合肥工业大学变质岩复习考研期末考试.docx

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合肥工业大学变质岩复习考研期末考试

变质岩复习题

*变质作用：

变质作用是一个亚固态的过程，该过程导致了矿物及其结构发生了改变，常常引起某个岩石的化学成分发生变化。

这些变化是由于物理或化学条件的改变所致，且这些变化不同于在地球表面发生的正常变化，以及在地球表面的固结和成岩作用，也许这些变化可能于部分熔融共存。

*重结晶作用：

指岩石在保持固体状态下的矿物重新组合和通过化学反应形成新的矿物过程

交代作用：

指固体岩石在化学活动性流体作用下通过组分带入带出使岩石总组分和矿物成分发生变化的过程。

岩石在交代过程中体积不变。

*晶内塑性变形：

直线滑移、双晶滑移、单晶扭折、晶体位错。

*晶界塑性变形：

颗粒边界的滑移、扩散流动（压溶）。

*变质分异：

使原先均匀的岩石发育成分层的变质过程

*P-T-t轨迹：

就是岩石在变质作用过程中P-T条件随时间（t）的变化而变化的历程或在P-T图解中表示历程的曲线。

*热峰条件：

是岩石在变质作用过程中经历的最高温度状态时的条件，包括热峰温度、热峰压力等，也称顶峰变质条件。

变质级:

变质作用的程度增加,通常这种增加与温度和压力之间的关系没有十分精确的联系；通常是指最大温度（Tmax）时的温度和压力,因为变质级是由平衡矿物组合来确定的；通常主要指示变质作用的热峰温度；很低级、低级、中级和高级。

进变质：

岩石在热峰前温度随时间而增加过程中发生的变质结晶作用。

递增变质：

一个变质地区地表一定方向热峰温度连续有规律地增加的变质作用。

两者区别：

前者是对单个岩石而言，后者是对一个区域的出露的岩石而言。

退变质（retrogrademetamorphism）：

岩石在热峰后伴随的温度降低的变质重结晶作用。

退化变质（retrogressivemetamorphism）：

岩石在热峰后伴随的温度降低的变质重结晶作用。

①包含退变质含义；②复变质中，比老的变质事件温度低的年轻变质重结晶作用。

*变质反应：

发生在变质作用的条件下的化学反应。

*榴辉岩：

是一种不含斜长石的变质岩，其所含石榴石和绿辉石的总量大于75%,石榴石和绿辉石都是主要组分,它们中的任一个含量都不能超过75%.

孔兹岩：

主要由Sil、Gt、Q、长石组成的泥质变质岩。

柯石英：

柯石英是石英在几万巴（1巴=10的5次方帕）的超高压变质作用下形成的，通常要在地下80公里左右地层中才达到这种高压。

它和橄榄岩通常都是上地幔的岩石产物。

二轴晶,高正突起,具放射状裂纹。

*蓝片岩：

含蓝闪石的片岩总称。

矽卡岩：

指产于岩浆岩与围岩（主要是碳酸盐类岩石）的接触带及其附近，由气水热液交代作用而形成的，具典型矽卡岩矿物组合（钙铝―钙铁榴石系列；透辉石―钙铁辉石系列）的一种交代岩。

变质相系：

一个递增变质地区观察到的变质相的系列。

1、变质作用的因素

温度:

在变质作用中是最重要的因素。

热源：

地幔、岩浆侵入、放射性元素衰变。

最低温度：

达到成岩作用的温度，变质作用的起始温度可能在100-150oC。

最高温度:

达到熔融温度，650-700C，最高1050C。

压力：

静岩压力，是均一的应力；定向压力是来自构造活动的力；流体压力是每个组分的偏压力的总和。

最低压力相当于仅地表的几个大气压，最高压力其极限可达到100-200km深度（30~60kbaer）。

流体：

变质流体存在的证据：

流体包裹体也许可以提供变质作用的压力和温度信息.；对于水相和碳酸盐相,流体是必须的.；在一定的温度、压力范围内涉及活跃组分的反应必须有一定的流体压力；流体的迁移可以传递热量；流体的迁移可以使矿聚集沉淀；流体可以是传递介质,并且可以改变岩石的总组分和均匀性.。

时间：

从两种角度理解：

变质作用发生的地质时代；一次变质作用自始至终所经历的时间

2、变质作用的类型

根据变质范围和地质背景：

局部变质作用（<100km3），区域变质作用（>100km3）

局部变质作用：

（1）接触－热变质作用

（2）动力变质作用（3）冲击变质作用（4）交代变质作用

区域变质作用：

（1）造山变质作用

（2）洋底变质作用（3）埋藏变质作用（4）混合岩化作用

3、变质反应的基本类型

固-固反应&涉及活跃组分反应；连续和不连续反应；净传递反应和交换反应；氧化还原反应。

固-固反应：

多形转变；固-熔体出溶；纯固相之间的反应

涉及H2O和CO2的反应：

分类及x对平衡温度的影响；脱水反应；脱碳酸反应；脱水－脱碳酸反应

连续反应（滑动反应）：

反应物和生成物之间的关系时渐变的，在给定的压力和流体成分条件下，反应在一定的温度范围内连续发生，即两者在双变反应区内共存（包含有固溶体）。

不连续反应：

反应物和生成物之间时突变的，在给定的压力和流体成分条件下，反应在一个特定的温度下发生，在P-T,P-x,T-x等双变图解上反应物和生成物只能在单变线上共生。

否则（偏离了平衡条件），两者则不能共存即一个稳定一个消失。

净转移反应：

变质反应过程中引起矿物原子数目的变化。

（很好的压力计）；

交换反应：

而反应过程中仅引起共存矿物之间的原子交换（Fe，Mg等），而不改变相关矿物的原子数（很好的温度计）。

4、等化学系列和等物理系列

等化学系列：

等化学系列是指原始岩石化学成分相同的所有岩石，其矿物组合不同是由变质作用类型和变质作用强度决定的。

等物理系列：

是指同一变质作用条件下形成的所有岩石，其矿物组合的不同是由于原岩的化学成分决定的。

如一个变质带和变质相的岩石。

5、变质岩的结构和构造（具体看课本）

变质结构

变晶结构:

变晶的大小、几何形态、自形程度、相互关系统称之。

变形结构:

与变形有关的，产生粒径减小的结构效应称之。

变余结构:

变质岩（特别是浅变质岩）中保留下来的原岩结构特征。

又称之为残余结构

变质构造

变余（残余）构造:

变质不彻底保留下来得从原岩构造。

变质构造

定向构造:

变质矿物的定向排列，出现优势方位。

偏应力作用的结果。

无定向构造:

变质矿物颗粒随机分布，无定向性。

6.共生分析的基本思路

从热力学角度看，一个天然结晶岩石就是一个复杂的非均匀系统。

对绝大多数变质岩而言，其热峰条件下形成的矿物组合往往非常接近化学平衡，这使得岩石矿物组合（相）与岩石化学成分（组分）和物理化学条件（自由度）之间的关系应服从Gibbs相律

因此，从研究变质岩矿物共生组合特征及其变化规律出发，应用相律，可以分析矿物组合与岩石化学成分和物化条件的关系。

这是变质岩石学研究的基本方法，称为共生分析。

7.封闭系统的Goldschmidt矿物相律

变质作用是在一定T-P区间内进行的并达到平衡，必须至少有两个自由度，即f≥2。

由Gibbs相律公式可得：

f=C-P+2≥2。

因此，P≤C

如果系统内没有流体相，P就代表矿物相数；如果有一个流体相，矿物相数就等于P-1。

因此在一定T-P范围内平衡共生的矿物相数不大于该岩石系统的独立组分数。

这就是Goldschmidt矿物相律（mineralogicalphaserule），是Gibbs相律的地质学形式。

8、开放体系下Korzhenskii矿物相律

温度、压力和活动组分化学位的一定范围内，能稳定平衡共存于一开放体系的矿物相数等于或小于惰性组分数，而与活动组分无关。

由Korzhenskii矿物相律公式P≤Ci，我们可以很好地解释交代分带现象。

即越接近热液活动中心，活动组分（Cm）越多，惰性组分（Ci）越少，因而共生矿物数目也越少。

在热液活动中心，甚至只剩下1、2个惰性组分，因而可出现单矿物岩石，如纯石榴子石矽卡岩。

9、埋藏变质岩的一般特点

（1）在造山变质（区域变质）和洋底变质的很低级部分,或在强烈拗陷盆地沉积的下部,与未变质沉积岩、火山岩渐变过渡.

（2）变质P-T条件很低:

T=150~350ºC;P<0.35GPa.流体成分是一个重要因素,常伴随低温交代作用.变形微弱,偏应力次要.P-T范围小,仅包括沸石相和葡萄石-绿纤石相两个变质相.

（3）温度很低,矿物成分上以含沸石、葡萄石、绿纤石、混层粘土矿物等低温矿物及大量原岩中残留矿物为特征。

（4）岩石无片理,变余结构构造发育,原生的沉积、火山或火山碎屑结构等结构,原生的层理、气孔等构造保留完好,外貌上与未遭受变质的原岩很难区分.

（5）由于温度很低,通常缺乏与埋藏变质相关的岩浆活动.

10、矽卡岩的成因和类别

岩石成因较复杂,目前通行的看法认为:

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、白云质灰岩等）接触时,由接触交代作用所形成的一类岩石.

常见的类型有:

钙质矽卡岩、镁质矽卡岩.

11、造山变质岩的一般特点

（1）广泛分布于前寒武纪结晶基底和显生宙造山带，面积达数百～数千km2.

（2）区域性热异常和构造应力场联合作用的产物，变质因素十分复杂。

温度、压力、偏应力和流体都起十分重要的作用.

（3）由于偏应力起重要作用,造山变质岩通常都遭受构造变形,而发育明显的面、线理.

（4）P/T比变化大,造山变质岩分布区变质相系列和递增变质带演化十分复杂多样,可划分为3个基本类型和一系列过渡类型

（5）造山变质的构造背景多样，主要包括弧-沟带、大陆碰撞带和大陆拉张带3类.

12、双变质带

NW带（“内”带,向内部,或远离海沟）是Ryoke带（orAbukuma）

低P/TBuchan-type造山带区域变质作用，主要为变泥质沉积岩,可勾绘出的等变线可达到夕线石带，为一个高温-低压带,花岗岩侵入体十分普遍。

外带,称之为Sanbagawa带，其具有具有高压-低温特征，泥质岩中仅达到石榴石变质带程度。

与Ryoke带相比基性（Basic）岩石是十分普遍的,然而,在该带中的岩石内发现蓝闪石（glaucophane）这些岩石通常称为蓝片岩（blueschists）

13、榴辉岩的分类

（1）Eskola（1921）根据榴辉岩的产出状态,分为四类:

I类榴辉岩,呈包体产于金伯利岩中;II类榴辉岩,呈透镜状条带状产于Alpine型橄榄岩中;

III类榴辉岩,呈透镜状产于混合片麻岩中;IV类榴辉岩,呈团块状产于蓝片岩相地区中.

（2）Smulikowski（1960,1964,1968）据地质环境和矿物组分

I类榴辉岩（G）,透辉石榴岩和与橄榄岩共生的石榴二辉岩;II类榴辉岩（O）,蛇绿岩套榴辉岩;

III类榴辉岩（C）,普通榴辉岩.

（3）Banno（1970）据Grt和Cpx之间的KD值的差异进行分类:

角闪岩相榴辉岩;麻粒岩相榴辉岩;玄武岩中的榴辉岩;金伯利岩中的榴辉岩;橄榄岩中的榴岩和石榴橄榄岩侵入体;金伯利岩中的石榴橄榄岩;石榴橄榄岩和橄榄岩岩中的榴辉岩包体.

（4）Coleman（1965）据Grt中Py的含量和产出状态,分为三类:

A类榴辉岩:

呈包体产于金伯利岩中,Py＞55%;

B类榴辉岩:

呈透镜状条带状产于混合片麻岩中,Py=30-55%;

C类榴辉岩:

呈透镜状、条带状产于Alpine型变质岩中,Py＜30%.

（5）Carswell（1990）根据榴辉岩形成的温度和地质环境,将榴辉岩分为低温、中温和高温三类:

低温榴辉岩（LT）:

T＜550ºC,形成于消减洋壳和弧沟沉积环境;中温榴辉岩（MT）:

T=550º-900ºC,形成于陆壳构造加厚环境;高温榴辉岩（LT）:

T＞900ºC,上地幔环境.（主要分类）

6、Cong（1995）区分高压榴辉岩和超高压榴辉岩

在上述这些分类方案之间，各种类型的榴辉岩是难以直接对比。

这其中Eskola（1921）和Coleman（1965）的分类是较为直观和实用的，应用广泛。

而Smulikowski（1960，1964，1968）和Banno（1970）的分类则显得烦琐，实际操作困难较大。

相对而言，Carswell（1990）的分类具有较严谨的科学性和实用性，因而现今已为大多数地质学家所接受和应用。

14、矿物组合和判别标志

矿物组合或共生矿物、矿物共生组合：

一定化学成分岩石达到化学平衡时的矿物成分

确定矿物共生组合的主要标志：

①各矿物都相接触；②各矿物之间无交切和反应关系；③同种矿物光学性质相等，无矿物环带；④一对矿物之间的分配系数相等；⑤符合矿物相律。

标准①的判别是关键

15、完全活动组分和惰性组分

完全活动组分：

是扩散能力极强，可以在瞬间通过粒间流体与外部环境发生物质交换，以使其化学位（或浓度）与外部环境中该组分化学位（或浓度）相等。

在平衡过程中，完全活动组分保持化学位（或浓度）不变，外部环境在该过程中起缓冲作用，因而又称为外缓冲组分。

惰性组分：

是扩散能力很差，难于与外部环境发生物质交换的组分，即系统对之来说是封闭的，在平衡过程中保持质量固定不变，因而又称为固定组分。

16、巴罗带（见19）

17、变质作用的极限

最低温度：

达到成岩作用的温度，变质作用的起始温度可能在100-150oC。

最高温度:

达到熔融温度，650-700C，最高1050C。

最低压力相当于仅地表的几个大气压，最高压力其极限可达到100-200km深度（30~60kbaer）。

18、变质作用的P-T-t轨迹

P-T-tpath定义：

就是岩石在变质作用过程中P-T条件随时间（t）的变化而变化的历程或在P-T图解中表示历程的曲线。

变质P-T-t可以被表达为:

1）观测到在一个矿物组合之上残留的另一个矿物组合.残留的矿物也许代表了进变质或退变质过程中的某一个部分,这一残留部分究竟归属于那个变质阶段完全取决于其形成的时间

2）应用地质温压计对环带矿物的核部和边部进行计算,这样便记录了一个岩石在其形成过程中所经历了P-T条件

但即便是在最理想的状态下

（1）and

（2）也许仅仅只能记录岩石经历的一小部分的变化过程

3）因此,我们只能依靠不同构造域的“前”热流模式去编制完整的P-T-t轨迹,并通过与“后”一个计算结果去评价这一轨迹.

19、岩石格子、变质带和等变线、巴罗变质带

岩石格子：

化学成分一定的岩石系统中，在一定的P-T条件作用时，随外界条件的变化，岩石系统内形成一系列变质反应。

在P-T图解中，这些反应的单变线彼此相交，形成网格状的系统。

变质带：

在同一个带的变质岩，在基本处于同一变质P-T-x条件范围内形成的，指示变质程度的带。

等变线：

带与带之间的界线。

巴罗变质带：

Barrow研究的泥质岩（peliticrocks），随着变质级别增加,根据新矿物的出现,可以区分出一系列变质带（metamorphiczones），区分的变质带和每个变质带的典型矿物组合:

黑云母带（Biotitezone）.板岩,千枚岩和片岩,含黑云母,绿泥石,白云母,石英和

黑硬绿石（Stp）+多硅白云母（Phn）＝黑云母（Bt）+绿泥石（Chl）+石英（Qtz）+水（V）

石榴石带（Garnetzone）.含特殊红色的铁铝榴石片岩,通常有黑云母,绿泥石,白云母,石英,钠长石和奥更长石

硬绿泥石（Cld）+黑云母（Bt）＝石榴石（Grt）+水（V）

十字石带（Staurolitezone）.含十字石片岩,黑云母,石榴石,白云母,石英,斜长石,可能还有绿泥石.

白云母（Ms）+绿泥石（Chl）＝十字石（St）+黑云母（Bt）+石英（Qtz）+水（V）

蓝晶石带（Kyanitezone）.含蓝晶石片岩,黑云母,白云母,石英,斜长石.通常有石榴石,十字石

十字石（St）+石英（Qtz）＝石榴石（Grt）+蓝晶石（Ky）+水（V）

夕线石带（Sillimanitezone）.含夕线石片岩和片麻岩,黑云母,白云母,石英,斜长石,石榴石,也许有十字石.某些蓝晶石也可能存在（尽管蓝晶石和夕线石都是Al2SiO5多形体）；Ky＝Sil

20、变质岩的化学成分和化学类型以及常见的变质矿物

变质岩是原岩（岩浆岩、沉积岩）在固态的条件下，经变质作用而产生的，所以其化学成分与原岩成分关系密切，但又和变质作用关系的特征有关。

根据统计分析，变质岩化学成分与岩浆岩、沉积岩相比，成分变化范围大，相当于两者变化的总范围。

在等化学变质情况下，变质岩的化学成分（H2O、CO2除外）完全取决于原岩成分。

根据原岩类型，变质岩可以分为：

正变质岩－原岩为火成岩；副变质岩－原岩为沉积岩

在异化学变质作用情况下，变质岩的化学成分既取决于原岩的化学成分，又取决于交代作用的类型合强度。

变质作用过程中，原岩的结构、构造可以完全发生改变，但是化学成分则基本保持不变，即使是异化学变质，也或多或少保留原岩化学成分变异的某些特征。

因此，变质岩的化学成分是恢复原岩和划分变质地层的标志重要。

（1）泥质岩类：

原岩为泥质沉积物。

①Al2O3过剩（K2O不足）的泥岩－高岭石蒙脱石;粘土为主②K2O过剩（Al2O3不足）的变质泥岩－以水云母（伊利石）为主的泥岩。

红柱石、铁铝榴石、十字石、白云母、刚玉

（2）长英质：

包括砂岩、酸性岩浆岩等。

长石、石英、角闪石、云母

（3）钙质：

原岩为各种灰岩、白云岩等。

钙铝榴石、硅灰石、符山石、透灰石

（4）基性：

包括基性侵入岩、火山岩以及铁质白云质泥灰岩、杂砂岩等。

角闪石类、辉石类、帘石类

（5）镁质：

原岩为相近的超基性岩以及与之成分泥岩、砂岩。

滑石、直闪石

21、变质相、变质相的划分和空间分布，以及每个变质相中的特征变质矿物

一个变质相是指一套变质矿物组合,它们在空间上和时间上是紧密相关的.不断重复的.以致于它们的关系是衡定的,因此,在这些矿物组分和岩石总化学组分的关系是可以预测的.

22、动力变质岩一般特点、类型和大型剪切带中动力变质岩的分布

（1）产在断裂带及韧性剪切带中,呈线状分布,所以又称为断层岩;

（2）由于与围岩的差异风化,动力变质岩在地貌上常形成洼沟或陡墙;

（3）具碎裂结构、糜棱结构,有或多或少的棱角状或眼球状碎斑或碎块;

（4）动力变质带内岩性变化大,岩石面貌受原岩、变形机制和变形强度控制;

（5）由于动力变质带是流体活动地带,所以常伴随有蚀变和矿化;

纵向上：

一个深达下地壳的大型剪切带，从地表至地下不同深度P-T条件不同，变形机制不同，因而形成的动力变质岩类型也不同

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岩等分带现象。

23、接触-热变质岩特点；

（1）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,分布宽度变化很大.

（2）由于变质因素主要为T,缺乏偏应力,因而接触—热变质岩一般以具变晶结构、无定向构造为特征,在接触变质晕外带,变余结构构造发育.但不排除继承原岩定向性的继承性定向构造.

（3）接触－热变质属于很低P／T变质（视地热梯度>80℃／km）,形成深度浅（通常P<0．3GPa）,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.

（4）由于导致接触-热变质的热和流体来自侵入体,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,围绕侵人体呈同心圈状分布.发育完整的接触变质带.

（5）因岩浆流体的作用,接触-热变质岩往往有夕卡岩等交代岩伴生.

24、混合岩的一般特点和成因

（1）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人体共生和相互过渡

（2）混合岩由基体和脉体两个基本组成部分组成。

基体是角闪岩相或麻粒岩相变质岩，代表混合岩原岩，但或多或少受到改造，又称为古成体。

脉体是长英质或花岗质物质，代表混合岩中新生的部分，又称为新成体。

通常脉体具有暗色矿物聚集而成的壁或帮，称为暗色体，相应地将主体浅色长英质部分称为浅色体。

与浅色体和暗色体相比，基体（古成体）具中间色调，又称为中色体。

（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。

但以长英质片麻岩最常见。

即使是长英质片麻岩，其成分也往往偏离同结线。

（4）在结构方面，古成体具鳞片花岗变晶结构等变晶结构和交代结构，往往强面理化。

新成体和片麻状花岗岩通常具半自形粒状等熔体结晶结构和交代结构，定向性较古成体弱。

普遍发育交代结构是混合岩结构的明显特点。

（5）基体与脉体的空间排布方式决定了混合岩构造特点。

25、变质岩组合（见课本第五篇部分内容）

1．变质相的分布

2．汇聚板块边缘变质岩

3．陆－陆碰撞变质岩

4．板内变质岩

5．其他变质岩组合