变质岩7第二十二讲中P-T高温和高P-T型变质岩_2014-1

第二十二章中P/T高温和高P/T区域变质岩一、中P/T高温区域变质岩（一）麻粒岩相（二）混合岩二、高P/T区域变质岩（1）变质条件：T＞700℃，P＞0.3GPa（红框区）（2）标志性矿物组合：基性变质岩矿物组合中出现Ca-Cpx+Opx（二）麻粒岩相GHb分解反应在相当大的T区间内连续进行，在反应带含水矿物Hb仍然稳定，因而在G相低温部分，基性变质岩具有向A相过渡的矿物组合如Pl+Hb+Hy±Di±Gt+Q温度进一步升高，Hb将完全消失，因而在麻粒岩相高温部分，基性变质岩具有无水矿物组合如Pl+Di+Hy+Gt+QHb+Alm＋QHb＋Alm+Q＋Opx＋Pl＋Cpx＋VOpx＋Pl＋Cpx＋VMs+QAls+Or+Q+VSil-Or带Crd-Gt-Or带Bi+AlsCrd+Gt+Or+VAG1G2普通角闪石反应为紫苏辉石的反应结构证据（据Bucher&Frost,2006）泥质变质岩中A相与G相相界反应为Ms分解反应，Or与富铝矿物Sil、Gt等共生，出现Sil-Or带，源自铝过剩或铝不足原岩的矿物组合相同；T进一步升高，Bi也变得不稳定，Bi分解反应是G相低温与高温亚相界线，出现Crd-Gt-Or或Hy-Qr-Gt组合Sil-Or带Crd-Gt-Or带Hb+Alm＋QHb＋Alm+Q＋Opx＋Pl＋Cpx＋VOpx＋Pl＋Cpx＋VMs+QAls+Or+Q+VSil-Or带Crd-Gt-Or带Bi+AlsCrd+Gt+Or+VAG1G2（3）矿物化学特征①Opx为Hy，含Al2O3可达6-10%，有较强的粉红—淡绿色多色性；②Cpx为Ca-Cpx：Di、Aug（普通辉石）等，也含Al2O3，即含Jd分子（NaAlSi2O6）和Ca-Ts（钙契尔马克分子，CaAl2Si2O6）；③Gt：Pyr—Alm质,Gro成分含量低；Sil-Or带Crd-Gt-Or带G1G2④Bi是含Mg、Ti高的红褐色Bi；⑤Hb是含Ti、Al高的褐色Hb；⑥Kf是Or，常常是条纹长石。成分上富Na；Pl是奥长石—中长石，含K，常常是反条纹长石。有时长石呈暗蓝、蓝绿或褐绿、米黄色；⑦Q有时具暗蓝色或蓝灰色；⑧Al2SiO5矿物在中—低P/T下为Sil，高P/T下为Ky；⑨含Ti的副矿物通常是金红石和钛铁矿，只有在钙质岩中才出现榍石；（4）岩石结构构造特征高温退火使得变余结构构造已完全消失；高温脱水反应使岩石中的Ms、Bi、Hb分解，导致岩石这些片状、纤状矿物中减少和消失，因此麻粒岩相岩石的典型结构为花岗变晶结构（等粒或不等粒），典型构造为片麻状至块状构造；由于形成于地下深处高T条件下，它们现今出露地表曾经历过过较宽的降温和降压过程，因而在麻粒岩相变质岩常见反应结构，主要有两种：麻粒岩相变质岩中反应结构：IBC型与IBC近等压冷却轨迹有关的反应结构实例（Harley1989）a反应边（冠状体）结构指示岩石中发生近等压冷却反应Opx+Pl→Gt+Cpx+Qb出溶结构指示岩石中发生近等压冷却反应高Al-Px→低Al-Px+Gt麻粒岩相变质岩中反应结构：ITD型b.Gt与Q之间的Pl、Opx反应边，指示岩石中发生近等温减压反应Gt+3Q=6Opx+3Pl与ITD（近等温减压）轨迹有关的反应结构实例（Harley1989）a.Gt分解为Opx-Pl后成合晶，Cpx具Opx环边，指示岩石中发生近等温减压反应Gt+Cpx+Q=Pl+Opx（1）泥质（组合1，2）低温亚相（Sil-Or带）Sil-Gt-Or片麻岩（组合①，可含Bi）Gt-Bi-Or片麻岩（组合②）高温亚相（Crd-Gt-Or带）Bi消失，出现Crd、HySil-Crd-Gt-Or片麻岩（组合①）Hy-Gt-Or片麻岩（组合②）（5）代表性矿物组合和岩石12）长英质（组合1,2)矿物组合与泥质同,但长石、石英含量高，为各类长英麻粒岩低温亚相（Sil-Or带）Sil-Gt长英麻粒岩（图22-11a，组合①，可含Bi）Gt-Bi长英麻粒岩（图22-11a，组合②）高温亚相（Crd-Gt-Or带）Sil-Crd-Gt长英麻粒岩（图22-11b，组合①）Hy-Gt长英麻粒岩（图22-11b，组合②）3）基性（组合3)辉石麻粒岩低温亚相：含HbGt-Pl-Hb-二辉石麻粒岩高温亚相：Hb消失Gt-Pl-二辉石麻粒岩4）钙质（组合4)通常无Wo、Gro泥灰岩：Cc-Pl-Di粒岩不纯灰岩：Pl-Di大理岩5）镁质二辉石岩尖晶石-二辉橄榄岩Co-Sil-QrGneissSilOrCo变质作用向岩浆作用过渡的类型，混合岩具有介于变质岩和岩浆岩之间的地质学、岩石学特征（二）混合岩（1）分布：大面积分布在前寒武纪地盾区和显生宙岛弧带、大碰撞带、大陆拉张带低—中P/T区域变质区，与中、高级区域变质岩及花岗岩类深成侵入体共生和相互过渡,习称区域混合岩1、混合岩的一般特点中色体mesosome－古成体paleosome暗色体melanosome浅色体leucosome暗色体melanosome中色体mesosome－古成体paleosome（2）结构组分：混合岩由基体substrate和脉体veinmaterial两个基本组成部分组成新成体neosome基体Substrate脉体veinmaterial基体substrate}四个混合岩区浅色体CIPW标准矿物Q-Ab-Or成分对比图（3）在化学成分上，浅色体为长英质的，常具有Q-Ab-Or系统共结点或同结线成分，说明它们是部分熔融产物。古成体可包括泥质、长英质、钙质、基性、镁质等各种化学类型变质岩。但以长英质片麻岩和斜长角闪岩最常见；在相同混合岩化作用条件下，泥质、长英质变质岩比基性变质岩明显易受混合改造（易熔），而钙质、镁质变质岩一般不受混合岩化影响（抗熔）；（4）岩石结构：古成体具鳞片花岗变晶结构等变晶结构和交代结构，多显著定向构造；新成体具半自形粒状结构等熔体结晶结构和交代结构，定向性较古成体弱。部分熔融的结构证据：古成体中交代结构往往是部分熔融结构，而新成体和片麻状花岗岩中的交代结构往往是熔融残留结构部分熔融的结构证据（5）混合岩构造：基体与脉体的空间排布方式。Mehnert（1968）将混合岩按构造分为12类。最常见的混合岩有角砾状混合岩、眼球状混合岩、条带状混合岩和云染状混合岩（云染岩）等4类角砾状网状碎块状细脉状条带状香肠状褶皱状肠状眼球状斑块状析离状云染状magmatitestripedmigmatiteAugenmigmatite？Striped&Augenmigmatite1、地质产状：产于海沟带和大陆碰撞带二、高P/T区域变质岩超高压变质岩全球分布（产地下的数字代表年龄值/Ma)(据Maruyamaetal.,2010）智利北部的安第斯俯冲带和变质带(S.Dutch,2003)（一）一般特征2、变质相和变质相系：有LA、BS、E等变质相，为高压变质地体特有，其中的LA、BS相属于很低级变质相，E相见于中-高温的高P/T变质相；与洋壳俯冲有关的海沟带常发育变质相系ZLABSE。单个变质相带比中或低P/T变质地体的要宽。3、岩浆作用与混合岩化：高压变质地体不发育岩浆作用和混合岩。与俯冲相关的岩浆作用绝大多数发育于岛弧区1、硬柱石-钠长石-绿泥石相LA位于Z相与BS相之间，仅代表一个小的P-T范围：P≈0.3-0.4Gpa，T≈150-300℃，很低级变质相；以Lw+Ab+Ch（硬柱石+钠长石+绿泥石）组合为特征，无Z相特征矿物Lm（浊沸石），也无BS相特征矿物Gl（蓝闪石），可出现P-P相特征矿物Pu（绿纤石）；变余结构构造发育岩石：硬柱钠长绿泥片岩、硬柱石变砂杂砂岩（二）变质相特征2、蓝片岩相BSBS相特征矿物是蓝闪石类Na-Am，包括蓝闪石（Glaucophase）Gl－Na2(Mg,Fe)3Al2[Si8O22](OH)2、青铝闪石(Crossite)Crs－Na2(Mg,Fe)3(Al,Fe3+)2[Si8O22](OH)2和镁钠闪石(Magnesio-Riebeckite)Mg-Rie－Na2(Mg,Fe)3Fe23+[Si8O22](OH)2,它们构成Al-Fe3+连续类质同象系列，常统称为蓝闪石镜下Gl与Crs不容易区分，它们都具有蓝－紫－棕褐的多色性、角闪石式解理和小的消光角，但GL为正延性，Crs延性可正可负。以硬柱石Lw分解反应为界，BS相分为两个亚相：Lw-BS相和Ep-BS相Lw-BS又称作Franciscan型。特征矿物组合为Na-Am+Lw+Ab（或Jd），可含Pu但无Ep。Na-Am是Gl和CrsEp-BS可称为三波川型或大别型。与Lw-BS相比，相对低压高温。特征矿物组合为Na-Am+Ep+Ab，无Lw、Jd和Pu。Na-Am是Crs和Mg-Rie，罕见Gl，可含Ca-Am（Act），具有BS相与GS相过渡性质蓝片岩相典型岩石：BS相岩石变余结构构造发育，如变余碎屑结构，变余辉长—辉绿结构、变余层理构造、变余枕状构造等。由于俯冲带强烈的构造变形，岩石构造面理发育，有的地段可以出现构造混杂现象，形成混杂岩melangeGl-Ep-Ms-Ab片岩湖北木兰山3、榴辉岩相（E）高压（P＞1.0GPa）条件下形成的温度条件500oC以上的变质相，以典型岩石榴辉岩eclogite而得名榴辉岩是主要由红—红棕色Gt和草绿色Omp组成的高压基性变质岩，可含Ky、Q，但无原生Pl高压变质岩可进一步以普通石英转变为柯石英的反应划分高压和超高压两类；或以温度高低划分为低温（450-550、550-900、900-1600oC划分为低温、中温、高温榴辉岩相（Carswell，1990）Gt是Alm-Pyr-Gro的成分复杂固溶体Omp是榴辉岩的指示矿物，化学成分上，是Di-Ca-Ts-Jd-Ac（锥辉石）的成分复杂的Cpx，可看作富铝含钠的Ca-Cpx。手标本上呈草绿色，镜下呈淡绿色，不与Pl共生。要多观察并记住Omp的肉眼和镜下的颜色GaoqiaoeclogiteEclogitefromDonghai榴辉岩的形成与高P/T基性麻粒岩（Gt-Cpx麻粒岩）有关随着压力增加，高P/T基性麻粒岩中Pl将发生分解NaAlSi3O8→NaAlSi2O6+SiO2AbJdQCaAl2Si2O8→CaAl2SiO6+SiO2AnCa-TsQ反应导致Pl消失，产生的Jd分子进入Cpx，形成Omp。Ca-Ts分子则主要进入Gt3CaAl2SiO6+2SiO2→Ca3Al2Si3O12+2Al2SiO5Ca-TsQGroKy反应伴有Ky生成，这样就形成具Gt+Omp+Ky+Q组合的榴辉岩。这是为什么与基性麻粒岩相比，榴辉岩中的Gt更富Ca，而Cpx更富Na，为什么榴辉岩可含Ky、Q，但无Pl的原因（三）榴辉岩的地质产状与分类具有多种多样的地质产状Coleman（1965）根据地质产状将榴辉岩分成A、B、C三类A类：深源岩石包体，产于金伯利岩或玄武岩中；B类：区域变质岩有关C类：海沟，与蓝片岩有关榴辉岩类型ABC地质产状金伯利岩、玄武岩的包体、橄榄岩的条带和层片麻岩中的透镜体、豆荚体或层蓝片岩地体中的构造岩块或与蓝片岩构成递增变质带全岩化学成分橄榄玄武岩过渡型玄武岩拉斑玄武岩GtMg/(Mg+Fe2++Mn)0.45~0.950.10~0.60＜0.45Ca/(Mg+Fe2++Mn+Ca)0.10~0.800.15~0.400.20~0.40Cpx钠质普通辉石、绿辉石钠质普通辉石、绿辉石、暗绿玉绿辉石、暗绿玉次要矿物Opx,Ky,Co,PhlKy,Zo,NaCa-Am,PhnGl,Zo,Phn,ChT-P条件高温（＞900℃）高压—超高压中温（550-900℃）高压—超高压低温（450-550℃）高压可能成因上地幔构造加厚的大陆壳俯冲洋壳和弧-沟沉积物谢谢光临!