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1、地质 10902 变质岩岩石学变质岩石学各章重点：第一章：变质岩与变质作用；变质作用方式第二章：变质反应的类型；变质因素对变质反应的制约；脱水、脱碳酸反应；连续反应与不连续反应第三章：变质原理和成分共生图解概念；、图；变质相第四章：变质岩的化学成分、矿物成分特征；等物理、化学系列区别，变质岩类型的划分第五章：变质岩的结构、构造类型第六章：接触变质岩定义,形成物理化学条件；接触变质岩主要结构 ,构造，矿物组合特征；接触变质晕定义, 形成的影响因素第七章：交代作用；气-液变质作用以及基本特征；主要气- 液变质岩；巴尔特“氧”法第九章：变质相、变质带、变质相系概念,区别；区域变质岩主要类型 第十章：
2、混合岩定义；脉体、基体定义；混合岩分类第十一章：原岩恢复第一章：绪论1、变质岩:在地壳发展演化过程中，已存在的各种岩石，由于地壳构造运动、岩浆活动，地热流的变化等内力地质作用，使原来岩石所处的地质环境及物理化学条件发生改变，为了适应这种变化，在基本保持固态的情况下，岩石的结构构造、物质成分发生变化而形成的一种新的岩石。这一使岩石发生变化的地质过程就总称变质作用。2、变质作用：在地壳形成和演化过程中，由于地球内力的变化，使已存的地壳岩石，在基本保持固态的条件下，从原岩的化学成分、地质 10902 变质岩岩石学矿物组成和结构构造等方面进行了调整，在特殊情况下，还可产生重熔或重溶，形成部分流体相的各
3、种作用的总和。3、变质作用的影响因素：温度： 温度是体系的热状态的直接标志。热状态的改变是导致变质作用发生的最重要的因素之一。温度范围：150-250 650-1100 指示矿物：浊沸石、蓝闪石、硬柱石、叶腊石诱发热状态改变的原因：（1）地热增温（2）上地幔热流的运动（3）岩浆活动带来的热能（4）摩擦作用产生的热能（5）放射性元素衰变释放热能的积累压力: 1).静压力：（1）负荷压力（2）流体压力2).应力：（1）可更新应力（2）不可更新应力。主要有：挠曲应力、薄膜应力、热应力。 具化学活动性流体: 1）流体相组成： H2O，CO2，K，Na，Si，Mg，O2,A1，Fe，C1，F，S，CH3
4、， CH42）流体相存在状态:(1)低温-气态或液态(2)超临界状态-高密度气体3）流体相来源:(1)岩浆活动(2)变质作用提供的流体(3)板块俯冲带入的海水(4)未变质的原岩中会保存流体时间:1）变质作用发生的地质时代2）变质作用发生到终止所经历的时间4、变质作用的作用方式：1）重结晶作用特征：粒度不断加大，相对大小均匀化，颗粒外形变得规则。2）变质结晶作用：在变质作用的温度、压力范围内，在原岩基本保持固态条件下，新矿物相的形成过程，与此同时必有相应的原有矿物趋于消失。特征：变质反应前后，岩石的总成分保持不变3）交代作用：在变质条件下，由变质原岩以外的物质带入和原岩物质的带出，而造成的一种矿
5、物被另外一种化学成分上与其不同地质 10902 变质岩岩石学的矿物所置换的过程。特征：变质反应前后，岩石的总成分保持不变,新矿物形成与旧矿物消失是同时进行,固态为主，有流体相的存在。4）变质分异作用：指成分均匀的原岩，在岩石总成分不变的前提下，造成矿物组合不均匀的一种变质作用。变质分异作用机理：结核原理-说明变斑晶的形成过程,不稳定组分的局部溶解,最稳定组分的沉淀及局部富集5）变形和碎裂 变形和碎裂是变质过程中的一种重要作用，它既与岩石(包括组成它们的矿物)的力学性质有关，又与变形岩石所处的深度、应力的大小强度等因素有关。影响因素：1）原岩成分和结构的控制(碳酸盐类岩石,硅质岩,砂岩和粉砂岩)
6、2）外界因素-温度、压力、活动性流体6、变质作用的类型: 局部变质作用; 冲击变质作用；交代变质作用；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；前进变质作用；退变质作用；复变质作用第二章：变质反应1、变质岩的形成方式：（1）变质结晶作用；（2）变质重结晶作用；(3)变形作用; (4)变质分异作用; (5)交代作用 2、变质反应：岩石在变质过程中最主要的变化是矿物成分的变化，而矿物成分变化都是通过特定的化学反应实现的。这种发生在变质作用条件下的化学反应称作变质反应。变质反应的影响因素 ：原岩成分；结构构造 ; 环境的物化条件。交代矿物 原岩特征保 留程度 蚀变带划分
7、命名 举例5 保留 未蚀变原岩 以原岩命名 花岗岩5-50 基本保留 弱蚀变带 弱化原岩名称 弱云英岩化 花岗岩50-95 尚可辨认 强蚀变带 强化原岩名称 强云英岩化 花岗岩95 消失 蚀变岩带 交代矿物 蚀变岩 白云母云英 岩地质 10902 变质岩岩石学3、书写变质反应方程式原则: 高温矿物组合写在右侧，低温矿物组合写在左侧正向反应：升温过程从左至右的反应；逆向反应：降温过程自右至左的反应 4、变质反应的类型: 固体-固体反应; 有流体相存在的反应；连续与不连续反应固体-固体的反应特点：反应物与生成物均为固体、受温度、压力控制-温压指示计、P-T 图解为直线固体-固体反应类型：同质多相变
8、体反应；固溶体的出溶; 矿物有序状态的转变; 纯固相之间的反应1）同质多相变体反应：化学组成相同的固体，在不同的热力学条件下，常会形成晶体结构不同的同质异构体，这种现象叫同质多晶或同质多相现象。 2）固溶体的出溶：高温时固溶体矿物为均一的一相，当温度降低到固溶体分解曲线之下，就会分解为成分不同的两相。3）矿物有序状态的转变：长石中的 A1-Si、某些铁镁矿物中的Mg-Fe、高镁方解石和白云石中的 Ca-Mg 均存在占位有序度。4）纯固相之间的反应: 反应物和生成物是化学成分不同的纯固相矿物 有流体相存在的反应类型：水化和脱水反应；碳酸化和脱碳酸；水+二氧化碳；氧化还原反应不连续反应: 反应物和
9、生成物之间的关系是突变的，在给定压力和流体成分条件下，反应在一个特定的温度发生。在 P-T，P-x，T-x 等双变量图解上反应物、生成物只能在单变反应线上共生。偏离了平衡条件，不是反应物消失（生成物稳定）就是反应物稳定（生成物消失） ，这样的反应称为不连续反应。 连续反应: 成分可变的固溶体，反应物与生成物之间的关系是渐变的，在给定压力和流体成分条件下，反应在一个温度范围内连续发生。在 P-T、P-X、T-X 等双变量图解上，反应物和生成物在双变反应区内共存。在双变区中，成分不断调整，反应的 P-T 条件取决于岩石成分。这样反应称为连续反应或滑动反应。 5、变质反应的制约因素：温度、负荷压力、
10、流体压力、流体相的组成、氧逸度6、成核速率：单位体积中、单位时间内形成的新矿物相的晶核数目地质 10902 变质岩岩石学7、固相反应：相界面的化学反应和固相内物质迁移两个过程。相界面上的化学反应一般经历三个过程：第一、反应物之间的混合接触并产生表面效应。第二、化学反应，并形成新相的晶核。第三、晶核逐渐长大，但结构上仍是不完整的具有很多缺陷，随着温度升高，这些晶格缺陷得到校正和调整而最终导致新矿物相的形成。第三章:共生分析和变质相1、矿物组合：在共生分析中，把一定化学成分岩石达化学平衡时的矿物成分称为矿物组合或矿物共生、矿物共生组合。2、矿物共生组合的标准：1）只有相互接触的矿物才可以看作是一个
11、矿物共生组合；2）一个矿物共生组合的各矿物属同一世代，相互间无反应和交代现象 ；3）一个矿物共生组合中，同种矿物的化学成分及光性常数特征应相近，如有环带，则其边部化学成分及光性特征近似；4）一个矿物共生组合中的一对矿物之间元素的分配符合 Nernst 分配定律，即各处元素的分配系数近相等 ；5）矿物共生组合中矿物共生关系应符合矿物相律，即矿物相数不超过惰性组分数。3、吉布斯相律：在平衡体系中相的数目 p、自由度 f 和组分数 c 有如下关系：p+f=c+2注：p 为平衡共生相的数目，岩石系统的相数等于该系统共生组合中矿物数；f 为自由度数，即相平衡系统内能在一定范围内独立改变而不引起相的种类和
12、数目发生改变的独立变量数；c 为组分数，即描述系统各相组成所需独立物质的最小数目。4、Goldschmidt 矿物相律：在一定温度、压力范围内平衡的矿物相数不大于该岩石系统的独立组分数（pc） 。注：在封闭条件下岩石系统达平衡时服从 Gibbs 相律由于变质作用常常是在一定温度和压力区间内进行并达平衡的，必定至少有两个自由度，即 f2。由吉布斯相律公式可得：f=c2p2。因此 pc。组分分析：对岩石系统各组分作具体分析，找出对矿物共生组合影响最大的三、四个组分把多组分岩石系统简化为三组分或四组分系统，才有可能作出成分-共生图解，表示岩石化学成分与矿物组地质 10902 变质岩岩石学合的关系，这
13、一过程叫做组分分析。组分分析思路：微量组分：如 SrO、BaO、CuO、NiO等，在共生分析时可不考虑。副矿物：如磁铁矿、钛铁矿、榍石、金红石、锆石、磷灰石和硫化物等,对这些副矿物和其中所含的 TiO2、ZrO、P 2O5和 S 共生分析时可不考虑。通常的变质岩，只要考虑SiO2、A1 2O3、Fe 2O3、FeO、MnO、MgO、CaO、Na 2O，K 2O，CO 2、H 2O 这11 个氧化物。注：作共生图解时可不考虑过剩组分，将互成类质同象代替的组分合并为一个独立组分,而把过剩矿物放在共生图解之外,有效独立组分它们之间的比例对矿物共生组合起决定性的作用。ACF 图编制A=Al2O3Fe
14、2O3 C=CaOF=FeOMgOMnO ACF=100.ACF 图表明：在一定温度压力条件下形成并达内部平衡的岩石，其矿物共生组合取决于原岩的总化学组成，并随着原岩的总化学组成的变化呈现有规律的变化。ACF 图解编制步骤1)用副矿物含量校正岩石化学分析 2)计算氧化物的摩尔数 3)用钾长石、钠长石校正摩尔数Al 2O3，用磷灰石校正CaO，用方解石校正 CaO 副矿物校正后岩石的 ACF 值计算方案总结如下：A=Al2O3Fe 2O3(Na 2OK 2O) C=CaO(3.3P 2O5 CO 2) F=FeOMgO MnO ACF=100AKF 图解A= A1 2O3+ Fe2O3K2O K
15、= K2O F= FeO+ MgO+ MnO A+K+F=100（And-红柱石 Pl-斜长石 Crd-堇青石 Ms-白云母 Bi-黑云母 Mi-微斜长石）AKF 的计算方案为：地质 10902 变质岩岩石学A =A1 2O3+Fe2O3- (Na2O+K2O+ CaO) K =K2O F =FeOl+MgO+MnO A+K+F=100各图解的优缺点ACF 图解：一般地说，ACF 图解可以表示几乎所有的常见变质岩和主要造岩矿物，说明其相互关系，这是它的最大优点。其主要缺点是不能表示中低温时由于 K2O 过剩与不足引起的钾长石与富铝贫钾矿物不共生关系、FeO/MgO 比值对共生组合的影响、铁镁矿物的化学成分变化。AKF 图解： AKF 图的最大优点是能反映由于 K2O 过剩与不足引起的钾长石与富铝贫钾矿物不共生关系。主要缺点是只适用于泥质、长英质岩石、不能表示 FeO/MgO 比值对共生组合的影响、铁镁矿物的化学成分变化。 AFM 图： AFM 图把泥质变质岩看作 A12O3-K2O-FeO-MgO 四元系，把FeO、MgO 作为独立组分，因而比 ACF 图和 AKF 图更严格、合理，可很好地表示岩石的 FeO/MgO 比值与矿物共生组合的关系和铁镁矿物的化学成分变化。5、变质相: 变质相是一定温度和压力范围内形成的各种化学组成的变质岩中的一套变质
