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变质岩
变质岩岩石学总结
2013-04-0914:
58变质岩岩石学总结
第一章变质作用概述
第二章变质岩的基本特征
第三章变质岩的分类命名
第四章变质岩的原岩研究
第五章变质岩的形成作用
第六章变质反应和变质带
第七章共生分析和变质相
第八章变质作用与大地构造
第一章变质作用概述
一、变质作用概念
(1)与地壳形成和发展密切相关的一种地质作用;
(2)地壳已存岩石在基本保持固态条件下的转变过程.
(3)特殊条件可以产生重熔(溶),形成部分流体相(岩浆)
二、变质作用影响因素
包括原岩化学成分;地质条件;物理化学因素。
物理化学因素包括温度、压力、应力、流体。
它们通常是同时出现,相互促进又相互制约。
温度一般是最重要的因素,它不仅控制着变质作用的发生和发展,也制约着流体的活性和岩石变形性质;
压力也是影响物化平衡的独立因素,有时对矿物组合起决定作用;
应力不是变质反应物化平衡的独立因素,但它是变质岩组构的最重要因素,此外还控制着变质反应的速度和规模;
流体是变质作用得以实现的基本因素,但温度又是流体具有活动性的前提。
三、变质作用方式(见后):
变质重结晶作用、变质结晶作用、变形作用、
交代作用、变质分异作用。
四、变质作用类型:
分类依据:
分布规模/地质背景或物化条件。
有关术语
1、局部变质作用:
接触变质作用;动力变质作用;
冲击变质作用;交代变质作用.
2、区域变质作用:
造山变质作用;洋底变质作用;
埋藏变质作用;混合岩化作用.
五、变质岩概念:
地壳已存岩石在基本保持固态条件下形成的一种转化岩石,其形成与地壳的发生和发展密切相关。
第二章变质岩的基本特征
一、变质岩的化学成分
?
影响因素-体系的封闭程度及元素的活动性
影响因素:
原岩特点、变质作用的物化条件、体系的封闭程度(封闭体系:
化学成分取决于原岩的化学成分;开放体系:
除原岩的化学成分外,还与元素在变质作用过程中的行为有关)
?
等化学系列的概念/类型/主要特点
指具同一原始化学成的所有变质岩,其矿物组合
的不同是由变质作用的类型和强度决定的。
1).富铝系列:
富铝、贫钙;铁、镁低;钾>钠。
原岩是泥质岩石(泥岩、页岩)或火山凝灰岩。
特征变质矿物为硬绿泥石、十字石、堇青石、铁铝榴石、红柱石、蓝晶石、矽线石。
2)长英质系列:
富硅、贫钙;铁、镁、铝含量也较低.原岩是含长石的各种砂岩、粉砂岩和酸性—中酸性火山岩、花岗岩。
极少出现富铝系列特征变质矿物。
3)碳酸盐系列:
富钙、镁;铝、铁、硅含量较低且变化范围大。
原岩是石灰岩和白云岩。
常见矿物有方解石、白云石、滑石、蛇纹石、透辉石、透闪石、硅灰石、金云母、镁橄榄石、钙铝榴石。
4)铁镁质系列:
贫硅、富铁、镁、钙;钠>钾;含一定量的铝。
原岩是基性火山岩、火山碎屑岩、辉长-辉绿岩、铁质白云质泥灰岩、基性岩屑砂岩等。
出现辉石、角闪石、绿泥石、阳起石、绿帘石等大量铁镁矿物。
5)超铁镁质系列:
富铁、镁;贫钙、铝、硅。
原岩是超基性侵入岩、超基性火山岩和极富镁的沉积岩。
常见矿物有滑石、蛇纹石、透闪石、橄榄石、镁铝榴石、尖晶石、镁铁闪石等
二、变质岩的矿物成分
一般特征、特征变质矿物和贯通矿物的概念:
注意特征变质矿物的一般特征及标定的条件。
1)、常见的主要造岩矿物长石类、石英、云母类、角闪石类、辉石类等(三大岩类都具有).
2)、变质岩中特有矿物:
硬绿泥石、十字石、堇青石、铁铝榴石、红柱石、蓝晶石、矽线石、硅灰石等.
3)、与岩浆岩中的矿物相比,变质岩中的矿物在内部结构和结晶习性等方面,有如下特点:
层状和链状晶格的矿物较普遍,其延展性也较大.出现一些分子排列紧密,分子体积小,密度大的高压矿物.出现红柱石,蓝晶石,矽线石等同质异相矿物.矿物的变形现象发育.斜长石的环带结构在变质岩中少见.
*等物理系列的概念、类型、主要特点
指具同一变质条件下形成的所有变质岩,其矿物组合的不同是由原岩化学成分决定的。
1)很低级变质:
特征是变质基性岩中出现浊沸石、硬柱石、葡萄石、绿纤石等矿物的出现为标志。
温度区间为200-350℃.
2)低级变质:
以变质基性岩中硬柱石、葡萄石、绿纤石等矿物反应形成黝帘石和阳起石为标志。
温度区间为350-550℃
3)中级变质:
标志是泥质岩石中十字石(堇青石)出现和绿泥石消失。
在变质基性岩中
以普通角闪石+斜长石(An17)为特征.温度区间为550-650℃.
4)高级变质:
标志是泥质岩石中白云母和石英反应形成矽线石和钾长石组合(变质成因的紫苏辉石代表高级变质条件),温度区间>650℃
4.有关术语解释
1.稳定矿物:
在特定变质条件下新形成的矿物或虽是原岩中的矿物,但在新的P-T条件下仍然保持稳定的矿物.
2.不稳定矿物:
指对某一变质作用的P-T条件来说是不平衡的原岩中的矿物,因变质反应不彻底而保留下来.
3.特征变质矿物:
有些矿物稳定存在的温度和压力范围较窄,因而能较好地反映特定的温度和压力条件.
4.贯通矿物:
大部分矿物稳定存在的温度和压力范围较宽,对温度和压力不敏感,
三.变质岩的结构
按成因分四类:
变余结构、变晶结构、变形结构和交代结构。
重点为:
1、变晶结构的概念:
由变质重结晶和变质结晶作用所形成的结构称为变晶结构
2、类型/命名
(1)变晶结构的分类依据:
相对大小、绝对大小、形态、交生关系。
(2)变晶结构的三级命名原则:
整体结构?
基质结构?
局部交生结构
2、变形结构的概念/类型及特点
(1)脆性变形结构和韧性变形结构的含义
(2)脆性变形结构和韧性变形结构的区别:
脆性变形结构:
碎裂结构,碎斑结构,碎粒结构.
韧性变形结构:
波形消光,变形纹,变形带,亚颗粒,核幔
结构,拔丝组构,S-C组构等.
四.变质岩的构造(概念、常见类型及主要特征)
变质岩构造:
是指岩石中各种矿物的空间分布和排列方式.
按成因可以分两大类:
1.变余构造:
变质作用不彻底而保留下来的原岩的构造变余层理构造、变余气孔构造、变余杏仁构造等.
2.变成构造:
变质作用过程中形成的构造
常见类型有板状构造、千枚状构造、片状构造、片麻状构造、条带状构造、块状构造、碎裂构造、糜棱构造等。
第三章变质岩的分类命名
一、以构造命名的变质岩系列:
板岩、千枚岩、片岩、片麻岩、糜棱岩、碎裂岩。
二、以矿物组合及含量命名的变质岩系列
石英岩、大理岩、斜长角闪岩、麻粒岩、榴辉岩、超铁镁质岩、混合岩。
掌握以上各类变质岩的矿物组合特征、结构构造特征;岩石进一步分类命名方法;常见岩石类型;所属等化学系列和变质条件。
第四章变质岩的原岩研究
一、地质产状和岩石共生组合
二、岩相学标志
三、岩石化学及地球化学
四、副矿物
第五章变质岩的形成作用
变质重结晶作用:
概念、类型(静态、动态重结晶)、影响因素、产物特点。
概念:
指在变质条件下,同种矿物间的溶解,组分迁移,再沉淀结晶的改造作用.这此过程中,没有新的矿物相出现。
特点:
原岩中某些矿物的个体形态,大小,空间位置等发生变化,即造成岩石结构构造方面的变化.一般发生于组成矿物单一的岩石中。
如灰岩和石英净砂岩。
类型:
1.静态重结晶
一般发生在低应变区或应力消失以后,是在没有应力或应力较弱的条件下发生的重结晶作用.
产物特点:
形成的矿物近等轴粒状,无定向组构,同种矿物之间往往发育三边平衡结构.
2.动态重结晶
一般发生在强应变区,是在有较强应力作用条件下发生的重结晶作用.可以分为两个阶段:
1)初始重结晶(恢复)阶段:
无应变的新颗粒取代具有
高应变能的变形颗粒,产生细粒化作用。
2)次生重结晶(结晶)阶段:
新生无应变能颗粒取代具
高应变能变形颗粒后继续生长,颗粒加粗加大的过程
作用方式(机制)一般可以分为两种类型:
1)迁移动态重结晶:
已变形的矿物颗粒开始溶解并被新生的同种矿物定向生长取代的过程,结果产生定向组构。
2)旋转动态重结晶:
在剪应力作用下,矿物旋转变形与重结晶作用同时发生,结果形成一种独立的亚颗粒结构(由许多细小的同种矿物颗粒组成,它们光性不同,界限不清)。
变质分异作用:
概念:
指原来矿物成分均匀的岩石经历变质作用后,转变为矿物成分不均匀的岩石的各种作用的总和
交代作用:
概念:
指在变质条件下,由变质岩以外的物质的带入和原岩物质的带出,而造成的岩石中一种矿物被另一种化学成分不同的矿物所置换的过程。
在此过程中,尽管岩石基本处于固态,但以H2O和CO2为主的流体流体的存在是必要条件。
交代作用产物:
有混合岩、矽卡岩、气热变质岩等
变形作用:
类型(脆性、韧性变形)、产物特点(碎裂岩、糜棱岩)、相关术语解释。
脆性变形和塑性变形
在应力的作用下,岩石将会发生应变,当岩石遭受应力的作用超过其塑性屈服强度时,岩石就会发生塑性变形;当应力超过其弹性极限时,岩石就会发生破裂—脆性变形。
影响因素:
岩石性质、应力状态和强度、温度、压力等
*脆性变形
变形条件:
地壳浅部、低温低压和应力快速作用;
变形特点:
组成岩石的矿物来不及调整颗粒的形状及本身的位置,甚至来不及拆开颗粒边界上彼此铰合的结构就发生了总体破裂。
表现形式:
形成断层角砾和断层泥,固结后形成各种断层角砾岩和碎裂岩。
*塑性变形
变形条件:
在地壳深部,较高的围压和温度慢应变速率等
变形特点:
变形岩石不发生破裂而仅改变其形状,岩石保持空间的整体性和连续性,如发生褶曲和扭曲等。
表现形式:
(1)塑性变形可引起矿物晶体出现内部晶格滑动和位错,发育波状消光、亚颗粒、扭折、机械双晶及变形纹等变形结构。
(2)由于岩石内部所受的应力不均匀引起组分化学位的梯度变化。
从而形成岩石内部的扩散流。
与之有关的结构现象有如压溶现象、压力影和糜棱结构等。
(3)在应力作用下,变质岩石中的矿物出现优选定向),从而形成变质岩石所特有的结晶片理。
变形方式:
晶界塑性变形、晶内塑性变形
变质结晶作用(变质反应):
概念:
指在变质作用的温度压力范围内,原岩在基本保持固态的条件下,岩石中原有矿物被新生矿物所取代的过程.
类型及实例,一些重要变质反应的温度压力条件。
常见变质反应的类型及实例:
1、根据反应物与生成物的状态分类
(1).固体—固体反应:
变质反应中没有流体相出现,可进一步分为:
同质多相变体的转变。
例如Al2SiO5同质多相变体的转变。
单一固体分解反应。
例如Cord==Sill+Alm+Q
多相固体反应。
例如Hy+Pl==Cpx+Ga+Q
(2).脱--吸流体反应:
变质反应中出现了流体相。
可进一步分为:
水化--脱水反应。
例如:
Mus+Q==Kf+Sill+H2O
碳酸盐化--脱碳酸盐反应。
例如:
Cc+Q==Wo+CO2
(3).氧化—还原反应。
例如:
6Fe2O3==4Fe3O4+O2
2、根据反应物与生成物的关系分类:
4)连续反应(概念);反应物与生成物间是一种突变关系。
当反应脱离了平衡的P-T条件(单变线)后,不是反应物稳定就是生成物稳定,其性质是不连续的5)不连续反应(概念)当反应物和生成物都不是纯矿物相转变,存在成分可变的固溶体矿物时,变质反应将变的十分复杂。
3、根据反应前后矿物原子数的变化分类:
6).静转移反应(概念);7).交换反应(概念)
(1)静转移反应:
反应前后矿物的原子数发生变化(前述各例)
(2)交换反应:
反应前后矿物的原子数不发生
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