变质岩第十九讲变质岩的基本特征_2014

第十九讲变质岩结构构造特征、变质岩分类TexturesandStructuresandofMetamorphicRocksAndClassifications一、概述二、变质岩的结构特征三、变质岩的构造特征四、变质岩结构构造与原岩恢复五、变质岩分类本讲内容提要：初步了解变质岩的结构、构造类型和基本特征，注意它们与岩浆岩和沉积岩相似结构构造的区别；了解不同类型的变质岩结构的形成与变质作用因素的关系，打下从变质岩结构特征判断其变质作用类型和变质岩类型的基础；学会从变余结构和变余构造判断变质岩原岩。初步掌握变质岩的分类原则。本讲要求如果说成分特征是变质岩的内在特征——内容，那么结构构造特征就是变质岩的外在特征——形式。由于固态转变性质所致，变质岩除具有自身的岩石结构和构造（变质结构、变质构造）以外，因改造的不彻底性，可部分甚至全部保留原岩的结构构造痕迹，这些残存的结构构造被称为变余结构或变余构造。变余结构和构造是变质岩原岩恢复的重要依据。变质岩中的变质反应如果完成得不彻底，则发育不平衡结构。不平衡结构与变质变形关系是再造变质历史的重要依据。变质岩的结构构造是岩石分类命名重要依据之一。一、概述二、变质岩的结构特征分变质结构和变余结构2.1变余结构•变余似斑状结构（a）•变余斑状结构（b）•和变余砂状结构（c）acb变余碎屑石英变余石英斑晶钾长石更长石变余更长环斑钾长石变余碎屑石英变余钾长石斑晶2.2变质结构2.2.1变晶结构特点及主要类型变晶结构是变质过程中因变质矿物结晶和交代而形成的岩石所具有的结构。由于岩石是在基本保持固体状态下结晶形成的，晶体生长不自由，因此，变晶结构具有自形程度较差、粒度变化大、常见包裹体和变质反应现象等特点。变晶结构的内容与岩浆岩的全晶质结构相似，包括组成变质岩的矿物集合体的粒度、形状、自形程度、相互关系等四个。交代作用形成的岩石中普遍发育交代结构，属局部结构，其岩石结构总体属于变晶结构。交代结构不在本讲中介绍。包括变晶结构、交代结构和变形结构等。（１）反映变晶粒度、自形程度和形状特征的变晶结构自形程度：变质岩中的矿物大多为他形变晶，极少见自形的变质矿物；矿物的自形程度受成面能（formenergy)大小控制（变晶系），一般做局部描述。形状：除呈粒状以外，大量变质矿物呈柱状、纤状、针状、片状等形状，据组成变质岩矿物的形状，可将岩石结构描述为粒状（花岗）变晶结构、柱状变晶结构、纤状变晶结构、鳞片变晶结构等，如由多种形状矿物组成，可复合命名，如鳞片花岗变晶结构。左（a）多边形粒状变晶结构右（b）缝合线粒状变晶结构下（a）鳞片变晶结构下（b）纤状变晶结构下（c）交叉变晶结构下（d）束状变晶结构（１）反映变晶粒度、自形程度和形状特征的变晶结构粒度：•从绝对粒度，变晶结构分为：粗粒（＞2mm）、中粒（2-1mm）、细粒(1-0.1mm)和微粒（＜0.1mm）变晶结构等。•从相对粒度，变晶结构分为：（a）等粒变晶结构，要进一步描述粒度绝对大小；（b）不等粒变晶结构：要描述粒度变化范围；（c）斑状变晶结构：进一步对岩石的基质按绝对粒度+形状变晶结构描述；从相对粒度分：（a）等粒变晶结构，进一步按粒度绝对大小划分；（b）不等粒变晶结构：要描述粒度变化范围；（c）斑状变晶结构：进一步对岩石的基质按绝对粒度+形状变晶结构描述；多边形变晶结构相互关系（1）——包裹关系又称嵌晶状变晶结构，属局部结构。嵌状变晶结构的特点是大颗粒包含有细小颗粒包裹体，相对大的变晶称变嵌晶，统称包含变晶结构。包裹体多，变嵌晶呈筛状，则称为筛状变晶结构。当包裹体定向排列时，则称为残缕结构（下图a）。若残缕强烈弯曲呈S形，状如雪球，又称为雪球结构（下图b）。相互关系（2）——反应结构当变质反应或交代反应不彻底，造成反应物与生成物共存的结构现象，这类结构称为反应结构或不平衡结构。反应结构或不平衡结构是重建变质反应、划分矿物世代、再造变质历史的重要依据。港湾结构岛屿结构2.2变形结构变形结构是由变形机制所形成的变质岩（动力变质岩）的特征结构，它因变形性质的不同而特征不同。观察变形结构除了从露头、手标本和岩石薄片尺度外，也常从更小尺度的晶内和晶界角度观察。国外学者在有关构造地质学的文献中常称其为组构（fabric)或显微构造(micro-textures或micro-tectonics)。在描述岩石时，我们不仅要描述岩石总体的变形结构特征，也要在描述组分特征是，对晶内和晶界变形特征加以描述。2.2.1动力变质岩的变形结构•无论是脆性变形还是塑性变形，都趋向于使岩石细粒化，而且或多或少有原岩颗粒残留。变形结构观察内容包括岩石尺度和晶体尺度。玻璃质碎粒结构2.2.2晶内和晶界变形的结构表现（１）晶粒脆性变形（２）晶内塑性变形（３）扩散流动分变质和变余两个成因类型1.变质（变成）构造分定向、非定向两类•1.1定向构造•定向构造是变质岩中组成集合体呈方向性排列，是变质岩区别于岩浆岩和沉积岩的一大重要特征，分面状构造和线状构造两大类。在露头上正确识别和测量面理和/或线理产状，是变质岩区域地质调查的重要技能之一。•1.1.1面状构造•面状构造是变质岩表现为一系列近平行排列的面，这种面在变质作用过程中由在应力的参与作用下形成，统称为面理（foliation）三、变质岩的构造特征a.板状构造；b.千枚状构造；c.片状构造；d.片麻状构造；e.层状（条带状）构造；f.眼球状构造片状构造片麻状构造条（纹）带状构造眼球状构造•a.拉伸线理（矿物定向，整体呈拉伸线理构造的岩石称L-构造岩）•b.同时发育面理和拉伸线理（矿物在面理上定向，S-L构造岩）•c.皱纹线理（对应于小型柔皱如折劈脊的线理）•d.交面线理（晚期面理交切早期面理而产生的一组线理）•1.1.2线状构造•变质岩中的线状构造以线理（lineation）为主，是岩石中各种线状要素的平行或近平行定向排列。•1.2无定向构造•主要有块状构造、斑点状构造、瘤状构造角砾状构造、云染状和雾迷状构造等类型图21-34无定向构造示意图向上变细的沉积粒序层的岩石在变质之后变成向上变粗的粒序层的可能的假倒转关系；正确区分要点：仅以变余的碎屑石英、长石的粗细为判断标志！2.变余构造正变质岩常见：变余枕状构造、变余气孔构造、变余杏仁构造等；副变质岩常见：变余（交错、粒序、韵律等）层理构造变余韵律层理构造据Wangetal.(2009)岩性：绿岩（SulitjelmaDistrict,NorwayandSweden）构造：变余枕状构造，块状构造（上左；片状构造）矿物：斜黝帘石+普通角闪石+钠质斜长石+/-石英结构：粒状柱状变晶结构、交代假象结构挪威瑞典交界蛇绿岩中的变质玄武岩露头和镜下照片（据Mason&Sang，2007）三、变质岩结构构造对原岩恢复的启示基本途径（四个）（1）地质产状和岩石组合；（2）岩相学（特殊成分矿物和变余矿物、变余结构*、变余构造*）；（3）地球化学（主-微量元素、同位素等）；（4）副矿物组合特征和某些矿物如锆石的晶内和晶外特征。高级变质岩中的一些变余结构变余辉长结构（上）变余辉绿结构（下）变余辉长结构（上）变余辉绿结构（下）四、变质岩分类成因分类•区域变质岩（通常的造山变质岩）•接触热变质岩•气液交代变质岩•混合岩•动力变质岩小结1.变质岩的结构构造按成因分为“变质”和“变余”两类；2.变质结构又分变晶结构、交代结构和变形结构。变晶结构与岩浆岩的全晶质结构相似，其结构内容也包括组成岩石矿物或矿物集合体的自形程度、形状、粒度和相互关系等。由于矿物在固态下生长能力不同和片、柱状矿物的广泛发育，变晶结构中广泛发育他形变晶结构、包含变晶结构和柱状和鳞片变晶结构，其粒度的粗细等级界线也相应调低一个级序。3.变质反应结构是重建变质作用过程的重要依据，有关内容将在双语课程“变质地质学”中介绍；4.变余结构构造是变质岩原岩恢复的重要证据，应努力掌握。思考题1.掌握ACF和A’KF图解各个端元所代表的化学组分，读懂五大化学类型变质岩在图中的分布区域及其所指示的化学成分特点、和可能出现的变质矿物；2.已知岩石的矿物组合，指出它们的化学类型Di＋Tr＋Q＋Cc＋Dol；②And＋Crd＋Ms＋Bi＋Q；③Pl＋Hb（普通角闪石）＋Di＋Bi＋Q；Ms＋Bi＋Mi＋Pl＋Q3.给定一个以长石和石英为主要矿物的区域变质岩石，你认为如何从四个途径对其原岩进行恢复？4.区分：变斑晶、变余斑晶、碎斑；5.板状构造、千枚状构造、片状构造、片麻状构造6.比较下列岩石：（1）绿岩、绿片岩、钠长-绿帘角岩、青磐岩；（2）钙硅酸盐角岩、钙硅酸盐粒岩、夕卡岩、榴辉岩；（3）白云母石英岩、白云母-石英片岩、云英岩、白片岩；TheEnd