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1、变质岩原岩研究变质岩原岩研究一、研究意义一、研究意义 1.研究变质作用发生的构造背景研究变质作用发生的构造背景 2.重朔地壳演化历史重朔地壳演化历史 3.原岩建造与成矿专属性原岩建造与成矿专属性二、原岩的主要成因类型二、原岩的主要成因类型 1.岩浆凝结型岩浆凝结型 2.过渡型过渡型 3.正常沉积型正常沉积型变质岩原岩研究变质岩原岩研究三、研究途径三、研究途径 1.地质产状和岩石组合地质产状和岩石组合 2.岩相学标志岩相学标志 3.岩石化学和地球化学特征岩石化学和地球化学特征 4.副矿物特征副矿物特征（一）地质产状和岩石组合（一）地质产状和岩石组合 1.地质产状地质产状 2.岩石组合岩石组合岩浆
2、结晶型岩石组构副变质岩的地质产状构造变形的改造组合-产状-地质事件 （二）岩相学标志（二）岩相学标志 1.变余组构变余组构 2.变质矿物种类变质矿物种类超基性岩超基性岩富镁、铁、钙，贫铝基性岩基性岩富铝、铁、镁、钙中性中性-酸性岩酸性岩富铝、钙、钠、钾绿泥石绿泥石 5(Mg,Fe)O:2Al2O3:3SiO2:8H2O阳起石阳起石 2CaO: (Mg,Fe)O:8SiO2:H2O角闪石角闪石 2CaO:4(Mg,Fe)O:Al2O3:8SiO2:2H2O 斜方辉石斜方辉石 2(Mg,Fe)O:2SiO2单斜辉石单斜辉石 CaO:MgO:2SiO2 基性斜长石基性斜长石 CaO:Al2O3:2S
3、iO2硅线石，兰晶石，红柱石硅线石，兰晶石，红柱石 Al2O3:SiO2 方解石方解石 CaO:CO2堇青石堇青石 MgO:2Al2O3:5SiO2 方柱石方柱石 4CaO:Al2O3:6SiO2十字石十字石 FeO:2Al2O3:2SiO2:H2O 透辉石透辉石 CaO:MgO:2SiO2硬绿泥石硬绿泥石 2(Mg,Fe)O:2Al2O3:2SiO2:4H2O页岩页岩高铝、少铁、镁碳酸岩碳酸岩高钙、少镁（三）岩石化学和地球化学方法（三）岩石化学和地球化学方法依据：依据：1.除交代、蚀变、混合作用外，变质岩是在原岩化学成分除交代、蚀变、混合作用外，变质岩是在原岩化学成分 相对封闭条件下转变的，
4、其成分变化基本属等化学的。相对封闭条件下转变的，其成分变化基本属等化学的。 2.岩浆岩、沉积岩在成分上存在较明显差别。岩浆岩、沉积岩在成分上存在较明显差别。 SiO2 正变质岩正变质岩 35-75% 副变质岩 变化范围大 碳酸盐岩 0% 石英砂岩、硅质岩80%Al2O3 正变质岩正变质岩 K2O+Na2O+CaO*FeO 正变质岩正变质岩 15% 副变质岩 含量不定 （BIF）MgO+CaO 正变质岩正变质岩 30% 副变质岩 可变 CaO 56%; MgO 47%K2O/Na2O 正变质岩正变质岩 K2O/Na2O 1 (23)岩石化学和地球化学方法 利用变质岩的岩石化学、地球化学特征，采用
5、利用变质岩的岩石化学、地球化学特征，采用类比类比和和 统计统计形式进行原岩性质的判别。形式进行原岩性质的判别。 （1 1）区分正、副变质岩）区分正、副变质岩 （2 2）区分原岩的岩石类型）区分原岩的岩石类型 （3 3）探讨原岩的构造环境）探讨原岩的构造环境利用岩石化学和地球化学方法准则 （1）以地质产状为基础）以地质产状为基础 （2）限定适用范围）限定适用范围(主要岩石类型主要岩石类型) （3）依据成岩过程中元素迁移规律）依据成岩过程中元素迁移规律 （4）保证样品的代表性和分析精度）保证样品的代表性和分析精度岩石化学和地球化学方法（一）区分原岩类型的图解（一）区分原岩类型的图解适用于基性系列变
6、质岩适用于基性系列变质岩岩石化学和地球化学方法区分区分长英质变质岩长英质变质岩原岩的方法原岩的方法浅粒岩、（黑云）变粒岩、浅色麻粒岩浅粒岩、（黑云）变粒岩、浅色麻粒岩 根据中酸性岩浆岩风化分解过程，矿物稳定性根据中酸性岩浆岩风化分解过程，矿物稳定性 石英 SiO2 稳定稳定 斜长石(Na,Ca)O:Al2O3:2SiO2分解 钾长石 K2O:Al2O3:2SiO2 分解 铁镁矿物 分解适用于长英质系列适用于长英质系列适用于长英质系列适用于长英质系列适用于长英质系列适用于长英质系列利用岩石化学和地球化学方法准则 （1）以地质产状为基础）以地质产状为基础 （2）限定适用范围）限定适用范围(主要岩石
7、类型主要岩石类型) （3）依据成岩过程中元素迁移规律）依据成岩过程中元素迁移规律 （4）保证样品的代表性和分析精度）保证样品的代表性和分析精度岩石化学和地球化学方法研究研究副变质岩副变质岩原岩的方法原岩的方法岩石化学和地球化学方法判别成因和构造环境判别成因和构造环境玄武岩的喷发环境玄武岩的喷发环境洋中脊玄武岩洋中脊玄武岩（MORB）洋底玄武岩、深海玄武岩 出现在扩张性大洋板块边缘出现在扩张性大洋板块边缘火山弧玄武岩火山弧玄武岩（VAB）岛弧玄武岩 产生在汇聚板块附近产生在汇聚板块附近板内玄武岩板内玄武岩（WPB）热点玄武岩 出现在板块内部出现在板块内部 大陆玄武岩、大洋（洋岛）玄武岩大陆玄武岩
8、、大洋（洋岛）玄武岩适用于拉斑适用于拉斑-钙碱性系钙碱性系列列F1a*SiO2 -b*TiO2 c*Al2O3 +d*FeO e*MgO f*CaO g*Na2O h*K2OF2-i*SiO2 -j*TiO2 k*Al2O3 -l*FeO m*MgO n*CaO o*Na2O +p*K2OF2-i*SiO2 -j*TiO2 k*Al2O3 -l*FeO m*MgO n*CaO o*Na2O +p*K2OF3-q*SiO2 -r*TiO2 s*Al2O3 -t*FeO u*MgO v*CaO w*Na2O -x*K2O岩石化学和地球化学方法 慎重利用岩石化学资料：慎重利用岩石化学资料： （1）不
9、同成因的同种岩石类型成分应无明显变化。）不同成因的同种岩石类型成分应无明显变化。 （2）类比法仅对成分有明显差异的岩石有效。）类比法仅对成分有明显差异的岩石有效。 （3）岩石成因的复杂性。）岩石成因的复杂性。 （4）变质建造演化的不可逆性，影响化学成分的直接对比。）变质建造演化的不可逆性，影响化学成分的直接对比。（四）副矿物方法（四）副矿物方法1.副矿物种类及含量副矿物种类及含量 基性岩基性岩 磁铁矿、磷灰石、榍石磁铁矿、磷灰石、榍石 酸性岩酸性岩 锆石、独居石、磷钇矿锆石、独居石、磷钇矿 典型沉积岩典型沉积岩 副矿物含量较高副矿物含量较高 原地型粘土原地型粘土 -含大量母岩副矿物含大量母岩副
10、矿物 近剥蚀区近剥蚀区 -大量细粒副矿物大量细粒副矿物 化学沉积粘土化学沉积粘土-不含副矿物不含副矿物 副矿物方法副矿物方法2.副矿物标型特征副矿物标型特征 晶型、颜色、光泽、延长系数、磨圆度晶型、颜色、光泽、延长系数、磨圆度 岩浆型副矿物：岩浆型副矿物：晶形完整、晶棱清晰、晶形完整、晶棱清晰、 可见生长纹。可见生长纹。 火山火山- -沉积型副矿物：沉积型副矿物：半自型、磨圆现象、半自型、磨圆现象、 分选较差。分选较差。 沉积型副矿物沉积型副矿物：磨圆显著、分选良好、表面粗磨圆显著、分选良好、表面粗 糙、光泽消失（毛玻璃化）、划痕。糙、光泽消失（毛玻璃化）、划痕。副矿物方法副矿物方法3.副矿物
11、粒度（及分选性）副矿物粒度（及分选性） （1） 受控于岩浆冷却速度受控于岩浆冷却速度 侵入岩侵入岩-副矿物粒度相对副矿物粒度相对粗粗 喷出岩喷出岩-副矿物粒度相对副矿物粒度相对细细 （2）受控于基岩性质）受控于基岩性质 基性岩基性岩-副矿物粒度相对副矿物粒度相对细细 酸性岩酸性岩-副矿物粒度相对副矿物粒度相对粗粗 （3）沉积岩中锆石粒度均一，分选好）沉积岩中锆石粒度均一，分选好 自型锆石自型锆石半自形锆石半自形锆石半自形锆石半自形锆石磨圆锆石磨圆锆石磨圆锆石磨圆锆石复杂的结晶历史复杂的结晶历史 变质岩地区锆石常具有复杂的结构 残留锆石残留锆石 新生锆石（重结晶）新生锆石（重结晶）残留锆石残留锆
12、石具生长纹的新生锆石具生长纹的新生锆石多个残留锆石多个残留锆石“核核”重结晶的锆石重结晶的锆石“边边”具熔蚀特征的锆石具熔蚀特征的锆石“核核”自型的锆石自型的锆石“边边”锆石锆石1锆石锆石2锆石锆石3磨圆锆石磨圆锆石“核核”具岩浆生长纹的锆石具岩浆生长纹的锆石“边边”小结小结： 变质岩的原岩恢复是基础性研究工作变质岩的原岩恢复是基础性研究工作涉及：涉及： 结晶岩石学、沉积学、火山地质学、地层学、结晶岩石学、沉积学、火山地质学、地层学、地球化学、构造地质学、变质地质学等学科。地球化学、构造地质学、变质地质学等学科。 是研究变质作用构造环境、前寒武纪地质、地是研究变质作用构造环境、前寒武纪地质、地
13、壳演化的重要依据。壳演化的重要依据。研究途径研究途径 1.地质产状和岩石组合地质产状和岩石组合 2.岩相学标志岩相学标志 3.岩石化学和地球化学特征岩石化学和地球化学特征 4.副矿物特征副矿物特征慎重利用岩石化学资料：慎重利用岩石化学资料： （1）不同成因的同种岩石类型成分应无明显变化。）不同成因的同种岩石类型成分应无明显变化。 （2）类比法仅对成分有明显差异的岩石有效。）类比法仅对成分有明显差异的岩石有效。 （3）岩石成因的复杂性。）岩石成因的复杂性。 （4）变质建造演化的不可逆性，影响成分的直接对比。）变质建造演化的不可逆性，影响成分的直接对比。冀东变质岩区研究实例1984 孙大钟 冀东早
14、前寒武地质1984 张秋生 中国早前寒武纪地质及成矿作用1985 钱祥麟 冀东前寒武纪铁矿地质1991 贺同兴 冀东太古代花岗岩成因迁西群原岩类型基性火山岩、部分中酸性火山岩和沉积岩。具多旋回性。滦县群火山沉积旋回。朱杖子群火山沉积旋回。冀东太古代变质地层体系应解体冀东太古代变质地层体系应解体 部分基性变质岩层状侵入岩 大部分长英质片麻岩花岗质侵入岩冀东太古代岩石圈演化过程冀东太古代岩石圈演化过程 3.0Ga 上地幔部分熔融、幔源岩浆混染作用； 下地壳岩石圈部分熔融作用、变质岩系深融作用 （5）变质建造）变质建造变质建造变质建造在特定大地构造环境内，变质岩石在特定大地构造环境内，变质岩石 有规
15、律的自然共生组合。是原始的有规律的自然共生组合。是原始的 沉积、火山、岩浆建造和变质作用的沉积、火山、岩浆建造和变质作用的 综合产物。受原岩建造、变质作用综合产物。受原岩建造、变质作用 双重因素控制。双重因素控制。变质建造基本特征变质建造基本特征 （1）呈区域性产出；）呈区域性产出； （2）具相近的产状、组成、组构；（原岩系列）具相近的产状、组成、组构；（原岩系列） （3）具相近的变质作用类型特征。）具相近的变质作用类型特征。变质建造主要类型变质建造主要类型 一、太古代旋回的变质建造一、太古代旋回的变质建造 （1）绿岩带地体）绿岩带地体-低压，绿片岩相低压，绿片岩相-低角闪岩相变质低角闪岩相变
16、质 变质超基性岩变质超基性岩-基性火山岩建造基性火山岩建造 变质中酸性火山岩变质中酸性火山岩-浊流岩浊流岩-杂砂岩建造杂砂岩建造 （2）麻粒岩地体）麻粒岩地体-中高级区域变质、混合岩化普遍中高级区域变质、混合岩化普遍 基性火山岩基性火山岩-基性硬砂岩（少量超基性岩）基性硬砂岩（少量超基性岩） 中酸性火山岩中酸性火山岩-火山沉积岩建造火山沉积岩建造二、晚太古代二、晚太古代中元古代旋回中元古代旋回 沉积物增多、火山活动多样性 （1）火山岩型）火山岩型 基性火山岩基性火山岩-凝灰岩建造凝灰岩建造 （含硼）细碧角斑质火山岩建造（含硼）细碧角斑质火山岩建造 （2）火山沉积型）火山沉积型 （菱镁）大理岩（
17、菱镁）大理岩-碧玉岩建造碧玉岩建造 碧玉硅铁质建造碧玉硅铁质建造 （3）孔兹岩系）孔兹岩系 富铝片（麻）岩富铝片（麻）岩-矽线石英片岩矽线石英片岩-石墨片麻岩石墨片麻岩-斑花大理岩建造斑花大理岩建造三、元古代三、元古代-古生代旋回古生代旋回 原岩类型多、线性活动带原岩类型多、线性活动带 （1）火山岩系）火山岩系 黑云变粒岩黑云变粒岩-斜长角闪岩建造斜长角闪岩建造 绿片岩建造绿片岩建造（中基性火山岩）（中基性火山岩） 黑云变粒岩黑云变粒岩-浅粒岩建造浅粒岩建造（中酸性火山岩）（中酸性火山岩） 角斑岩角斑岩-细碧岩建造细碧岩建造（海相火山岩）（海相火山岩） （2）火山）火山-沉积岩系沉积岩系 绿片
18、岩绿片岩-黑云斜长片麻岩建造黑云斜长片麻岩建造 二云母片岩二云母片岩-变基性岩建造变基性岩建造 镁质大理岩镁质大理岩-硅质岩建造硅质岩建造 （3）沉积岩系）沉积岩系 板岩板岩-碳酸盐岩建造碳酸盐岩建造 碳酸盐岩建造碳酸盐岩建造 变质砾岩建造变质砾岩建造 黑云母片麻岩建造黑云母片麻岩建造变质建造演化变质建造演化阶段性、不可逆性阶段性、不可逆性 科马提岩科马提岩 绿岩带建造绿岩带建造 蛇绿岩建造蛇绿岩建造 硅铁建造硅铁建造 鲕状赤铁矿建造鲕状赤铁矿建造 蓝闪石片岩建造蓝闪石片岩建造 面形中高级变质面形中高级变质 线形中高级变质线形中高级变质 线线-面形低级变质面形低级变质 埋藏变质埋藏变质参考书目变质岩岩石学教程变质岩岩石学教程 游振东等1988中国地质大学出版社变质岩岩石学变质岩岩石学 贺同兴等1987地质出版社变质作用与变质带变质作用与变质带 都城秋穗1979地质出版社变质岩成因变质岩成因 温克勒1980地质出版社变质岩的原岩识别及其恢复方法变质岩的原岩识别及其恢复方法 地质科学院情报所编1975变质岩原岩图解判别法变质岩原岩图解判别法 王仁民等1987地质出版社岩石化学岩石化学 邱家骧等1991地质出版社Metamorphic Petrology F.J.Turner 1981
