第11講-變質(zhì)巖的研究方法

1、 Metamorphic Rock 變質(zhì)巖的原巖恢復(fù)指示礦物帶與相系判定 地質(zhì)溫度計(jì)和地質(zhì)壓力計(jì)1. 原巖恢復(fù)混合巖一、概述一、概述1 1、定義、定義 變質(zhì)巖的原巖恢復(fù)，就是將所研究的變質(zhì)巖恢復(fù)到它變質(zhì)巖的原巖恢復(fù)，就是將所研究的變質(zhì)巖恢復(fù)到它原始的，相當(dāng)于變質(zhì)前的巖石面貌。原始的，相當(dāng)于變質(zhì)前的巖石面貌。 變質(zhì)巖的原巖恢復(fù)對(duì)重建變質(zhì)地區(qū)的地殼發(fā)展史和找變質(zhì)巖的原巖恢復(fù)對(duì)重建變質(zhì)地區(qū)的地殼發(fā)展史和找礦，都具有重要的意義。在地質(zhì)測(cè)量和地質(zhì)圖的要求中，礦，都具有重要的意義。在地質(zhì)測(cè)量和地質(zhì)圖的要求中，規(guī)定要對(duì)變質(zhì)巖原巖性質(zhì)進(jìn)行再造。規(guī)定要對(duì)變質(zhì)巖原巖性質(zhì)進(jìn)行再造。 1. 原巖恢復(fù)混合巖2 2、原巖

2、類(lèi)型的劃分、原巖類(lèi)型的劃分 按變質(zhì)巖的原巖形成作用特點(diǎn)，可概略地劃分為按變質(zhì)巖的原巖形成作用特點(diǎn)，可概略地劃分為4 4個(gè)成因類(lèi)型：個(gè)成因類(lèi)型：1 1）巖漿凝結(jié)型）巖漿凝結(jié)型 包括侵入巖和熔巖。包括侵入巖和熔巖。2 2）火山沉積型）火山沉積型 正?；鹕剿樾紟r。正常火山碎屑巖。3 3）混合沉積型）混合沉積型 沉積火山碎屑巖和火山碎屑沉積巖。沉積火山碎屑巖和火山碎屑沉積巖。4 4）正常沉積型）正常沉積型 碎屑沉積巖和化學(xué)碎屑沉積巖和化學(xué)- -生物化學(xué)沉積巖。生物化學(xué)沉積巖。 巖漿凝結(jié)型是典型的正變質(zhì)巖，正常沉積型是典型巖漿凝結(jié)型是典型的正變質(zhì)巖，正常沉積型是典型的副變質(zhì)巖。其余兩個(gè)類(lèi)型為過(guò)渡類(lèi)型。的

3、副變質(zhì)巖。其余兩個(gè)類(lèi)型為過(guò)渡類(lèi)型。 1. 原巖恢復(fù)混合巖3 3、原巖恢復(fù)的標(biāo)志、原巖恢復(fù)的標(biāo)志 恢復(fù)原巖除要查明變質(zhì)巖的原巖性質(zhì)恢復(fù)原巖除要查明變質(zhì)巖的原巖性質(zhì)( (成因類(lèi)型成因類(lèi)型) )外，還外，還應(yīng)盡可能恢復(fù)原巖的巖石類(lèi)型。即使在變質(zhì)很深的巖石中，應(yīng)盡可能恢復(fù)原巖的巖石類(lèi)型。即使在變質(zhì)很深的巖石中，原巖的某些特征也可能殘留下來(lái)或有所反映，查明其原巖是原巖的某些特征也可能殘留下來(lái)或有所反映，查明其原巖是可能的。可能的。 恢復(fù)原巖的標(biāo)志主要有恢復(fù)原巖的標(biāo)志主要有4 4個(gè)方面：個(gè)方面： 1 1）地質(zhì)產(chǎn)狀和巖石組合）地質(zhì)產(chǎn)狀和巖石組合 2 2）巖相學(xué)）巖相學(xué) 3 3）巖石化學(xué)）巖石化學(xué) 4 4）地

4、球化學(xué)及副礦物。）地球化學(xué)及副礦物。1. 原巖恢復(fù)混合巖二、地質(zhì)產(chǎn)狀和巖石組合標(biāo)志二、地質(zhì)產(chǎn)狀和巖石組合標(biāo)志 變質(zhì)巖的原巖恢復(fù)總是從野外觀(guān)察研究其地質(zhì)產(chǎn)狀變質(zhì)巖的原巖恢復(fù)總是從野外觀(guān)察研究其地質(zhì)產(chǎn)狀和巖石組合開(kāi)始。和巖石組合開(kāi)始。 內(nèi)容包括：所研究的變質(zhì)巖體是層狀的還是塊狀的內(nèi)容包括：所研究的變質(zhì)巖體是層狀的還是塊狀的與圍巖接觸關(guān)系是漸變的還是突變的、是整合的還是斜與圍巖接觸關(guān)系是漸變的還是突變的、是整合的還是斜切的，有無(wú)接觸變質(zhì)和冷凝邊，有無(wú)巖漿通道，巖石自切的，有無(wú)接觸變質(zhì)和冷凝邊，有無(wú)巖漿通道，巖石自然組合是否顯示沉積韻律等。然組合是否顯示沉積韻律等。 觀(guān)察研究其地質(zhì)產(chǎn)狀和巖石組合是恢復(fù)

5、原巖的最基觀(guān)察研究其地質(zhì)產(chǎn)狀和巖石組合是恢復(fù)原巖的最基礎(chǔ)工作。因而在野外必須對(duì)地質(zhì)界線(xiàn)作詳細(xì)的追索，對(duì)礎(chǔ)工作。因而在野外必須對(duì)地質(zhì)界線(xiàn)作詳細(xì)的追索，對(duì)接觸帶進(jìn)行細(xì)致的觀(guān)察和對(duì)剖面作深入的研究。接觸帶進(jìn)行細(xì)致的觀(guān)察和對(duì)剖面作深入的研究。1. 原巖恢復(fù)混合巖一）地質(zhì)產(chǎn)狀一）地質(zhì)產(chǎn)狀 1 1）沉積巖和噴出巖原巖具清晰的層理和褶皺構(gòu)造。侵入）沉積巖和噴出巖原巖具清晰的層理和褶皺構(gòu)造。侵入體原巖沒(méi)有正常的沉積構(gòu)造。體原巖沒(méi)有正常的沉積構(gòu)造。 2 2）接觸變質(zhì)和冷凝邊可區(qū)分層狀侵入體與噴出巖。）接觸變質(zhì)和冷凝邊可區(qū)分層狀侵入體與噴出巖。 3 3）厚度變化、與圍巖的接觸關(guān)系，巖漿通道的存在，是）厚度變化、與

6、圍巖的接觸關(guān)系，巖漿通道的存在，是區(qū)分層狀熔巖與沉積巖的標(biāo)志。區(qū)分層狀熔巖與沉積巖的標(biāo)志。 4 4）火山沉積型、混合沉積型和正常沉積型原巖都具有較）火山沉積型、混合沉積型和正常沉積型原巖都具有較穩(wěn)定的厚度和成分、層狀產(chǎn)狀，與圍巖整合接觸和韻律性遞穩(wěn)定的厚度和成分、層狀產(chǎn)狀，與圍巖整合接觸和韻律性遞變關(guān)系。變關(guān)系。1. 原巖恢復(fù)混合巖二）巖石組合二）巖石組合 1 1）正常沉積型原巖）正常沉積型原巖 常具有完整的沉積旋回和韻律，變質(zhì)后形成如石英巖常具有完整的沉積旋回和韻律，變質(zhì)后形成如石英巖- -石石英片巖英片巖- -片巖大理巖這樣的變質(zhì)巖組合，常組成大的旋回，片巖大理巖這樣的變質(zhì)巖組合，常組成大

7、的旋回，代表典型的沉積巖系。代表典型的沉積巖系。 角閃巖與富鋁質(zhì)片巖和石英巖組合中，正、副角閃巖在角閃巖與富鋁質(zhì)片巖和石英巖組合中，正、副角閃巖在該組合中的特點(diǎn)不同：該組合中的特點(diǎn)不同： 正角閃巖獨(dú)立產(chǎn)出，多位于大型韻律的界面處；組合中正角閃巖獨(dú)立產(chǎn)出，多位于大型韻律的界面處；組合中可有白云巖，但是一般不會(huì)出現(xiàn)大理巖?？捎邪自茙r，但是一般不會(huì)出現(xiàn)大理巖。 副角閃巖往往構(gòu)成石英巖副角閃巖往往構(gòu)成石英巖- -黑云片麻巖黑云片麻巖- -藍(lán)晶黑云片麻巖藍(lán)晶黑云片麻巖這這 種韻律的終結(jié)部分；由泥灰質(zhì)巖石形成的副角閃巖的特征種韻律的終結(jié)部分；由泥灰質(zhì)巖石形成的副角閃巖的特征是與大理巖共存并往往相互過(guò)渡。是

8、與大理巖共存并往往相互過(guò)渡。 1. 原巖恢復(fù)混合巖2 2）火山沉積型原巖）火山沉積型原巖 變質(zhì)火山巖系的巖石組合因形成條件不同而不同。有的形成由變質(zhì)火山巖系的巖石組合因形成條件不同而不同。有的形成由基性到酸性的完整的火山噴發(fā)旋回，有的不完全?；缘剿嵝缘耐暾幕鹕絿姲l(fā)旋回，有的不完全。 因火山作用地質(zhì)環(huán)境不同可分別形成陸相噴發(fā)或海相噴發(fā)的巖因火山作用地質(zhì)環(huán)境不同可分別形成陸相噴發(fā)或海相噴發(fā)的巖石組合：陸相的有玄武巖石組合：陸相的有玄武巖- -安山巖安山巖- -流紋巖組合。海相的有細(xì)碧流紋巖組合。海相的有細(xì)碧- -角斑角斑巖系和綠巖建造等，其中往往有硅質(zhì)巖，碳酸鹽巖等夾層。巖系和綠巖建造等，其中

9、往往有硅質(zhì)巖，碳酸鹽巖等夾層。 細(xì)碧角斑巖系為一套從基性細(xì)碧角斑巖系為一套從基性( (細(xì)碧巖細(xì)碧巖) )到中酸性到中酸性( (角斑巖角斑巖) )的鈉質(zhì)火的鈉質(zhì)火山巖序列，常見(jiàn)蛇紋巖山巖序列，常見(jiàn)蛇紋巖- -枕狀玄武巖枕狀玄武巖- -層狀放射蟲(chóng)硅質(zhì)巖組合。層狀放射蟲(chóng)硅質(zhì)巖組合。 綠巖組合廣泛分布在太古代，由下部超鎂鐵質(zhì)熔巖、中部拉斑綠巖組合廣泛分布在太古代，由下部超鎂鐵質(zhì)熔巖、中部拉斑玄武巖和上部長(zhǎng)英質(zhì)火山巖，火山碎屑巖組成。玄武巖和上部長(zhǎng)英質(zhì)火山巖，火山碎屑巖組成。1. 原巖恢復(fù)混合巖三、巖相學(xué)標(biāo)志三、巖相學(xué)標(biāo)志一）變余結(jié)構(gòu)構(gòu)造一）變余結(jié)構(gòu)構(gòu)造 變余結(jié)構(gòu)構(gòu)造是恢復(fù)原巖性質(zhì)最可靠的證據(jù)之一。變余

10、結(jié)構(gòu)構(gòu)造是恢復(fù)原巖性質(zhì)最可靠的證據(jù)之一。 巖漿凝結(jié)型原巖常見(jiàn)變余輝長(zhǎng)結(jié)構(gòu)、變余輝綠結(jié)構(gòu)。變質(zhì)熔巖漿凝結(jié)型原巖常見(jiàn)變余輝長(zhǎng)結(jié)構(gòu)、變余輝綠結(jié)構(gòu)。變質(zhì)熔巖中還可出現(xiàn)變余斑狀結(jié)構(gòu)、變余氣孔構(gòu)造、變余杏仁構(gòu)造和巖中還可出現(xiàn)變余斑狀結(jié)構(gòu)、變余氣孔構(gòu)造、變余杏仁構(gòu)造和變余流紋構(gòu)造。海相噴發(fā)的熔巖，常見(jiàn)變余枕狀構(gòu)造。變余流紋構(gòu)造。海相噴發(fā)的熔巖，常見(jiàn)變余枕狀構(gòu)造。 上述變余結(jié)構(gòu)構(gòu)造均可部分保留至角閃巖相，變余斑狀結(jié)構(gòu)上述變余結(jié)構(gòu)構(gòu)造均可部分保留至角閃巖相，變余斑狀結(jié)構(gòu)甚至可保留至麻粒巖相。甚至可保留至麻粒巖相。 1. 原巖恢復(fù)混合巖 火山沉積型原巖在淺變質(zhì)條件下可殘存各種火山碎屑結(jié)構(gòu)火山沉積型原巖在淺變質(zhì)條件

11、下可殘存各種火山碎屑結(jié)構(gòu) 變質(zhì)較深時(shí)，火山碎屑外形輪廓逐漸消失。但由于原有的變質(zhì)較深時(shí)，火山碎屑外形輪廓逐漸消失。但由于原有的巖屑、玻屑具有與原有基質(zhì)不同的成分、結(jié)構(gòu)，經(jīng)變質(zhì)后，巖屑、玻屑具有與原有基質(zhì)不同的成分、結(jié)構(gòu)，經(jīng)變質(zhì)后，在較均勻的變質(zhì)巖基質(zhì)中，出現(xiàn)不同的礦物或結(jié)構(gòu)并具一定在較均勻的變質(zhì)巖基質(zhì)中，出現(xiàn)不同的礦物或結(jié)構(gòu)并具一定外形輪廓的集合體團(tuán)塊，它們往往可能是巖屑、玻屑的反映。外形輪廓的集合體團(tuán)塊，它們往往可能是巖屑、玻屑的反映。 1. 原巖恢復(fù)混合巖 正常沉積型原巖經(jīng)變質(zhì)后最常見(jiàn)的是變余砂狀結(jié)構(gòu)、變余正常沉積型原巖經(jīng)變質(zhì)后最常見(jiàn)的是變余砂狀結(jié)構(gòu)、變余礫狀結(jié)構(gòu)、變余層理構(gòu)造及波痕、龜裂

12、等層面構(gòu)造。變余泥質(zhì)礫狀結(jié)構(gòu)、變余層理構(gòu)造及波痕、龜裂等層面構(gòu)造。變余泥質(zhì)結(jié)構(gòu)一般只出現(xiàn)在變質(zhì)很淺的巖石中。結(jié)構(gòu)一般只出現(xiàn)在變質(zhì)很淺的巖石中。 韻律層理形成有規(guī)律性的不同巖石類(lèi)型的互層，如角閃巖韻律層理形成有規(guī)律性的不同巖石類(lèi)型的互層，如角閃巖與大理巖互層、變質(zhì)砂巖與大理巖互層、變質(zhì)砂巖( (淺色淺色) )與炭質(zhì)結(jié)晶灰?guī)r與炭質(zhì)結(jié)晶灰?guī)r( (深色深色) )互層?；?。 斜層理的存在是沉積性質(zhì)最可靠的證據(jù)之一，它可在所有斜層理的存在是沉積性質(zhì)最可靠的證據(jù)之一，它可在所有變質(zhì)相保存下來(lái)。變質(zhì)相保存下來(lái)。 在動(dòng)力變質(zhì)作用條件下，強(qiáng)烈的透入性變形使各種原生結(jié)在動(dòng)力變質(zhì)作用條件下，強(qiáng)烈的透入性變形使各種原

13、生結(jié)構(gòu)構(gòu)造變化，并造成假礫石，假碎屑、假層理。因此，應(yīng)該區(qū)構(gòu)構(gòu)造變化，并造成假礫石，假碎屑、假層理。因此，應(yīng)該區(qū)分真假變余結(jié)構(gòu)構(gòu)造，應(yīng)在構(gòu)造穩(wěn)定地段尋找變余結(jié)構(gòu)構(gòu)造。分真假變余結(jié)構(gòu)構(gòu)造，應(yīng)在構(gòu)造穩(wěn)定地段尋找變余結(jié)構(gòu)構(gòu)造。1. 原巖恢復(fù)混合巖二）變質(zhì)巖礦物成分二）變質(zhì)巖礦物成分 變質(zhì)巖的礦物成分是原巖化學(xué)成分的反映，特別是深變質(zhì)變質(zhì)巖的礦物成分是原巖化學(xué)成分的反映，特別是深變質(zhì)條件下，變余結(jié)構(gòu)構(gòu)造罕見(jiàn)時(shí)，礦物成分成了主要的巖相學(xué)標(biāo)條件下，變余結(jié)構(gòu)構(gòu)造罕見(jiàn)時(shí)，礦物成分成了主要的巖相學(xué)標(biāo)志。志。 掌握五大化學(xué)類(lèi)型巖石的礦物成分特點(diǎn)有助于恢復(fù)原巖。掌握五大化學(xué)類(lèi)型巖石的礦物成分特點(diǎn)有助于恢復(fù)原巖。如果

14、通過(guò)礦物成分特點(diǎn)確定了所研究變質(zhì)巖屬五大類(lèi)中的泥質(zhì)如果通過(guò)礦物成分特點(diǎn)確定了所研究變質(zhì)巖屬五大類(lèi)中的泥質(zhì)或富鈣巖石，則原巖沉積性質(zhì)可知。即使是長(zhǎng)英質(zhì)、基性或鎂或富鈣巖石，則原巖沉積性質(zhì)可知。即使是長(zhǎng)英質(zhì)、基性或鎂質(zhì)巖石，雖然尚不能了解其原巖性質(zhì)，但也可以使原巖考慮范質(zhì)巖石，雖然尚不能了解其原巖性質(zhì)，但也可以使原巖考慮范圍大為縮小。圍大為縮小。1. 原巖恢復(fù)混合巖四、巖石化學(xué)和地球化學(xué)標(biāo)志四、巖石化學(xué)和地球化學(xué)標(biāo)志 變質(zhì)巖研究表明，除伴有強(qiáng)烈交代作用的變質(zhì)巖，一般變質(zhì)巖研究表明，除伴有強(qiáng)烈交代作用的變質(zhì)巖，一般變質(zhì)巖的變質(zhì)作用過(guò)程基本上是等化學(xué)的，原巖的化學(xué)性質(zhì)變質(zhì)巖的變質(zhì)作用過(guò)程基本上是等化學(xué)

15、的，原巖的化學(xué)性質(zhì)在常量元素和微量元素含量方面均無(wú)明顯變化。在常量元素和微量元素含量方面均無(wú)明顯變化。 可以認(rèn)為，恢復(fù)原巖的巖石化學(xué)方法可以認(rèn)為，恢復(fù)原巖的巖石化學(xué)方法( (研究常量元素標(biāo)研究常量元素標(biāo)志志) )和地球化學(xué)方法和地球化學(xué)方法( (研究微量元素標(biāo)志研究微量元素標(biāo)志) ) 較可靠。較可靠。 巖石化學(xué)和地球化學(xué)方法已成為恢復(fù)變質(zhì)巖原巖的重要巖石化學(xué)和地球化學(xué)方法已成為恢復(fù)變質(zhì)巖原巖的重要手段，特別是當(dāng)?shù)刭|(zhì)產(chǎn)狀和變余結(jié)構(gòu)構(gòu)造完全消失時(shí)，更有手段，特別是當(dāng)?shù)刭|(zhì)產(chǎn)狀和變余結(jié)構(gòu)構(gòu)造完全消失時(shí)，更有意義。意義。1. 原巖恢復(fù)混合巖五、副礦物五、副礦物 研究表明，變質(zhì)巖中某些副礦物如鋯石、獨(dú)居石

16、、磷釔研究表明，變質(zhì)巖中某些副礦物如鋯石、獨(dú)居石、磷釔礦，金紅石等，來(lái)自原巖，且在變質(zhì)作用過(guò)程中比較穩(wěn)定，礦，金紅石等，來(lái)自原巖，且在變質(zhì)作用過(guò)程中比較穩(wěn)定，其原始大小、形狀等特征可以保留至角閃巖相甚至麻粒巖相。其原始大小、形狀等特征可以保留至角閃巖相甚至麻粒巖相。因此，副礦物的種類(lèi)、組合，含量、標(biāo)型特征、粒度等可作因此，副礦物的種類(lèi)、組合，含量、標(biāo)型特征、粒度等可作為恢復(fù)原巖的依據(jù)。為恢復(fù)原巖的依據(jù)。1. 原巖恢復(fù)混合巖1 1、副礦物的種類(lèi)及含量、副礦物的種類(lèi)及含量 對(duì)巖漿凝結(jié)的和火山碎屑的原巖，磁鐵礦、榍石、磷灰石等對(duì)巖漿凝結(jié)的和火山碎屑的原巖，磁鐵礦、榍石、磷灰石等較多地出現(xiàn)于基性火山巖

17、中，鋯石、獨(dú)居石、磷釔礦等較多見(jiàn)較多地出現(xiàn)于基性火山巖中，鋯石、獨(dú)居石、磷釔礦等較多見(jiàn)于酸性火山巖中。于酸性火山巖中。 對(duì)正常沉積和過(guò)渡型原巖，其所含副礦物組合情況較復(fù)雜。對(duì)正常沉積和過(guò)渡型原巖，其所含副礦物組合情況較復(fù)雜。它一方面與形成原巖的物源地有關(guān)，另一方面又與原始沉積分它一方面與形成原巖的物源地有關(guān)，另一方面又與原始沉積分異有關(guān)。因而，研究副礦物可區(qū)分副變質(zhì)巖原巖類(lèi)型，有助于異有關(guān)。因而，研究副礦物可區(qū)分副變質(zhì)巖原巖類(lèi)型，有助于分析原始沉積環(huán)境。分析原始沉積環(huán)境。1. 原巖恢復(fù)混合巖2 2副礦物的標(biāo)型特征副礦物的標(biāo)型特征 主要有晶形、顏色、光澤、磨圓程度、延長(zhǎng)系數(shù)。主要有晶形、顏色、光

18、澤、磨圓程度、延長(zhǎng)系數(shù)。 一般說(shuō)來(lái)，晶形完整、晶棱清晰是巖漿凝結(jié)原巖中的一般說(shuō)來(lái)，晶形完整、晶棱清晰是巖漿凝結(jié)原巖中的副礦物特點(diǎn)，有一定磨圓；分選不好的副礦物，大部分可副礦物特點(diǎn)，有一定磨圓；分選不好的副礦物，大部分可能是火山能是火山- -沉積成因的副礦物；磨圓顯著、分選良好，表沉積成因的副礦物；磨圓顯著、分選良好，表面粗糙無(wú)光澤和凸凹不平、有擦痕等是大部分沉積成因的面粗糙無(wú)光澤和凸凹不平、有擦痕等是大部分沉積成因的碎屑副礦物的特征。碎屑副礦物的特征。1. 原巖恢復(fù)混合巖3 3副礦物的粒度副礦物的粒度 1 1）區(qū)分原巖性質(zhì)：在原始沉積巖中，碎屑副礦物的顆粒）區(qū)分原巖性質(zhì)：在原始沉積巖中，碎屑副

19、礦物的顆粒大小決定于原始沉積巖的類(lèi)型，并與沉積物的分選有關(guān)，而大小決定于原始沉積巖的類(lèi)型，并與沉積物的分選有關(guān)，而在火成原巖中則沒(méi)有這種規(guī)律性。在火成原巖中則沒(méi)有這種規(guī)律性。 2 2）推斷變質(zhì)碎屑巖的原巖類(lèi)型：分選良好的石英砂巖中，）推斷變質(zhì)碎屑巖的原巖類(lèi)型：分選良好的石英砂巖中，碎屑石英與碎屑鋯石的粒度之比等于碎屑石英與碎屑鋯石的粒度之比等于1.71.7。這一比值接近鋯。這一比值接近鋯石與石英的相對(duì)密度比石與石英的相對(duì)密度比1.771.77。由于穩(wěn)定副礦物的密度彼此相。由于穩(wěn)定副礦物的密度彼此相近，而主要造巖礦物的密度也近似。因此，將變質(zhì)碎屑巖中近，而主要造巖礦物的密度也近似。因此，將變質(zhì)碎

20、屑巖中碎屑副礦物的粒度乘以碎屑副礦物的粒度乘以1.71.7，即可得到原巖粒度的估計(jì)值，即可得到原巖粒度的估計(jì)值，間接推斷原巖類(lèi)型。間接推斷原巖類(lèi)型。2. 地質(zhì)溫壓計(jì)混合巖 根據(jù)巖石的礦物成分、化學(xué)成分及結(jié)構(gòu)構(gòu)造的特征，半定根據(jù)巖石的礦物成分、化學(xué)成分及結(jié)構(gòu)構(gòu)造的特征，半定量或定量地估算礦物或巖石平衡共生時(shí)的溫度、壓力條件的量或定量地估算礦物或巖石平衡共生時(shí)的溫度、壓力條件的方法，就稱(chēng)之為地質(zhì)溫度計(jì)或地質(zhì)壓力計(jì)。方法，就稱(chēng)之為地質(zhì)溫度計(jì)或地質(zhì)壓力計(jì)。 這些方法是以化學(xué)熱力學(xué)為理論基礎(chǔ)，以實(shí)驗(yàn)礦物學(xué)、實(shí)這些方法是以化學(xué)熱力學(xué)為理論基礎(chǔ)，以實(shí)驗(yàn)礦物學(xué)、實(shí)驗(yàn)巖石學(xué)資料為依據(jù)，考慮到地質(zhì)作用的實(shí)際復(fù)雜性

21、提出來(lái)驗(yàn)巖石學(xué)資料為依據(jù)，考慮到地質(zhì)作用的實(shí)際復(fù)雜性提出來(lái)的。的。 2. 地質(zhì)溫壓計(jì)混合巖 根據(jù)估算溫度、壓力的條件及方法的特點(diǎn)，適用于變質(zhì)根據(jù)估算溫度、壓力的條件及方法的特點(diǎn)，適用于變質(zhì)巖研究的地質(zhì)溫度計(jì)和壓力計(jì)有巖研究的地質(zhì)溫度計(jì)和壓力計(jì)有： 1 1）直接地根據(jù)變質(zhì)過(guò)程中發(fā)生的變質(zhì)反應(yīng)，用熱力學(xué)）直接地根據(jù)變質(zhì)過(guò)程中發(fā)生的變質(zhì)反應(yīng)，用熱力學(xué)p-p-T-T-成分之間的函數(shù)關(guān)系估算溫度和壓力。成分之間的函數(shù)關(guān)系估算溫度和壓力。 2 2）礦物對(duì)之間元素分配系數(shù)地質(zhì)溫度計(jì)及壓力計(jì)。）礦物對(duì)之間元素分配系數(shù)地質(zhì)溫度計(jì)及壓力計(jì)。 3 3）成巖格子法圈定變質(zhì)溫度及壓力范圍的方法，這是一）成巖格子法圈定變

22、質(zhì)溫度及壓力范圍的方法，這是一種以變質(zhì)礦物的共生分析為基礎(chǔ)，利用一組能代表變質(zhì)作用種以變質(zhì)礦物的共生分析為基礎(chǔ)，利用一組能代表變質(zhì)作用邊界特點(diǎn)的變質(zhì)反應(yīng)，找出它們?cè)谶吔缣攸c(diǎn)的變質(zhì)反應(yīng)，找出它們?cè)赑-TP-T圖解上單變線(xiàn)的位置圖解上單變線(xiàn)的位置來(lái)圈定變質(zhì)來(lái)圈定變質(zhì)P-TP-T范圍的方法。范圍的方法。 2. 地質(zhì)溫壓計(jì)混合巖 4 4）實(shí)驗(yàn)巖石及實(shí)驗(yàn)礦物學(xué)的方法，包括礦物包裹體）實(shí)驗(yàn)巖石及實(shí)驗(yàn)礦物學(xué)的方法，包括礦物包裹體測(cè)溫法，變質(zhì)反應(yīng)及變質(zhì)過(guò)程的模擬實(shí)驗(yàn)等方法測(cè)溫法，變質(zhì)反應(yīng)及變質(zhì)過(guò)程的模擬實(shí)驗(yàn)等方法 。 5 5）成因礦物學(xué)方法，這是一種根據(jù)礦物同質(zhì)多像轉(zhuǎn)）成因礦物學(xué)方法，這是一種根據(jù)礦物同質(zhì)多像

23、轉(zhuǎn)變的溫度條件、固溶體礦物的出溶條件、礦物不同溫壓變的溫度條件、固溶體礦物的出溶條件、礦物不同溫壓條件下結(jié)晶習(xí)性、礦物結(jié)構(gòu)中離子占位的有序度變化等條件下結(jié)晶習(xí)性、礦物結(jié)構(gòu)中離子占位的有序度變化等特征來(lái)估算巖石形成溫壓條件的方法。特征來(lái)估算巖石形成溫壓條件的方法。2. 地質(zhì)溫壓計(jì)混合巖溫度計(jì)及壓力計(jì)的選擇原則溫度計(jì)及壓力計(jì)的選擇原則 在變質(zhì)巖巖石學(xué)研究中，可供使用的地質(zhì)溫度計(jì)及壓力在變質(zhì)巖巖石學(xué)研究中，可供使用的地質(zhì)溫度計(jì)及壓力計(jì)的方法是很多。不同方法，對(duì)于同一地質(zhì)過(guò)程的溫壓條件計(jì)的方法是很多。不同方法，對(duì)于同一地質(zhì)過(guò)程的溫壓條件估算的結(jié)果會(huì)呈現(xiàn)出一些差別。選擇合適的溫壓計(jì)原則為：估算的結(jié)果會(huì)呈

24、現(xiàn)出一些差別。選擇合適的溫壓計(jì)原則為： 1 1）在使用具體的地質(zhì)溫壓計(jì)之前，要對(duì)其提出的原理，）在使用具體的地質(zhì)溫壓計(jì)之前，要對(duì)其提出的原理，實(shí)驗(yàn)的條件，適用的范圍，估算結(jié)果的精度進(jìn)行研究，選擇實(shí)驗(yàn)的條件，適用的范圍，估算結(jié)果的精度進(jìn)行研究，選擇實(shí)驗(yàn)的體系與估算的變質(zhì)巖的體系盡可能地接近、精度最高實(shí)驗(yàn)的體系與估算的變質(zhì)巖的體系盡可能地接近、精度最高的方法。一般說(shuō)來(lái)，以礦物組合的資料為基礎(chǔ)估算的結(jié)果，的方法。一般說(shuō)來(lái)，以礦物組合的資料為基礎(chǔ)估算的結(jié)果，較之根據(jù)單一礦物或礦物對(duì)的資料估算的結(jié)果要可靠些。較之根據(jù)單一礦物或礦物對(duì)的資料估算的結(jié)果要可靠些。 2. 地質(zhì)溫壓計(jì)混合巖 2 2）一般認(rèn)為礦物

25、對(duì)中元素的分配系數(shù)地質(zhì)溫壓計(jì)，是）一般認(rèn)為礦物對(duì)中元素的分配系數(shù)地質(zhì)溫壓計(jì)，是一種簡(jiǎn)便易懂的方法。但是，對(duì)處于平衡狀態(tài)的兩礦物間一種簡(jiǎn)便易懂的方法。但是，對(duì)處于平衡狀態(tài)的兩礦物間元素的分配系數(shù)的影響因素很多。例如，除研究的主要元元素的分配系數(shù)的影響因素很多。例如，除研究的主要元素外，其他素外，其他 雜質(zhì)雜質(zhì)元素含量的多少，第三、四種礦物的元素含量的多少，第三、四種礦物的存在，原巖成分的變化，化學(xué)分析結(jié)果的精度及方法等等，存在，原巖成分的變化，化學(xué)分析結(jié)果的精度及方法等等，都會(huì)對(duì)分配系數(shù)的計(jì)算結(jié)果有影響。這些影響因素，該盡都會(huì)對(duì)分配系數(shù)的計(jì)算結(jié)果有影響。這些影響因素，該盡可能地排除，如果不能排除

26、，應(yīng)選擇那些對(duì)這些影響因素可能地排除，如果不能排除，應(yīng)選擇那些對(duì)這些影響因素的效應(yīng)已考慮校正的地質(zhì)溫度計(jì)。的效應(yīng)已考慮校正的地質(zhì)溫度計(jì)。 2. 地質(zhì)溫壓計(jì)混合巖 3 3）Fe-MgFe-Mg在兩礦物之間的分配系數(shù)地質(zhì)溫度計(jì)是變質(zhì)巖中在兩礦物之間的分配系數(shù)地質(zhì)溫度計(jì)是變質(zhì)巖中使用最廣泛的一種方法。使用最廣泛的一種方法。 別爾楚克確定了一個(gè)鎂鐵重新分配的系列：綠泥石別爾楚克確定了一個(gè)鎂鐵重新分配的系列：綠泥石- -堇青石堇青石- -黑云母黑云母- -十字石十字石- -角閃石角閃石- -單斜輝石單斜輝石- -石榴石石榴石- -斜方輝石斜方輝石- -橄欖石。橄欖石。 這樣一個(gè)系列，隨著溫度的升高，系列

27、后面的礦物與前面這樣一個(gè)系列，隨著溫度的升高，系列后面的礦物與前面的礦物共存時(shí)，后面韻礦物就更富鎂。的礦物共存時(shí)，后面韻礦物就更富鎂。 這樣一種再分配反映了礦物之間熱力學(xué)性質(zhì)的聯(lián)系，在這這樣一種再分配反映了礦物之間熱力學(xué)性質(zhì)的聯(lián)系，在這個(gè)系列中兩個(gè)礦物之間的距離越大，個(gè)系列中兩個(gè)礦物之間的距離越大，F(xiàn)e-MgFe-Mg在其間的分配受溫在其間的分配受溫度的影響就越明顯。度的影響就越明顯。 2. 地質(zhì)溫壓計(jì)混合巖 4 4）在選擇地質(zhì)壓力計(jì)時(shí)，都應(yīng)當(dāng)選擇那些反應(yīng)體積的改）在選擇地質(zhì)壓力計(jì)時(shí)，都應(yīng)當(dāng)選擇那些反應(yīng)體積的改變值大的。因?yàn)榉磻?yīng)體積的改變值越大，壓力對(duì)反應(yīng)平衡的變值大的。因?yàn)榉磻?yīng)體積的改變值越

28、大，壓力對(duì)反應(yīng)平衡的效應(yīng)越顯著。對(duì)于效應(yīng)越顯著。對(duì)于PTPT圖上的單變線(xiàn)而言，圖上的單變線(xiàn)而言，dP/dTdP/dT越小，越小，對(duì)于估算的壓力值越可靠，對(duì)于分配系數(shù)壓力計(jì)，同樣的元對(duì)于估算的壓力值越可靠，對(duì)于分配系數(shù)壓力計(jì)，同樣的元素在兩礦物間交換反應(yīng)的體積的改變值越大，其估算的壓力素在兩礦物間交換反應(yīng)的體積的改變值越大，其估算的壓力結(jié)果越可信。結(jié)果越可信。 5 5）如果能同時(shí)使用不同的地質(zhì)溫度計(jì)和壓力計(jì)，對(duì)同一）如果能同時(shí)使用不同的地質(zhì)溫度計(jì)和壓力計(jì)，對(duì)同一變質(zhì)巖的變質(zhì)溫壓條件進(jìn)行估算，估算的結(jié)果又非常接近。變質(zhì)巖的變質(zhì)溫壓條件進(jìn)行估算，估算的結(jié)果又非常接近。那么，這樣一個(gè)估算的結(jié)果就是可靠

29、的。那么，這樣一個(gè)估算的結(jié)果就是可靠的。3. 指示礦物帶及相系的判定混合巖一、指示礦物帶序列與變質(zhì)相系的判定一、指示礦物帶序列與變質(zhì)相系的判定 各類(lèi)區(qū)域變質(zhì)相系中，不同壓力類(lèi)型的變質(zhì)作用有著各類(lèi)區(qū)域變質(zhì)相系中，不同壓力類(lèi)型的變質(zhì)作用有著不同的指示礦物遞變序列。不同的指示礦物遞變序列。 高壓型區(qū)域變質(zhì)，以日本三波川帶為例，泥質(zhì)變質(zhì)巖高壓型區(qū)域變質(zhì)，以日本三波川帶為例，泥質(zhì)變質(zhì)巖指示礦物帶依次為：綠泥石指示礦物帶依次為：綠泥石- -白云母白云母- -石榴石石榴石- -黑云母黑云母 中壓型區(qū)域變質(zhì)，以蘇格蘭巴羅帶為例，指示礦物帶中壓型區(qū)域變質(zhì)，以蘇格蘭巴羅帶為例，指示礦物帶依次為：綠泥石依次為：綠泥

30、石- -黑云母黑云母- -鐵鋁榴石鐵鋁榴石- -十字石十字石- -延晶石延晶石- -矽線(xiàn)石。矽線(xiàn)石。 低壓型區(qū)域變質(zhì)，以日本領(lǐng)家變質(zhì)帶為例，泥質(zhì)變質(zhì)低壓型區(qū)域變質(zhì)，以日本領(lǐng)家變質(zhì)帶為例，泥質(zhì)變質(zhì)巖指示礦物帶為：綠泥石巖指示礦物帶為：綠泥石- -黑云母黑云母- -紅柱石紅柱石- -矽線(xiàn)石矽線(xiàn)石- -石榴石。石榴石。 3. 指示礦物帶及相系的判定混合巖 關(guān)于不同壓力類(lèi)型區(qū)域變質(zhì)條件下，指示礦物遞變序列關(guān)于不同壓力類(lèi)型區(qū)域變質(zhì)條件下，指示礦物遞變序列的差異，可以從不同壓力類(lèi)型角閃巖相礦物組合中指示礦物的差異，可以從不同壓力類(lèi)型角閃巖相礦物組合中指示礦物出現(xiàn)的相對(duì)順序來(lái)考察。出現(xiàn)的相對(duì)順序來(lái)考察。 角閃巖相與綠片巖相不同，它的典型組合中總有黑云母、角閃巖相與綠片巖相不同，它的典型組合