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第五章 变质带

第五章 变质带. 第一节 变质带的概念及划分标志 第二节 泥质变质岩的递增变质带 第三节 基性变质岩的递增变质带. 第一节 变质带的概念及划分标志. 一、问题的提出及有关术语 1. 变质岩石的分带现象： 在一定变质时期形成的变质岩系中，变质程度不同的岩石 , 在空间上往往呈有规律的带状分布特征，即所谓分带现象。不同带的岩石以矿物成分、结构构造等特征相区别。 2. 如何认识变质岩石的空间分带现象？ 曾经提出过不同的理论，例如深度带 / 变质带 / 变质级 / 变质反应级等，其中变质带这一术语得到了广泛的应用。.

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第五章 变质带

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  1. 第五章 变质带 第一节 变质带的概念及划分标志 第二节 泥质变质岩的递增变质带 第三节 基性变质岩的递增变质带

  2. 第一节 变质带的概念及划分标志 一、问题的提出及有关术语 1. 变质岩石的分带现象： 在一定变质时期形成的变质岩系中，变质程度不同的岩石, 在空间上往往呈有规律的带状分布特征，即所谓分带现象。不同带的岩石以矿物成分、结构构造等特征相区别。 2. 如何认识变质岩石的空间分带现象？ 曾经提出过不同的理论，例如深度带 / 变质带 / 变质级 / 变质反应级等，其中变质带这一术语得到了广泛的应用。

  3. 第一节 变质带的概念及划分标志 二、变质带的概念及划分标志 术语解释:在一定变质时期形成的变质岩系中，根据特定变质原岩中出现的特征变质矿物，可以将这些变质程度不同的带划分出来，同一个带的变质岩大致代表相同的变质条件，这些指示变质程度的带称为变质带。 划分标志:特定原岩中出现的特征变质矿物(需特别注意） 代表人物:G.Barrow(1893),Tilley (1925), Harker (1932)等 变质带是研究变质作用强度空间变化的最有效最方便的方法

  4. 第二节泥质变质岩的递增变质带 一、研究意义 泥质变质岩源于富铝的沉积岩，对研究变质作用、变形作用的动力 学过程具有重要意义。因为 泥质变质岩的原岩由细粒含水的矿物组成，随温度和压力的升高不 稳定；含有流体相，促进变质反应和部分熔融的规模和速度。 经历了如下过程：原岩形成于地球表面----被埋藏到地壳深部并保 持 一段时间——抬升到地壳表面 二、主要内容 巴洛式递增变质带、中压高温变质带、巴肯式递增变质

  5. 第二节泥质变质岩的递增变质带 三、巴洛式递增变质带 英国地质学家George Barrow (1893)，在研究苏格兰高地加里东期的Dalradian 片岩时，以泥质岩石中新矿物的首次出现为标志划分了三个变质带，即十字石带、蓝晶石带和夕线石带。后来Barrow（1912）、Tilley (1925)和Harker (1932)进一步肯定并扩展了这一研究工作，在Dalradian片岩中划分出六个变质带： 绿泥石带－黑云母带－石榴石带－十字石带－蓝晶石带 －夕线石带 这六个变质带依次以绿泥石、黑云母、富铁铝榴石的石榴石、十字石、蓝晶石和夕线石的首次出现划分出来， 每一个特征矿物首次出现的点的连线称为等变线（Isograd）。并且较高级变质带都是在前一个变质带组合基础上发育形成，因此，这一变质带系列称为递增变质带(Progressive metamorphic zones), 也称为巴洛型变质带。

  6. Chl Bi Ga St Ky Sill 绿泥石带 十字石带 夕线石带 黑云母带 蓝晶石带 铁铝榴石带 Chl Bi Ga St Ky Sill T0C 第二节泥质变质岩的递增变质带 G. Barrow 根据泥质变质岩中首次出现的特征变质矿物划分出六个变质带: 图1 巴洛式递增变质带说明图

  7. 第二节泥质变质岩的递增变质带 图2 苏格兰高地东部巴洛式递增变质带 Tilley (1925)

  8. 第二节泥质变质岩的递增变质带 • 1. 绿泥石带:典型矿物组合 Chl + Ser + Q + Ab • 2. 黑云母带: 典型矿物组合 Bi+Chl+Ms+Qz+Ab • 特征是红棕色的黑云母开始出现。 • 黑云母等变线反应: • 6Ms + 3Chl = 6Bi + 3 (富铝) mg-Chl + 14Q + H2O (连续反应) • Phn (多硅白云母) + Chl = Bi + Ms + Q + H2O (连续反应) • Stp(黑硬绿泥石) + Phn = Bi + Chl + Q + H2O (连续反应) 注意: 不同反应的条件不同. 另外对于连续反应而言, 黑云母出现的早晚取决于原岩中的铁/镁比值.

  9. 第二节泥质变质岩的递增变质带 • 3. 铁铝榴石带: 典型矿物组合 Gt+Bi+Ms+Chl+Pl+Qz • 特征是铁铝榴石开始出现，它和黑云母，白云母， 石英等共生。 • 铁铝榴石带等变线反应: • Cld (硬绿泥石)+ Bi = Gt(石榴石）+ H2O (连续反应) • Fe-Cld + Ann(羟铁云母）= Alm(铁铝榴石）+ H2O (不连续反应) • 4. 十字石带: 典型矿物组合 St+Gt+Bio+Ms+Pl+Qz • 特征是十字石开始出现，它和铁铝榴石/黑云母/白云母/石英等共生 • 十字石带等变线反应: • Ms + Chl = St (十字石) + Bi + Q + H2O (连续反应) • 注意: 对于连续反应，起始温度与原岩中铁/镁比值有关。

  10. 第二节泥质变质岩的递增变质带 • 5. 蓝晶石带: 典型矿物组合 Ky+Gt+Bi+Ms+Pl+Qz • 特征十字石消失，蓝晶石开始大量出现，它和铁铝榴石、黑云母、 • 白云母、石英等共生。 • 蓝晶石带等变线反应: • St + Q = Gt + Ky + H2O (连续反应) • 6. 夕线石带:典型矿物组合Sil+Gt+Bi+Ms+Kfs+Pl+Qz • 特征夕线石开始出现，它和铁铝榴石，黑云母、钾长石、斜长石、 • 石英等共生。 • 夕线石带等变线反应: • Ky = Sill (不连续反应)

  11. 第二节泥质变质岩的递增变质带 • 巴洛式递增变质带术语解释 • Barrow认为: 上述六个变质带中的每个变质带都大致代表了类似的变质作用条件,并强调了温度的作用,把每个变质带看成是等温带. 这些带在地质图上构成了递增变质带. 它们代表了当时变质作用的强度(梯度)变化. 这种模式称巴洛式递增变质带. • 巴洛式递增变质带是以特定的原岩(泥质岩石)经过特定的变质作用(中 P/T 型)后形成的特征变质矿物的首次出现来划分的, 这是递增变质带的划分原则.

  12. 第二节泥质变质岩的递增变质带 • 巴洛式递增变质带的局限性 • 1、只代表中P/T型地区, 随温度升高, 在特定化学成分的泥质岩中, 矿物成分依次变化的一种模式. 但不是唯一模式. • 2、用以划分变质带的特征变质矿物可以通过不同的变质反应形成于不同的P-T条件, 因此, 不同地区这些特征变质矿物是否出现及其出现的相对顺序等必定有所不同. • 3、不同地区的压力条件及相应的温度 -- 压力梯度各有不同, 所以可以出现不同的矿物组合. 例如, 低P/T型地区, 常缺绿泥石带, 黑云母提早出现, 铁铝榴石不发育, 其位置常为堇青石+红柱石代替.

  13. 四、泥质岩石的高温变质带 1. 夕线石-正长石带（Upper sillimanite zone） 在苏格兰高地，夕线石带构成了变质泥质岩石的最高温部分，在其他一些地区如大别山，变质温度超越了这一温度，结果白云母变的不稳定，代之会出现夕线石和钾长石的组合，代表着高级变质条件。 其等变线反应为 Muscovite + quartz = Al2SiO5 + K-feldspar + H2O 2.堇青石—石榴石—正长石带 当温度进一步升高时，黑云母变的不稳定，将出现堇青石、石榴石、正长石共生。代表着更高级的变质条件。 其等变线反应为 Al2SiO5 +Biotite+ quartz = cordierite + garnet+ K-feldspar + H2O 第二节泥质变质岩的递增变质带

  14. 第二节泥质变质岩的递增变质带 五、巴肯式递增变质（选讲） （1）黑云母带矿物组合：biotite +chlorite +muscovite + quartz. （2）堇青石带矿物组合：cordierite + biotite + quartz 等变线反应： chlorite + muscovite = cordierite + biotite + quartz + H2O （3）红柱石带矿物组合：cordierite+andalusite+biotite 等变线反应： chl+mus+quartz = cordierite+andalusite+biotite+ H2O （4）夕线石带矿物组合：cordierite+ sillimanite +biotite 等变线反应： andalusite = sillimanite （5）夕线石-正长石带矿物组合：sill+cord +bio+ K-feldspar+Qz 等变线反应： Muscovite + quartz = Al2SiO5 + K-feldspar + H2O 注意巴肯式递增变质与巴洛式递增变质带的对比

  15. Buchan’s Area Barrow’s Area 变 质 带 夕 线 石 带 蓝 晶 石 带 红 柱 石 带 石 榴 石 带 黑 云 母 带 绿 泥 石 带 (十字石) 图3 苏格兰高地巴洛式和巴肯式递增变质带 ( Miyashiro,1994)

  16. 第二节泥质变质岩的递增变质带 图4. 苏格兰高地巴洛式递增变质带和巴肯式递增变质带的对比 (Berman, 1988, 1990, 1991).

  17. 第三节 基性变质岩的递增变质带 • 在中压变质地区常可划分为以下几个变质带 • 1. 钠长石—绿泥石带： • 典型矿物组合: Ab + Epi + Chl ± Cc ± Q ± Ser • 这些矿物可由辉石和基性斜长石的水化作用形成, 也可由其它变质反应形成. • 钠长石—阳起石带: • 阳起石的出现是进入这个带的标志. 阳起石主要由绿泥石脱水反应形成. Chl + Cc + Q Act + C2O + H2O • 典型矿物组合: Ab + Act + Epi + Chl ± Cc ± Q ± Bi

  18. 第三节 基性变质岩的递增变质带 • 3. 钠长石—普通角闪石带:标志是出现蓝绿色的普 • 通角闪石. 普通角闪石可由阳起石等反应形成. • 典型矿物组合是: Ab+Hb+Epi ± BI±Alm • 4. 斜长石—普通角闪石带:标志是斜长石(An>17) • 的出现. 一般认为斜长石由钠长石和帘石反应生成. • 典型矿物组合是:Pl(An>17)+Hb± Alm±Bi • 5. 二辉石带:标志是斜方辉石的出现. 斜方辉石可由 • Hb和Q或 Hb、Alm和Q反应形成. • 典型矿物组合是 Opx + Cpx + Pl (An > 30)

  19. 变质带 (Barrow,1893) 变质级 Winkler (1976) 变质相（Eskola,1920) 富Al系列 Fe-Mg系列 浊沸石相 葡萄石－绿纤石相 蓝片岩相 绿片岩相 绿帘角闪岩相 角闪岩相 麻粒岩相 榴辉岩相 Laum-Pr Pr-Pu Gln-Law-Jd 很低级 Chl Bi Ab-Chl, Ab-Act 低级 Alm Ab-Hb 低 St Ky 中级 Pl-Hb 高 Sil Cord-Alm Cpx-Opx 高级 Omp-Gt 变质带、变质相和变质级对应关系

  20. 习题 1．总结中压条件下泥质岩石和铁镁质岩石变质带的 划分、矿物组合及等变线反应。 2．总结基性系列和富铝系列经受从绿片岩相到麻粒 岩相变质作用，可能出现的典型岩石及典型矿 物组合。 3．变质带的概念、划分标志、研究意义。 4．简述巴洛式递增变质带和基性岩递增变质带划分 标志、主要特征、适用条件

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