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第二十三讲接触热变质岩与动力变质岩Contact-thermalandDynamicMetamorphicRocks一、接触-热变质岩1.接触-热变质岩的一般特点①局限在侵入体与围岩接触带附近围岩之中围绕侵入体分布。分布宽度变化大：窄到mm级的烘烤边；宽到m级或km级，形成足以在地质图上标绘的接触晕(contactaureole)，在接触变质晕外带，逐渐过渡为未变质的原岩。北京房山燕山晚期周口店花岗闪长岩体的接触晕宽约1km秦皇岛燕塞湖石英正长岩的烘烤边和正长斑岩的冷凝边②变质因素主要为T，低压（通常P＜0.3GPa），很低P/T变质（视地热梯度＞80℃/km），缺乏偏应力，短时；变质机制以重结晶和变质结晶为主。③岩石特征：矿物：低压、温度变化大：红柱石、堇青石、矽线石、硅灰石、镁铁闪石；周口店有Cld、St、Alm，而无Crd（Why？）结构构造：变晶结构、角岩结构，定向或无定向构造，接触变质晕外带变余结构构造发育；岩石类型：角岩、接触片岩和接触片麻岩；④变质相划分和变质相系：接触变质晕岩石的变质程度由低到高可归纳AEH、HH、PH等三个变质相，再加上高热变质独特的S相，一起构成接触变质相系列Skiddaw，England周口店接触-热变质岩，根据泥质变质岩中的指示矿物或临界矿物组合，自外向内分为Bi-And带、Alm-St带和Sil带等三个变质带，可归纳AEH、HH等两个相⑤由于岩浆流体的作用，接触-热变质岩往往有夕卡岩等交代岩伴生AEHHH要熟练掌握3个常见的接触变质相和四大化学类型！AEHHHPH泥质长英质基性钙质关键是记住共生图解、作好实验！2．接触-热变质岩主要岩石类型（1）一般特点低级变质分布在接触晕的最外圈、与未变质岩石渐变过渡具低压低温矿物组合，Kf与铝硅酸盐矿物和富铝的铝硅酸盐矿物（红柱石、十字石、堇青石、铁铝榴石等）不共生具明显的变余结构构造2.1钠长-绿帘角岩相AEH（2）典型岩石和代表性矿物组合1）泥质（组合1-铝过剩泥质变质岩；组合2-铝不足泥质变质岩）斑点角岩瘤状角岩（瘤为大于黄豆的And、Crd或Mica）2）长英质（组合2）：角岩化砂岩、角岩化砾岩、角岩化流纹岩等钠长-绿帘角岩相ACF、A′KF图3）基性（组合3）：钠长-绿帘角岩（相名称）钠长绿帘角岩原岩为辉长岩、辉绿岩、玄武岩、玄武质火山碎屑岩或铁质白云质泥灰岩等，变余结构构造是区分它们的可靠标志，其它标志有地质产状、岩石组合和化学特征变余结构构造明显时称“角岩化××岩”，如角岩化辉绿岩4）钙质（组合4）：大理岩：Ep-Tr大理岩（原岩为不纯灰岩，Cc为主（50%））钙硅酸盐角岩：Cc-Ep-Tr角岩（原岩为泥灰岩，CS质矿物为主（50%））2.2普通角闪石角岩相HH（1）一般特点中级变质；分布广泛，相当部分可与岩体直接接触；低压中温矿物组合，Kf与富铝矿物不共生；发育斑状变晶结构。变余结构构造通常不发育；典型岩石：角岩普通角闪石角岩相ACF、A′KF图Ab+EpActPlAn＞25Hb钠长-绿帘角岩相ACF、A′KF图1）泥质（组合1-铝过剩，2-铝不足）（组合①）：And-Crd角岩（组合②）：云母角岩2）长英质（组合2）：长英角岩3）基性（组合③、④）：普通角闪石角岩（相名称）可含Di（组合④）或Cum（组合③）4）钙质（组合⑤、⑥）泥灰岩组合（组合⑤）：Pl-Gro-Di角岩不纯灰岩组合（组合⑥）：Gro-Di大理岩、Tr-Di大理岩、Fo-Di大理岩Cum（2）典型岩石和代表性矿物组合辉石角岩相ACF、A′KF图普通角闪石角岩相ACF、A′KF图Ms+QAls+Or+VHbPl+Di+Hy2.3辉石角岩相PH（1）一般特点高级变质分布在接触晕内带高温无水矿物组合，Kf与富铝矿物共生变余结构构造几乎不发育，通常等粒变晶结构典型岩石：角岩，接触片麻岩1）泥质、长英质（组合1，2）铝过剩泥质和铝不足泥质变质岩和长英质变质岩的典型矿物组合均为图21-8之①和②，共生矿物相同，具体矿物含量不同铝过剩泥质变质岩Sil（And）、Crd含量高：含OrSil（And）-Crd角岩（组合①）、含OrCrd-Bi角岩（组合②）富钾泥质Bi-Or含量高：Sil（And）-Crd-Or角岩（组合①）、Crd-Bi-Or角岩（组合②）长英质Fp、Q含量高：Sil（And）-Crd长英角岩（组合①）、Crd-Bi长英角岩（组合②）3）基性（组合③）辉石角岩（相名称）4）钙质（组合④、⑤）泥灰岩组合（组合④）：Pl-Gro-Di角岩（同A相）不纯灰岩组合（组合⑤）：Gro-Di-Wo大理岩、Fo-Di-Wo大理岩是特殊的高热接触变质相，见于火山岩捕虏体和接触带或一些侵入体的顶棚体中，在侵入体接触晕中并不出现。由于温度很高（＞800℃）、压力很低（近地表），形成很特殊的矿物组合（图21-9）：泥质、长英质变质岩中，出现夕线石、模来石、堇青石、鳞石英、高温斜长石、透长石；在变质白云质灰岩中出现钙镁橄榄石、黄长石、硅灰石、斜硅钙石、灰硅钙石、镁蔷薇辉石；在基性变形岩中出现普通辉石、易变辉石、高温斜长石等。由于高温淬火，往往未达化学平衡，还可以出现玻璃2.4透长岩相（S）CrdhornfelsCldhornfelsAndHornfelsAnd基质周口店煤炭沟红柱石角岩Sil-Gt-BihornfelsGrtQtzBtSil周口店东山口石榴黑云母长英角岩第二十三讲接触热变质岩和动力变质岩Contact-thermalMetamorphicandDynamicRocks二、动力变质岩二、动力变质岩1.动力变质岩一般特点产在断裂带及剪切带中，又称为断层岩faultrock；岩石蚀变和矿化明显；变质机制：碎裂作用与变形作用；影响因素为偏应力、温度、深度、流体和时间；岩石组成：碎斑（碎块）、碎基和重结晶物质；具碎裂结构、糜棱结构；块状和定向构造；典型岩石：碎裂岩、玻化岩、糜棱岩、千糜岩。北戴河鸡冠山龙山组砂岩内的断层发育碎裂岩秦岭糜棱岩的流动状构造和石英亚颗粒2.动力变质岩类型（据Sibson(1977),Higgins(1971)和钟增球、郭宝罗(1991)综合)未固结的固结的无面理的面理化的基质性质构造破碎强于重结晶构造角砾构造角砾岩碎裂岩系初糜棱岩糜棱岩系50基质含量断层泥碎裂岩千糜岩变种糜棱岩50-90超碎裂岩超糜棱岩90重结晶为主变余糜棱岩玻璃质假玄武玻璃以脆性变形为主岩石无定向或定向构造碎裂结构或玻璃质碎粒结构，微破裂发育，无或少有重结晶作用按碎基性质划分为碎裂岩及假玄武玻璃（玻璃质）按碎基含量划分为构造角砾岩、碎裂岩、超碎裂岩，反映随着变形增强，粒度减小的趋势以塑性变形为主强面理构造（往往有线理）糜棱结构或变余糜棱结构根据基质性质分为糜棱岩及变余糜棱岩（重结晶为主）根据基质含量划分为初糜棱岩、糜棱岩、超糜棱岩，反映随着变形增强，粒度减小的趋势（1）碎裂岩Cataclasite碎基50-90%具碎裂结构、块状构造或压扁构造。原岩清楚－碎裂××岩，如碎裂花岗岩。原岩不清，则以矿物命名－××碎裂岩，如钾长石-石英碎裂岩碎基50%－构造角砾岩tectonicbreccia碎基＞90%时－超碎裂岩ultracataclasite从构造角砾岩到碎裂岩再到超碎裂岩，反映随着变形增强，粒度减小的趋势碎裂岩（据Bird,1989)（2）假玄武玻璃pseudotachylite是一种貌似玄武岩的黑色的特殊动力变质岩，具玻璃质碎粒结构，块状构造。在隐晶质-玻璃质基质中有或多或少残余的石英、长石、石榴石等晶体碎粒（碎斑）假玄武玻璃常呈细脉状、层状沿裂隙或面理产于碎裂岩或糜棱岩之中。湖北大悟芳畈、秦岭蛇尾（今改称双龙）镇的糜棱岩带内即见到细脉状假玄武玻璃。通常认为，假玄武玻璃是高应变速率下，强烈变形造成的部分熔融而又迅速冷凝的产物玻璃质碎粒结构(3)糜棱岩具糜棱结构，定向构造（眼球状、带状、流动状构造等）碎斑通常呈卵圆状、眼球状、透镜状，常发育波状消光、变形纹、变形带、扭折带等晶内和晶界塑性变形结构基质主要由亚颗粒和细小的重结晶颗粒组成，具有明显的面理，且常呈条带状（成分层）绕过碎斑，显示塑性流动图象，因而常称为流状构造（fluxionstructure）秦岭蛇尾镇糜棱岩的组成和结构构造进一步命名可冠以原岩名称或主要矿物名称，如花岗糜棱岩或长英质糜棱岩等由于颗粒细小，糜棱岩外观上常呈黑色、暗灰色燧石状，即使长英质糜棱岩亦如此根据基质的含量，糜棱岩通常进一步分为初糜棱岩（protomylonite）(基质＜50%)、糜棱岩（基质50%~90%）和超糜棱岩（ultramylonite）(基质＞90%)等三类从初糜棱岩到糜棱岩再到超糜棱岩，反映随着变形增强，粒度减小的趋势千糜岩phylonite是糜棱岩、超糜棱岩具千枚状构造的变种。重结晶作用明显，基质中富含水的片状或纤维状矿物，如绢云母、绿泥石等，使岩石呈现丝绢光泽，外貌似千枚岩。岩石中仅残留少量碎斑，其中可见各种晶内和晶界塑性变形结构。这些特征，再加上产于韧性剪切带中的产状，可与普通的千枚岩相区分千糜岩（据Mason&Sang，2007）（4）变余糜棱岩blastomylonite是一种完全重结晶而具变晶结构的糜棱岩。原糜棱结构表现在残余的细小碎斑或由碎斑重结晶而来的保留原碎斑外形和压力影轮廓等特征细粒集合体。具有片状、片麻状构造以及条带状、眼球状构造，包括构造片岩和构造片麻岩两大类型。进一步命名根据主要矿物。如黑云母-斜长石眼球状片麻岩。变余糜棱岩（据Bird，1989）Figure22-2.Schematiccrosssectionthroughashearzone,showingtheverticaldistributionoffault-relatedrocktypes,rangingfromnon-cohesivegougeandbreccianearthesurfacethroughprogressivelymorecohesiveandfoliatedrocks.Notethatthewidthoftheshearzoneincreaseswithdepthastheshearisdistributedoveralargerareaandbecomesmoreductile.Circlesontherightrepresentmicroscopicviewsortextures.FromPasschierandTrouw(1996)Microtectonics.Springer-Verlag.Berlin.3.动力变质岩成因——大型剪切带中动力变质岩的分布岩石强度镁质基性长英质钙质泥质4变形结构变形结构是变形机制的反映，是动力变质岩的特征。4.1晶内和晶界变形的结构表现晶内和晶界变形结构反映晶粒脆性变形、晶内塑性变形和扩散流动。（１）晶粒脆性变形最初表现为矿物的裂纹，进一步则沿颗粒边缘或裂纹裂开破碎。碎裂是脆性变形条件下颗粒粒度减小的形式晶粒脆性变形的结构特征（据Spry,1969)a.裂纹石榴石b.碎裂石榴石c.角闪石大晶体破碎成细小晶体集合体（２）晶内塑性变形（据Best，1982）和（３）扩散流动（据Spry,1969）a.石英的波状消光和变形纹b.变形带c.扭折黑云母d.具变形双晶的斜长石a.亚颗粒b.压溶颗粒c、d.压力影糜棱岩中石英亚颗粒集合体呈丝带状受压溶的石英颗粒，尘点显示原颗粒轮廓围绕黄铁矿的压力裾沿石榴石着面理的绿泥石鞘4.2动力变质岩的变形结构动力变质岩的结构(Raymond,2002)断层角砾岩，基质中含氧化锰胶结物Pl-Q-Ms-Ch糜棱岩假玄武玻璃碎裂结构糜棱结构玻璃质碎粒结构5.矿物变形强度系列（能干性）由于不同矿物的强度不同，在同样变形条件下表现的流变学行为不同。因而，同一薄片的不同种矿物会表现出不同的晶内、晶界变形特征。强度大的（刚性的）的矿物发生破裂，强度小的矿物会发生塑性变形日本中央构造线内花岗岩的矿物变形强度系列从强到弱顺序为：锆石、榍石、褐帘石、磷灰石、角闪石