變質(zhì)巖化學(xué)和礦物.ppt

第二章、變質(zhì)巖的組成,第2節(jié). 變質(zhì)巖的化學(xué)組成 Compositions of metamorphic rocks,變質(zhì)巖的化學(xué)成分是進(jìn)行變質(zhì)巖分類的重要依據(jù)之一，也是根據(jù)礦物組成揭示變質(zhì)條件的基礎(chǔ)。,2. 變質(zhì)巖的化學(xué)特征,變質(zhì)巖的化學(xué)組成最復(fù)雜，why? 原巖類型多樣，涵蓋了所有火成巖和沉積巖 變質(zhì)作用改造,1. 超鎂鐵系列（Ultramafic - very high Mg, Fe, Ni, Cr） 2. 鎂鐵質(zhì)系列（Mafic - high Fe, Mg, and Ca） 3. 泥質(zhì)巖（富鋁）系列（Shales (pelitic) - high Al, K, Si） 4. 碳酸鹽系列（Carbonates- high Ca, Mg, CO2） 5. 長英質(zhì)系列（Quartzo-feldspathic - high Si, Na, K, Al） 6. 硅質(zhì)（富硅）系列（Silicates - nearly pure SiO2）,根據(jù)火成巖和沉積巖中普通的巖石類型， 綜合成六種化學(xué)組合,等化學(xué)系列,不同化學(xué)系列的三角投影,注意： 部分重疊是因?yàn)闆]有考慮Al2O3; 沒有包括稀少的一些沉積巖，如富磷沉積巖和鹽類沉積巖,等化學(xué)變質(zhì)和異化學(xué)變質(zhì),等化學(xué)是指除了H2O, CO2等揮發(fā)份（volatile)外，其他組分基本保持不變的變質(zhì)過程，也稱為封閉體系（closed system)，這是用變質(zhì)巖化學(xué)成分進(jìn)行原巖恢復(fù)的先決條件。 異化學(xué)過程是指除了揮發(fā)組分，還其他組分的變化，如K2O，Na2O等活動(dòng)組分，有些條件下Ca、Fe、Mg等組成也會(huì)運(yùn)動(dòng)。這時(shí)變質(zhì)巖的成分就不能簡單用于原巖恢復(fù)。這種體系也稱之為開放體系（open system)。,火成巖與沉積巖成分對比,第二章、變質(zhì)巖的組成,第3節(jié). 變質(zhì)巖的礦物組成 Mineralogy of metamorphic rocks,3. 變質(zhì)巖的礦物組成,變質(zhì)巖擁有豐富的礦物種類： 原巖化學(xué)組成變化大，決定變質(zhì)礦物能否出現(xiàn)（內(nèi)因） 變質(zhì)作用溫壓范圍大，控制變質(zhì)礦物是否出現(xiàn)（外因）,如：硅質(zhì)灰?guī)r（CaCO3 + SiO2) 可能出現(xiàn)的礦物有方解石CaCO3, 石英SiO2，硅灰石CaSiO3, 硅鈣石Ca3Si2O7, 灰硅鈣石Ca4Si2O8CaCO3) 中-低溫（650 oC), Wo、Cc or 硅鈣石。,云母類 白云母、絹云母 KAl2AlSi3O10(OH)2 Ms, Ser 黑云母 K(Mg, Fe)3AlSi3O10(OH, F)2 Bi 葉綠泥石 (Mg, Fe)5AlAlSi3O10(OH)8 Chl 富Al礦物 紅柱石、矽線石、藍(lán)晶石 Al2SiO5 And, Sil, Ky 堇青石 (Mg, Fe)Al3AlSi5O18 Cord Cd 鐵鋁榴石-鎂鋁榴石 Fe3Al2SiO43- Mg3Al2SiO43 Alm, Py 十字石 (Fe, Mg)Al4SiO42O2(OH)2 St 硬綠泥石 (Mg, Fe)2(Al, Fe)Al3SiO42O2(OH)4 Ctd, Chtd,常見變質(zhì)礦物,富Ca礦物 硅灰石 CaSiO3 Wo 透輝石 CaMgSi2O6 Di 透閃石 Ca2Mg5Si4O112(OH)2 Tr 陽起石 Ca2(Mg, Fe)5Si4O112(OH)2 Act 鈣鋁榴石 Ca3Al2SiO43 Gro 鈣鐵榴石 Ca3Fe2SiO43 And 方柱石 (Na, Ca)4Al(Si, Al)Si2O83(Cl, CO3, SO4) Scap 符山石 Ca10(Mg, Fe)2Al4SiO45(Si2O7)2(OH, F)4 Ves 綠簾石 Ca2(Al, Fe)2Al2SiO4(Si2O7)O(OH) Ep 黝簾石 Ca2Al3SiO4(Si2O7)O(OH) Zo,常見變質(zhì)礦物,富Mg礦物 蛇紋石 Mg6Si4O10(OH)8 Serp 滑石 Mg3Si4O10(OH)2 Talc 方鎂石 MgO Per 鎂橄欖石 Mg2SiO4 Fo 鎂鐵閃石 (Mg, Fe)7Si4O112(OH)2 Cum 紫蘇輝石 (Mg, Fe)2Si2O6 Hyp 金云母 K(Mg)3AlSi3O10(OH)2 Phl 富Na礦物 鈉云母 NaAl2AlSi3O10(OH)2 Para 藍(lán)閃石 Na2(Mg, Fe)3(Al, Fe)2Si4O112(OH)2 Glau 硬玉 NaAlSi2O6 Jd 綠輝石 (Na, Ca)(Al, Mg, Fe)(Si, Al)2O6 omp,常見變質(zhì)礦物,富Al, Fe, Mg變質(zhì)礦物,堇青石 (Mg, Fe)Al3AlSi5O18 十字石 (Fe, Mg)Al4SiO42O2(OH)2 葉綠泥石 (Mg, Fe)5AlAlSi3O10(OH)8 黑云母K(Mg, Fe)3AlSi3O10(OH, F)2 鐵鋁榴石-鎂鋁榴石 Fe3Al2SiO43 - Mg3Al2SiO43 硬綠泥石 (Mg, Fe)2(Al, Fe)Al3SiO42O2(OH)4,堇青石 crd 十字石 st 葉綠泥石 chl 黑云母 bt 鐵鋁榴石 alm 鎂鋁榴石 pyr 硬綠泥石 ctd,變質(zhì)礦物表,變質(zhì)礦物研究不僅可以限定變質(zhì)P-T條件，還可以揭示原巖的化學(xué)成分特點(diǎn),變質(zhì)巖特有礦物的特征,原巖沉積巖的中高溫變質(zhì)相 如: 紅柱石, 矽線石, 藍(lán)晶石, 十字石, 假藍(lán)寶石 原巖火成巖的中低溫變質(zhì)相 如: 葡萄石, 綠纖石, 綠泥石, 陽起石, 沸石 高壓（或低dT/dP比值）變質(zhì)礦物 如: 藍(lán)閃石, 硬柱石, 硬玉, 紅簾石, 黑硬綠泥石, 硬綠泥石,礦物成分對比,Depend on the composition and condition,變質(zhì)巖特征礦物,特征變質(zhì)礦物：形成溫壓條件窄，能靈敏地反映外界條件變化，并能較好地指示原巖化學(xué)成分特征的變質(zhì)礦物。 貫通礦物：對溫壓變化不敏感，能在很大的P-T范圍內(nèi)穩(wěn)定的變質(zhì)礦物。,二、變質(zhì)巖的分類和命名,變質(zhì)巖的形成受諸多因素影響，而且各類變質(zhì)巖間沒有必然的成因聯(lián)系，因此，變質(zhì)巖很難象火成巖一樣用簡單的參數(shù)（化學(xué)成分）進(jìn)行分類。,組構(gòu)（Fabric) (Spock, 1962; Best, 1982; Raymond 1984) 化學(xué)成分(Composition) (Bard, 1986) 礦物組成（Mineral assemblage) (Winkler, 1976, 1979; Suk, 1981; 王仁民, 1989） 變質(zhì)程度（變質(zhì)相，變質(zhì)級(jí)）(Metamorphic grade) (Turner, 1968; 程裕淇等，1961） 綜合(Combination),二、變質(zhì)巖的分類和命名,本課程推薦組構(gòu)+礦物組成的分類方案 事實(shí)上，變質(zhì)巖的組構(gòu)和礦物組成也反映了變質(zhì)作用的強(qiáng)度和原巖的化學(xué)特征。,具葉理組構(gòu)的變質(zhì)巖（Foliated metamorphic rock) 無葉理組構(gòu)的變質(zhì)巖（Non-foliated metamorphic rocks),在以上兩大類劃分基礎(chǔ)上，再根據(jù)礦物組成或結(jié)構(gòu)構(gòu)造建立變質(zhì)巖基本名稱,變質(zhì)巖的類型及命名,變質(zhì)巖的類型及命名,在依據(jù)組構(gòu)或礦物組成確定了巖石基本名稱后，需對巖石作進(jìn)一步的精確命名，主要依據(jù)特征礦物和一些特征的構(gòu)造。,命名原則,一般原則：特征變質(zhì)礦物+普通變質(zhì)礦物+基本名稱，如矽線