教学课件：第五章动力变质作用和接触变质作用资料

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1、第五章第五章 动力变质岩和接触动力变质岩和接触-热变质岩热变质岩1动力变质岩动力变质岩2热热-接触变质岩接触变质岩1动力变质岩动力变质岩1.1.动力变质岩一般特点动力变质岩一般特点2.2.动力变质岩类型动力变质岩类型3.3.大型剪切带中动力变质岩的分布大型剪切带中动力变质岩的分布1.1.动力变质岩一般特点动力变质岩一般特点产在断裂带及韧性剪切带中产在断裂带及韧性剪切带中产在断裂带及韧性剪切带中产在断裂带及韧性剪切带中,呈线状分布呈线状分布呈线状分布呈线状分布,所以所以所以所以又称为断层岩又称为断层岩又称为断层岩又称为断层岩;由于与围岩的差异风化由于与围岩的差异风化由于与围岩的差异风化由于与围岩

2、的差异风化,动力变质岩在地貌上常动力变质岩在地貌上常动力变质岩在地貌上常动力变质岩在地貌上常形成洼沟或陡墙形成洼沟或陡墙形成洼沟或陡墙形成洼沟或陡墙;具碎裂结构、糜棱结构具碎裂结构、糜棱结构具碎裂结构、糜棱结构具碎裂结构、糜棱结构,有或多或少的棱角状或有或多或少的棱角状或有或多或少的棱角状或有或多或少的棱角状或眼球眼球眼球眼球 状碎斑或碎块状碎斑或碎块状碎斑或碎块状碎斑或碎块;动力变质带内岩性变化大动力变质带内岩性变化大动力变质带内岩性变化大动力变质带内岩性变化大,岩石面貌受原岩、变岩石面貌受原岩、变岩石面貌受原岩、变岩石面貌受原岩、变形机制和变形强度控制形机制和变形强度控制形机制和变形强度控

3、制形机制和变形强度控制;由于动力变质带是流体活动地带由于动力变质带是流体活动地带由于动力变质带是流体活动地带由于动力变质带是流体活动地带,所以常伴随有所以常伴随有所以常伴随有所以常伴随有蚀变和矿化蚀变和矿化蚀变和矿化蚀变和矿化;2.动力变质岩类型动力变质岩类型未固未固结结的的固固 结结 的的无面理的无面理的面理化的面理化的基基质质的的性性质质构造破构造破碎碎强强于于重重结结晶晶构造角构造角砾砾构造角构造角砾砾岩岩碎碎裂裂岩岩系系列列初糜棱岩初糜棱岩糜糜棱棱岩岩系系列列509090重重结结晶晶为为主主变变余糜棱岩余糜棱岩 玻璃玻璃质质假玄武玻璃假玄武玻璃碎裂岩系列碎裂岩系列(a)构造角砾岩构造角

4、砾岩;(b)碎裂岩碎裂岩;(c)假玄武玻璃假玄武玻璃.糜棱岩系列糜棱岩系列(a)糜棱岩糜棱岩;(b)千糜岩千糜岩;(c)变余糜棱岩变余糜棱岩 3.大型剪切带中动力变质岩的分布大型剪切带中动力变质岩的分布纵向上：纵向上：纵向上：纵向上：一个深达下地壳的大型剪一个深达下地壳的大型剪一个深达下地壳的大型剪一个深达下地壳的大型剪切带，从地表至地下不同切带，从地表至地下不同切带，从地表至地下不同切带，从地表至地下不同深度深度深度深度P-TP-TP-TP-T条件不同，变形条件不同，变形条件不同，变形条件不同，变形机制不同，因而形成的动机制不同，因而形成的动机制不同，因而形成的动机制不同，因而形成的动力变质

5、岩类型也不同力变质岩类型也不同力变质岩类型也不同力变质岩类型也不同(图图图图21-2)21-2)21-2)21-2)。变变形形变变强强，脆脆性性塑塑性性横向上：横向上：横向上：横向上：在同一水平，由于变形强度通常由剪切带两侧向中心递在同一水平，由于变形强度通常由剪切带两侧向中心递在同一水平，由于变形强度通常由剪切带两侧向中心递在同一水平，由于变形强度通常由剪切带两侧向中心递增，而出现由两侧往中心的构造角砾岩一碎裂岩一超碎增，而出现由两侧往中心的构造角砾岩一碎裂岩一超碎增，而出现由两侧往中心的构造角砾岩一碎裂岩一超碎增，而出现由两侧往中心的构造角砾岩一碎裂岩一超碎裂岩，或初糜棱岩一糜棱岩一超糜棱

6、岩等分带现象，如裂岩，或初糜棱岩一糜棱岩一超糜棱岩等分带现象，如裂岩，或初糜棱岩一糜棱岩一超糜棱岩等分带现象，如裂岩，或初糜棱岩一糜棱岩一超糜棱岩等分带现象，如图图图图21-321-3所示的河南西峡蛇尾韧性剪切带。所示的河南西峡蛇尾韧性剪切带。所示的河南西峡蛇尾韧性剪切带。所示的河南西峡蛇尾韧性剪切带。变形加强，脆性变形加强，脆性塑性塑性2接触接触-热变质岩热变质岩1.接触、热变质岩的一般特点接触、热变质岩的一般特点2.接触、热变质岩的主要岩石类型接触、热变质岩的主要岩石类型局限在侵人体与围岩接触带附近围岩之中围绕侵入体分布局限在侵人体与围岩接触带附近围岩之中围绕侵入体分布局限在侵人体与围岩接

7、触带附近围岩之中围绕侵入体分布局限在侵人体与围岩接触带附近围岩之中围绕侵入体分布,分分分分布宽度变化很大布宽度变化很大布宽度变化很大布宽度变化很大.由于变质因素主要为由于变质因素主要为由于变质因素主要为由于变质因素主要为T,T,缺乏偏应力缺乏偏应力缺乏偏应力缺乏偏应力,因而接触因而接触因而接触因而接触热变质岩一般热变质岩一般热变质岩一般热变质岩一般以具变晶结构、无定向构造为特征以具变晶结构、无定向构造为特征以具变晶结构、无定向构造为特征以具变晶结构、无定向构造为特征,在接触变质晕外带在接触变质晕外带在接触变质晕外带在接触变质晕外带,变余结变余结变余结变余结构构造发育构构造发育构构造发育构构造发

8、育.但不排除继承原岩定向性的继承性定向构造但不排除继承原岩定向性的继承性定向构造但不排除继承原岩定向性的继承性定向构造但不排除继承原岩定向性的继承性定向构造.接触热变质属于很低接触热变质属于很低接触热变质属于很低接触热变质属于很低P PT T变质变质变质变质(视地热梯度视地热梯度视地热梯度视地热梯度8080km),km),形成形成形成形成深度浅深度浅深度浅深度浅(通常通常通常通常P0P03GPa),3GPa),因而矿物成分上以红柱石、堇青石、因而矿物成分上以红柱石、堇青石、因而矿物成分上以红柱石、堇青石、因而矿物成分上以红柱石、堇青石、硅灰石等低压矿物为特征硅灰石等低压矿物为特征硅灰石等低压矿

9、物为特征硅灰石等低压矿物为特征.由于导致接触由于导致接触由于导致接触由于导致接触-热变质的热和流体来自侵入体热变质的热和流体来自侵入体热变质的热和流体来自侵入体热变质的热和流体来自侵入体,因而接触变质晕因而接触变质晕因而接触变质晕因而接触变质晕中出现自侵人体接触带向外变质程度逐渐降低的变质分带中出现自侵人体接触带向外变质程度逐渐降低的变质分带中出现自侵人体接触带向外变质程度逐渐降低的变质分带中出现自侵人体接触带向外变质程度逐渐降低的变质分带,围围围围绕侵人体呈同心圈状分布绕侵人体呈同心圈状分布绕侵人体呈同心圈状分布绕侵人体呈同心圈状分布.发育完整的接触变质带发育完整的接触变质带发育完整的接触变

10、质带发育完整的接触变质带.因岩浆流体的作用因岩浆流体的作用因岩浆流体的作用因岩浆流体的作用,接触接触接触接触-热变质岩往往有夕卡岩等交代岩伴生热变质岩往往有夕卡岩等交代岩伴生热变质岩往往有夕卡岩等交代岩伴生热变质岩往往有夕卡岩等交代岩伴生.1.接触、热变质岩的一般特点接触、热变质岩的一般特点接触变质作用紧邻着火成岩侵入体紧邻着火成岩侵入体侵入到冷的浅部岩石的热岩浆热效应影响的结侵入到冷的浅部岩石的热岩浆热效应影响的结果果(andpossiblymetasomatic)压力范围很广压力范围很广,包括极低压力包括极低压力接触变质接触变质晕晕接触变质作用接触变质作用接触变质晕的大小和形状控制因素接触

11、变质晕的大小和形状控制因素接触变质晕的大小和形状控制因素接触变质晕的大小和形状控制因素:FF侵入岩的性质侵入岩的性质侵入岩的性质侵入岩的性质FF围岩的性质围岩的性质围岩的性质围岩的性质s大小大小s形状形状s方向方向s温度温度s组分组分s s组分组分组分组分s s围岩进入岩体的深度和变质级别强度围岩进入岩体的深度和变质级别强度围岩进入岩体的深度和变质级别强度围岩进入岩体的深度和变质级别强度s s渗透性渗透性渗透性渗透性 接触变质作用接触变质作用 非常容易判别非常容易判别非常容易判别非常容易判别,通常一个侵入体侵入到浅部岩石中通常一个侵入体侵入到浅部岩石中通常一个侵入体侵入到浅部岩石中通常一个侵入

12、体侵入到浅部岩石中FF靠近侵入体的围岩常常形成非常均匀的高级靠近侵入体的围岩常常形成非常均匀的高级靠近侵入体的围岩常常形成非常均匀的高级靠近侵入体的围岩常常形成非常均匀的高级变质岩变质岩变质岩变质岩-角岩角岩角岩角岩(hornfelseshornfelses),),残留的结构和构造残留的结构和构造残留的结构和构造残留的结构和构造也是十分普遍的也是十分普遍的也是十分普遍的也是十分普遍的The Types of Metamorphism接触变质作用 多期变质多期变质岩石是十分普遍的岩石是十分普遍的,usually representing an,usually representing an or

13、ogenic event followed by a contact oneorogenic event followed by a contact oneSpotted phylliteSpotted phyllite(or slate)(or slate)Overprint may be due to:Overprint may be due to:FFLag time between the creation of the magma at depth Lag time between the creation of the magma at depth during T maximum

14、,and its migration to the lower during T maximum,and its migration to the lower grade rocks abovegrade rocks aboveFFPlutonism may reflect a separate phase of post-Plutonism may reflect a separate phase of post-orogenic collapse magmatism(Chapter 18)orogenic collapse magmatism(Chapter 18)高热变质作用高热变质作用

15、 在非常低的压力条件下的非常高温的变质,由火山岩或次火山岩岩体产生的.也可以发育在捕虏体中TunerTuner（19551955）简明等化学分类）简明等化学分类）简明等化学分类）简明等化学分类a.泥质岩类：原岩为泥质沉积物。泥质岩类：原岩为泥质沉积物。泥质岩类：原岩为泥质沉积物。泥质岩类：原岩为泥质沉积物。b.长英质：包括砂岩、酸性岩浆岩等。长英质：包括砂岩、酸性岩浆岩等。长英质：包括砂岩、酸性岩浆岩等。长英质：包括砂岩、酸性岩浆岩等。c.钙质：原岩为各种灰岩、白云岩等。钙质：原岩为各种灰岩、白云岩等。钙质：原岩为各种灰岩、白云岩等。钙质：原岩为各种灰岩、白云岩等。d.基性：包括基性侵入岩、火

16、山岩基性：包括基性侵入岩、火山岩基性：包括基性侵入岩、火山岩基性：包括基性侵入岩、火山岩 以及铁质白云质泥以及铁质白云质泥以及铁质白云质泥以及铁质白云质泥e.灰灰灰灰 岩杂砂岩等。岩杂砂岩等。岩杂砂岩等。岩杂砂岩等。e.镁质：原岩为相近的超基性岩以及与之成分泥岩、镁质：原岩为相近的超基性岩以及与之成分泥岩、镁质：原岩为相近的超基性岩以及与之成分泥岩、镁质：原岩为相近的超基性岩以及与之成分泥岩、砂岩。砂岩。砂岩。砂岩。2.接触、热变质岩的主要岩石类型接触、热变质岩的主要岩石类型Fig.25-2.Fig.25-2.Temperature-Temperature-pressurediagrampre

17、ssurediagramshowingtheshowingthegenerallyacceptedgenerallyacceptedlimitsofthelimitsofthevariousfaciesvariousfaciesusedinthistext.usedinthistext.Winter(2001)AnWinter(2001)AnIntroductiontoIntroductiontoIgneousandIgneousandMetamorphicMetamorphicPetrology.Petrology.PrenticeHall.PrenticeHall.泥质岩泥质岩钙质岩石钙质

18、岩石例子例子在英国Skiddaw接触变质晕中的泥质岩的接触变质作用,加里东Skiddaw 板岩(英国的湖区(English Lake District)被几个花岗岩体侵入侵入体是较浅的,接触变质叠加在一个较早的低级区域造山变质作用之上.例子：英国例子：英国例子：英国例子：英国 SkiddawAureoleSkiddawAureole泥岩泥岩泥岩泥岩根据根据结构结构特征特征,围绕着围绕着Skiddaw花岗岩的接触变花岗岩的接触变质岩可分为三个亚带质岩可分为三个亚带:s s未改变的板岩未改变的板岩未改变的板岩未改变的板岩s s星点状板岩的外带星点状板岩的外带星点状板岩的外带星点状板岩的外带s s红

19、柱石板岩的中带红柱石板岩的中带红柱石板岩的中带红柱石板岩的中带s s角岩内带角岩内带角岩内带角岩内带s sSkiddawSkiddaw花岗岩花岗岩花岗岩花岗岩变质级别变质级别增加增加在英国Skiddaw接触变质晕中的泥质岩的接触变质作用,Figure21-14.GeologicMapandcross-sectionoftheareaaroundtheSkiddawgranite,LakeDistrict,UK.AfterEastwoodetal(1968).Geology of the Country around Cockermouth and Caldbeck.Explanationacc

20、ompanyingthe1-inchGeologicalSheet23,NewSeries.InstituteofGeologicalSciences.London.中带中带中带中带:板岩多被重结晶板岩多被重结晶板岩多被重结晶板岩多被重结晶,含黑云母含黑云母含黑云母含黑云母+白云母白云母白云母白云母+堇青石堇青石堇青石堇青石+红柱红柱红柱红柱石石石石+石英石英石英石英Figure21-15.Cordierite-andalusiteslatefromthemiddlezoneoftheSkiddawaureole.FromMason(1978)Petrology of the Metamorp

21、hic Rocks.GeorgeAllen&Unwin.London.1 mm在英国Skiddaw接触变质晕中的泥质岩的接触变质作用,内带内带:整个重结晶整个重结晶无面理无面理Figure21-16.Andalusite-cordieriteschistfromtheinnerzoneoftheSkiddawaureole.Notethechiastolitecrossinandalusite(seealsoFigure22-49).FromMason(1978)Petrology of the Metamorphic Rocks.GeorgeAllen&Unwin.London.1 mm在英

22、国Skiddaw接触变质晕中的泥质岩的接触变质作用,这些带是Rastall(1910)根据结构(textural)特征确定的最好应用矿物出现出现的顺序和等变线确定这些带在P-T域中低压的等变线极为收缩因此,随着变质级别增加建立Skiddaw矿物序列是难以精确确定的.在英国Skiddaw接触变质晕中的泥质岩的接触变质作用,钙质岩石变质作用钙质岩石变质作用钙质岩石在碳酸盐岩类是主要的,通常有灰岩和白云岩通常沿被动大陆边缘分布,形成在一个稳定的大陆架环境中.这些岩石也许是纯的碳酸盐岩,或者包含一些其他沉淀物(如燧石或赤铁矿)和碎屑物质(如砂,粘土等)纯的碳酸盐岩到纯的碎屑岩是完整的序列当被动大陆边缘

23、变为造山带中的一部分时,变质作用开始产生变质碳酸盐岩变质碳酸盐岩 是变质的钙质岩石是变质的钙质岩石,在这些钙质岩石中在这些钙质岩石中碳酸组分是主要的碳酸组分是主要的大理岩大理岩 是十分纯的碳酸盐岩是十分纯的碳酸盐岩钙钙-硅酸岩硅酸岩:碳酸物质是次要的碳酸物质是次要的,也许是由也许是由Ca-Mg-Fe-AlCa-Mg-Fe-Al矿物构成矿物构成,如透辉石如透辉石(diopsidediopside),),钙铝榴石钙铝榴石(grossulargrossular),Ca-),Ca-闪石闪石(Ca-amphiboles),(Ca-amphiboles),符闪石符闪石(vesuvianitevesuvia

24、nite),),绿帘石绿帘石(epidoteepidote),),硅灰石硅灰石(wollastonitewollastonite)等等.矽卡岩矽卡岩:钙钙-硅酸岩是由碳酸盐岩和富硅酸盐岩石或流硅酸岩是由碳酸盐岩和富硅酸盐岩石或流体之间的交代作用而形成的体之间的交代作用而形成的FF沉积岩层之间的接触变质沉积岩层之间的接触变质FF碳酸盐岩围岩和一个热的碳酸盐岩围岩和一个热的,含水的含水的,硅酸盐侵入体硅酸盐侵入体,如花岗如花岗岩之间的接触变质岩之间的接触变质.Skarn 矽卡岩是瑞典文碎石或碎块的意思矽卡岩是瑞典文碎石或碎块的意思矽卡岩是瑞典文碎石或碎块的意思矽卡岩是瑞典文碎石或碎块的意思,是瑞典

25、的一个老矿山的术语是瑞典的一个老矿山的术语是瑞典的一个老矿山的术语是瑞典的一个老矿山的术语.是指太古代的一些铁矿和硫化物矿床是指太古代的一些铁矿和硫化物矿床是指太古代的一些铁矿和硫化物矿床是指太古代的一些铁矿和硫化物矿床,交代石灰岩形成交代石灰岩形成交代石灰岩形成交代石灰岩形成 主要是由钙、镁硅酸盐类矿物所组成主要是由钙、镁硅酸盐类矿物所组成主要是由钙、镁硅酸盐类矿物所组成主要是由钙、镁硅酸盐类矿物所组成,常为中粗粒粒状变晶结构常为中粗粒粒状变晶结构常为中粗粒粒状变晶结构常为中粗粒粒状变晶结构,块状构造块状构造块状构造块状构造.常见的类型有常见的类型有常见的类型有常见的类型有:钙质矽卡岩、镁质

26、矽卡岩钙质矽卡岩、镁质矽卡岩钙质矽卡岩、镁质矽卡岩钙质矽卡岩、镁质矽卡岩.岩性变化很大岩性变化很大岩性变化很大岩性变化很大.常见造岩矿物有常见造岩矿物有常见造岩矿物有常见造岩矿物有:钙铝钙铁榴石系的石榴子石钙铝钙铁榴石系的石榴子石钙铝钙铁榴石系的石榴子石钙铝钙铁榴石系的石榴子石;透辉石钙铁辉石系的单斜辉石透辉石钙铁辉石系的单斜辉石透辉石钙铁辉石系的单斜辉石透辉石钙铁辉石系的单斜辉石.有时含硅灰石有时含硅灰石有时含硅灰石有时含硅灰石,榍石榍石榍石榍石,黑柱石等黑柱石等黑柱石等黑柱石等.当原岩为白云岩或其它镁质岩石时当原岩为白云岩或其它镁质岩石时当原岩为白云岩或其它镁质岩石时当原岩为白云岩或其它镁

27、质岩石时,可以形成含硅镁石族矿物可以形成含硅镁石族矿物可以形成含硅镁石族矿物可以形成含硅镁石族矿物,蔷薇辉石蔷薇辉石蔷薇辉石蔷薇辉石,钙镁橄榄石钙镁橄榄石钙镁橄榄石钙镁橄榄石,镁橄榄石镁橄榄石镁橄榄石镁橄榄石,金云母金云母金云母金云母,尖晶石等矿物尖晶石等矿物尖晶石等矿物尖晶石等矿物.原岩为原岩为原岩为原岩为凝灰岩凝灰岩凝灰岩凝灰岩,侵入岩等硅酸盐岩时侵入岩等硅酸盐岩时侵入岩等硅酸盐岩时侵入岩等硅酸盐岩时,还可以出现斜长石还可以出现斜长石还可以出现斜长石还可以出现斜长石,普通角闪石普通角闪石普通角闪石普通角闪石,符山石符山石符山石符山石,斧石斧石斧石斧石,方柱石等方柱石等方柱石等方柱石等.岩石

28、成因较复杂岩石成因较复杂岩石成因较复杂岩石成因较复杂,目前通行的看法认为目前通行的看法认为目前通行的看法认为目前通行的看法认为:钙质矽卡岩、镁质矽卡钙质矽卡岩、镁质矽卡钙质矽卡岩、镁质矽卡钙质矽卡岩、镁质矽卡岩主要是由中酸性侵入岩与钙镁碳酸盐类岩石（石灰岩、白云岩主要是由中酸性侵入岩与钙镁碳酸盐类岩石（石灰岩、白云岩主要是由中酸性侵入岩与钙镁碳酸盐类岩石（石灰岩、白云岩主要是由中酸性侵入岩与钙镁碳酸盐类岩石（石灰岩、白云质灰岩等）接触时质灰岩等）接触时质灰岩等）接触时质灰岩等）接触时,由接触交代作用所形成的一类岩石由接触交代作用所形成的一类岩石由接触交代作用所形成的一类岩石由接触交代作用所形成

29、的一类岩石.矽卡岩的颜色、结构、构造矽卡岩的颜色、结构、构造矽卡岩的外貌和颜色变化较大矽卡岩的外貌和颜色变化较大矽卡岩的外貌和颜色变化较大矽卡岩的外貌和颜色变化较大,一般随着矿物成分和粒一般随着矿物成分和粒一般随着矿物成分和粒一般随着矿物成分和粒径而变化径而变化径而变化径而变化.颜色常常为棕褐色、红褐色、绿褐色、暗绿颜色常常为棕褐色、红褐色、绿褐色、暗绿颜色常常为棕褐色、红褐色、绿褐色、暗绿颜色常常为棕褐色、红褐色、绿褐色、暗绿色、以及浅灰色等色、以及浅灰色等色、以及浅灰色等色、以及浅灰色等.结构多为主要为等粒或不等粒粒状变晶结构结构多为主要为等粒或不等粒粒状变晶结构结构多为主要为等粒或不等粒

30、粒状变晶结构结构多为主要为等粒或不等粒粒状变晶结构.粒径不等粒径不等粒径不等粒径不等,可以很细可以很细可以很细可以很细,细到隐晶质细到隐晶质细到隐晶质细到隐晶质,也可以很粗粗到也可以很粗粗到也可以很粗粗到也可以很粗粗到500mm500mm以上以上以上以上,一一一一般粒径多在般粒径多在般粒径多在般粒径多在1 120mm20mm之间之间之间之间,呈粒状集合体呈粒状集合体呈粒状集合体呈粒状集合体.常含包含变晶结构常含包含变晶结构常含包含变晶结构常含包含变晶结构,环带结构环带结构环带结构环带结构,也可以出现各种交代变余也可以出现各种交代变余也可以出现各种交代变余也可以出现各种交代变余结构、交代假象结构

31、结构、交代假象结构结构、交代假象结构结构、交代假象结构.矽卡岩构造多为块状、带状、条纹状、斑块状、同心球矽卡岩构造多为块状、带状、条纹状、斑块状、同心球矽卡岩构造多为块状、带状、条纹状、斑块状、同心球矽卡岩构造多为块状、带状、条纹状、斑块状、同心球状、角砾状、晶簇状状、角砾状、晶簇状状、角砾状、晶簇状状、角砾状、晶簇状.其还可以出现大量的空洞或空隙其还可以出现大量的空洞或空隙其还可以出现大量的空洞或空隙其还可以出现大量的空洞或空隙,成为不规则的、被模状、晶簇状矿物充填或填满成为不规则的、被模状、晶簇状矿物充填或填满成为不规则的、被模状、晶簇状矿物充填或填满成为不规则的、被模状、晶簇状矿物充填或

32、填满.Figure29-2.AportionoftheAltaaureoleinLittleCottonwoodCanyon,SEofSaltLakeCity,UT,wheretalc,tremolite,forsterite,andpericlaseisogradsweremappedinmetacarbonatesbyMooreandKerrick(1976)Amer.J.Sci.,276,502-524.Winter(2001)AnIntroductiontoIgneousandMetamorphicPetrology.PrenticeHall.方镁石方镁石镁橄榄石镁橄榄石滑石滑石透闪石

33、透闪石冲击层冲击层钙质岩石变质作用钙质岩石变质作用Figure29-1.ChemographicsintheCaO-MgO-SiO2-CO2-H2Osystem,projectedfromCO2andH2O.Thegreenshadedareasrepresentthecommoncompositionrangeoflimestonesanddolostones.Duetothesolvusbetweencalciteanddolomite,bothmineralscancoexistincarbonaterocks.Thedarkredlefthalfofthetriangleisthear

34、eaofinterestformetacarbonates.Carbonatedultramaficsoccupytherighthalfofthetriangle.Winter(2001)AnIntroductiontoIgneousandMetamorphicPetrology.PrenticeHall.Figure29-3.T-XCO2phasediagramforsiliceouscarbonatesatP=0.1GPa.CalculatedusingtheprogramTWQofBerman(1988,1990,1991).Thegreenareaisthefieldinwhicht

35、remoliteisstable,theredishareaisthefieldinwhichdolomite+diopsideisstable,andtheblueareaisfordolomite+talc.Compatibilitydiagrams,similartothoseinFigure29-4,showthemineralassemblagesineachfield.Winter(2001)AnIntroductiontoIgneousandMetamorphicPetrology.PrenticeHall.Figure29-6.T-XCO2phasediagramforsili

36、ceouscarbonatesatP=0.5GPa,calculatedusingtheprogramTWQofBerman(1988,1990,1991).Thelight-shadedareaisthefieldinwhichtremoliteisstable,thedarkershadedareasarethefieldsinwhichtalcordiopsidearestable.Winter(2001)AnIntroductiontoIgneousandMetamorphicPetrology.PrenticeHall.Figure29-5.Metamorphiczonesdevel

37、opedinregionallymetamorphoseddolomiticrocksoftheLepontineAlps,alongtheSwiss-Italianborder.AfterTrommsdorff(1966)Schweiz.Mineral.Petrogr.Mitt.,46,431-460and(1972)Schweiz.Mineral.Petrogr.Mitt.,52,567-571.Winter(2001)AnIntroductiontoIgneousandMetamorphicPetrology.PrenticeHall.钙质岩石变质作用钙质岩石变质作用来自美国Crestm

38、ore,CA,USA地区的接触变质作用和矽卡岩洛山矶盆地中的洛山矶盆地中的CrestmoreCrestmore采场采场(Crestmore quarry)(Crestmore quarry)年龄不祥的石英二长岩侵入到含年龄不祥的石英二长岩侵入到含MgMg的碳酸盐岩之中的碳酸盐岩之中-(晚古生代或者三叠系晚古生代或者三叠系)Brunham Brunham(1959)(1959)填填图图出出下下列列带带,并并列列出出每每个个带带的的矿矿物物组合组合(按照变质级别增加的顺序排列按照变质级别增加的顺序排列):):FF镁橄榄石带镁橄榄石带(Forsterite Zone):(Forsterite Zon

39、e):s scalcite+brucite(calcite+brucite(氢氧镁石氢氧镁石氢氧镁石氢氧镁石)+clinohumite+spinel)+clinohumite+spinels scalcite+clinohumite+forsterite+spinelcalcite+clinohumite+forsterite+spinels scalcite+forsterite+spinel+clintonitecalcite+forsterite+spinel+clintoniteFF钙镁橄榄带钙镁橄榄带(Monticellite Zone):(Monticellite Zone):s

40、scalcite+forsterite+monticellitecalcite+forsterite+monticellite(钙镁橄榄石钙镁橄榄石钙镁橄榄石钙镁橄榄石)+clintonite+clintonites scalcite+monticellite+melilite+clintonite(calcite+monticellite+melilite+clintonite(绿脆云母绿脆云母绿脆云母绿脆云母)s scalcite calcite+monticellite monticellite+spurrite(spurrite(灰灰灰灰硅硅硅硅钙钙钙钙石石石石)(or(or till

41、eyite tilleyite(粒粒粒粒硅硅硅硅钙钙钙钙石石石石)+clintonite+clintonites smonticellite+spurrite+merwinite+melilite(monticellite+spurrite+merwinite+melilite(黄长石黄长石黄长石黄长石)FF符闪石带符闪石带(Vesuvianite Zone):(Vesuvianite Zone):s sVesuvianite Vesuvianite(idocraseidocrase)+monticellite monticellite+spurrite spurrite+merwinite

42、merwinite(默默默默硅镁钙石硅镁钙石硅镁钙石硅镁钙石)+melilite)+melilites svesuvianite+monticellite+diopside+wollastonitevesuvianite+monticellite+diopside+wollastoniteFF石榴石带石榴石带(Garnet Zone):(Garnet Zone):s sgrossular+diopside+wollastonitegrossular+diopside+wollastonite切过接触变质晕的一个理想的切过接触变质晕的一个理想的剖面剖面(cross-section)(cross-

43、section)Figure21-17.IdealizedN-Scrosssection(nottoscale)throughthequartzmonzoniteandtheaureoleatCrestmore,CA.FromBurnham(1959)Geol.Soc.Amer.Bull.,70,879-920.钙镁橄榄石钙镁橄榄石符山石符山石伟晶岩伟晶岩来自美国Crestmore,CA,USA地区的接触变质作用和矽卡岩1.随着变质级别的增高随着变质级别的增高,新矿物的形成新矿物的形成,在连续的带中在连续的带中的矿物组合不断变化的矿物组合不断变化这种变化只能通过这种变化只能通过化学反应化学反应

44、(chemical reaction)(chemical reaction)进行进行,在在这化学反应种一些矿物被消耗这化学反应种一些矿物被消耗,而另一些矿物生成而另一些矿物生成.来自美国Crestmore,CA,USA地区的接触变质作用和矽卡岩a)Calcite+brucite+clinohumite+spinel zone to the a)Calcite+brucite+clinohumite+spinel zone to the Calcite+clinohumite+forsterite+spinel sub-zone Calcite+clinohumite+forsterite+sp

45、inel sub-zone involves the reaction:involves the reaction:FF 2 Clinohumite +SiO 2 Clinohumite +SiO2 2 9 Forsterite+2 H 9 Forsterite+2 H2 2O Ob)Formation of the vesuvianite zone involves the reaction:b)Formation of the vesuvianite zone involves the reaction:FFMonticellite +2 Spurrite +3 Merwinite +4

46、Melilite Monticellite +2 Spurrite +3 Merwinite +4 Melilite +15 SiO +15 SiO2 2 +12 H +12 H2 2O O 6 Vesuvianite +2 CO 6 Vesuvianite +2 CO2 2 来自美国Crestmore,CA,USA地区的接触变质作用和矽卡岩2)2)寻找一种简单的方法去展现这些数据寻找一种简单的方法去展现这些数据,这也是十分有这也是十分有用的方法用的方法如果我们将接触变质晕作为一个化学系统如果我们将接触变质晕作为一个化学系统,我们可以我们可以注意到许多矿物是由注意到许多矿物是由CaO-MgO-

47、SiOCaO-MgO-SiO2 2-CO-CO2 2-H-H2 2O O 组分构组分构成的成的(可能具少量的可能具少量的 AlAl2 2O O3 3)来自美国Crestmore,CA,USA地区的接触变质作用和矽卡岩Zones are numbered Zones are numbered(from outside inward)(from outside inward)Figure21-17.CaO-MgO-SiO2diagramatafixedpressureandtemperatureshowingthecompositionalrelationshipsamongtheminerals

48、andzonesatCrestmore.Numberscorrespondtozoneslistedinthetext.AfterBurnham(1959)Geol.Soc.Amer.Bull.,70,879-920;andBest(1982)Igneous and Metamorphic Petrology.W.H.Freeman.钙质岩石变质作用Figure29-9.MapofisogradsinthepeliticWatervilleandcalcareousVassalboroformationsofsouth-centralMaine.AfterFerry(1983)J.Petrol.,24,343-376.