變質(zhì)巖巖石學(xué)教案

城心火宮YANGTZEUNIVERSITY授課教案及講稿課程名稱: 變質(zhì)巖巖石學(xué)總學(xué)時: 32總學(xué)分:2課程類別:專業(yè)課任課教師: 至強 單位: 地球科學(xué)學(xué)院職稱: 副教授 授課專業(yè):地質(zhì)學(xué)授課班級：一地質(zhì)1100171004 2012—2013學(xué)年第1學(xué)期

課題第一章緒論學(xué)時2學(xué)時教學(xué)目標(biāo)與要求1掌握變質(zhì)巖、變質(zhì)作用的概念了解變質(zhì)作用的影響因素了解變質(zhì)作用的方式和類型了解變質(zhì)巖的研究歷史和發(fā)展方向重點.變質(zhì)巖的基本概念:.變質(zhì)作用的影響因素.變質(zhì)作用的類型難點1變質(zhì)作用的影響因素2變質(zhì)作用的類型教學(xué)方法與手段1多媒體演示,用大量照片展開分析,提出問題,解決問題2設(shè)問式教學(xué)，先提出問題,再根據(jù)學(xué)生回答情況解釋和講解參考資料董申保等,1986,中國變質(zhì)作用及其與地殼演化的關(guān)系。北京:地質(zhì)出版社韓郁菁,1993,變質(zhì)作用P-T-t軌跡。武漢:中國地質(zhì)大學(xué)出版社錢祥麟、王仁民，1994,華北北部麻粒巖帶地質(zhì)演化。北京:地震出版社桑隆康、王人鏡、張澤明、王強、何斌,2000,九資河ー天堂寨地區(qū)燕山晚期花崗巖與大別造山帶核部隆升。地質(zhì)學(xué)報,74(3)：234—246索書田、桑隆康、韓郁菁、游振東等,1993,大別山前寒武紀(jì)變質(zhì)地體巖石學(xué)與構(gòu)造學(xué)。武漢：中國地質(zhì)大學(xué)出版社王仁民、游振東、富公勤,1989,變質(zhì)巖石學(xué)。北京:地質(zhì)出版社徐樹桐、劉貽燦、江來利、蘇文、季壽元，1994,大別山的構(gòu)造格局和演化。北京：科學(xué)出版社徐學(xué)純，1998,麻粒巖相變質(zhì)流體和流體ー巖石相互作用。地學(xué)前緣,5(4)：284-290游振東、陳能松、張澤明,1996,中國桐柏大別構(gòu)造帶變質(zhì)演化的巖石學(xué)證跡,地球?qū)W報，17(增刊)：16—22游振東、韓郁菁、楊巍然、張澤明、韋必則、劉陳，1988,東秦嶺大別高壓超高壓變質(zhì)帶。武漢:中國地質(zhì)大學(xué)出版社教學(xué)內(nèi)容及過程第一章緒論ー、變質(zhì)巖與變質(zhì)作用的基本概念:.變質(zhì)巖:在地殼發(fā)展演化過程中,已存在的各種巖石,由于地殼的構(gòu)造運動、巖漿活動，地?zé)崃鞯淖兓葍?nèi)力地質(zhì)作用,使原來巖石所處的地質(zhì)環(huán)境及物理化學(xué)條件發(fā)生改變，為了適應(yīng)這種變化，在基本保持固態(tài)的情況下，巖石的結(jié)構(gòu)構(gòu)造、物質(zhì)成分發(fā)生變化而形成的ー種新的巖石。.變質(zhì)巖石學(xué)：是研究變質(zhì)巖的成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、產(chǎn)狀、分布、分類、命名、共生組合和變質(zhì)巖的形成、演化的機制與條件以及其在地球（天體）形成、演化中的地位及作用、與礦產(chǎn)的關(guān)系等內(nèi)容的獨立的學(xué)科。.變質(zhì)作用：在地殼形成和演化過程中,由于地球內(nèi)力的變化，使已存的地殼巖石，在基本保持固態(tài)的條件下，從原巖的化學(xué)成分、礦物組成和結(jié)構(gòu)構(gòu)造等方面進行了調(diào)整，在特殊情況下，還可產(chǎn)生重熔或重溶,形成部分流體相的各種作用的總和。三點說明:變質(zhì)作用作為ー?種地質(zhì)作用,其發(fā)生發(fā)展與地殼的發(fā)生發(fā)展有關(guān)，特別與地幔與地殼的相互作用有關(guān)。變質(zhì)作用、巖漿作用、構(gòu)造運動的聯(lián)系服從于地殼形成與發(fā)展的總過程，并受地幔與地殼相互作用支配三者是平行的,在不同情況下呈現(xiàn)不同的內(nèi)在聯(lián)系。變質(zhì)作用形成的變質(zhì)巖是ー種轉(zhuǎn)化巖石。二、變質(zhì)作用的影響因素:.溫度溫度是體系熱狀態(tài)的直接標(biāo)志。熱狀態(tài)的改變是導(dǎo)致變質(zhì)發(fā)生的最重要的因素之一。溫度范圍:150℃-250℃~650℃-1100℃指示礦物:濁沸石、藍閃石、硬柱石、葉臘石原因:地?zé)嵩鰷厣系蒯崃鞯倪\動巖漿活動帶來的熱能摩擦作用產(chǎn)生的熱能放射性元素衰變釋放熱能的積累.壓カ靜壓カ:定向壓カ負荷壓カ（P、）:上覆巖層的重力單位-b、kb、Pa、GPa范圍:l-2kb?7-8kb據(jù)計算每加深1公里,壓カ增加0.0275GPa接觸變質(zhì)和動カ變質(zhì)：3-5km,Pi<0.IGPa區(qū)域變質(zhì)和動カ變質(zhì)：>5km,低壓:Pi0.1-0.3GPa!中壓:Pi0.3-0.5GPa髙壓:Pi>0.5GPa:超高壓：Pi>lGPa負荷壓カ的效應(yīng):Mg2[SiO4]+Ca[Al2Si2Ox]-CaMg2Ab[SiO4b鎂橄欖石 鈣長石 石榴石43.9 101.1 1213.3 2.76 3.52形成密度（比重）大,體積小的礦物。.流體壓カ:流體相尸「表示:各組分的分壓力表示,例如尸H20，PcO,其數(shù)值與各自在流體相中相對物質(zhì)的量成正比（等于各組分分壓之和）。P（=Ph2o+Pco+…關(guān)系:Pf=pl（地殼深部）Pf<pt （地殼淺部）Pf>pt （侵入體附近）.應(yīng)カ:側(cè)向壓カ可更新應(yīng)カ：指能夠不受應(yīng)力松馳和逐漸釋放應(yīng)變能的影響而連續(xù)起作用或者在環(huán)境變化后還能重新起作用的ー種應(yīng)カ。不可更新應(yīng)カ指那些具初始應(yīng)變能一經(jīng)釋放應(yīng)カ立刻消失的ー種應(yīng)カ。主要有：撓曲應(yīng)カ、薄膜應(yīng)カ、熱應(yīng)カ。.具化學(xué)活動性流體流體相組成:H20,C02,K,Na,Si,Mg,02Al,Fe,Cl,F,S,CH3,CH,流體相存在狀態(tài):低溫ー氣態(tài)或液態(tài)超臨界狀態(tài)-高密度氣體流體相來源:巖漿活動變質(zhì)作用提供的流體板塊俯沖帶入的海水未變質(zhì)的原巖中會保存流體.時間變質(zhì)作用發(fā)生的地質(zhì)時代變質(zhì)作用發(fā)生到終止所經(jīng)歷的時間三、變質(zhì)作用的方式.重結(jié)晶作用嫌念:在變質(zhì)作用條件下,原先存在的礦物顆粒的重新組合，只有形狀大小的變化,而不涉及新礦物的生成。類型:初始帀結(jié)晶次生重結(jié)晶影響因素:.原巖成分和結(jié)構(gòu)的控制碳酸鹽類巖石 硅質(zhì)巖 砂巖和粉砂巖.外界因素一溫度、壓カ、活動性流體痔征:粒度不斷加大,相對大小均勻化,顆粒外形變得規(guī)則。.變質(zhì)結(jié)晶作用綴念:在變質(zhì)作用的溫度、壓カ范圍內(nèi),在原巖基本保持固態(tài)條件下，新礦物相的形成過程，與此同時必有相應(yīng)的原有礦物趨于消失。特征:變質(zhì)反應(yīng)前后，巖石的總成分保持不變.交代作用綴念:在變質(zhì)條件下，由變質(zhì)原巖以外的物質(zhì)帶入和原巖物質(zhì)的帶出，而造成的ー種礦物被另外一種化學(xué)成分上與其不同的礦物所置換的過程。特征:變質(zhì)反應(yīng)前后，巖石的總成分保持不變新礦物形成與舊礦物消失是同時進行固態(tài)為主，有流體相的存在.變質(zhì)分異作用糜念:指成分均勻的原巖，在巖石總成分不變的前提下,造成礦物組合不均勻的ー種變質(zhì)作用。機理:結(jié)核原理一說明變斑晶的形成過程不穩(wěn)定組分的局部溶解最穩(wěn)定組分的沉淀及局部富集.變形及碎裂殲?zāi)?各種巖石在應(yīng)力的作用下,當(dāng)應(yīng)カ超過塑性屈服強度時，就會出現(xiàn)塑性變形現(xiàn)象,當(dāng)應(yīng)カ超過其彈性極限時就會發(fā)生破碎裂開。機理:應(yīng)カ作用下組分運動的結(jié)果（山德）變形和碎裂是變質(zhì)過程中的一種重要作用,它既與巖石（包括組成它們的礦物）的力學(xué)性質(zhì)有關(guān),又與變形巖石所處的深度、應(yīng)力的大小強度等因素有關(guān)。四、變質(zhì)作用的類型.局部變質(zhì)作用是分布局限（據(jù)Raymond（1995）,其體積小于100km'）的變質(zhì)作用。它局限分布在ー個具體的地質(zhì)構(gòu)造（斷裂帶、接觸帶等）,往往一個因素起主導(dǎo)作用。在局部變質(zhì)地區(qū)可清楚觀察到變質(zhì)巖與未變質(zhì)巖石的漸變過渡。Q）接觸一熱變質(zhì)作用:分布在侵入體與圍巖接觸帶,主要由巖漿熱而導(dǎo)致的變質(zhì)作用。特點:主要控制因素為溫度;主要變質(zhì)機制為重結(jié)晶:具有很低"T比。②動カ變質(zhì)作用：分布在斷裂帶,在構(gòu)造作用下導(dǎo)致的變質(zhì)作用。特點:主要控制因素為偏應(yīng)カ；主要變質(zhì)機制為變形及動態(tài)重結(jié)晶。具有高至低收比，但通常とク比較高。③沖擊變質(zhì)作用：分布在隕石坑附近,在隕石沖擊地表的強大沖擊波作用下產(chǎn)生的變質(zhì)作用。特點:主要控制因素為瞬時髙溫、髙壓；主要變質(zhì)機制為變形及部分熔融。④交代變質(zhì)作用：局限分布于侵入體接觸帶及其附近和火山噴氣活動區(qū),主要由巖漿熱液引起的異化學(xué)變質(zhì)作用。特點:主要控制因素為流體中的活動組分;主要變質(zhì)機制為交代作用。.區(qū)域變質(zhì)作用是在巖石圈范圍由規(guī)模巨大（Raymond,1995.其體積大于數(shù)千kn?）的變質(zhì)作用。①造山變質(zhì)作用:大規(guī)模分布在前寒武紀(jì)結(jié)晶基底和顯生宙造山帶的變質(zhì)作用,與造山作用有密切的成因聯(lián)系。面積數(shù)百一數(shù)千平方公里。在前寒武結(jié)晶基底呈面狀,在顯生宙造山帶呈帶狀分布。點:主要控制因素為溫度、壓カ;主要變質(zhì)機制為重結(jié)晶、變形;具有很寬P/T比。②洋底變質(zhì)作用：洋殼巖石在大洋中脊附近上升熱流和海水作用下產(chǎn)生的規(guī)模巨大的變質(zhì)作用。特點:主要控制因素為溫度和活動組分；主要變質(zhì)機制為重結(jié)晶和交代。具有低P/T比。③埋藏變質(zhì)作用:無明顯變形的大規(guī)模很低級（很低溫）變質(zhì)作用。它通常出現(xiàn)在區(qū)域變質(zhì)和洋底變質(zhì)的很低級部分,或獨立出現(xiàn)在強烈坳陷的盆地沉積的底部特點:主要控制因素為壓カ；主要變質(zhì)機制為重結(jié)晶。シ7比變化范圍很大。④混合巖化作用:髙級區(qū)域變質(zhì)（造山變質(zhì)）伴隨的部分熔融產(chǎn)生的低熔物質(zhì)（新成體）與變質(zhì)巖（古成體）混合形成混合巖的大規(guī)模變質(zhì)作用。類型ー溫度★前進變質(zhì)作用：由增溫而引起的變質(zhì)作用,其特征是以穩(wěn)定的髙溫礦物組合代替較低溫的礦物組合退變質(zhì)作用:指低級變質(zhì)疊加于原有的髙級變質(zhì)作用而引起的變質(zhì)。是低溫礦物組合取代較髙溫的礦物組合的過程。退變質(zhì)作用常見于大的斷裂帶。復(fù)變質(zhì)作用：多次不同溫壓條件的變質(zhì)事件的疊加。類型ー壓カ髙壓型:地溫梯度10'C/km左右。髙壓過渡型:地溫梯度10-20,0/km?中壓型:地溫梯度20C/km左右。低壓過渡型:地溫梯度20-30C/km。低壓型:地溫梯度＞30C/km。五、研究歷史和發(fā)展現(xiàn)狀:★描述階段：十九世紀(jì)末，應(yīng)用顯微鏡研究變質(zhì)巖，分類與描述；羅森布什、格魯賽曼、尼格里等；理論研究階段:20世紀(jì)初巴洛,哈克等提出了正常遞增變質(zhì)作用及應(yīng)カ礦物的概念。把變質(zhì)巖的空間強度分帶與區(qū)域構(gòu)造地質(zhì)環(huán)境聯(lián)系起來,奠定了變質(zhì)巖巖理學(xué)基礎(chǔ)。實驗研究階段:第二次世界大戰(zhàn)前就開始了變質(zhì)礦物的人工合成的實驗研究。約德爾,溫克勒等;★多學(xué)科的滲透和邊緣學(xué)科的形成階段:高精度微區(qū)、微量分析測試技術(shù)、電子計算機技術(shù)的引進,不平衡體系熱力學(xué)、統(tǒng)計熱力學(xué),化學(xué)動力學(xué)、固溶體熱力學(xué)、固體物理學(xué)、金屬物理學(xué)及微量元素、稀土元素、同位素地球化學(xué)等近代學(xué)科理論與變質(zhì)巖研究的互相滲透,變質(zhì)巖的研究已進入ー個嶄新的階段。在宏觀上形成了變質(zhì)地質(zhì)學(xué)方向,微觀上形成了一系列與變質(zhì)巖巖石學(xué)有關(guān)的新的研究方向。例如,變質(zhì)實驗巖石學(xué)、礦物共生的相柘撲學(xué)、巖組學(xué)、變質(zhì)化學(xué)動力學(xué)及變質(zhì)礦物物理學(xué)等。六、巖石分布和研究意義前寒武紀(jì)地盾區(qū)：面積占18%,大部分麻粒巖相顯生宙造山帶:分布于前寒武紀(jì)地盾、地臺邊緣,主要為沸石相及藍閃石片巖相。大洋盆地:發(fā)生于洋中脊及附近，主要為變質(zhì)玄武巖和輝長巖類。地?zé)釁^(qū)現(xiàn)代變質(zhì)作用:現(xiàn)代島弧和洋中脊,變質(zhì)結(jié)晶和重結(jié)晶作用。變質(zhì)巖與礦產(chǎn)變質(zhì)礦床的礦產(chǎn)種類繁多金屬礦產(chǎn)-主要有鐵、金、鈾、銅、鉛、鋅等非金屬礦產(chǎn)ー滑石、菱鎂礦、硼、磷、石墨等ー些變質(zhì)礦床分布廣、儲量大變質(zhì)鐵礦床儲量占全球鐵礦總儲量的2/3以上變質(zhì)金ー鈾礫巖礦床則是金和鈾的主要來源七、課程目的和基本要求變質(zhì)巖巖石學(xué)是一門地質(zhì)學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)課。通過本課程的學(xué)習(xí),使學(xué)生掌握變質(zhì)質(zhì)作用和變質(zhì)巖的基本理論、概念:熟悉變質(zhì)巖的物質(zhì)組分、結(jié)構(gòu)構(gòu)造等方面的特征:對不同類型變質(zhì)巖的礦物組合和礦物本身的特點、不同變質(zhì)相之間的區(qū)別與聯(lián)系及變質(zhì)巖的成因有較深的了解:能通過肉眼或利用偏光顯微鏡正確鑒定常見的變質(zhì)巖類型。了解變質(zhì)質(zhì)作用和變質(zhì)巖的基本理論、概念和術(shù)語：熟悉變質(zhì)巖的物質(zhì)組分、結(jié)構(gòu)構(gòu)造等方面的特征,學(xué)會利用共生圖解解進行變質(zhì)礦物共生分析:掌握主要類型變質(zhì)巖的基本定義、分類、命名和基本特征,學(xué)會肉眼和利用偏光顯微鏡鑒定常見變質(zhì)巖,本部分的重點是區(qū)域變質(zhì)巖、混合巖和動カ變質(zhì)巖。掌握變質(zhì)巖的原巖恢復(fù)和相系判定方法,了解地質(zhì)溫度計與地質(zhì)壓カ計的概念和方法,學(xué)會如何利用變質(zhì)巖石學(xué)資料進行韌性剪切帶研究和變質(zhì)作用歷史的分析。并了解板

塊運動與變質(zhì)作用的關(guān)系,前寒武紀(jì)變質(zhì)巖與早期地殼演化的關(guān)系,變質(zhì)建造的概念:掌握變質(zhì)作用的時代分布特征。作業(yè)布置.什么是變質(zhì)巖?什么是變質(zhì)作用?.變質(zhì)巖與巖漿巖、沉積巖各形成于何種環(huán)境?.影響變質(zhì)作用的因素有哪些?如何影響?.變質(zhì)巖的基本類型有哪些?課后小結(jié)

課題第二章變質(zhì)反應(yīng)學(xué)時4學(xué)時教學(xué)目標(biāo)與要求1掌握變質(zhì)反應(yīng)的基本類型2掌握固ー固反應(yīng)的原理3掌握固ー液反應(yīng)的原理4掌握變質(zhì)因素對變質(zhì)反應(yīng)的制約5了解變質(zhì)反應(yīng)動力學(xué)的基本概念重點!固ー固反應(yīng)的原理2固ー液反應(yīng)的原理難點!固ー固反應(yīng)特點及機理2固ー液反應(yīng)特點及機理教學(xué)方法與手段1多媒體演示,用大量照片展開分析,提出問題,解決問題2設(shè)問式教學(xué),先提出問題，再根據(jù)學(xué)生回答情況解釋和講解參考資料張澤明，1992,大別山榴輝巖帶的巖石學(xué)研究，巖石學(xué)論文集。武漢:中國地質(zhì)大學(xué)出版社。197—205鐘增球、郭寶羅,1991,構(gòu)造巖與顯微構(gòu)造。武漢:中國地質(zhì)大學(xué)出版社周髙志、J.GLiou、劉源駿等,1996,湖北北部髙壓、超髙壓變質(zhì)帶。武漢:中國地質(zhì)大學(xué)出版社Miyashiro,A.,1973,變質(zhì)作用與變質(zhì)帶。周云生譯,1979,北京,地質(zhì)出版社Passchier,C.W.,Meyrs,J.S.,Kroner,A.,1990,髙級片麻巖區(qū)野外地質(zhì)工作方法。朱志澄、張家聲、游振東譯,1992,北京:地質(zhì)出版社Vernon,R.H.,1976,變質(zhì)反應(yīng)與顯微構(gòu)造。游振東、王仁民等譯,1988,北京:地質(zhì)出版社Winkler,H.G.F.,1976,變質(zhì)巖成因。張旗、周云生譯,1980,北京，科學(xué)出版社Arzi,A.A.,1978,Criticalphenomenaintherheologyofpartiallymeltedrocks.Tectonophys.,44:173—184Best,M.G,1982,IgneousandMetamorphicPetralogy,W.H.Freeman&Company,NewYork:529—558Blatt,H.AndTracy,R.J.,1995,PetrologyIgneous,Sedimentary,andMetamorphic.SecondEdition,W.H.FreemanandCompany,NewYork.教學(xué)內(nèi)容及過程第二章變質(zhì)反應(yīng)一.變質(zhì)反應(yīng)的類型變質(zhì)反應(yīng)的概念:巖石在變質(zhì)過程中最主要的變化是礦物成分的變化,而礦物成分變化都是通過特定的化學(xué)反應(yīng)實現(xiàn)的。這種發(fā)生在變質(zhì)作用條件下的化學(xué)反應(yīng)稱作變質(zhì)反應(yīng)分類:參與反應(yīng)的物相種類 反應(yīng)物與生成物關(guān)系固-固反應(yīng) 連續(xù)反應(yīng)有流體相參加的反應(yīng) 不連續(xù)反應(yīng)書寫變質(zhì)反應(yīng)方程式原則?高溫礦物組合寫在右側(cè),低溫礦物組合寫在左側(cè)?正向反應(yīng):升溫過程從左至右的反應(yīng)?逆向反應(yīng):降溫過程自右至左的反應(yīng)水化反應(yīng)VS脫水反應(yīng)?脫碳酸反應(yīng)VS碳酸化反應(yīng)?化學(xué)反應(yīng)在平衡時的基本熱力學(xué)方程是:d（J0=O=CK1P—ns”式中:4G為反應(yīng)的吉布斯自由能的變化;/S為反應(yīng)的嫡變;△ド為反應(yīng)的摩爾體積變化。Clausius-Clapeyron方程dP/dT^AS/AVdP/dT為尸?圖解上的反應(yīng)曲線斜率?固體ー固體的反應(yīng)?特點:反應(yīng)物與生成物均為固體受溫度、壓カ控制ー溫壓指示計P-T圖解為直線Clausius-Clapeyron方程dP/d^AS/AVdP/dT為尸7圖解上的反應(yīng)曲線斜率?類型:.同質(zhì)多相變體的轉(zhuǎn)變ー多形轉(zhuǎn)變化學(xué)組成相同的固體,在不同的熱力學(xué)條件下,常會形成晶體結(jié)構(gòu)不同的同質(zhì)異構(gòu)體,這種現(xiàn)象叫同質(zhì)多晶或同質(zhì)多相現(xiàn)象。同質(zhì)多相變體的轉(zhuǎn)變ー多形轉(zhuǎn)變實例:紅柱石（And）藍晶石（Ky）夕線石（Sil）ALSiOs（紅柱石）-Al2SiO5（矽線石）Ky=And；Ky=Sil；And=SilVta<i=51.5；VSii=49.90；Vk,=44.09；

200 400 600 800Temperature℃6284L1〇〇(eQ.0》Bnssald200 400 600 800Temperature℃6284L1〇〇(eQ.0》Bnssald(Bdgejnsse』ユ500 600 700 800Temperature℃.固溶體的出溶出溶:髙溫時固溶體礦物為均一的ー相,當(dāng)溫度降低到固溶體分解曲線之下,就會分解為成分不同的兩相。出溶的兩相往往呈頁片狀、條紋狀交生體,也可最終分解為兩個礦物單晶。變質(zhì)巖中常見的條紋長石、具斜方輝石頁片的單斜輝石及暈長石都是固溶體出溶結(jié)果。.礦物有序狀態(tài)的轉(zhuǎn)變長石中的Al-Si、某些鐵鎂礦物中的Mg-Fe、髙鎂方解石和白云石中的Ca-Mg均存在占位有序度。.純固相之間的反應(yīng)反應(yīng)物和生成物是化學(xué)成分不同的純固相礦物例:NaAlSi2O6+SiO2=NaAlSi3O8Jd（硬玉）QAb該反應(yīng)有較平緩的正斜率,是較好的地質(zhì)壓カ計:礦物組合Jd+Q的出現(xiàn)是髙壓的標(biāo)志。有流體相存在的反應(yīng)這類反應(yīng)有流體相的參加,變質(zhì)反應(yīng)中起重要作用的流體相主要是ル0、C02、&。其控制因素除了T、尸外，體系的流體相的的。、物2、%等起著重要的作用。一般不是良好的溫壓指示計?！?、△ド都明顯受尸、7的影響,△夕△ド不是ー個常數(shù)，所以,在P7圖解上,有流體相參加的反應(yīng)是斜率不斷變化的曲線。類型:Greenwood（1967）.簡單的脫水反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)式為B=D+H2。 平衡溫度隨著％20增加而增髙,當(dāng)易。=1時平衡溫度最髙。.簡單的脫碳酸反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)式為B=D+C02 平衡溫度隨著％。2增加而增髙，當(dāng)％。Z=1時平衡溫度最髙。.脫水-脫碳酸反應(yīng)含泥的碳酸鹽巖及含碳酸鹽礦物的其它成分的巖石常發(fā)生的礦物相變化標(biāo)準(zhǔn)式為B=D+H20+C02rX平衡曲線為上凸形。當(dāng)"。2=國ノ（ル。+次。2）時平衡溫度最髙。

.碳酸鹽化ー脫水反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)式為 B+C0尸D+HzO尸X平衡曲線為S形。平衡溫度隨％2。增加而增加,扁0=1時平衡溫度最髙.水化-脫碳酸反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)式為B+H20=D+C02萬X平衡曲線為反S形。平衡溫度隨協(xié)增加而增加,厶=1時平衡溫度最高DD★類型一本教材:.脫水反應(yīng)含水礦物常發(fā)生的礦物相變化例:ALSiiOio（0H）2=A12Si05+3Si02+H20PrL（葉臘石） And（紅柱石）平衡溫度隨著施。增加而增髙，加20=1時平衡溫度最高。KAl2[AlSi3Oio]（OH）2+SiO2=KAlSi3O8+A12SiO5+H2OMS（白云母）Q Or（正長石）Ais（鋁硅酸鹽）中級變質(zhì)組合 高級變質(zhì)組合高級變質(zhì)與中級變質(zhì)的臨界反應(yīng)400 500 600 700 800400 500 600 700 800T

400 500 600 700 800400 500 600 700 800T.脫碳酸反應(yīng)含碳酸鹽質(zhì)巖石常發(fā)生的礦物相變化例:CaCOa+Si02=CaSiOa+COzCc Wo（硅灰石）平衡溫度隨著ね2增加而增高,AC02=1時平衡溫度最高。中級變質(zhì)與高級變質(zhì)的臨界反應(yīng)低級變質(zhì)與中級變質(zhì)的臨界反應(yīng)例:CaMg(C03)2+2SiO2=CaMgSi2O6+2CO2Dol Di(透灰石)200 400 , 600 800 200 400 （ 600 800Cc+Q=Wo+C02（實線）和Dol@Di+C02（虛線）的『7メ圖.脫水和脫碳酸的反應(yīng)是含鈣變質(zhì)巖的常見反應(yīng)，也是低級變質(zhì)與中級變質(zhì)的臨界反應(yīng)。Ca2Mg5SinO22（OH）2+3CaCO3+SiO2=5CaMgSi3Qt+3c（MftOTr（透閃石） CcQ Di（透輝石）當(dāng)?〇ナ加ノ（加+52）=?時平衡溫度最高。odcydd0300400 500 600 700300 400 500 600odcydd0300400 500 600 700300 400 500 600反應(yīng)Tr+3Cc+Q=5Di+3C02+H20的タ-7ース圖（左）和尸0.2GPa下的T-X圖（右）.氧化ー還原反應(yīng)含有變價元素的礦物存在,因倉的變化發(fā)生的變質(zhì)反應(yīng)

6Fe2()3二4Fe3()4+02赤鐵礦磁鐵礦2Fe3O<+3SiO2=3Fe2siO4+O2磁鐵礦鐵橄欖石連續(xù)反應(yīng)和不連續(xù)反應(yīng)不連續(xù)反應(yīng):反應(yīng)物和生成物之間的關(guān)系是突變的,在給定壓力和流體成分條件下,反應(yīng)在ー個特定的溫度發(fā)生。在尸7,尸x,尸x等雙變量圖解上反應(yīng)物、生成物只能在單變反應(yīng)線上共生。偏離了平衡條件,不是反應(yīng)物消失（生成物穩(wěn)定）就是反應(yīng)物穩(wěn)定（生成物消失）,這樣的反應(yīng)稱為不連續(xù)反應(yīng)。400 500 600 700 800400 500 600 700 8003（Fe,Mg）Al2SiO5（OH）2+3（Fe,Mg）3Al2Si3O2+21Al2SiO5=6（Fe,Mg）iAIA[SiO<]<（OH）2+19SiO2Cid（硬綠泥石） Gt（石榴石） Ais（紅柱石） St（十字石）連續(xù)反應(yīng):成分可變的固溶體,反應(yīng)物與生成物之間的關(guān)系是漸變的，在給定壓カ和流體成分條件下,反應(yīng)在ー個溫度范圍內(nèi)連續(xù)發(fā)生。在尸八AX、尸オ等雙變量圖解上,反應(yīng)物和生成物在雙變反應(yīng)區(qū)內(nèi)共存。在雙變區(qū)中，成分不斷調(diào)整,反應(yīng)的PT條件取決于巖石成分。這樣反應(yīng)稱為連續(xù)反應(yīng)或滑動反應(yīng)。Crd>AlmI".0700rCrd>AlmI".0700r3(Mg,Fe)2ALSi50i8=2(Mg,Fe)aAhSisOMALSiOs+SSiaCrd（堇青石） Gt（石榴石）Sil（矽線石）二、變質(zhì)因素對變質(zhì)反應(yīng)的制約.溫度:溫度升髙有利于吸熱反應(yīng)的進行,也有利于脫流體相反應(yīng)的進行,更有利于自由能較髙的礦物組合的穩(wěn)定，溫度升髙還可以大大提髙變質(zhì)反應(yīng)的速率。溫度不是孤立的對變質(zhì)作用起影響,而是同其他變質(zhì)因素一起控制著變質(zhì)反應(yīng)的進行。例如,流體相的存在就是十分重要的條件。如果沒有流體相的存在，即使溫度很髙，變質(zhì)反應(yīng)也很難進行,就是能進行,反應(yīng)的速率也很緩慢。.負荷壓カ（そ）:總體說，壓力增加有利于生成摩爾體積小的礦物組合，不利于脫流體相反應(yīng)的進行。對于具體變質(zhì)反應(yīng)平衡溫度的影響，視反應(yīng)在尸ー7雙變圖上的斜率不同,作用是不ー樣的。在P-7圖解上，單變反應(yīng)的斜率dP/dr正值,尸增大,會使反應(yīng)的平衡溫度升髙;相反,dP/d/為負值時，尸增大會降低反應(yīng)的平衡溫度。.流體壓カ:流體壓カR與匕的關(guān)系在變質(zhì)作用中情況復(fù)雜當(dāng)尸尸尸I時,R并不獨立起作用,對變質(zhì)反應(yīng)的效應(yīng)同れ。在開放體系中れ<凸,在髙級變質(zhì)條件下部分融熔的發(fā)生，消耗了一部分流體相,也會出現(xiàn),此時,對于脫流體相反應(yīng)則會大大有利。使反應(yīng)的平衡溫度降低，甚至?xí)狗磻?yīng)由正斜率變?yōu)樨撔甭?。Wal!和Essene計算了葉臘石分解反應(yīng):Al2Si<Oio（OH）2=Al2Si05+3Si02+H20Prl（葉臘石） Ky（藍晶石）當(dāng)品o/R,分別為1.0,0.5,0.1時單變線在尸ー7圖上的位置。當(dāng)出現(xiàn)局部流體相的構(gòu)造超壓時，A>A,此時,一般不利于脫流體反應(yīng)的進行，會使反應(yīng)的平衡溫度升髙。.流體相組成如流體相是圧0和COz的混合相，此時血或ら的大小,也是控制脫ル0及脫COク反應(yīng)的獨立變量。例如,當(dāng)硅質(zhì)石灰?guī)r受熱變質(zhì)時,會發(fā)生反應(yīng):CaC03+SigCaSia+COz格林伍德（1967）曾對這一反應(yīng)在不同的あ2值時在P-T圖上單變線的位置作過研究，當(dāng)及。。由0-1時，在0.IGPa的總壓カ下,平衡溫度提髙了250C,在壓カ為0.2GPa時，平衡溫度提髙了350C。.氧逸度加對含變價元素礦物的變質(zhì)反應(yīng)效應(yīng)最顯著,對含え0的變質(zhì)反應(yīng)的效應(yīng)也很重要。對含え。的化學(xué)反應(yīng)，當(dāng)あ增加時，使氧化礦物穩(wěn)定。為保持加值不變,ユ就要不斷補充。。2最大的來源是上。的分解。為保持心就要使含HQ的礦物脫水，因此,在氧化反應(yīng)進行時,若急的增大,會導(dǎo)致促進脫水反應(yīng)的進行。三、變質(zhì)結(jié)晶作用的動力學(xué)基本概念1.成核速率（N）;單位體積中、單位時間內(nèi)形成的新礦物相的晶核數(shù)目。N=dn/dt成核作用可分均態(tài)成核和非均態(tài)成核兩種。均態(tài)成核作用在均勻介質(zhì)中進行,在整體介質(zhì)中成核的可能性相同,N=D°exp（-EノKT）。式中:其中D。為速率常數(shù),&為成核激活能,相當(dāng)于成核作用消耗的體系的吉布斯函數(shù)改變值K是波爾茲曼常數(shù)，T是開爾文溫度

非均態(tài)成核作用,在異相界面上發(fā)生,即只在有利的介質(zhì)中進行,例如顆粒界面和裂隙處、氣液包裹體界面上，外來雜質(zhì)的加入等。其各相成核的機率是不相同的,其成核速率的影響因素就更復(fù)雜,主要有應(yīng)力的作用、晶體顆粒界面的形態(tài)、晶體內(nèi)部缺陷的狀態(tài)、雜質(zhì)的種類及多少等因素。.晶體生長速率(G)：單位時間內(nèi)晶體粒度的增加。G=dr/dt變質(zhì)結(jié)晶過程中T、t及晶體粒度可綜合考慮。成核速率開始隨溫度按指數(shù)率增加,然后按指數(shù)率隨溫度增加而減小。只要超過某ー“臨界溫度”，晶體粒度隨時間而增加。只要超過某ー’‘臨界溫度”,晶體生長速率隨溫度而增加。.固相反應(yīng)機理固相反應(yīng)的特點-在較低的7下，固體中質(zhì)點也可能擴散遷移并且擴散的速度隨溫度的升高以指數(shù)率增長。固相之間可以進行反應(yīng)，在界面上生成新相的厚度(幻與反應(yīng)時間(か成正比關(guān)系。x=Klnt+c其中:ぜ為積分常數(shù)，C為厚度常數(shù)泰曼認為:固態(tài)物質(zhì)間的反應(yīng)是直接進行的,氣相或液相沒有或不起重要作用;固相反應(yīng)開始的溫度遠低于反應(yīng)物的熔融或體系的低共熔溫度;當(dāng)反應(yīng)物之一存在多形轉(zhuǎn)變時,則轉(zhuǎn)變溫度也是反應(yīng)開始明顯加快的溫度。相界面上的化學(xué)反應(yīng)一般經(jīng)歷三個過程:第一、反應(yīng)物之間的混合接觸并產(chǎn)生表面效應(yīng)。第二、化學(xué)反應(yīng),并形成新相的晶核。第三、晶核逐漸長大，但結(jié)構(gòu)上仍是不完整的具有很多缺陷，隨著溫度升髙，這些晶格缺陷得到校正和調(diào)整而最終導(dǎo)致新礦物相的形成。作業(yè)布置.為什么固ー固反應(yīng)是較好的地質(zhì)溫度計?.為什么說與脫碳酸反應(yīng)相比,脫水反應(yīng)是較好的地質(zhì)溫度計?.說明連續(xù)反應(yīng)的特點?.為什么當(dāng)扁。=0時,在アー7圖解上脫水反應(yīng)一般是負斜率的直線?課后小結(jié)

課題第三章共生分析和變質(zhì)相學(xué)時2學(xué)時教學(xué)目標(biāo)與要求!掌握共生分析的基本原理:2掌握成分ー共生分析的思路;3掌握封閉體系的礦物相率:4了解開放體系的礦物相率;5掌握ACF圖、A'KF圖的編繪過程:6了解AFM圖的編繪過程:7掌握ACF、A，KF的計算公式:8掌握變質(zhì)相的內(nèi)涵,及變質(zhì)相帶的劃分方法;重點!共生組分分析的基本原理;2成分-共生分析的基本思路;3ACF圖的編制方法；4A'KF圖的編制方法；5變質(zhì)相的概念及內(nèi)涵;6變質(zhì)相的劃分及名稱;難點1成分-共生分析的思路;2共生分析的原理3ACF,A'KF圖的編制方法4變質(zhì)相的內(nèi)涵教學(xué)方法與手段1多媒體演示,用大量照片展開分析,提出問題,解決問題2設(shè)問式教學(xué),先提出問題,再根據(jù)學(xué)生回答情況解釋和講解參考資料England,P.C.andThompson,A.B.,1984,Pressure-Temperature-timepathsofregionalmetamorphismI.HeattransferduringtheevolutionofregionsofthickenedcontinentalcrustJournalofPetrology,25(4):894—928Harley,S.L.,1989,Fheoriginsofgranulites:ametamorphicperspective.Geol.Mag.,126:215—247Mason,R.,1990,Petrologyofmetamorphicrocks,secondedition,UniwinHymanItd,LondonMason,R.,1999,Metamorphicpetrology.ChinaUniversityofGosciencesMassonne,H.J.&Schreyer,W.,1989,Stabilityfieldofthehigh-Prhessureassemblagetalc-phengiteandtwonewphengitebarometers.Eur.J.Mineral.,1:391—410Miyashiro,A.,1994,MetamorphicPetrology.UCLPrhess,LondonOkay,A.I.,Xu,S.,Segor,A.M.C.1989,CoesitefromtheDabieShaneclogites,CentralChina.Eur.J.Mineral,(1):595—598Raymond,L.A.,1995,Petrology:theStudyofIgneous,Sedimentary,Metamorphicrocks,WCBPublishers,NewYorkSchreyer,W.,1988,Subductionofcontinentialcrusttomantledepths:petrologicalevidences.Episodes,11(1):97-104教學(xué)內(nèi)容及過程第三章共生分析和變質(zhì)相ー、共生分析的原理.吉布斯相率:從熱力學(xué)角度看,ー個天然結(jié)晶巖石就是ー個復(fù)雜的非均勻系統(tǒng)。對絕大多數(shù)變質(zhì)巖而言,其熱峰條件下形成的礦物組合往往非常接近化學(xué)平衡,這使得巖石礦物組合（相）與巖石化學(xué)成分（組分）和物理化學(xué)條件（自由度）之間的關(guān)系應(yīng)服從吉布斯相律。吉布斯相律:在平衡體系中相的數(shù)目P、自由度f和組分數(shù)C有如下關(guān)系:p+f=c+2式中:P為平衡共生相的數(shù)目，巖石系統(tǒng)的相數(shù)等于該系統(tǒng)共生組合中礦物數(shù)。f為自由度數(shù),即相平衡系統(tǒng)內(nèi)能在一定范圍內(nèi)獨立改變而不引起相的種類和數(shù)目發(fā)生改變的獨立變量數(shù)。C為組分數(shù)，即描述系統(tǒng)各相組成所需獨立物質(zhì)的最小數(shù)目。c、p、f是相平衡系統(tǒng)的重要性質(zhì)和特征，常以其劃分系統(tǒng)類型。如一元系（c=D、二元系（c=2）,三元系（c=3）;零變系（f=0）、單變系（f=l）＞雙變系（f=2）一元三相系（c=l,最大相數(shù)為3）,三元五相系（c=3,最大相數(shù)為5）。例1：CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2為二元四相該平衡系統(tǒng)P=4。但用CaO、SiP、CO2三物質(zhì)足以描述系統(tǒng)全部四相組成,所以c=3,是ー個三元系。f=c+2-4=l,系統(tǒng)是單變的。即該反應(yīng)是ー個單變反應(yīng)。即溫度、壓カ兩個變量,只有一個能獨立改變,另ー個不是不能改變,否則將會引起相的種類和數(shù)目的變化。例2：AkSiOs系（紅柱石，藍晶石,矽線石）這是一個一元三相系,c=l（ALSiOs）?若f=0,則p=3,這點上紅柱石,藍晶石,矽線石三相共生通常稱該點為零變點?！?00 400 600 800T/XALSiO,系相圖若f=L則p=2,這是三條線上的情況,兩相共生,通常稱這些線為單變線。若f=2,則p=L這是圖中三條線所限定的三個區(qū)的情況,在三個區(qū)中,均僅有一相,穩(wěn)定自由度為2,即溫度，壓カ均可在一定范圍內(nèi)獨立改變而不至于引起相的變化。通常稱這些區(qū)域為雙變區(qū)。.共生分析的基本思路從研究變質(zhì)巖礦物共生組合特征及其變化規(guī)律出發(fā),應(yīng)用相律,可以分析礦物組合與巖石化學(xué)成分和物化條件的關(guān)系（共生分析）。這是變質(zhì)巖石學(xué)研究的基本方法。封閉系統(tǒng)的Goldschmidt礦物相律在封閉條件下巖石系統(tǒng)達平衡時服從Gibbs相律由于變質(zhì)作用常常是在一定溫度和壓カ區(qū)間內(nèi)進行并達平衡的,必定至少有兩個自由度,即92。由吉布斯相律公式可得:戶c+2-p22。因此,pWcGoldschmidt礦物相律:在一定溫度、壓カ范圍內(nèi)平衡的礦物相數(shù)不大于該巖石系統(tǒng)的獨立組分數(shù)。它是Gibbs相律的地質(zhì)學(xué)形式。例如：ALOs-SiG二元系,可出現(xiàn)的礦物很多：剛玉、多鋁紅柱石、紅柱石、藍晶石、夕線石、。一石英、￡ー石英、鱗石英、方石英、柯石英、斯石英等。但由于F2,所以pよ2。即在平衡條件下,不太可能有三、四礦物組合,更不可能有4個以上的礦物共生。注意：Goldschmidt礦物相律描述的是P-T圖解上雙變區(qū)內(nèi)或變質(zhì)地體的變質(zhì)帶內(nèi)的礦物共生規(guī)律。而P-T圖解的單變線上或變質(zhì)地體等變線上出現(xiàn)的礦物相數(shù)要比礦物相律允許的相數(shù)多1。開放系統(tǒng)的Korzhenskii礦物相律.局部平衡ー交代系統(tǒng)的每個極小局部,P、T、組分化學(xué)位等變量是固定的,當(dāng)這些數(shù)值不隨時間改變則可建立平衡.組分活動差異性C-Ci+c?Cー組分數(shù),CL惰性組分數(shù)，CL活動組分數(shù)。.活動組分化學(xué)位與溫、壓カー樣,是可變的。f》cm+2因此:pMi在溫度、壓カ和活動組分化學(xué)位的一定范圍內(nèi)能穩(wěn)定平衡共存于一開放系統(tǒng)的礦物相數(shù)等于或小于惰性組分數(shù)，而與活動組分無關(guān)。應(yīng)用:交代分帶現(xiàn)象二、礦物組合與共生分析確定礦物共生組合是共生分析的第一步，因為這是應(yīng)用相律的先決條件。然而，由于不能排除天然變質(zhì)巖系統(tǒng)存在不平衡狀態(tài)，又由于在由沉積巖變來的變質(zhì)巖中，在小范圍內(nèi),化學(xué)成分亦可能有變化，因此,在ー塊變質(zhì)巖標(biāo)本中，甚至ー塊薄片范圍內(nèi)見到的所有礦物有可能屬幾個共生組合。必須根據(jù)詳細的巖石學(xué)觀察,正確判斷礦物共生組合標(biāo)志!:只有相互接觸的礦物オ可以看作是ー個礦物共生組合。標(biāo)志2：一個礦物共生組合的各礦物，相互間無反應(yīng)和交代現(xiàn)象標(biāo)志3：一個礦物共生組合中，同種礦物的化學(xué)成分及光性常數(shù)特征應(yīng)相近，如有環(huán)帶,則其邊部化學(xué)成分及光性特征近似。標(biāo)志4Sー個礦物共生組合中的ー對礦物之間元素的分配符合Nernst分配定律，即各處元素的分配系數(shù)近相等標(biāo)志5:礦物共生組合中礦物共生關(guān)系應(yīng)符合礦物相律，礦物相數(shù)不超過惰性組分數(shù)。（a）（a）標(biāo)準(zhǔn)1是一定的化學(xué)成分的標(biāo)志。由于原巖化學(xué)成分不均勻,ー個薄片中可出現(xiàn)幾個礦物組合。此時可據(jù)標(biāo)準(zhǔn)1將它們區(qū)分開來。若以三組分為三角形頂點,則七個礦物按化學(xué)組成可分別標(biāo)在相應(yīng)位置上,純組分礦物表示在三角形三個頂點上（A,B,C）,兩組分組成的礦物表示在三角形的三條邊上（D,E,F）,三組分組成的礦物表示在三角形內(nèi)部。①若任意ー組成位于連接三礦物的小三角形內(nèi)（如i）,達平衡時，為三相共生（A+D+E）,即p=3;這時,不可能有G,因為A+G=D+E。②若成分點位于共生線上（如j）,則平衡時為兩礦物共生（F+C）,p=2；這時,不可能有B,因為B+C=F。③若成分點恰位于某礦物投影點,則平衡時僅ー相存在,p=l。如a組成,平衡時僅ー相。大多數(shù)變質(zhì)礦物是具有相當(dāng)大成分范圍的固溶體（A、B,E、F、G）,它們在成分ー共生圖解中以線段（兩組分固溶體,如A、E）或面積（三組分固溶體,如B、F、G）表示。當(dāng)巖石成分點位于礦物成分點、線段或面積中時，相數(shù)為1,當(dāng)巖石成分點落在一條共生線上時,兩相共生，當(dāng)三相共生時，共生關(guān)系以圖解中一個一定的小三角形表示。1.成分ー共生圖解成分ー共生圖解:如果一個巖石系統(tǒng)由三組分組成，根據(jù)Godlschmidt礦物相律,在普遍觀察到的組合中,礦物數(shù)應(yīng)是3、2或1,這意味著當(dāng)這種巖石的礦物成分用一個三頂點為三組分的三角圖解表示時，把該圖解分成一系列小三角形就能直觀地表示礦物共生關(guān)系,這種圖解共生圖解①組分分析:絕大多數(shù)變質(zhì)巖具有復(fù)雜的化學(xué)組成,是一個多相平衡系統(tǒng),而不是簡單的三元系。然而,在ー個二維的平面上，我們只能表示最多三四個組分的系統(tǒng)的礦物共生關(guān)系。因此,為了對成分復(fù)雜的巖石作共生分析,有必要對巖石系統(tǒng)各組分作具體分析,找出對礦物共生組合影響最大的三、四個組分把多組分巖石系統(tǒng)簡化為三組分或四組分系統(tǒng)，オ有可能作出成分ー共生圖解，表示巖石化學(xué)成分與礦物組合的關(guān)系,這ー過程叫做組分分析。組分分析思路:★微量組分:如SrO、BaO>CuO、NiO……等,它們一般不形成獨立的礦物,不影響礦物共生,因而在共生分析時可不考慮。副礦物:如磁鐵礦、鈦鐵礦、楣石、金紅石、鉆石、磷灰石和硫化物等。由于成分ー共生圖解目的主要在于說明較多量礦物的共生,因此對這些副礦物和其中所含的TiOz、ZrO,P2O5和S共生分析時也可不考慮。完全活動組分:該類組分在間隙溶液中的濃度或化學(xué)位與T、P一樣是巖石系統(tǒng)的外部條件。成分一共生圖解表示的是一定外部條件下的礦物組合。所以,外部條件在圖解中不表示。當(dāng)外部條件改變引起礦物組合的變化時，用新的圖解表示新條件下的新的ー套礦物組合。通常的變質(zhì)巖,只要考慮Si。2、AI2O3、Fe2O3,FeO、MnO、MgO、CaO、Na2O,k2o,co2、h2〇這n個氧化物。這u個組分，按其化學(xué)特征和對礦物共生的影響，可分為:過剩、類質(zhì)同象和有效獨立組分。過剩組分:原巖中大量存在的組分。通常在參與形成其它共生礦物之后能以過剩狀態(tài)形成單獨的礦物相(過剩礦物)。出現(xiàn)于該類巖石的共生組合之中。過剩組分含量多少,只會影響過剩礦物含量多少，而不影響巖石的其它礦物共生。因此,作共生圖解時可不考慮過剩組分。而把過剩礦物放在共生圖解之外。類質(zhì)同象組分:是互成類質(zhì)同象替換的組分，它們的相對含量一般可在一定范圍內(nèi)變化而不致于影響其它礦物的共生關(guān)系。在共生分析時,可將互成類質(zhì)同象代替的組分合并為ー個獨立組分。如：由于A13+==Fe",Fe2+==Mg2+==Mn2+的類質(zhì)同象置換關(guān)系,可將它們合并為(Fe,Mg,Mn)O,(Al,Fe)2O3>分別作為一個獨立組分。有效獨立組分:除上述幾類組分之外的其它組分(包括由類質(zhì)同象組分合并的獨立組分)。它們之間的比例對礦物共生組合起決定性的作用。礦物共生組合中出現(xiàn)的礦物數(shù)目與完全活動組分、微量組分、次要的類質(zhì)同象組分無關(guān)。在不考慮副礦物情況下,礦物共生組合中礦物最大數(shù)目等于有效獨立組分數(shù)加上過剩組分數(shù)之和。但過剩組分多少不改變礦物共生,決定礦物共生組合多樣性的是有效獨立組分。因此,以有效獨立組分為頂點作出的成分ー共生圖解可以表示系統(tǒng)的礦物共生關(guān)系。三、成分-共生圖解Eskola(1915)設(shè)計ACド圖以表示成分范圍廣泛的含石英變質(zhì)巖(包括泥質(zhì)、長英質(zhì)、基性、鈣質(zhì)、鎂質(zhì))的礦物共生。.含石英變質(zhì)巖的組分分析對普通的含石英變質(zhì)巖，不考慮微量組分和孤立組分，通常包括SiO2、A12O3、Fe2O3,FeO、MnO、MgO、CaO、Na2〇、K2〇、CO2,H2O等11個組分，這些組分按其化學(xué)特征和對礦物共生的影響可分為:完全活動組分:H20、CO2(Eskola把它們處理為過剩組分)。共生圖解中不予考慮。過剩組分:Sgz共生圖解中不予考慮,把過剩礦物Q放在圖解之外。類質(zhì)同象組分:巖石中存在兩種類質(zhì)同象。一類是Al2Ch與Fe2c)3類質(zhì)同象和FeO、MnO、MgO類質(zhì)同象,它們普遍出現(xiàn)在造巖礦物中,因而將它們合并處理為兩個獨立組分:(Al,Fe)2O3和(Fe,Mg,Mn)〇;另ー類是Na2。與CaO類質(zhì)同象，僅出現(xiàn)在斜長石中而不出現(xiàn)在其他含鈣礦物中。因此不能將它們合并。Eskola的處理辦法是:由于Na20只在斜長石中作為CaO的類質(zhì)同象組分出現(xiàn),其含量多少有無只影響斜長石號碼,而不會增加或減少ー個礦物相。因此,Na2O不是獨立組分,可不予以考慮,把鈉長石放在圖解之外。有效惰性組分:經(jīng)過上述組分分析后，得出4個有效惰性組分,（Al,Fe）2（）3、CaO、L〇、（Fe,Mg,Mn）〇。為了把組分數(shù)減至3,以便于圖解表示，Eskola把K?O作為過剩組分,不予以考慮,把鉀長石放在圖解之外。這樣一來，使得該圖解出現(xiàn)一個明顯的缺點:區(qū)分不了低溫下泥質(zhì)變質(zhì)巖中K,O過剩與K2O不足的兩類組合。AC戶圖編制Eskola將上述三個有效惰性組分為頂點的成分ー共生圖解命名為ACド圖。其中:A=[Al2O3]4-[Fe2O3]C=[CaO]F=[FeO]+[MgO]+[MnO]A+C+F=100.在三角形圖解上,按礦物組成的ACF比值標(biāo)繪礦物后,按礦物的實際共生關(guān)系連接共生線即完成了ACダ圖解，ACF圖能表示較多的重要硅酸鹽礦物,但K和Na的硅酸鹽和二氧化硅不飽和的硅酸鹽除外。A”圖表明:在一定溫度壓力條件下形成并達內(nèi)部平衡的巖石,其礦物共生組合取決于原巖的總化學(xué)組成，并隨著原巖的總化學(xué)組成的變化呈現(xiàn)有規(guī)律的變化。將礦物化學(xué)式寫成氧化物形式，易于計算礦物的AC尸值,從而便于標(biāo)繪礦物。And（紅柱石）Al2O3SiO24=100Crd（堇青石）2(Mg,Fe)02Al20ゴ5Si(h4=50,「=50An（鈣長石）CaOAl2O3-2SiO24=,C=Di（透輝石）CaO(Mg,Fe)O-2SiO2C=,F=Gro（鈣鋁榴石）3CaOAl2O3-3SiO24=,C-Wo（硅灰石）CaOSiO24=,C—注意：ー是圖中An位置實際上并不是鈣長石，它與圖解外的Abー起代表某一號碼的斜長石:二是Ms（白云母）、Bi（黑云母）都是含鉀礦物,它們在共生組合中是否出現(xiàn)在很大程度上受巖石的K2〇組分控制,圖中所有組合都可出現(xiàn)Ms、Bi。4cダ圖不能表示K2〇對礦物共生的影響,因而,嚴格說來,它們不應(yīng)該表示在ACF圖上。巖石成分的標(biāo)繪一成分矯正將巖石的組成標(biāo)繪在成分ー共生圖解上,可以預(yù)測該巖石的礦物共生組合。然而,由于在編制ACF圖過程中，未考慮鉀長石、鈉長石和副礦物因此，在根據(jù)巖石化學(xué)分析資料于ACダ圖上標(biāo)繪巖石時,需從化學(xué)分析中扣除包含在這些礦物中的（ALFe）2O3、CaO、（Fe,Mg）〇的量。①用副礦物含量校正巖石化學(xué)分析根據(jù)薄片測定副礦物鈦鐵礦、磁鐵礦、赤鐵礦、黃鐵礦、楣石的實際含量（體積％）,并將測定礦物的體積％轉(zhuǎn)換成WB%；WB%=相對密度X體積％。換算時可使用下列礦物相對密度值：磁鐵礦5.2,楣石3.5,鈦鐵礦4.7,黃鐵礦5.0,赤鐵礦5.1。然后，對巖石化學(xué)分析作下列校正：如：磁鐵礦（Fe30弱含有31.0%的FeO和69.0%的Fe2O3.因此,獨立組分計算時要從:FeO重量%中減去磁鐵礦重量％的31%；Fe2ch重量%中減去磁鐵礦重量％的69%。對其它副礦物進行類似校正。②計算氧化物的摩爾數(shù)把校正過的巖石化學(xué)分析的各個氧化物般％(可不考慮SiO2和ル0)除以其分子量再乘以100〇,換算成氧化物的摩爾數(shù)。如:[CaOKaO恥％X1000/Ca0分子量。③用鉀長石、鈉長石校正摩爾數(shù)[A1B],用磷灰石校正[CaO],用方解石校正[CaO]：假定巖石所有的KzO、NazO均組成鉀長石和斜長石的鈉長石分子。由于鉀長石的[K2O]=[A12O3].鈉長石中[Na20]=[Al203],因此,要在巖石的[A1B]中扣除鉀長石、鈉長石中的[ALOd,只須在[AIB]中減去([K20]+[Na20])即可。磷灰石的化學(xué)式為9CaO?3PA?CaF2,所以磷灰石的!^^0]=3.332〇5];方解石化學(xué)式為CaO-CO2所以，方解石的[CaO]=1(X)2]。為了扣除巖石中含在少量磷灰石和方解石中的[CaO],只須從巖石的[CaO]中減去(3.3[P20s]+[CO.])副礦物校正后巖石的4び值計算方案總結(jié)如下:^[AlaOs]4-[FejQj]-([N&0]+[K2〇])O[CaO]-(3.3[PA]+[CO*])月[FeO]+[MgO]+[MnO]為了用圖解表示,把值換算為ん+C+4100,即用摩爾百分數(shù)表示。練習(xí):成分散晶石白云母片巖緑片巖黑云制長片麻巖籃內(nèi)石英大理號SiO264.6552.1366.9527.55TiO20.030.780.691.28ALO,27.8919.8014.415.37F.O?0.022.441.633.73FeO0.726.183.981.44MnO0.000.230.180.03MgO0003.242.381.85CaO0.207.462.8430.21Na2O0.041.902.843.26KQ0.012.001.960.15H2O6.120.961.240.80P2O50.000.300.140.15co20.081.910.0423.97.『ぴ圖解問題的提出:芬蘭奧里耶維地區(qū)接觸變質(zhì)巖區(qū)有兩類礦物組合明顯不同的巖石,ー類含富鋁礦物：紅柱石、堇青石而不含鉀長石;另ー類含鉀長石而不含富鋁礦物。雖然鉀長石和富鋁礦物在該區(qū)都是穩(wěn)定的，卻不能共生。艾斯科拉認為這是原巖"〇含量不同造成的。第一類巖石為"〇不足的，第二類巖石為ん〇過剩。&〇不足的巖石為泥質(zhì)巖,過剩巖石通常為富鉀泥質(zhì)巖及長英質(zhì)巖石。泥質(zhì)變質(zhì)巖石的組分通常是貧鈣的,且CaO主要含在斜長石的鈣長石分子中。因此，CaO不是有效獨立組分。而ん〇的過剩與不足對該類巖石的礦物共生有重大影響。ル〇應(yīng)作為有效獨立組分。對泥質(zhì)變質(zhì)巖系統(tǒng)有效獨立組分為(Fe,Mg,Mn)〇,(Al)Fe)^ん〇,因此,用ACF圖不能反映該類泥質(zhì)變質(zhì)巖的礦物共生關(guān)系。參考ACF圖,根據(jù)泥質(zhì)變質(zhì)巖有效獨立組分特征｛(Al,Fe)203,K20,(Fe,Mg,Mn)〇｝,艾斯科拉設(shè)計了〃肝圖,來研究該類泥質(zhì)變質(zhì)巖的礦物共生關(guān)系以(Al.Fe)4,&O,(Fe,Mg,Mn)〇三組分為端元:〃=[Al203]+[Fe2O3]-RO][IGO]2FeO+MgO+MnOA'W/t100作成成分共生圖解,稱為ス’〃?圖。注意:由于泥質(zhì)變質(zhì)巖中鉀長石是最富鉀礦物,因而在W圖上鉀長石是標(biāo)在《頂點的。即是將鉀長石的｛值作為!00,ス值作為〇的。而鉀長石分子式中摩爾數(shù)[A1203rR0],因此計算ス值時,必須扣除鉀長石中的[ALOJ,這樣，ス的意義與スび圖不同故將ス改為A',稱為@底圖。注意:理想成分的白云母(K2O?3Al2O3?SiO2?H2O)不是標(biāo)在｛：H=1:3的位置,而是標(biāo)在此A'=1:2(佇33、A'=67)的位置上。同樣,理想成分的黑云母標(biāo)在后14、尸86位置。由于黑云母中有些(Fe,Mg)可被Al替代，所以其成分可漸變到イ=15、后14、后71的位置在H心圖上標(biāo)繪巖石時，也要進行校正。用副礦物含量校正巖石化學(xué)分析的方法基本上同スび圖。在經(jīng)過此項校正后，將氧化物冊%換算為摩爾數(shù)。由于イ肝圖不考慮斜長石(由鈉長石分子和鈣長石分子組成),因此必須在A,中扣除斜長石中的[A1G],即扣除與[Na2O]+[CaO]等量的[A1A]?〃1的計算方案為：4'=[Al203]+[Fe203]-([Na20]+[K20]+[CaO])K=[ル0]F=[FeOl+[MgO]+[MnO]A9+桿/2=100.か獣圖解湯普遜設(shè)想在四面體的一個面上投影。由于泥質(zhì)變質(zhì)巖中的大多數(shù)礦物都位于被面上及其附近,因而選⑷的面作為投影面。由于白云母在泥質(zhì)變質(zhì)巖中分布非常廣泛，因此,把討論限于含白云母的巖石。這樣，在成分ー共生圖解中就不必表示白云母而選理想成分的白云母KALOsiKAbSisOioSH)ク作投影點。凡在四面體內(nèi)的礦物都從理想化白云母成分點MS向板面投影。投影面包括々物三個角頂，但并不以陰線為限。只有左戶長総小四面體內(nèi)的礦物,才會投影在板面上不超過陰線。否則，投影點會位于陽線外。上述投影過程，實際工作中是用計算進行的。把分析的版%換算為氧化物摩爾數(shù)之后,按下式計算投影坐標(biāo)ル和〃：ホ([A1A]-3[№0])/([Al203]-3[KzO]+[FeO]+[MgO])*=[MgO]/([MgO]4-[FeO])減3[K20]的意義是減去投影點Ms中的[ALG](=3[K2〇])AFM圖的改進髙溫時由于白云母分解,鉀長石在泥質(zhì)變質(zhì)巖中普遍存在。為了表示含鉀長石和石英的髙溫變質(zhì)巖萊因哈特設(shè)計制作了另一種AFM圖,該圖中礦物和巖石投影點是從鉀長石成分點向FM面投影得出的,該圖解的三個參數(shù)為：A=[AlzOj-([K2O]+[Na20]+[CaO])F=[FeO]-[Fe2O3](-[TiQ])M=[MgO]A+F+M=1OO.成分共生圖解綜述各圖解的優(yōu)缺點ACF圖解:一般地說,ACF圖解可以表示幾乎所有的常見變質(zhì)巖和主要造巖礦物,說明其相互關(guān)系,這是它的最大優(yōu)點。其主要缺點是不能表示中低溫時由于ル〇過剩與不足引起的鉀長石與富鋁貧鉀礦物不共生關(guān)系、FeO/MgO比值對共生組合的影響、鐵鎂礦物的化學(xué)成分變化。A'KF圖解:A，KF圖的最大優(yōu)點是能反映由于№0過剩與不足引起的鉀長石與富鋁貧鉀礦物不共生關(guān)系。主要缺點是只適用于泥質(zhì)、長英質(zhì)巖石、不能表示FeO/MgO比值對共生組合的影響、鐵鎂礦物的化學(xué)成分變化。ACF圖解和A，KF圖解可以相互補充，所以通常將它們聯(lián)用,作成雙三角形圖解,以取得更完整的結(jié)果。AFM圖:AFM圖把泥質(zhì)變質(zhì)巖看作ALOa-IGO-FeO-MgO四元系,把FeO、MgO作為獨立組分,因而比ACF圖和A'KF圖更嚴格、合理，可很好地表示巖石的FeO/MgO比值與礦物共生組合的關(guān)系和鐵鎂礦物的化學(xué)成分變化。AFM圖的缺點是僅適用于泥質(zhì)變質(zhì)巖和長英質(zhì)變質(zhì)巖一湯普遜的圖解僅適用于含白云母和石英的泥質(zhì)變質(zhì)巖石。應(yīng)用中應(yīng)該注意的問題L考慮圖解的適用范圍:使用時一定要注意每個圖解的適用范圍。.根據(jù)獨立組分特征設(shè)計圖解:究竟選擇什么圖解取決于所研究巖石系統(tǒng)的有效獨立組分。一定要作組分分析，找出系統(tǒng)的有效獨立組分,以正確選擇或自行擬定共生圖解。.在共生圖解上標(biāo)繪巖石成分時,都必須進行校正。在化學(xué)分析中扣除設(shè)計圖解時未考慮的副礦物和其它礦物。這是必要的，然而又是復(fù)雜的。完全嚴格的校正是不可能的，前面所述的校正方法只是考慮了最主要的因素。Winkler對ACF圖和AKF圖提出了更嚴格也更復(fù)雜的校正方法,可作為參考。四、變質(zhì)相變質(zhì)相是在熱峰附近一定尸尸UH2。范圍內(nèi)達到化學(xué)平衡的所有變質(zhì)巖,其礦物組合與巖石化學(xué)成分之間有固定的、可以預(yù)測的關(guān)系。(or)變質(zhì)相是一定溫度和壓カ范圍內(nèi)形成的各種化學(xué)組成的變質(zhì)巖中的一套變質(zhì)礦物組合,它們在時間上、空間上反復(fù)共生,且礦物組合與巖石化學(xué)成分之間有固定的、可以預(yù)測的對應(yīng)關(guān)系。說明:.ー個變質(zhì)相是一個等物理系，它包括熱峰附近一定物理化學(xué)條件范圍內(nèi)形成的各種化學(xué)成分的變質(zhì)巖。因而,變質(zhì)相與巖石化學(xué)成分無關(guān)。.“時間上、空間上反復(fù)共生”指每個變質(zhì)相的ー套礦物組合可在不同時代、不同地區(qū)重復(fù)出現(xiàn)。即變質(zhì)反應(yīng)達到平衡且全球可以對比。.“礦物組合與巖石化學(xué)成分之間有固定的、可以預(yù)測的對應(yīng)關(guān)系’意思是在ー個變質(zhì)相中,對應(yīng)不同的巖石化學(xué)成分有不同的礦物組合。因而,給定巖石化學(xué)成分,可以預(yù)測相應(yīng)礦物組合。ー個變質(zhì)相內(nèi)巖石化學(xué)成分與礦物組合的這種關(guān)系是巖石系統(tǒng)達化學(xué)平衡的必然結(jié)果,成分ー共生圖解可以表示這種關(guān)系。.變質(zhì)相的標(biāo)志是礦物組合。通常用基性變質(zhì)巖礦物組合劃分變質(zhì)相,并以相應(yīng)的基性變質(zhì)巖石對變質(zhì)相命名。如角閃巖相就是以該相條件下基性變質(zhì)巖中出現(xiàn)的斜長石一角閃石組合為標(biāo)志劃分,并把角閃巖和與之相同的尸7條件下形成的所有變質(zhì)巖命名為角閃巖相。由于不同巖石對溫壓條件變化敏感程度不同,ー個變質(zhì)相內(nèi)的巖石（如泥質(zhì)巖）的礦物組合還可能有變化，因此，ー個變質(zhì)相可包括一個至幾個變質(zhì)帶或亞相。.變質(zhì)相的界線是特定的變質(zhì)反應(yīng)標(biāo)定。由于很多反應(yīng)涉及固溶體的連續(xù)反應(yīng),因此在P-T圖解上為ー個帶,又由于不同化學(xué)成分的巖石中發(fā)生的反應(yīng)不同，這些反應(yīng)在P-T圖解上不可能相互重合。因此，變質(zhì)相的界線是漸變的,相鄰兩相之間有過渡帶。變質(zhì)相的劃分變質(zhì)相的分類及各變質(zhì)相甚性變質(zhì)巖的臨界礦物組合表產(chǎn)狀變質(zhì)相代號茗性變質(zhì)巖的臨界礦物共生組合接的K球南角巖相(albite-epidotehomfdsbctes)AEH衲長石+緑簾石+舊起石+緑泥石收普通角閃石角巖相(hornblendehornfelsfacies)HH科長石+普通角閃石變理石角巖相(pyroxene-honifelsfaaes)PH斜長石+透輝石+紫蘇輝石質(zhì)透長巖相(sanidinitefacies)S高溫斜長石+普通輝石+易變輝石沸石相(zeolitefacies)Z柄長石+濁沸石+葡萄石+綠泥石區(qū)?有石緑軒石相(prehnite-pumpellytefacies)P-P衲長石+葡萄石+緑舒石+緑泥石硬柱石的長石緣泥石相凜柱石+衲長石+緑泥石(lawsomte-aibite-chlontefaaes)や4壁片巖相(blueschistfaaes)BS鈉長石+瑟閃石+綠泥石變綠片巖相(greenschistfacies)OS鈉長石+緑簾石+陽起石+緑泥石綠簾角閃巖相(epidote-amphibolitefaciei)EA最長石+緑簾石+普通角閃石+陽起石質(zhì)角閃巖相(amphibolitefacies)A科長石+普通角閃石麻粒巖相(granulitefaaes)0科長石+透輝石+發(fā)蘇輝石柳舞巖相(eclogitefacies)E1I鐵鋁榴石分子的石榴石+綠輝石?特征礦物的概念指穩(wěn)定的P-T范圍較窄,反映外界條件變化靈敏的礦物。特征礦物能指示P-T條什,常作為劃分等變線的標(biāo)志,因而有巨大的巖石學(xué)意義。如AhSiOs三種多形變體:紅柱石指示低壓、藍晶石指示髙壓、矽線石指示高溫等物理系可主要按溫度分為很低級（很低溫）、低級（低溫）、中級（中溫）和髙級（高溫）四個等級。各等級的特征礦物如下:很低級:濁沸石、葡萄石、綠纖石;很低級ー低級:絹云母、綠泥石,硬綠泥石、綠簾石,陽起石、滑石、蛇紋石,中級:十字石、藍晶石、普通角閃石、鐵鋁榴石高級:矽線石、紫蘇輝石、正長石。?變質(zhì)相的研究方法變質(zhì)相研究的基本任務(wù)是從變質(zhì)礦物共生組合出發(fā)，通過地質(zhì)調(diào)査,共生分析,結(jié)合有關(guān)實驗資料,査明變質(zhì)作用物化條件及其變化特點。研究ー個地區(qū)的變質(zhì)相的工作程序大致分為野外地質(zhì)調(diào)査

室內(nèi)測試工作礦物共生分析綜合總結(jié)作業(yè)布置1?判斷變質(zhì)巖中礦物平衡的標(biāo)志有哪些?.決定礦物共生組合多樣性的組分是什么?為什么?.比較:①スび圖、A,や圖;②變質(zhì)帶、變質(zhì)相、變質(zhì)級、變質(zhì)相系.為什么巖石的ACF值計算公式中,A值要減去［⑹〇］與［N&0］之和?而巖石的A'KF值計算公式中,A,值要減去RO］、［Na#］和［CaO］之和？課后小結(jié)

課題第四章變質(zhì)巖的成分特征學(xué)時2學(xué)時教學(xué)目標(biāo)與要求1掌握變質(zhì)巖的化學(xué)成分特征;2掌握變質(zhì)巖的礦物成分特征;3掌握Turner的化學(xué)成分分類;4掌握等物理系列及等化學(xué)系列的概念;5掌握五大化學(xué)巖的基本特征；重點!變質(zhì)巖的化學(xué)成分特征；2變質(zhì)巖的礦物成分特征;3等物理系列及等化學(xué)系列的概念;4五大化學(xué)巖的基本特征;難點1五大化學(xué)巖的基本特征；2等物理系列及等化學(xué)系列的概念；教學(xué)方法與手段1多媒體演示,用大量照片展開分析,提出問題,解決問題2設(shè)問式教學(xué),先提出問題，再根據(jù)學(xué)生回答情況解釋和講解參考資料王仁民、游振東、富公勤,1989,變質(zhì)巖石學(xué)。北京:地質(zhì)出版社徐樹桐、劉貽燦、江來利、蘇文、季壽元,1994,大別山的構(gòu)造格局和演化。北京:科學(xué)出版社徐學(xué)純,1998,麻粒巖相變質(zhì)流體和流體ー巖石相互作用。地學(xué)前緣,5（4）：284-290游振東、陳能松、張澤明,1996,中國桐柏大別構(gòu)造帶變質(zhì)演化的巖石學(xué)證跡,地球?qū)W報,0（增刊）：16—22Turner,F.J.,1981,MetamorphicPetrology.2nded.,MeGraw-HillBookCompanyWang,F.&Chen,N.,1996,RegionalandThermodynamicMetamorphismoftheWesternHills,Beijing.GeologicalPublishingHouse.Wang,X.,Liu,J.G,andMao,H.K.,1989,Coesite-bearingeclogitefromDabieMountainsincentralChina.Geology,17:1085—1088KoP^€hhckhh,4.C.,1973, TeopcTMMecKHeocHOBbiana.uu3anerpo-reiie3HCOBMHtiepanoB.113n."HayKa"，MocKBaKopHKOBCKHM, C.H.,1979, （l）aUMMMCiaMOp（|）M3Ma MCTailCJIHTOB. M3A.HayKa,MocKBa:8-23MapaKyuieB,A.A.,1993,Herporpa（|）Hsi.H34.M「yMocKBa:267-319教學(xué)內(nèi)容及過程第四章變質(zhì)巖的成分特征ー、變質(zhì)巖的化學(xué)成分特征.變質(zhì)巖的化學(xué)成分與巖漿巖、沉積巖相比,變質(zhì)巖化學(xué)成分變化范圍大,與巖漿巖、沉積巖成分變化總范圍相當(dāng)。根據(jù)原巖的化學(xué)組成在變質(zhì)作用過程中是否發(fā)生改變,可以把變質(zhì)作用劃分等化學(xué)變質(zhì)作用和異化學(xué)變質(zhì)作用。等化學(xué)變質(zhì)作用:是指變質(zhì)作用過程中,不伴隨有交代作用,原巖組分除ル0和CO2以外,其它組分基本保持不變的變質(zhì)作用，如接觸變質(zhì)、區(qū)域變質(zhì)。異化學(xué)變質(zhì)作用、則伴隨有交代作用,在變質(zhì)作用過程中有元素帶入帶出,其組分有明顯變化,系統(tǒng)是開放的。如氣ー液變質(zhì)及一部分混合巖化作用。等化學(xué)變質(zhì)情況下,變質(zhì)巖化學(xué)成分取決于原巖化學(xué)成分,根據(jù)變質(zhì)巖化學(xué)成分可恢復(fù)原巖類型。從原巖角度，變質(zhì)巖分為:正變質(zhì)巖一原巖為火成巖鬲究瞪原巖為沉積巖復(fù)交窟巖一已形成的變質(zhì)巖再遭受變質(zhì)疋變質(zhì)若與扇變質(zhì)若一的化學(xué)成分差別SiO2：正變質(zhì)巖34-80%,副變質(zhì)巖0-95%以上;A12O3：正變質(zhì)巖不超過40%,副變質(zhì)巖髙達90%Fe2O3+FeO：正變質(zhì)巖一般＜15%,副變質(zhì)巖可＞30%,形成富鐵巖石;MnO:正變質(zhì)巖含量少（＜2%）, 副變質(zhì)巖可髙達20%以上（富鎰巖石）；CaO:正變質(zhì)巖不超過23%, 但富鈣的副變質(zhì)巖則常見,可達50%以上K2O/Na2O:正變質(zhì)巖中K2O/Na20Vl的情況常見,副變質(zhì)巖常＞1,可達2-3。在異化學(xué)變質(zhì)情況下,變質(zhì)巖的化學(xué)成分既取決于原巖的化學(xué)特征,又取決于交代作用的類型和強度。用巖石化學(xué)方法研究交代變質(zhì)巖的化學(xué)成分特點,可推斷原巖成分特點、了解交代過程中元素帶入帶出的情況，査明交代作用的特點和強度。變質(zhì)作用過程中,原巖的礦物成分、結(jié)構(gòu)構(gòu)造都要發(fā)生改變。甚至變得面目全非。然而,一般變質(zhì)作用則基本不改變原巖的主要化學(xué)成分。即使是異化學(xué)變質(zhì)，也或多或小可追索出原巖化學(xué)成分變異的某些特點。因而變質(zhì)巖化學(xué)成分是恢復(fù)原巖和劃分對比變質(zhì)地層的重要標(biāo)志。等化學(xué)系列:是指具有同一原始化學(xué)成分的所有巖石，其中礦物組合不同是由變質(zhì)作用類型和強度決定的。等物理系列:是指同一變質(zhì)條件下形成的所有巖石,其礦物組合的不同是由原巖化學(xué)成分決定的,如一個變質(zhì)相或變質(zhì)帶的巖石。Turner提出ー個簡明的等化學(xué)分類,將常見的變質(zhì)巖歸納為5個化學(xué)類型:泥質(zhì)變質(zhì)巖:源于泥質(zhì)（鋁質(zhì)）沉積物;長英質(zhì)變質(zhì)巖:包括變質(zhì)的砂巖、硅質(zhì)凝灰?guī)r和中酸性巖漿巖；鈣質(zhì)變質(zhì)巖:源于灰?guī)r和白云巖（可含石英、粘土礦物等雜質(zhì)）等鈣質(zhì)沉積物;基性變質(zhì)巖:由基性巖漿巖、凝灰?guī)r及含顯著數(shù)量的Ca、Al、Fe,Mg的不純泥灰質(zhì)沉積物轉(zhuǎn)變而來的變質(zhì)巖;鎂質(zhì)變質(zhì)巖，源于超基性巖漿巖和綠泥石質(zhì)及其它富含Mg、Fe的沉積物。5大類變質(zhì)巖特征:溫壓敏感性:泥質(zhì)和基性巖石〉富鈣和鎂質(zhì)巖石＞長英質(zhì)巖石;巖石強度:鎂質(zhì)〉基性〉長英質(zhì)〉鈣質(zhì)〉泥質(zhì)原巖性質(zhì):泥質(zhì)、鈣質(zhì)、鎂質(zhì)易確定,而長英質(zhì)、基性很復(fù)雜。二、變質(zhì)巖的礦物成分特征變質(zhì)巖的礦物成分的影響因素變質(zhì)巖礦物成分取決于巖石（原巖）化學(xué)成分和變質(zhì)作用條件。一方面,相同變質(zhì)條件下不同化學(xué)類型巖石會出現(xiàn)不同的變質(zhì)礦物組合,另ー方面，同一化學(xué)類型原巖在不同的變質(zhì)條件下也會出現(xiàn)不同的礦物組合。變質(zhì)巖礦物成分首先取決于原巖化學(xué)成分如硅質(zhì)灰?guī)r,主要成分為CaC03和Sia,經(jīng)變質(zhì)后可出現(xiàn)石英、方解石、硅灰石等碳酸鹽和鈣硅酸鹽礦物,而不會出現(xiàn)紅柱石、藍晶石、タ線石等富鋁礦物。成分為純Sia的硅質(zhì)巖,在變質(zhì)作用過程中僅出現(xiàn)石英,形成純的石英巖。因此如不伴隨明顯的交代作用,則一定化學(xué)類型的變質(zhì)巖與一定礦物成分相對應(yīng)。這意味著,研究巖石的礦物成分可推斷巖石的化學(xué)類型。1.竽。2對變質(zhì)巖的礦物組合影響明顯。如果竽〇2不飽和,就會出現(xiàn)硅不飽和礦物剛玉、尖晶石、橄欖石這些硅不飽和礦物通常不與石英共生。五大類常見巖石通常都含石英，屬SiCh飽和一過飽和巖石Z.ALOsIM）:變質(zhì)巖AI2O3、KO飽和程度對礦物共生有重要影響ー類含富鋁礦物紅柱石、堇青石而不含鉀長石另一類含鉀長石而不含富鋁礦物。雖然鉀長石和富鋁礦物在該區(qū)都是穩(wěn)定的,但卻不能共生。因此，泥質(zhì)變質(zhì)巖劃分為兩個化學(xué)類型:ー類為k2o不足泥質(zhì)變質(zhì)巖，原巖為髙嶺石粘土巖、蒙脫石粘土巖;另ー類為KQ過剩）泥質(zhì)變質(zhì)巖,原巖主要為水云母粘土巖結(jié)論:變質(zhì)巖的礦物組合是一定ル7-X條件下化學(xué)平衡產(chǎn)物因而變質(zhì)條件是影響變質(zhì)巖礦物成分的重要因素,但是變質(zhì)巖中的礦物并不都是熱峰條件下達到平衡的結(jié)果。由于反應(yīng)不徹底,可有熱峰前礦物殘留,它們通常呈熱峰礦物的包裹體產(chǎn)出。而熱峰后退變質(zhì)階段再平衡是一個降溫過程,反應(yīng)速率小,往往反應(yīng)不徹底。所以退變質(zhì)礦物通常以熱峰礦物的不徹底反應(yīng)物形式出現(xiàn)，常局部分布在熱峰礦物的邊緣或裂隙中。識別巖石中熱峰前礦物、熱峰礦物、熱峰后退變質(zhì)礦物,査明其形成P-T條件，是建立P-T軌跡的巖石學(xué)方法。礦物成分特點一與巖漿巖對比變質(zhì)巖中廣泛出現(xiàn)鋁的硅酸鹽類礦物，如紅柱石、藍晶石，矽線石（AbSiOj等；變質(zhì)巖中可出現(xiàn)不含鐵的鎂硅酸鹽類礦物,如鎂橄欖石（MgzSiO,）和復(fù)雜的鈣鎂鐵錦鋁的硅酸鹽類礦物（如石榴石類）,而巖漿巖中一般是鐵鎂呈類質(zhì)同象的正硅酸鹽；可出現(xiàn)鐵鎂鋁的鋁硅酸鹽類礦物（堇青石，十字石）,巖漿巖中只出現(xiàn)鉀鈉鈣鋁硅酸鹽類礦物,如各種長石純鈣的硅酸鹽如硅灰石（CaSiOO為變質(zhì)巖所特有；變質(zhì)巖中含（0H）礦物比巖漿巖多見；變質(zhì)巖中碳酸鹽類礦物分布廣泛。變質(zhì)巖中層狀、鏈狀構(gòu)造的礦物較多,常發(fā)育有較多的纖維狀、鱗片狀、柱狀、針狀礦物,且這些礦物的平均延展性比巖漿巖中同類礦物大。如黑云母在巖漿巖中的延展性一般為L5左右,而在變質(zhì)巖中達7-10變質(zhì)巖中常發(fā)育有分子排列極緊密的礦物,這種礦物具有較小的分子體積和較大的比重，如石榴石反應(yīng)式: MgzSiO,+CaALSi208 CaMgzA12Si3012礦物 橄欖石鈣長石 石榴子石分子體積:43.9 101.1 121?礦物內(nèi)部結(jié)構(gòu)和其它特點變質(zhì)巖中同質(zhì)異象礦物發(fā)育,如紅柱石,藍晶石斜長石的環(huán)帶結(jié)構(gòu)在變質(zhì)巖中較少見變質(zhì)巖中礦物的變形現(xiàn)象發(fā)育五大化學(xué)類型變質(zhì)巖的化學(xué)成分礦物成分特點? 泥質(zhì)變質(zhì)巖化學(xué)成分:Al2o3,K2O含量髙,K,O,Al203相對含量變化大;礦物成分:是云母含量髙,石英常見,兩個亞類礦物成分有明顯差別:AI2O3過剩的泥質(zhì)變質(zhì)巖一富鋁系列:特點:★A12O3>K2O+Na2O+CaO（分子數(shù)）★含富鋁礦物（紅柱石、藍晶石、タ線石等）；★中低溫時無鉀長石;★髙溫時（麻粒巖相、輝石角巖相等）出現(xiàn)鉀長石K20過剩的泥質(zhì)變質(zhì)巖,特點是:★含鉀長石;★中低溫時無富鋁礦物;★髙溫時出現(xiàn)富鋁礦物（タ線石、堇青石等）中低溫時富鋁礦物與鉀長石不共生,兩類泥質(zhì)巖礦物組合明顯不同。高溫時富鋁礦物與鉀長石共生,兩類泥質(zhì)巖礦物組合相同,僅礦物含量有差別長英質(zhì)變質(zhì)巖化學(xué)成分:SiO2含量髙，通常K2〇過剩、A12O3不足礦物成分:以石英、長石為主,礦物組合與k2〇過剩的泥質(zhì)變質(zhì)巖相同鈣質(zhì)變質(zhì)巖化學(xué)成分:CaO含量髙,可含一定量的MgO、FeO、A12O3、SiO2?礦物成分:以碳酸鹽礦物（方解石、白云石等）和鈣鎂硅酸鹽礦物（硅灰石、透輝石、陽起石、透閃石、滑石等）為主，可含一定量鈣鋁硅酸鹽礦物（綠簾石、方柱石、鈣質(zhì)斜長石、鈣鋁ー鈣鐵榴石、符山石等）及石英鎂質(zhì)變質(zhì)巖化學(xué)成分:富MgO、FeO,貧CaO、A12O3、SiO2。礦物成分:缺乏長石、石英，富含富鎂鐵的礦物（蛇紋石、滑石、水鎂石、菱鎂礦、直閃石、鎂鐵閃石、紫蘇輝石、透閃石、陽起石、綠泥石、黑云母、鐵鋁ー鎂鋁榴石等。變質(zhì)巖礦物的成因分類不穩(wěn)定礦物-殘余礦物概念:在一定變質(zhì)條件下超越平衡條件而存在的早先已有礦物的準(zhǔn)穩(wěn)定殘余礦特征:與其它礦物之間存在明顯的置換關(guān)系常見于低級變質(zhì)巖和退變質(zhì)巖穩(wěn)定礦物概念:在一定變質(zhì)