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1、变质岩变质岩变质岩变质岩 Metamorphic RockMetamorphic Rock第九章第九章 区域变质岩区域变质岩授授 课课 内内 容容 概述及分类 低压区域变质相系 中压区域变质相系 高压区域变质相系 由于区域变质的基本定义是大规模（区域尺度）由于区域变质的基本定义是大规模（区域尺度）的变质作用，而不论其变质条件、变质环境如何，这的变质作用，而不论其变质条件、变质环境如何，这使得区域变质作用囊括了各种复杂因素和各种变质环使得区域变质作用囊括了各种复杂因素和各种变质环境下的变质作用。将地壳区域变质概略划分为：境下的变质作用。将地壳区域变质概略划分为：l造山变质造山变质- -大陆区大陆
2、区l洋底变质洋底变质- -大洋区大洋区l埋藏变质埋藏变质- -变质作用变质作用成岩作用成岩作用l混合岩化混合岩化- -变质作用变质作用岩浆作用岩浆作用区域变质岩u埋藏变质岩埋藏变质岩 埋藏变质岩的一般特征埋藏变质岩的一般特征 1.1.出现在造山变质和洋底变质的很低级部分出现在造山变质和洋底变质的很低级部分2.2.变质因素以很低温（变质因素以很低温（150350150350）、低压（）、低压（0.35GPa0.35GPa）3.3.流体成分也是一个重要因素，因而常常伴随低温交代作用流体成分也是一个重要因素，因而常常伴随低温交代作用 4.P-T4.P-T范围小，仅包括沸石相和葡萄石范围小，仅包括沸石
3、相和葡萄石- -绿纤石相两个变质相绿纤石相两个变质相 区域变质岩u埋藏变质岩埋藏变质岩 埋藏变质岩的一般特征埋藏变质岩的一般特征 5.5.矿物成分上以含沸石、葡萄石、绿纤石、混层状粘土矿物矿物成分上以含沸石、葡萄石、绿纤石、混层状粘土矿物等很低温矿物及大量原岩中残留矿物为特征等很低温矿物及大量原岩中残留矿物为特征 6.6.岩石无片理，变余结构构造发育，外貌上与未遭受变质的岩石无片理，变余结构构造发育，外貌上与未遭受变质的原岩很难区分原岩很难区分 7.7.通常缺乏与埋藏变质相关的岩浆活动通常缺乏与埋藏变质相关的岩浆活动 区域变质岩埋藏变质岩的主要岩石埋藏变质岩的主要岩石 沸石相沸石相 沸石相变质
4、岩与未变质岩石渐变过渡很难区分。二者常沸石相变质岩与未变质岩石渐变过渡很难区分。二者常以变质火山岩和硬砂岩中出现浊沸石或以变质火山岩和硬砂岩中出现浊沸石或AbAb代替方沸石为标志。代替方沸石为标志。 由于浊沸石、葡萄石是富钙的矿物，因此，它们出现由于浊沸石、葡萄石是富钙的矿物，因此，它们出现在变质火山岩、火山碎屑岩和硬砂岩中，由火山玻璃、斜长在变质火山岩、火山碎屑岩和硬砂岩中，由火山玻璃、斜长石等火山物质形成，而不能出现在贫钙的变质泥质岩中石等火山物质形成，而不能出现在贫钙的变质泥质岩中 区域变质岩葡萄石葡萄石绿纤石相绿纤石相 岩石结晶程度比沸石相稍高，有时可有微弱的片理。矿岩石结晶程度比沸石
5、相稍高，有时可有微弱的片理。矿物成分以变质火山岩、硬砂岩中浊沸石消失，绿纤石出现，物成分以变质火山岩、硬砂岩中浊沸石消失，绿纤石出现，变质泥质岩和长英质岩石中黑硬绿泥石出现为特征。变质泥质岩和长英质岩石中黑硬绿泥石出现为特征。区域变质岩u造山变质岩造山变质岩 造山变质岩的一般特征造山变质岩的一般特征 1.1.广泛分布在前寒武纪结晶基底和显生宙造山带，面积往往达广泛分布在前寒武纪结晶基底和显生宙造山带，面积往往达数百乃至数千数百乃至数千kmkm2 2，变质区外形可分为面状和带状两类：在太，变质区外形可分为面状和带状两类：在太古宙结晶基底，变质区以面状为主；在元古宙、显生宙造山带古宙结晶基底，变质
6、区以面状为主；在元古宙、显生宙造山带的核部，变质区呈一向延长的带状。的核部，变质区呈一向延长的带状。2.2.是在区域性热异常和构造应力场的联合作用的产物，变质因是在区域性热异常和构造应力场的联合作用的产物，变质因素复杂。温度、压力、偏应力和流体都起十分重要的作用。素复杂。温度、压力、偏应力和流体都起十分重要的作用。区域变质岩3.3.由于偏应力起重要作用，造山变质岩通常都遭受构造变形，由于偏应力起重要作用，造山变质岩通常都遭受构造变形，而发育明显的面、线理。而发育明显的面、线理。4.4.由于由于P/TP/T比变化大，造山变质岩分布区变质相系列和递增变比变化大，造山变质岩分布区变质相系列和递增变质
7、带演化十分复杂多样，可划分为下列三个基本类型和一系列质带演化十分复杂多样，可划分为下列三个基本类型和一系列过渡类型过渡类型: :低低P/TP/T型（红柱石型（红柱石- -夕线石型）夕线石型）; ;中中P/TP/T型（蓝晶石型（蓝晶石- -夕夕线石型）线石型）; ;高高P/TP/T型（蓝闪石型）型（蓝闪石型）5.5.造山变质的构造背景多样，主要包括弧造山变质的构造背景多样，主要包括弧沟带、大陆碰撞带沟带、大陆碰撞带和大陆拉张带三类。和大陆拉张带三类。 区域变质岩l中中P/TP/T和低和低P/TP/T区域变质岩区域变质岩 绿片岩相（绿片岩相（GSGS）- -低级区域变质相低级区域变质相 特征：低温
8、矿物组合和明显的变余结构构造；特征：低温矿物组合和明显的变余结构构造；标志：以基性变质岩中出现标志：以基性变质岩中出现Ch+Act+Ep+Ab+QCh+Act+Ep+Ab+Q组合组合泥质变质岩泥质变质岩：绿片岩相泥质变质岩从：绿片岩相泥质变质岩从ChCh带至带至BiBi带随着重结带随着重结晶增强，变余泥质结构、变质层理构造渐趋不明显，出现晶增强，变余泥质结构、变质层理构造渐趋不明显，出现板岩板岩千枚岩千枚岩云母片岩的等化学系列。云母片岩的等化学系列。区域变质岩长英质变质岩长英质变质岩：绿片岩相长英质变质岩主要有变质砂岩、变：绿片岩相长英质变质岩主要有变质砂岩、变质砾岩、变质流纹岩等，可用变余结
9、构将它们分开。质砾岩、变质流纹岩等，可用变余结构将它们分开。 基性变质岩基性变质岩：绿片岩相基性变质岩典型岩石为绿片岩，当变：绿片岩相基性变质岩典型岩石为绿片岩，当变余结构构造显著时，则视变余结构不同称为变质辉绿岩、变余结构构造显著时，则视变余结构不同称为变质辉绿岩、变质玄武岩等。质玄武岩等。 钙质变质岩钙质变质岩：若原岩为不纯灰岩，则以：若原岩为不纯灰岩，则以CcCc为主，代表性岩石为主，代表性岩石为绿帘石为绿帘石- -透闪石大理岩；若原岩为泥灰岩，则以钙硅酸盐矿透闪石大理岩；若原岩为泥灰岩，则以钙硅酸盐矿物为主，典型岩石为物为主，典型岩石为Cc-Ep-TrCc-Ep-Tr粒岩。粒岩。 区域
10、变质岩镁质变质岩镁质变质岩：镁质变质岩出现：镁质变质岩出现F F端附近矿物组合，无长石、石英。端附近矿物组合，无长石、石英。绿片岩相典型的镁质变质岩为滑石片岩、蛇纹石片岩或蛇纹岩绿片岩相典型的镁质变质岩为滑石片岩、蛇纹石片岩或蛇纹岩 区域变质岩绿帘角闪岩相（绿帘角闪岩相（EAEA） 绿帘角闪岩相是绿片岩相与角闪岩相之间过渡的低级变质相。绿帘角闪岩相是绿片岩相与角闪岩相之间过渡的低级变质相。重结晶程度比绿片岩相高，但变余结构构造仍较常见。重结晶程度比绿片岩相高，但变余结构构造仍较常见。 区域变质岩特征：该相以基性变质岩中出现特征：该相以基性变质岩中出现Ep+Hb+Ep+Hb+两相两相PlPl组合
11、组合斜长石一相为斜长石一相为AnAn0-20-2的钠长石，另一相为的钠长石，另一相为AnAn2020的斜长石的斜长石 绿帘角闪岩相富钾泥质和长英质变质岩典型组合为绿帘角闪岩相富钾泥质和长英质变质岩典型组合为，含，含钾长石不含富铝矿物。典型岩石为钾长石不含富铝矿物。典型岩石为Mi-Mi-二云母片岩（富钾二云母片岩（富钾泥质）和二云母泥质）和二云母- -长英粒岩或长英片（麻）岩（长英质）长英粒岩或长英片（麻）岩（长英质）绿帘角闪岩相基性变质岩典型组合为绿帘角闪岩相基性变质岩典型组合为，以绿帘石，以绿帘石- -石英与石英与两相斜长石和两相钙角闪石共生、普通角闪石含两相斜长石和两相钙角闪石共生、普通角
12、闪石含AlAl量较低，量较低，典型岩石为绿帘角闪岩。典型岩石为绿帘角闪岩。 区域变质岩绿帘角闪岩相钙质变质岩典型矿物组合为绿帘角闪岩相钙质变质岩典型矿物组合为，典型岩石为，典型岩石为EpEp（绿帘石）（绿帘石）-Tr-Tr（透闪石）大理岩（原岩为不纯灰岩）和（透闪石）大理岩（原岩为不纯灰岩）和Cc-Ep-TrCc-Ep-Tr粒岩（原岩为泥灰岩）粒岩（原岩为泥灰岩） 镁质变质岩代表性岩石仍为镁质变质岩代表性岩石仍为TcTc（滑石）片岩、（滑石）片岩、SerSer（蛇纹石）（蛇纹石）片岩或蛇纹岩片岩或蛇纹岩 区域变质岩角闪岩相（角闪岩相（A A）- -中级区域变质相中级区域变质相 特征：该相岩石以
13、中温矿物组合、很少见变余结构构造特征：该相岩石以中温矿物组合、很少见变余结构构造标志：以基性变质岩中出现标志：以基性变质岩中出现Pl(AnPl(An20)+Hb+Q20)+Hb+Q组合为组合为区域变质岩泥质变质岩泥质变质岩 富铝泥质变质岩典型矿物组合为富铝泥质变质岩典型矿物组合为 ，KyKy带典型岩石为带典型岩石为Ky-Ky-Alm-Alm-二云母片岩，在二云母片岩，在Fe/MgFe/Mg比高的岩石中比高的岩石中StSt仍可出现。仍可出现。SilSil带典型岩石为带典型岩石为Sil-AlmSil-Alm二云母片岩，无二云母片岩，无KyKy 富钾泥质变质岩典型矿物组合为富钾泥质变质岩典型矿物组合
14、为，含微斜长石，含微斜长石MiMi而无富而无富铝矿物，典型岩石为铝矿物，典型岩石为Mi-Mi-二云母片岩。二云母片岩。 区域变质岩长英质变质岩长英质变质岩 角闪岩相长英质变质岩典型矿物组合也为角闪岩相长英质变质岩典型矿物组合也为，典型岩石为二，典型岩石为二云母长英片麻岩。云母长英片麻岩。 基性变质岩基性变质岩 基性变质岩典型矿物组合为基性变质岩典型矿物组合为、，典型岩石为角闪岩。，典型岩石为角闪岩。 钙质变质岩钙质变质岩 由于钙铝榴石的出现，该相泥灰岩组合由于钙铝榴石的出现，该相泥灰岩组合与不纯灰岩组合与不纯灰岩组合彼此分开，典型岩石分别为彼此分开，典型岩石分别为Pl-Gro-DiPl-Gro
15、-Di粒岩和粒岩和Gro-DiGro-Di大理岩大理岩 区域变质岩镁质变质岩镁质变质岩 镁质变质岩与绿片岩相、绿帘角闪岩相明显不同，典型岩石为镁质变质岩与绿片岩相、绿帘角闪岩相明显不同，典型岩石为CumCum片岩、片岩、AntAnt片岩。片岩。 区域变质岩麻粒岩相（麻粒岩相（G G） 麻粒岩相是高级区域变质相，通常麻粒岩相是高级区域变质相，通常T T700700，P P0.3GPa0.3GPa主要见于早前寒武纪结晶地盾及显生宙造山带主要见于早前寒武纪结晶地盾及显生宙造山带 标志：以基性变质岩矿物组合中出现钙质单斜辉石斜方辉石标志：以基性变质岩矿物组合中出现钙质单斜辉石斜方辉石区域变质岩中中-
16、-低低P/TP/T麻粒岩相泥质变质岩典型矿物组合为麻粒岩相泥质变质岩典型矿物组合为。低温亚相。低温亚相（Sil-OrSil-Or带）含带）含BiBi，典型岩石为，典型岩石为Sil-Gt-OrSil-Gt-Or片麻岩（片麻岩（，可含，可含BiBi）、）、Gt-Bi-OrGt-Bi-Or片麻岩（片麻岩（）。高温亚相（）。高温亚相（Crd-Gt-OrCrd-Gt-Or带）带）BiBi消失，出现消失，出现CrdCrd（堇青石）、（堇青石）、HyHy（紫苏辉石）。典型岩石为（紫苏辉石）。典型岩石为Sil-Crd-Gt-OrSil-Crd-Gt-Or片麻岩（片麻岩（）、）、Hy-Gt-OrHy-Gt-Or
17、片麻岩（片麻岩（）。）。 泥质变质岩泥质变质岩长英质变质岩长英质变质岩 矿物组合与泥质变质岩相同，典型矿物组合也为矿物组合与泥质变质岩相同，典型矿物组合也为和和，但长石、，但长石、石英含量高。低温部分含石英含量高。低温部分含BiBi，典型岩石为，典型岩石为Sil-GtSil-Gt长英麻粒岩长英麻粒岩(，可含，可含BiBi）、）、Gt-BiGt-Bi长英麻粒岩（长英麻粒岩（）；高温部分）；高温部分BiBi消失，出现消失，出现Crd(Crd(堇青石堇青石) Hy() Hy(紫苏辉石紫苏辉石) )，典型岩石为，典型岩石为Sil-Gt-CrdSil-Gt-Crd长英麻粒岩长英麻粒岩 区域变质岩基性变质
18、岩基性变质岩 中中P/TP/T麻粒岩相基性变质岩典型矿物组合为麻粒岩相基性变质岩典型矿物组合为，典型岩石为辉，典型岩石为辉石麻粒岩。低温亚相含石麻粒岩。低温亚相含HbHb（普通角闪石），典型岩石为（普通角闪石），典型岩石为Gt-Pl-Gt-Pl-Hb-Hb-二辉石麻粒岩（二辉石麻粒岩（）；高温亚相）；高温亚相HbHb消失，典型岩石为消失，典型岩石为Gt-Gt-Pl-Pl-二辉石麻粒岩（二辉石麻粒岩（b b，） 钙质变质岩钙质变质岩 麻粒岩相钙质变质岩典型矿物组合为麻粒岩相钙质变质岩典型矿物组合为，通常无，通常无WoWo（硅灰石）、（硅灰石）、GroGro（钙铝榴石），典型岩石为（钙铝榴石），典
19、型岩石为Cc-Pl-DiCc-Pl-Di粒岩（原岩为泥灰岩）粒岩（原岩为泥灰岩）和和Pl-DiPl-Di大理岩（原岩为不纯灰岩）。大理岩（原岩为不纯灰岩）。PlPl常为方柱石交代，常为方柱石交代，DiDi常常退变为退变为HbHb。 区域变质岩镁质变质岩镁质变质岩镁质变质岩典型岩石为二辉石岩、尖晶石镁质变质岩典型岩石为二辉石岩、尖晶石- -二辉橄榄岩二辉橄榄岩 区域变质岩l高高P/TP/T区域变质岩区域变质岩 高高P/TP/T区域变质岩产于海沟带和大陆碰撞带，是地壳俯冲的区域变质岩产于海沟带和大陆碰撞带，是地壳俯冲的标志，有很重要的构造意义。典型的高标志，有很重要的构造意义。典型的高P/TP/T
20、变质相系列为变质相系列为ZLABSEZLABSE。LALA（硬柱石（硬柱石- -钠长石钠长石- -绿泥石相）、绿泥石相）、BSBS（蓝片（蓝片岩相）和岩相）和E E（榴辉岩相）是高（榴辉岩相）是高P/TP/T变质地体特有的三个变质相。变质地体特有的三个变质相。 区域变质岩硬柱石硬柱石- -钠长石钠长石- -绿泥石相（绿泥石相（LALA） 该相位于沸石相与蓝片岩相之间，仅代表一个小的该相位于沸石相与蓝片岩相之间，仅代表一个小的P-TP-T范围：，范围：，T150-300T150-300，以，以Lw+Ab+ChLw+Ab+Ch组合为特征，无沸石相特征矿物组合为特征，无沸石相特征矿物LmLm（浊沸石
21、），代之以（浊沸石），代之以LwLw（硬柱石（硬柱石) )，也无蓝片岩相特征矿物，也无蓝片岩相特征矿物GlGl（蓝闪石），代之以（蓝闪石），代之以Ab+ChAb+Ch。 区域变质岩蓝片岩相（蓝片岩相（BSBS） 蓝片岩相岩石是分布最广的高压低温变质岩，由洋壳和海沟蓝片岩相岩石是分布最广的高压低温变质岩，由洋壳和海沟沉积物俯冲变质形成，是识别古海沟带的标志。其原岩为洋沉积物俯冲变质形成，是识别古海沟带的标志。其原岩为洋壳基性壳基性超基性岩、深海钙、硅、泥质沉积物和海沟浊积岩超基性岩、深海钙、硅、泥质沉积物和海沟浊积岩 蓝片岩相特征矿物是蓝闪石类钠质角闪石蓝片岩相特征矿物是蓝闪石类钠质角闪石 区域
22、变质岩榴辉岩相（榴辉岩相（E E） 榴辉岩相（榴辉岩相（E E）是一个高压（）是一个高压（P P1GPa1GPa）变质相，以典型岩石）变质相，以典型岩石榴辉岩而得名。榴辉岩是主要由红榴辉岩而得名。榴辉岩是主要由红- -红棕色石榴石（红棕色石榴石（GtGt）和）和草绿色绿辉石（草绿色绿辉石（OmpOmp）组成的高压基性变质岩，可含）组成的高压基性变质岩，可含KyKy、Q Q，但无但无PlPl。榴辉岩相温度范围相当宽广，低温限向蓝片岩相过。榴辉岩相温度范围相当宽广，低温限向蓝片岩相过渡（图渡（图20-920-9），高温限为干的拉斑玄武岩液相线），高温限为干的拉斑玄武岩液相线 区域变质岩榴辉岩相基性变质岩榴辉岩相基性变质岩 榴辉岩相基性变质岩典型组合为榴辉岩相基性变质岩典型组合为Gt+Omp+Ky+QGt+Omp+Ky+Q代表性岩石为代表性岩石为各类榴辉岩，它们具有多种多样的地质产状。各类榴辉岩，它们具有多种多样的地质产状。 榴辉岩相非基性变质岩榴辉岩相非基性变质岩区域变质岩
