+=3KAlSi=3KAlSi3 3OO8 8+2H+2H+白云母白云母 石英石英 钾长石钾长石 KAlKAl3 3SiSi3 3O O1010(OH)(OH)2 2+2H+2H+=3Al=3Al2 2SiOSiO5 5+3SiO+3SiO2 2+2K+2K+3H+3H2 2OO 白云母白云母 矽线石矽线石 石英石英 2KAlSi2KAlSi3 3O O8 8+2H+2H+=Al=Al2
8、 2SiOSiO5 5+5SiO+5SiO2 2十十2K2K+H+H2 2OO 钾长石钾长石 矽线石矽线石 石英石英上述交代反应平衡,除了上述交代反应平衡,除了T T、P P H2OH2O外,钾和氢离子外,钾和氢离子的活度亦是重要的影响因素的活度亦是重要的影响因素1.交代作用成分特征1.交代作用成分特征尤格斯特研究并用图解表示了上述平衡,白云母、石英、尤格斯特研究并用图解表示了上述平衡,白云母、石英、钾长石及钾长石及A1A12 2SiOSiO5 5矿物与矿物与T T、P PH2OH2O、KK+、HH+(由(由pHpH反应,反应,pH=-log HpH=-log H+)的平衡关系:)的平衡关系:
9、1 1)在与钾长石平衡的溶液中,)在与钾长石平衡的溶液中,KK+、pHpH 减少,都减少,都可使钾长石通过交代反应为白云母代替可使钾长石通过交代反应为白云母代替 2 2)P PH2OH2O、KK+、PHPH的增加、的增加、T T降低,利于降低,利于A1A12 2SiOSiO3 3多形变体反应发生白云母化,这是泥质变质岩中最常见多形变体反应发生白云母化,这是泥质变质岩中最常见的蚀变。的蚀变。1.交代作用2.气液变质作用成分特征u概念:热的气体及溶液概念:热的气体及溶液(气水热液气水热液)作用于已形成的岩作用于已形成的岩石,使其发生矿物成分,化学成分及结构构造的变化石,使其发生矿物成分,化学成分及
10、结构构造的变化形成新的岩石,这种交代作用称为形成新的岩石,这种交代作用称为气液变质作用气液变质作用。交代作用包括的范围广泛,气交代作用包括的范围广泛,气-液变质作用不包括液变质作用不包括交代成因的混合岩化作用。气交代成因的混合岩化作用。气-液变质作用通常沿构造液变质作用通常沿构造破碎带及矿脉两侧发育,故又称破碎带及矿脉两侧发育,故又称围岩蚀变围岩蚀变,气,气-液变质液变质岩又称为蚀变岩。与接触热变质伴生、产于侵入体与岩又称为蚀变岩。与接触热变质伴生、产于侵入体与围岩接触带的气围岩接触带的气-液变质又称为接触交代变质。液变质又称为接触交代变质。2.气液变质作用成分特征 气气-液变质作用温度变化范
11、围广(几十至液变质作用温度变化范围广(几十至800800)压力通常较低压力通常较低 (小于小于0.4GPa)0.4GPa)。气水热液是以水为主要成分的化学性质活泼的流气水热液是以水为主要成分的化学性质活泼的流体,其成分除体,其成分除H H2 2O O外,尚含有外,尚含有COCO2 2、F F,C1C1、B B,S S等等挥发组分,挥发组分,K K、NaNa、CaCa、MgMg,A1A1、SiSi等造岩组分,等造岩组分,以及以及 WW,SnSn、MoMo、CaCa、PbPb、ZnZn、AuAu,AgAg、HgHg等等成矿元素。交代作用是气成矿元素。交代作用是气-液变质作用的主要方式。液变质作用的
12、主要方式。2.气液变质作用成分特征u来源来源-主要有以下四个方面:主要有以下四个方面:1 1)岩浆热液:是从岩浆中析出的气水热液,)岩浆热液:是从岩浆中析出的气水热液,2 2)变质热液:主要来自变质作用过程中原岩)变质热液:主要来自变质作用过程中原岩脱水所形成的气水热液,脱水所形成的气水热液,3 3)混合岩化过程中分泌出来的气水热液)混合岩化过程中分泌出来的气水热液 4 4)与地下热水有关的气水热液。)与地下热水有关的气水热液。3.气液变质岩的基本特征成分特征u气液变质岩的一般特点气液变质岩的一般特点1 1)分布在岩浆岩体顶部和内外接触带、火山岩发育)分布在岩浆岩体顶部和内外接触带、火山岩发育
13、区、混合岩化区、断裂带附近及热液矿脉两侧等气液区、混合岩化区、断裂带附近及热液矿脉两侧等气液活动地段,产出部位常受裂隙控制,形态呈脉状、透活动地段,产出部位常受裂隙控制,形态呈脉状、透镜状,囊状及不规则状。镜状,囊状及不规则状。2 2)多为低温含挥发分的矿物组合,常含金属矿物及)多为低温含挥发分的矿物组合,常含金属矿物及原岩中的残余矿物。原岩中的残余矿物。成分特征u气液变质岩的一般特点气液变质岩的一般特点3 3)不等粒变晶结构、交代及变余结构发育,定向构)不等粒变晶结构、交代及变余结构发育,定向构造不发育,常见块状、条带状、角砾状,斑杂状构造造不发育,常见块状、条带状、角砾状,斑杂状构造及变余
14、构造。及变余构造。4 4)空间分布具有明显的分带性,越接近气液活动中)空间分布具有明显的分带性,越接近气液活动中心,原岩特征保留越少,矿物组合越简单,在气液活心,原岩特征保留越少,矿物组合越简单,在气液活动中心,甚至可出现单矿物岩。动中心,甚至可出现单矿物岩。5 5)与矿床关系密切,是良好的找矿标志。)与矿床关系密切,是良好的找矿标志。3.气液变质岩的基本特征成分特征u 气气-液变质岩的分类命名液变质岩的分类命名 气气-液变质岩的特点主要受原岩成分控制。根据液变质岩的特点主要受原岩成分控制。根据原岩成分将常见的气原岩成分将常见的气-液变质岩概略分类:液变质岩概略分类:1 1夕卡岩夕卡岩-原岩多
15、为钙质岩石,原岩多为钙质岩石,2 2云英岩、黄铁绢英岩、次生石英岩云英岩、黄铁绢英岩、次生石英岩-原岩成分原岩成分大多相当于中酸性岩石,大多相当于中酸性岩石,3 3青磐岩青磐岩-原岩成分与中基性岩相当,原岩成分与中基性岩相当,4 4蛇纹岩蛇纹岩-原岩成分主要为超基性岩。原岩成分主要为超基性岩。3.气液变质岩的基本特征成分特征u 蚀变相带的划分蚀变相带的划分 在在气气水水热热液液作作用用下下,随随原原岩岩变变化化,交交代代程程度度不不等等的岩石,空间上显示良好的分带性。的岩石,空间上显示良好的分带性。通通常常根根据据交交代代矿矿物物含含量量(体体积积),结结合合原原岩岩特特征征保保留留程程度度,
16、划划分分为为:弱弱蚀蚀变变带带、强强蚀蚀变变带带及及蚀蚀变变岩岩带带等等蚀蚀变变程程度度带带,在在蚀蚀变变岩岩带带再再根根据据交交代代矿矿物物组组合合划划分分矿矿物物相相,以以进进一一步步反反映映物物理理、化化学学条条件件。气气-液液变变质质岩命名原则与上述蚀变带划分原则相应。岩命名原则与上述蚀变带划分原则相应。3.气液变质岩的基本特征成分特征交代矿物交代矿物原岩特征原岩特征保留程度保留程度蚀变带划分蚀变带划分命名命名举例举例5 5保留保留未蚀变原岩未蚀变原岩以原岩命名以原岩命名花岗岩花岗岩5-505-50基本保留基本保留弱蚀变带弱蚀变带弱弱化化原岩名称原岩名称弱云英岩弱云英岩化花岗岩化花岗岩
17、50-9550-95尚可辨认尚可辨认强蚀变带强蚀变带强强化化原岩名称原岩名称强云英岩强云英岩化花岗岩化花岗岩9595消失消失蚀变岩带蚀变岩带交代矿物交代矿物蚀变岩蚀变岩白云母云白云母云英岩英岩气液变质岩命名及蚀变带划分气液变质岩命名及蚀变带划分3.气液变质岩的基本特征成分特征4.主要类型的气液变质岩 矽矽卡卡岩岩是是主主要要在在中中酸酸性性侵侵入入岩岩与与碳碳酸酸盐盐岩岩的的接接触触带带,在在接接触触热热变变质质和和高高温温气气水水热热液液的的影影响响下下,经经接接触触交交代代作作用用所所形形成成的的,以以富富钙钙硅硅酸酸盐盐和和富富镁镁硅硅酸酸盐盐矿矿物为主的气物为主的气-液变质岩。液变质岩
18、。有有时时在在侵侵入入岩岩与与火火山山岩岩(凝凝灰灰岩岩等等)的的接接触触带带,也也能形成矽卡岩类岩石。能形成矽卡岩类岩石。l 矽卡岩矽卡岩成分特征4.主要类型的气液变质岩基本特征基本特征v颜色颜色-变化大,变化大,暗褐色、暗绿色及浅灰色暗褐色、暗绿色及浅灰色v结构结构-不等粒粒状变晶结构不等粒粒状变晶结构v构造构造-块状、斑杂状、角砾状、条带状构造块状、斑杂状、角砾状、条带状构造v产出产出-内外矽卡岩,受构造控制内外矽卡岩,受构造控制v成因成因-烘烤烘烤+交代交代v分布分布-广广成分特征4.主要类型的气液变质岩主要类型主要类型 钙夕卡岩钙夕卡岩 钙夕卡岩产于浅处或中等深度处的中酸性侵入岩钙夕
19、卡岩产于浅处或中等深度处的中酸性侵入岩与灰岩或其它钙质岩石的接触带。以富钙硅酸盐矿物与灰岩或其它钙质岩石的接触带。以富钙硅酸盐矿物为主要组成。最典型的矿物是为主要组成。最典型的矿物是:钙铝榴石钙铝榴石-钙铁榴石系列的石榴石钙铁榴石系列的石榴石 透辉石透辉石-钙铁辉石系列的单斜辉石钙铁辉石系列的单斜辉石 还可见到符山石,硅灰石和方柱石、日光榴石、还可见到符山石,硅灰石和方柱石、日光榴石、锂云母,白云母、电气石等高温气成矿物。锂云母,白云母、电气石等高温气成矿物。成分特征4.主要类型的气液变质岩 钙夕卡岩可分简单矽卡岩和复杂矽卡岩两种。钙夕卡岩可分简单矽卡岩和复杂矽卡岩两种。简单夕卡岩形成于高温阶
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