變質(zhì)巖7 第二十二 講 中P T高溫和高P T型變質(zhì)巖 2014 11

第二十二章中P/T高溫和高P/T區(qū)域變質(zhì)巖一、中P/T高溫區(qū)域變質(zhì)巖（一）麻粒巖相（二）混合巖二、高P/T區(qū)域變質(zhì)巖變質(zhì)條件：T＞700

℃，P

＞0.3GPa（紅框區(qū)）標(biāo)志性礦物組合：基性變質(zhì)巖礦物組合中出現(xiàn)Ca-Cpx+Opx（二） 麻粒巖相GHb分解反應(yīng)在相當(dāng)大的T區(qū)間內(nèi)連續(xù)進(jìn)行，在反應(yīng)帶含水礦物Hb仍然穩(wěn)定，因而在G相低溫部分，基性變質(zhì)巖具有向A

相過渡的礦物組合如Pl+Hb+Hy

±Di±Gt+Q變質(zhì)巖具有無水礦物組合如

Pl+Di+Hy+Gt+Q溫度進(jìn)一步升高，Hb將完全消失，Hb+Alm因而在麻粒巖相高溫部分，基性＋

QHb＋Alm+Q＋

Opx＋Pl＋Cpx＋VOpx

＋Pl＋Cpx＋VMs+QAls+Or+Q+VSil-Or帶Crd-Gt-Or帶Bi+AlsCrd+Gt+Or+VAG1G2普通角閃石反應(yīng)為紫蘇輝石的反應(yīng)結(jié)構(gòu)證據(jù)（據(jù)Bucher

&Frost,

2006

）泥質(zhì)變質(zhì)巖中A相與G相相界反應(yīng)

為Ms分解反應(yīng)，Or與富鋁礦物Sil、Gt等共生，出現(xiàn)Sil-Or帶，源自鋁

過?；蜾X不足原巖的礦物組合相同；T進(jìn)一步升高，Bi也變得不穩(wěn)定，

Bi分解反應(yīng)是G相低溫與高溫亞相界線，出現(xiàn)Crd-Gt-Or或Hy-Qr-Gt組合Sil-Or帶Crd-Gt-Or

帶Hb+Alm ＋

QHb＋Alm+Q＋

Opx＋Pl＋Cpx＋VOpx

＋Pl＋Cpx＋VMs+QAls+Or+Q+VSil-Or帶Crd-Gt-Or

帶Bi+AlsCrd+Gt+Or+VAG1G2（3）礦物化學(xué)特征①Opx

為Hy

，含Al2O

3可達(dá)6-10%

，有較強(qiáng)的粉紅—淡綠色多色性；②Cpx

為Ca-Cpx：Di、Aug

（普通輝石）等，也含Al2O

3，即含Jd分子（NaAlSi

2O

6

）和Ca-Ts

（鈣契爾馬克分子，CaAl

2

Si2O

6）；③Gt：Pyr—Alm質(zhì),Gro成分含量低；Sil-Or帶Crd-Gt-Or帶G1G2④Bi是含Mg、Ti高的紅褐色Bi；⑤Hb

是含Ti、Al高的褐色Hb；⑥Kf是Or，常常是條紋長(zhǎng)石。成分上富Na；Pl是奧長(zhǎng)石—中長(zhǎng)石，含K，常常是反條紋長(zhǎng)石。有時(shí)長(zhǎng)石呈暗藍(lán)、藍(lán)綠或褐綠、米黃色；⑦Q

有時(shí)具暗藍(lán)色或藍(lán)灰色；⑧Al2SiO

5礦物在中—低P/T下為Sil，高P/T下為Ky；⑨含Ti的副礦物通常是金紅石和鈦鐵礦，只有在鈣質(zhì)巖中才出現(xiàn)榍石；（4）巖石結(jié)構(gòu)構(gòu)造特征高溫退火使得變余結(jié)構(gòu)構(gòu)造已完全消失；高溫脫水反應(yīng)使巖石中的Ms、Bi、Hb分解，導(dǎo)致巖石這些片狀、纖狀礦物中減少和消失，因此麻粒巖

相巖石的典型結(jié)構(gòu)為花崗變晶結(jié)構(gòu)（等?；虿坏攘＃?，典型構(gòu)造為片麻狀至塊狀構(gòu)造；由于形成于地下深處高T條件下，它們現(xiàn)今出露地表曾經(jīng)歷過過較寬的降溫和降壓過程，因而在麻粒巖相變質(zhì)巖常見反應(yīng)結(jié)構(gòu)，主要有兩種：麻粒巖相變質(zhì)巖中反應(yīng)結(jié)構(gòu)：IBC型與IBC近等壓冷卻軌跡有關(guān)的反應(yīng)結(jié)構(gòu)實(shí)例（

Harley1989

）a反應(yīng)邊（冠狀體）結(jié)構(gòu)

指示巖石中發(fā)生近等壓冷卻反應(yīng)

Opx+Pl→

Gt+Cpx+Qb出溶結(jié)構(gòu)指示巖石中發(fā)生近等壓冷卻反應(yīng)高Al-Px→低Al-Px+Gt麻粒巖相變質(zhì)巖中反應(yīng)結(jié)構(gòu)：ITD型b.Gt與Q之間的Pl、Opx

反應(yīng)邊，指示巖石中發(fā)生近等溫減壓反應(yīng)Gt+3Q=6Opx+3Pl與ITD

（近等溫減壓）軌跡有關(guān)的反應(yīng)結(jié)構(gòu)實(shí)例（

Harley1989

）a.Gt分解為Opx-Pl

后成合晶，Cpx具Opx環(huán)邊，指示巖石中發(fā)生近等溫減壓反應(yīng)Gt+Cpx+Q=Pl+Opx（1）泥質(zhì)（組合1，2）低溫亞相（Sil-Or帶）Sil-Gt-Or片麻巖（組合①，可含Bi）Gt-Bi-Or片麻巖（組合②）高溫亞相（Crd-Gt-Or帶）Bi消失，出現(xiàn)Crd、

HySil-Crd-Gt-Or片麻巖（組合①）Hy-Gt-Or片麻巖（組合②）（5）代表性礦物組合和巖石12）長(zhǎng)英質(zhì)（組合1,2)礦物組合與泥質(zhì)同,但長(zhǎng)石、石英含量高，為各類長(zhǎng)英麻粒巖低溫亞相（Sil-Or帶）Sil-Gt長(zhǎng)英麻粒巖（圖22-11a，組合①，可含

Bi）Gt-Bi長(zhǎng)英麻粒巖（圖22-11a，組合②）高溫亞相（Crd-Gt-Or帶）Sil-Crd-Gt長(zhǎng)英麻粒巖（圖22-11b，組合①）Hy-Gt長(zhǎng)英麻粒巖（圖22-11b，組合②）基性（組合3)輝石麻粒巖低溫亞相：含HbGt-Pl-Hb-二輝石麻粒巖高溫亞相：Hb消失Gt-Pl-二輝石麻粒巖鈣質(zhì)（組合4)通常無Wo、Gro泥灰?guī)r：Cc-Pl-Di粒巖不純灰?guī)r：Pl-Di大理巖鎂質(zhì)二輝石巖尖晶石-二輝橄欖巖Co-Sil-Qr

GneissSilOrCo變質(zhì)作用向巖漿作用過渡的類型，混合巖具有介于變質(zhì)巖和巖漿巖之間的地質(zhì)學(xué)、巖石學(xué)特征（二）混合巖（1

）分布：

大面積分布在前寒武紀(jì)地盾區(qū)和顯生宙島弧帶、大碰撞帶、大陸拉張帶低—中

P/T

區(qū)域變質(zhì)區(qū)，與中、高級(jí)區(qū)域變質(zhì)巖及花崗巖類深成侵入體共生和相互過渡,習(xí)稱區(qū)域混合巖1、混合巖的一般特點(diǎn)中色體mesosome暗色體melanosome淺色體leucosome暗色體melanosome中色體mesosome（2）結(jié)構(gòu)組分：混合巖由基體

substrate和脈體

vein

material兩個(gè)基本組成部分組成基體

Substrate脈體vein

material基體substrate－古成體paleosome}新成體neosome－古成體paleosome四個(gè)混合巖區(qū)淺色體

CIPW

標(biāo)準(zhǔn)礦物Q-Ab-Or

成分對(duì)比圖（3）在化學(xué)成分上，淺色體為長(zhǎng)英質(zhì)的，常具有Q-Ab-Or系統(tǒng)共結(jié)點(diǎn)或同結(jié)

線成分，說明它們是部分熔

融產(chǎn)物。古成體可包括泥質(zhì)、長(zhǎng)英質(zhì)、鈣質(zhì)、基性、鎂質(zhì)

等各種化學(xué)類型變質(zhì)巖。但以長(zhǎng)英質(zhì)片麻巖和斜長(zhǎng)角閃

巖最常見；在相同混合巖化作用條件下，泥質(zhì)、長(zhǎng)英質(zhì)變質(zhì)巖比基性變質(zhì)巖明顯易受混合改造（易熔），而鈣質(zhì)、鎂質(zhì)變質(zhì)巖一般不受混合巖化影響（抗熔）；（4）巖石結(jié)構(gòu)：古成體具鱗片花崗變晶結(jié)構(gòu)等變晶結(jié)構(gòu)和交代結(jié)構(gòu)，多顯著定向構(gòu)造；

新成體具半自形粒狀結(jié)構(gòu)等熔體結(jié)晶結(jié)構(gòu)和交代結(jié)構(gòu)，定向性較古成體弱。部分熔融的結(jié)構(gòu)證據(jù)：古成體中交代結(jié)構(gòu)往往是部分熔融結(jié)構(gòu)，而新成體和片麻狀花崗巖中的交代結(jié)構(gòu)往往是熔融殘留結(jié)構(gòu)部分熔融的結(jié)構(gòu)證據(jù)（5）混合巖構(gòu)造：基體與脈體的空間排布方式。Mehnert（1968

）將混合巖按構(gòu)造分為

12

類。最常見的混合巖有

角礫狀混合巖、眼球狀混合巖、條帶狀混合巖和云染狀混合巖（云染巖）

等4類角礫狀網(wǎng)狀碎塊狀細(xì)脈狀條帶狀香腸狀褶皺狀腸狀眼球狀斑塊狀析離狀云染狀magmatitestriped

migmatiteAugen

migmatite

？Striped

&

Augen

migmatite二、高P/T區(qū)域變質(zhì)巖超高壓變質(zhì)巖全球分布（產(chǎn)地下的數(shù)字代表年齡值/Ma)(據(jù)Maruyama

et

al.,2010

）智利北部的安第斯俯沖帶和變質(zhì)帶(S.Dutch,2003)（一）一般特征1、地質(zhì)產(chǎn)狀：產(chǎn)于海溝帶和大陸碰撞帶2、變質(zhì)相和變質(zhì)相系：有

LA

、BS

、E

等變質(zhì)相，為高壓變質(zhì)地體特有，其中的LA

、BS

相屬于很低級(jí)變質(zhì)相，

E

相見于中-高溫的高P/T變質(zhì)相；與洋殼俯沖有關(guān)的海溝帶常發(fā)育變質(zhì)相系 Z

?LA?BS?E。單個(gè)變質(zhì)相帶比中或低P/T變質(zhì)地體的要寬。3、巖漿作用與混合巖化：高壓變質(zhì)地體不發(fā)育巖漿作用和混合巖。與俯沖相關(guān)的巖漿作用絕大多數(shù)發(fā)育于島弧區(qū)1、硬柱石-鈉長(zhǎng)石-綠泥石相LA位于Z相與BS相之間，僅代表一個(gè)小的P-T范圍：P≈0.3-0.4Gpa，T≈150-300℃，很低級(jí)變質(zhì)相；以Lw+Ab+Ch

（硬柱石+鈉長(zhǎng)石+綠泥石）組合為特征，無Z相特征礦物L(fēng)m（濁沸石），也無BS相特征礦物Gl（藍(lán)閃石），可出現(xiàn)P-P相特征礦物Pu

（綠纖石）；巖石：硬柱鈉長(zhǎng)綠泥片巖、硬柱石變砂雜砂巖變余結(jié)構(gòu)構(gòu)造發(fā)育（二）變質(zhì)相特征2、藍(lán)片巖相BSBS相特征礦物是藍(lán)閃石類Na-Am，包括藍(lán)閃石（Glaucophase

）Gl－Na

2(Mg,Fe)3Al2[S8iO

22](OH)2、青鋁閃石(Crossite)Crs

－Na

2(Mg,Fe)3(Al,Fe3+)2[S8iO

22](OH)2和鎂鈉閃石(Magnesio-Riebeckite)Mg-Rie－Na

2(Mg,Fe)3

Fe23+[S8iO

22

](OH)2,它們構(gòu)成Al-Fe3+連續(xù)類質(zhì)同象系列，常統(tǒng)稱為藍(lán)閃石鏡下Gl與Crs不容易區(qū)分，它們都具有藍(lán)－紫－棕褐的多色性、角閃石式解理和小的消光角，但GL為正延性，Crs延性可正可負(fù)。以硬柱石Lw分解反應(yīng)為界，BS相分為兩個(gè)亞相：Lw-BSLw-BS相和Ep-BS相又稱作Franciscan型。特征礦物組合為Na-Am+

Lw

+Ab（或Jd

），可含Pu但無Ep。Na-Am是Gl和CrsEp-BS可稱為三波川型或大別型。與Lw-BS相比，相對(duì)低壓高溫。特征礦物組合為Na-Am+

Ep

+Ab

，無Lw

、Jd

和Pu

。Na-Am

是Crs和Mg-Rie

，罕見Gl，可含Ca-Am

（Act

），具有BS

相與GS

相過渡性質(zhì)藍(lán)片巖相典型巖石：Gl-Ep-Ms-Ab

片巖湖北木蘭山BS相巖石變余結(jié)構(gòu)構(gòu)造發(fā)育，如變余碎屑結(jié)構(gòu)，變余輝長(zhǎng)—輝綠結(jié)構(gòu)、變余層理構(gòu)造、變余枕狀構(gòu)造等。由于俯沖帶強(qiáng)烈的構(gòu)造變形，巖石構(gòu)造面理發(fā)育，有的地段可以出現(xiàn)構(gòu)造混雜現(xiàn)象，形成混雜巖melange3、榴輝巖相（

E

）高壓（P＞1.0

GPa

）條件下形成的溫度條件500

o

C以上的變質(zhì)相，以典型巖石榴輝巖eclogite而得名榴輝巖是主要由紅—紅棕色Gt

和草綠色Omp

組成的高壓基性變質(zhì)巖，

可含Ky

、Q

，但無原生Pl高壓變質(zhì)巖可進(jìn)一步以普通石英轉(zhuǎn)變?yōu)榭率⒌姆磻?yīng)劃分高壓和超高壓兩類；或以溫度高低劃分為低溫（

450-550、550-900、900-1600

o

C劃分為低溫、中溫、高溫榴輝巖相（

Carswell，1990

）Gt

是Alm-Pyr-Gro

的成分復(fù)雜固溶體Omp

是榴輝巖的指示礦物，化學(xué)成分上，是Di-Ca-Ts-Jd-Ac

（錐輝石）的成分復(fù)雜的Cpx

，可看作富鋁含鈉的Ca-Cpx

。手標(biāo)本上呈草綠色，鏡下呈淡綠色，不與Pl共生。要多觀察并記住Omp

的肉眼和鏡下的顏色Gaoqiao

eclogiteEclogite

from

Donghai榴輝巖的形成與高P/T

基性麻粒巖（Gt-Cpx麻粒巖）有關(guān)隨著壓力增加，高P/T

基性麻粒巖中Pl將發(fā)生分解2NaAlSi

3

O

8Ab→

NaAlSi

2

O

6

+

SiOJd

Q2CaAl

2

Si2

O

8

→

CaAl

2

SiO

6

+

SiOAn

Ca-Ts

Q反應(yīng)導(dǎo)致Pl消失，產(chǎn)生的Jd分子進(jìn)入Cpx

，形成Omp

。Ca-Ts

分子則主要進(jìn)入Gt3CaAl

2

SiO

6

+

2SiO2Ca-Ts

Q

Gro→

Ca

3

Al2

Si3

O

12

+

2Al

2

SiO

5Ky反應(yīng)伴有Ky

生成，