魏2015高級(jí)變質(zhì)巖

1、第三章第三章 基性巖的變質(zhì)作用基性巖的變質(zhì)作用a等化學(xué)系列原巖類型化學(xué)成分特征特征變質(zhì)礦物泥質(zhì)系列泥巖、頁巖等富Al2O3、 SiO2堇青石、鐵鋁榴石、硬綠泥石、藍(lán)晶石、紅柱石、夕線石K2O，貧CaO 十字石基性系列基性巖漿巖和 富CaO、FeO*、綠簾石/黝簾石、角閃石、鐵質(zhì)白云質(zhì) MgO，Na2OK2O單斜輝石、斜方輝石、石榴石泥灰?guī)r綠泥石長英質(zhì)系列各種砂巖、 富SiO2、Na2O、K2O 石英、斜長石、鉀長石粉砂巖，云母、角閃石等中酸性巖漿巖貧FeO,MgO,CaO碳酸鹽系列石灰?guī)r和白云巖 富CaO或富MgO滑石、鐵鋁榴石、透閃石透輝石、鎂橄欖石和硅灰石等超基性系列超基性巖漿巖富MgO

2、FeO滑石、蛇紋石、透閃石、五個(gè)等化學(xué)系列特征對(duì)比表五個(gè)等化學(xué)系列特征對(duì)比表基性系列巖石變質(zhì)演化基性系列巖石變質(zhì)演化chl+act+ep=hbchl+ep+ab=hb+plhb=hy+di+plHy+pl=alm+di綠片巖相綠片巖相綠簾角閃巖相綠簾角閃巖相低角閃巖相低角閃巖相高角閃巖相高角閃巖相麻粒巖相（中低壓）麻粒巖相（中低壓）麻粒巖相（高壓）麻粒巖相（高壓）Mineral assemblageTable 13-2. Average Analyses and CIPW Norms of MORBs (BVTP Table 1.2.5.2)Oxide (wt%)AllMAREPRIORSiO

3、250.550.750.250.9TiO21.561.491.771.19Al2O315.315.614.915.2FeO*10.59.8511.310.3MgO7.477.697.107.69CaO11.511.411.411.8Na2O2.622.662.662.32K2O0.160.170.160.14P2O50.130.120.140.10Total99.7499.6899.6399.64Normq0.940.760.931.60or0.951.00.950.83ab22.1722.5122.5119.64an29.4430.1328.1430.53di21.6220.8422.522

4、.38hy17.1917.3216.5318.62ol0.00.00.00.0mt4.444.344.743.90il2.962.833.362.26ap0.300.280.320.23All: Ave of glasses from Atlantic, Pacific and Indian Ocean ridges.MAR: Ave. of MAR glasses. EPR: Ave. of EPR glasses.IOR: Ave. of Indian Ocean ridge glasses.基性巖的化學(xué)成分很相似Table 13-2. Average Analyses and CIPW

5、Norms of MORBs (BVTP Table 1.2.5.2)Oxide (wt%)AllMAREPRIORSiO250.550.750.250.9TiO21.561.491.771.19Al2O315.315.614.915.2FeO*10.59.8511.310.3MgO7.477.697.107.69CaO11.511.411.411.8Na2O2.622.662.662.32K2O0.160.170.160.14P2O50.130.120.140.10Total99.7499.6899.6399.64Normq0.940.760.931.60or0.951.00.950.83a

6、b22.1722.5122.5119.64an29.4430.1328.1430.53di21.6220.8422.522.38hy17.1917.3216.5318.62ol0.00.00.00.0mt4.444.344.743.90il2.962.833.362.26ap0.300.280.320.23All: Ave of glasses from Atlantic, Pacific and Indian Ocean ridges.MAR: Ave. of MAR glasses. EPR: Ave. of EPR glasses.IOR: Ave. of Indian Ocean ri

7、dge glasses.基性巖的化學(xué)成分很相似基性巖漿巖主要由無水礦物組成，新鮮的巖石不含水。因此基性巖的變質(zhì)作用從水化(hydration)開始，隨著變質(zhì)程度增加不斷發(fā)生脫水。洋中脊變質(zhì)巖通過洋底水熱作用（熱鹵水循環(huán)）水化，盆地中與沉積物互層的基性巖會(huì)吸收沉積物中的水而水化。高壓相系中壓相系低壓相系WEI Chunjing, ZHANG Yinghui, 2008. Phase transition in the subducted oceanic lithosphere and generation of the subduction zone magma. Chinese Science

8、 Bulletin, 53(23): 3063-3014major phase stability boundaries in H2O-saturated MORB and H2O contents (in wt.%)Amphibole stability boundaries in basic rocks角閃石在基性巖中：1000(1100C) 22-23kbar, 四、角閃石四、角閃石（一）（一） 成分和分類成分和分類角閃石的結(jié)構(gòu)通式為：角閃石的結(jié)構(gòu)通式為：A0-1B2C5T8O22(OH, F, Cl)2A= K, NaB= Ca, Na, Fe 2+ , Mn, Mg， 也稱為也稱為M

9、4位置位置C= Mg, Fe2+, Mn, Fe3+, Cr, Al, Ti， 也稱為也稱為M1，M2，M3位置位置T=Al, Si 等等Note, the great variety of sites and sizes a great chemical range, and hence a broad stability rangeCB四、角閃石四、角閃石（一）（一） 成分和分類成分和分類角閃石的結(jié)構(gòu)通式為：角閃石的結(jié)構(gòu)通式為：A0-1B2C5T8O22(OH, F, Cl)2B= Ca, Na, Fe 2+ , Mn, Mg，也稱為，也稱為M4位置位置根據(jù)根據(jù)B位陽離子占位，角閃石可分為

10、位陽離子占位，角閃石可分為4組：（組：（Leake et al., 1997）鐵鎂閃石組：鐵鎂閃石組：(Ca+Na)B1.50; 如直閃石、鎂鐵閃石等如直閃石、鎂鐵閃石等鈣質(zhì)閃石組：鈣質(zhì)閃石組：(Ca+Na)B1.50，且，且NaB0.50; 透閃石、陽起石、透閃石、陽起石、 普通角閃石等普通角閃石等鈉鈣質(zhì)閃石組：鈉鈣質(zhì)閃石組：(Ca+Na)B1.50，且，且0.50NaB90%古銅輝石 En=70-90紫蘇輝石 En=70-50鐵紫蘇輝石 En=50-30尤萊石 En=30-10斜方鐵輝石 En10單斜輝石的分類單斜輝石的分類 Fe2Si2O6Mg2Si2O6CaSiO3CaMgSi2O6C

11、aFeSi2O6M2 M1Si2O6NaAlSi2O6NaFeSi2O6Mg= FeMg= CaFe= CaCaNa/1Al6Fe3+Na？CaNa90%古銅輝石 En=70-90紫蘇輝石 En=70-50鐵紫蘇輝石 En=50-30尤萊石 En=30-10斜方鐵輝石 En10Omphaciteaegirine- augite“Non-quad” pyroxenesA=Al2O3Na2OC=CaOF=FeO+MgO上述六種礦物在上述六種礦物在ACF圖解上的投影如圖圖解上的投影如圖A=Al2O3Na2OC=CaOF=FeO+MgOACF請(qǐng)同學(xué)們做一下該組合的ACF圖解,并寫出可能的反應(yīng)ACF石榴

12、石石榴石(Gt)：(Ca0.6 Fe1.8, Mg0.6)3Al2Si3O120.2500.75單斜輝石單斜輝石(Cpx): Ca(Mg, Fe)Si2O600.50.5斜方輝石斜方輝石(Opx): (Fe, Mg)2Si2O6001斜長石斜長石(Pl): mNaAlSi3O8nCaAl2Si2O80.50.50普通角閃石普通角閃石(Hb): Ca2(Mg, Fe)4Al2Si7O22(OH)21/72/74/7石英石英(Q): SiO2FCOpxGtHbPl+Qz+HO2Cpx A C F 石榴石(Gt)：(Fe, Mg)3Al2Si3O12 0.25 0.75 單斜輝石(Cpx): Ca(

13、Mg, Fe)Si2O6 0 0.5 0.5 斜方輝石(Opx): (Fe, Mg)2Si2O6 0 0 1 斜長石(Pl): mNaAlSi3O8nCaAl2Si2O8 0.5 0.5 0 普通角閃石(Hb): Ca2(Mg, Fe)4Al2Si7O22(OH)2 1/7 2/7 4/7 石英(Q): SiO2 可能出現(xiàn)的變質(zhì)反應(yīng)為：(Hb) Pl+Opx=Cpx+Gt(Pl) Hb =Cpx+Gt+Opx(Cpx) Hb+Gt=Opx+Pl(Opx) Hb+Pl =Cpx+Gt(Gt) Hb=Opx+Cpx+Pl可能出現(xiàn)的變質(zhì)反應(yīng)為：(Hb) Pl+Opx=Cpx+Gt(Pl) Hb =C

14、px+Gt+Opx(Cpx) Hb+Gt=Opx+Pl(Opx) Hb+Pl =Cpx+Gt(Gt) Hb=Opx+Cpx+Pl (Pl) (Opx) (Hb) (Cpx) (Gt) (Hb) (Pl) (Cpx) (Gt) (Opx) (Hb)(Gt) (Cpx) (Opx) (Pl)(Gt) (Hb) (Cpx) (Pl) (Opx) (Hb)(Pl) (Opx) (Cpx) (Gt)FCOpxGtHbPl+Qz+HO2Cpx請(qǐng)同學(xué)們繪出各個(gè)雙變域中的礦物組合The hb-gt tie line (共生線) is replaced by opx pl 相圖分析：在中低壓條件下隨著溫度的升高

15、，變質(zhì)基性巖由角閃巖相首先轉(zhuǎn)變?yōu)榻情W麻粒巖相，以出現(xiàn)Hb+Opx+Pl+Q 組合為特征，然后，隨著角閃石消失，轉(zhuǎn)變?yōu)槎x麻粒巖相，以出現(xiàn)Pl+Cpx+Opx+Q 組合為特征。反之, IBC過程使麻粒巖相轉(zhuǎn)變?yōu)榻情W巖相。 二輝麻粒巖相隨著壓力的升高，通過反應(yīng)：Pl+Opx=Cpx+Gt+Q而轉(zhuǎn)變?yōu)楦邏郝榱r，以出現(xiàn)Pl+Cpx+Gt+Q為特征。隨著壓力進(jìn)一步升高，該組合中的斜長石越來越富含鈉，直到最后消失而變?yōu)榱褫x巖相。相反，ITD過程引起高壓組合被低壓組合替代。ITDIsothermal pressionIBCIsobariccooling相圖分析：相圖分析：1、高壓麻粒巖在減壓過程中可出現(xiàn)、

16、高壓麻粒巖在減壓過程中可出現(xiàn)pl + opx ，或在石榴石周，或在石榴石周圍出現(xiàn)斜長石的白眼圈。圍出現(xiàn)斜長石的白眼圈。ITDIsothermal pressionIBCIsobariccooling恒山高壓麻粒巖的減壓結(jié)構(gòu)This mineral assemblage is not in an equilibrium state for the gt grains do not contact opx , cpx and even hb恒山高壓麻粒巖的減壓結(jié)構(gòu)This mineral assemblage is not in an equilibrium state for the gt gr

17、ains do not contact opx , cpx and even hb(1) Rocks being fluid-absent ;(2) The ITD is fast 相圖分析：相圖分析：（2）麻粒巖相區(qū)往往）麻粒巖相區(qū)往往80以上巖石為角閃巖相（以上巖石為角閃巖相（Bi-Hb-Pl片麻片麻巖），巖），TTG片麻巖。麻粒巖相組合只作為塊體存在。為什么？片麻巖。麻粒巖相組合只作為塊體存在。為什么？一個(gè)可能的解釋一個(gè)可能的解釋, IBC過程使麻粒巖相轉(zhuǎn)變?yōu)榻情W巖相。過程使麻粒巖相轉(zhuǎn)變?yōu)榻情W巖相。 ITDIsothermal pressionIBCIsobariccooling恒山高壓

18、麻粒巖降溫形成的礦物組合恒山高壓麻粒巖降溫形成的礦物組合角閃石和斜長石的世代關(guān)系？角閃石和斜長石的世代關(guān)系？Pl-1 & pl-2。Hb1 & Hb2粗大的角閃石斜長石粗大的角閃石斜長石代表角閃巖相組合代表角閃巖相組合(gt) Opx+Cpx+Pl +melt Hb1 + Pl1 + H2O(gt) Opx +Cpx + pl + H2O= Hb 恒山高壓麻粒巖降溫形成的礦物組合恒山高壓麻粒巖降溫形成的礦物組合角閃石和斜長石的世代關(guān)系？角閃石和斜長石的世代關(guān)系？Pl-1細(xì)小分布于石榴石周圍，細(xì)小分布于石榴石周圍，An高；高；pl-2為粗大晶體，系從熔體中結(jié)晶形成，為粗大晶體，系

19、從熔體中結(jié)晶形成，An低。低。Hb1晶體粗大，系從熔體中結(jié)晶形成；晶體粗大，系從熔體中結(jié)晶形成；Hb2顆粒細(xì)小，分布于顆粒細(xì)小，分布于pl與與cpx & Opx 之之間，應(yīng)為流體注入交代的產(chǎn)物間，應(yīng)為流體注入交代的產(chǎn)物(gt) Opx +Cpx + pl + H2O= Hb Source of H2O ? 麻粒巖塊體存在于發(fā)生廣泛深熔的片麻巖中，片麻巖中熔體結(jié)晶導(dǎo)致自身的麻粒巖相組合被完全改造。熔體結(jié)晶釋放出來的水，向麻粒巖塊體滲透，導(dǎo)致其角閃巖相退變質(zhì)作用從邊部向核部逐漸減弱。麻粒巖塊體受到熔體注入，麻粒巖塊體受到熔體注入，從而導(dǎo)致強(qiáng)烈的角閃巖相從而導(dǎo)致強(qiáng)烈的角閃巖相退變質(zhì)作用退變質(zhì)

20、作用. 片麻巖為深熔片麻巖為深熔混合巖，基性巖為注入混混合巖，基性巖為注入混合巖合巖相圖分析：相圖分析：（3）若在較高壓力下發(fā)生等壓冷卻，也會(huì)發(fā)生反應(yīng)：）若在較高壓力下發(fā)生等壓冷卻，也會(huì)發(fā)生反應(yīng)：OpxPlGtCpx + Q，形成麻粒巖中的紅眼圈，形成麻粒巖中的紅眼圈(red eye socket)，常認(rèn)為是逆時(shí)針型常認(rèn)為是逆時(shí)針型PT軌跡的標(biāo)志。軌跡的標(biāo)志。ITDIsothermal pressionIBCIsobariccoolingOpx + Cpx + PlGrt + Qtz華北基性麻粒巖中的紅眼圈反應(yīng)結(jié)構(gòu)(Zhao et al., 2001)Opx + Cpx + Pl Grt + QtzGarnet + quartz symplectic coronas around