第六章共生分析和变质相

第六章共生分析和变质相

第一节矿物相律一、共生分析的基本思路二、矿物相律第二节矿物共生 - 组分分析及相关图解一、矿物组合及其确定标志二、组分分析三、成分 / 共生图解第三节变质相

一、共生分析的基本思路（一）共生分析的基础 --- 吉布斯相律

第一节矿物相律

从热力学角度看，变质岩就是一个复杂的非均匀体系，其热峰条件下形成的矿物组合非常接近化学平衡。因此 , 变质岩中的矿物组合（相）与岩石化学成分（组分）和物理化学条件（自由度）之间的关系应服从吉布斯相律

PP （（相相数）数） + + FF （（自由度数）自由度数） = = CC （（组分数）组分数） + 2+ 2

（二）共生分析的基本概念从研究变质矿物共生组合特征及其变化规律出发，应用相律，分析矿物组合与岩石化学成分和物理化学条件之间的关系，这是变质岩岩石学研究的基本方法

代表人物代表人物 :: V.M.Goldschmidt And D.S.Korzhenskii

（三）基布斯相律的应用 --- 以 Al2SiO5 单组分体系为例


该体系可能出现的矿物有红柱石、兰晶石、矽线石

1. F 1. F =0 =0 P P = 3= 3

( 不变平衡 ) 2. 2. F F =1 =1 P P = 2= 2

( 单变平衡 ) 3. 3. F F =2 =2 P P =1=1

( 双变平衡 )

P P = = C C + 2 - + 2 - F F

二、矿物相律（一）封闭体系 V.M.Goldschmidt 矿物相律


变质作用经常是在温度和压力都在发生变化的区间内进行并达到平衡的，即至少有两个自由度（ F≥2) 。

根据 : P （相数） + F （自由度数） = C （组分数）+ 2

可得： F = C + 2 - P ≥ 2 ，即：

P ≤ C （ V.M.Goldschmidt 矿物相律）

基本含义：在一定温度和压力区间内平衡的矿物相数不大于该岩石系统的独立组分数。

应用前提：封闭体系；无流体相；自由度不少于两个。

（一）封闭体系 V.M.Goldschmidt 矿物相律


应用举例 ---- 以 Al2O3-SiO2 为例可以出现的矿物有可以出现的矿物有刚玉 , 莫来石 ( 多铝红柱石 ) 、红柱石、蓝晶石、夕线石 , - 石英、 - 石英、鳞石英、方石英、柯石英、斯石英等 .

在平衡条件下在平衡条件下 , , P ≤P ≤ 2 2 一般只出现两种矿物组合 , 不太可能出现两种以上的矿物组合

适用条件适用条件 : : P-TP-T 图解上双变区或变质带内的矿物组合。图解上双变区或变质带内的矿物组合。

（二）开放体系 D.S.Korzhenskii 矿物相律


（ 1 ）组分分类在开放体系中，根据 D.S.Korzhenskii 的组分差异活动学说，组分可以分为惰性组分 (Ci) 和完全活动组分 (Cm)

1 ）惰性组分 (Ci) 惰性组分与外部环境无质量交换，其化学位（）由体系内部的浓度所决定；

2 ）完全活动组分 (Cm) 与外部环境有质量交换，其化学位（）由外部条件所控制，因此， Cm 的化学位（）与温度压力等都是控制平衡的独立因素。

（二）开放体系 D.S.Korzhenskii 矿物相律


（ 2 ） Korzhenskii 矿物相律

1 ） Korzhenskii 矿物相律的推导对开放体系来说：自由度对开放体系来说：自由度 F ≥ CF ≥ Cm m + 2+ 2 , 联系联系吉布斯相律吉布斯相律 F F = = CC+ 2-+ 2-P P 可得：可得：

P ≤ Ci （ D.S.Korzhenskii 矿物相律）

2 ） Korzhenskii 矿物相律的含义：在一定的温度、压力和活动组分化学位的范围内，能稳定共存于一开放体系的矿物相数不大于惰性组分数而与活动组分无关。（易于解释单矿物岩的成因）

一、矿物组合及其确定标志（一）矿物（共生）组合

第二节矿物共生 - 组分分析及相关图解

（ 1 ）矿物（共生）组合的含义

一定化学成分的岩石达到化学平衡时的矿物成分称矿物组合或矿物共生组合。

矿物组合是化学成分和变质条件的反映。对于进变质而言，多代表热峰变质条件。

一、矿物组合及其确定标志（一）矿物（共生）组合


（ 1 ）矿物（共生）组合的确定标志（ 1 ）平衡共生的矿物都有相互接触关系（早期包裹体除外）

（ 2 ）平衡共生的矿物之间无反应或交代关系。

（ 3 ）同种矿物不同颗粒的化学成分及光性特征相近。如果

有环带，则其边部的化学成分及光性特征相近。

（ 4 ）岩石不同部位共生矿物对之间的元素分配系数近相等。

（ 5 ）矿物数目符合矿物相律，即不超过惰性组分数。


对于成分复杂的变质岩而言，需要对组分进行分析以确定在一定变质条件下对矿物组合起主要控制作用的组分（有效惰性组分），以此达到简化组分数，便于编制变质相图的目的。

（二）组分分类组分按性状和行为可分两类 : 完全活动组分和完全活动组分和惰性组分惰性组分 1. 完全活动组分 : 与外部环境有质量交换，其化学位由外部条件所控制，属于外部条件，如 H2O 、 CO2 等。

二、组分分析（一）组分分析的目的


与外部环境无质量交换，其化学位由体系内部的浓度所决定。进一步划分为五类。

1 ）杂质组分 : 含量甚微，以类质同象形式赋存于造岩矿中，不改变矿物共生关系，可以忽略不计。2 ）类质同象组分 : 某些组分（ FeO 、 MgO 、 MnO ）在矿物晶格中可以互相替

代，一般不影响矿物共生关系，在共生分析时，常将它们合并成一个组分。注意，如果类质同象替代是有限的，则它们都是独立组分，需要分别对待。

2. 惰性组分


3 ）孤立组分 : 某些组分（ ZrO,TiO2, P2O5 ）含量少 , 且以纯的形式

（ TiO2 ）或化合物的形式（ ZrSiO4 ），作为副矿物（金红石 ,锆石）产出，不

影响矿物共生分析，可不考虑。

4 ）过剩组分 : 在参与形成其他共生矿物之后 , 能以过剩状态态形成单独的矿物相（过剩矿物）。其含量多少不影响共生关系，可不考虑。如普遍含石英的变质岩中的 SiO2

5 ）有效惰性组分 : 除上述几类组分外的其他组分（包括类质同象合并的祖分）。它们之间的比例对矿物组合起决定性作用。

2. 惰性组分


该类岩石通常包括十三种组分： SiO2, Al2O3, Fe2O3, FeO, MgO, MnO, CaO, Na2O, K2O, CO2, H2O, TiO2, P2O5 。

（ 1 ）完全活动组分： CO2, H2O

（ 2 ）过剩组分： SiO2( 形成过剩矿物石英），可不考虑。（ 3 ）孤立组分： TiO2, P2O5( 形成副矿物金红石 ,锆石）。（ 4 ）类质同象组分： ( Al ， Fe)2O3; (Fe, Mg, Mn) O 。 Na2O仅在斜长石中以类质同象出现，可不考虑。（ 5 ）有效惰性组分：经过分析确定四个有效惰性组分： ( Al ， Fe)2O3 、 (Fe, Mg, Mn) O 、 CaO 、

K2O 。

同理 : 含有杂质大理岩有效惰性组分为：MgO 、 Al2O3 、 SiO2 。

（三）组分分析实例 ---------- 以含石英的变质岩石为例以含石英的变质岩石为例 ::


成分 / 共生图解：表示特定变质条件下 , 岩石矿物组合与有效惰性组分关系的图解。

变质岩中的有效惰性组分可以

被简化成三组分或四组分（其

相应的矿物相数不超过三种或

四种），因此可以用三角形或

四面体的形式来表示三元系或

四元系中矿物组合关系。通常

采用三组分图解。

三、成分 / 共生图解（一）成分 / 共生图解一般形式


确定矿物投影点→连接共生线→确定岩石成分投影点

1. 1. 确定矿物投影点确定矿物投影点

（二）成分 / 共生图解的编制

根据矿物化学分析资料或矿物分子式计算出各组分的摩尔百分含量，据此将各个矿物标绘在相应的位置上

（如右图）



2. 2. 连接共生线连接共生线


根据观察，将平衡共生的矿物分别用直线连接起来，这些直线（共生线）一般不能交叉。



3. 3. 确定岩石成分投影点确定岩石成分投影点


方法同确定矿物投影点。目的是验证投影点是否与实际矿物组合投影点所确定的范围一致。



4. 4. 不同岩石类型的不同岩石类型的成分成分 // 共生图解共生图解


每一种组分（岩石类型）一般对应一套由三种不同矿物构成的矿物组合，例如 A 成分的岩石的三个共生矿物为 x, xy, x2z

( f =2, p=c)

(f) 成分点的岩石矿物组合如何？



5. 5. 固溶体矿物投影固溶体矿物投影


不再是一个点 ,

而是一个区域

F = C - F = C - + 2 = 4 + 2 = 4


A C F 图 A/ K F 图 A F M 图

（三）成分 / 共生图解的类型


Eskola (1915)设计的表示含石英变质岩的成分 / 共生三角图解（如图）并以三角形顶点组分命名。

（ 1 ）组分分析

1. A C F 图

+Ms+Bi+Q+Ab

An

Eskola 将 K2O处理为过剩组分 ,

含石英变质岩的有效惰性组分为 ( Al,Fe)2O3 -- (Fe,Mg,Mn) O-- CaO

A = [ Al2O3 ] + [ Fe2O3 ]C = [ CaO]F = [FeO] + [MgO] + [MnO]A + C + F = 100


1. A C F 图

（ 2 ）矿物 ACF值的计算及标定 And( 红柱石 ) Al2O3 · SiO2 A = 100

Cord(堇青石 ) 2(Fe,Mg)O · 2Al2O3 · 5SiO2 A = 50 F = 50

An(斜长石 ) CaO · Al2O3 · 2SiO2 A = 50 C = 50

Di(透辉石 ) CaO · (Fe,Mg)O · 2SiO2 C = 50 F = 50

Gro(钙铝榴石 ) 3CaO · Al2O3 · 3SiO2 A = 25 C = 75

Wo(硅灰石 ) CaO · SiO2 C = 100

（ 3 ）连接共生线及注意事项按矿物实际共生关系连接共生线即完成了 ACF 图解。


1. A C F 图

（ 4 ）岩石成分的标绘 (选讲 ) 1). 用副矿物含量校正岩石化学分析 2). 把校正后的岩石化学分析中的各个氧化物（ WB%) 除以其分子

量再乘以 1000 ，换算成氧化物的摩尔数。 3). 用钾长石，钠长石校正 [Al2O3 ] 的摩尔数；用磷灰石校正 [ CaO

] ；用方解石校正 [ CaO ]

4). 4). 校正后的岩石校正后的岩石 A C FA C F 值的计算方法值的计算方法 A = [ Al2O3 ] + [ Fe2O3 ] – ( [ Na2O ] + [ K2O ] ) C = [CaO] – 3.3 ( [ P2O5 ] + [ CO2 ] ) F = [FeO] + [MgO] + [MnO] A + C + F = 100


1. A C F 图

（ 5 ）注意问题

1 ） An 位置不是钙长石而是包含图解外 Ab 的斜长石；

2 ）不能表示含 K2 O 的矿物，因此不能区分低温下泥

质岩中 K2 O 过剩与不足的两类组合。

常见矿物在 A C F 图中的投影点


2. A′K F 图

补充 ACF 图中不能区分 K2 O 过剩与 K2 O 不足的两类矿物组合。

Eskola (1915)认为，泥质岩中通常贫钙，且 CaO 一般只

影响斜长石号码，因此可不考虑 CaO ，有效惰性组分简化为 ( Al ， Fe)2O3 、 K2O 、 (Fe, Mg, Mn) O 。


2. A′K F 图

岩石成分标绘方法参见岩石成分标绘方法参见 138138 页页

A/ = [ Al2O3 ] + [ Fe2O3 ]

– [ K2O ] )

K = [ K2O ]

F = [ FeO ] + [ MgO ]

+ [ MnO ]

A/ + K + F = 100

Ms

And

Cord

Mi

A′

K F

+Q,Pl

Ant

Bi

A′K F 图

常见矿物在 A’ K F 图中的投影点’


3. A F M 图 (选讲 )

（ 1 ） A F M 图的构想：

在 A C F 图和 A′K F 图中，均将 FeO 和 MgO 合并为一个组分，

在许多泥质岩石中， FeO/MgO比值不同会形成不同的矿物组合， FeO 和 MgO 应作为两个独立组分来考虑。

J.B.Thompson(1957) ：

将泥质岩石中 FeO 和 MgO 分别作为两个独立组分来处理，经过分析和筛选确定有效惰性组分为四种组分：

Al2O3 --FeO --MgO--K2O


（ 1 ） A F M 图的构想：

3. A F M 图 (选讲 )

四元系的成分 / 共生图解可以用三维的四面体表示，四面体的顶点表示组分 , 矿物组合表示在四面体内（上） ,

四面体内（上）的点近似代表岩石成分。

A = Al2O3 K = K2O

F = FeO M = MgO


（ 2 ） A F M 图的构成：

3. A F M 图 (选讲 )

A = Al2O3 K = K2O F = FeO M = MgO

A = (Al2O3-3K2O) (Al2O3-3K2O+FeO+MgO) M = MgO/(FeO+MgO)


4. 选择合适的图解

第三节变质相

一、变质相概念的提出

1911年，戈尔德斯密特研究挪威奥斯陆地区的高级变质角岩时，发现这一地区变质岩的矿物组合随原岩化学成分的变化而变化。首次把相律应用到变质岩的研究中。

1915年芬兰地质学家爱斯克拉，在研究芬兰奥里耶维地区的接触变质岩石，同样发现矿物组合随岩石化学成分的变化而变化。

爱斯克拉到戈尔德斯密特的实验室工作，对比了两个地区的变质矿物组合。发现两个地区化学成分基本相同的岩石具有不同的矿物组合（见表1 ）。他认为是其物理化学条件不同所致。

第三节变质相

变质带是以特定原岩中的特征变质矿物的首次出现来划分的 . 对于一个变质地区 , 变质岩的原岩类型及总的化学成分是多种多样的 , 在相同的变质条件下 , 将形成不同的矿物组合 , 即出现不同的变质带名称 .

例如：变质条件相似的蓝晶石带和基性岩石中的斜长石 - 角闪石带为了表示相同变质条件下形成的所有变质岩 , 引入了变质相的概念 .

芬兰奥里耶维地区挪威奥斯陆地区白云母＋石英红柱石＋钾长石白云母＋黑云母堇青石＋钾长石黑云母＋普通角闪石紫苏辉石＋斜长石

直闪石紫苏辉石

表 1　芬兰奥里耶维和挪威奥斯陆地区接触变质岩石矿物组合对比

第三节变质相

二、变质相的基本概念 1. Eskola （ 1920) 的定义：一个变质相是指类似的温度、压力条件下达到化学平衡的所有岩石的总和（不论其结晶方式），一个变质相内部，随着岩石总体化学成分的改变，其矿物组合作有规律的改变”

2. Turner （ 1966 ）的提法： “一个变质相指一定的温度、压力区间内的一整套变质矿物共生组合，它们在时、空上反复出现并密切伴生在一起，一个变质相内部其矿物组合和岩石总体化学成分之间有着固定的因而也是可以预测的对应关系”。

第三节变质相3. 变质相的现代概念•　变质作用过程中同时形成的一套矿物共生组合及其形成时的物理　　化学条件 .

•　每个变质相都是一个等物理系列。其矿物组合和岩石化学成分之　　间在达到化学平衡后 , 有着可以预测的对应关系 .

•　一个变质相应包括一套具有各种原岩化学成分的矿物组合 , 它们在　　时间和空间上彼此之间密切共生 , 且在不同地区重复出现．•　变质相的划分标志 : 矿物组合 , 通常用基性变质岩的矿物组合划分　　变质相 , 并以相应的基性变质岩命名•　一个变质相往往具有一个较宽的温度压力区间 , 可以进一步划分不同的亚相

第三节变质相4. 相关术语提示 :　变质级（变质带）Winkler (1974) 按温度将变质强度划分为四个变质级 ( 等物理系列 ) : 很低级 , 低级 , 中级 , 高级 .

1) 很低级变质 : 特征是变质基性岩中出现浊沸石 ,硬柱石 , 葡萄石 , 绿纤石等矿物的出现为标志 , 温度区间为 200-3500C.

2) 低级变质 : 以变质基性岩中硬柱石 , 葡萄石 , 绿纤石等矿物反应形成黝帘石和阳起石为标志 , 温度区间为 350-5500C

3) 中级变质 : 标志是泥质岩石中十字石 ( 堇青石 ) 出现和绿泥石消失 . 在变质基性岩中以普通角闪石 + 斜长石 (An17) 为特征 . 温度区间为550-6500C.

4) 高级变质 : 标志是泥质岩石中白云母和石英反应形成矽线石和钾长石组合 ( 变质成因的紫苏辉石代表高级变质条件 ), 温度区间 > 6500C.

第三节变质相三、变质相的划分方案1. Escola （ 1920 ）最初提出的是五个变质相：绿片岩相、角闪岩相、角

岩相、透长石相和榴辉岩相。 1939 年 Escola又增加了三个变质相：绿帘角闪岩相、麻粒岩相和蓝闪石片岩相，并把角岩相改为辉石角岩相，还附带了一个“沸石的结晶作用”，

蓝闪石片岩相榴辉岩相

压麻粒岩相力绿片岩相绿帘角闪岩相角闪岩相辉石角岩相

升沸石结晶作用

透长石相

高温度升高

表 2 变质相与温度和压力的关系（据 Escola, 1939 ）

第三节变质相

三、变质相的划分方案2. Coombs （ 1960年）根据新西兰很低温变质岩的研究成果，提出了沸石

相、葡萄石－绿纤石变质杂砂岩相。3. 长春地院董申葆等：“中国 1:400万变质地质图”划分方案

4. Turner 变质相分类： Turner （ 1960 ）建议把接触变质和区域变质两个系列的变质相名称分开，在接触变质相中分出了钠长绿帘角岩相和普通角闪石角岩相。 1968 年 Turner将绿帘角闪岩相改为绿片岩相之中的一个高温亚相，把蓝闪石片岩相改为蓝闪石硬柱石片岩相。这样共分出十一个变质相，它们在 PT 图上的位置见图 1 。

Turner 的分类在世界各国出版的有关书籍中得到了广泛应用

第三节变质相图 1-1. 变质相分类的 P-T 图（ Turnner ， 1968)

四、主要区域变质相特征（一）沸石相

第三节变质相

标志是浊沸石和钠长石开始出现为下限，温度稍高可以出现葡萄石。主要变质反应有方沸石 + 石英 =钠长石（ 200 ℃ ， 2kb ）片沸石 =浊沸石 +3 石英 +2H2O （稍低于 200 ℃ ， 2kb ）

典型矿物组合：（ 1 ）浊沸石 +绿泥石 +钠长石 + 石英；（ 2 ）浊沸石 +葡萄石 +绿泥石 +钠长石 + 石英；（ 3 ）葡萄石 +绿泥石 + 方解石 + 石英形成条件（实验资料）： PH2O=1-3kb ， T=200-300℃ 。极低级变质

（二）葡萄石 -绿纤石相

第三节变质相

标志是浊沸石分解形成绿纤石，温度稍高绿纤石（ 400℃ ）将分解。

要变质反应有

浊沸石 +绿泥石 + 方解石 =葡萄石 + 石英 +CO2+H2O （温度稍低）

浊沸石 +葡萄石 +绿泥石 = 绿纤石 + 石英 +H2O （ 360 ℃ ， 2kb ）

典型矿物组合：

（ 1 ）绿纤石 +葡萄石 +绿泥石 +钠长石 + 石英（变质硬砂岩）

（ 2 ）绿纤石 +绿泥石 +绿帘石 +钠长石 + 石英（变质基性岩）

形成条件（实验资料）： PH2O=1-3kb ， T=300-360℃ 。极低级变质

（三）蓝闪石 -硬柱石相（蓝片岩相）

第三节变质相

特征：基性变质岩中出现蓝闪石、硬柱石、硬玉、霰石等。要变质反应（多）：例如浊沸石 =硬柱石 + 石英 +H2O （ 200-300 ℃ ， 2.6-3.3kb ）绿泥石 +阳起石 +钠长石 = 蓝闪石 + H2O （ 200-350 ℃ ， 5-7kb ）钠长石 =硬玉 + 石英 (硬砂岩 ) ( （ 200-300 ℃ ， 7.5- 9.5 kb ）典型矿物组合：中压：硬柱石 +钠长石 +绿泥石 + （石英，方解石，多硅白云母）高压：硬柱石 + 蓝闪石 +钠长石 +霰石（无石英时可以出现硬玉）极高压：硬柱石 + 蓝闪石 +硬玉 + 石英形成条件（实验资料）：温度 200-450 ℃ 压力 3-5kb ，可达 10kb 。注：近来实验研究表明：蓝闪石对压力并不敏感，是否出现主要取决与岩石的化

学成分。硬柱石是典型的低温中高压矿物，霰石代替方解石出现代表更高压力，硬玉 + 石英代替钠长石指示极高压力。

第三节变质相

c

图 1-2. 矿物共生图解a. 沸石相 b. 葡萄石 -绿纤石相 c. 蓝闪石 -硬柱石相

浊沸石

帘石

绿纤石

片沸石绿泥石

葡萄石

文石

硬柱石

钠云母

硬玉，蓝闪石

（四）低绿片岩相相当于巴洛变质带的绿泥石带和黑云母带 .

第三节变质相

标志是变质基性岩中的绿纤石消失，出现黝帘石 /斜黝帘石 (Winkler, 1976) ，可能的变质反应为：

绿纤石＋绿泥石＋石英＝黝帘石＋阳起石＋ H2O

这一反应的实验条件（ Nitsch ， 1977 ）为： 0.25GPa , 345±20 ; ℃ 0.4GPa , 350±20 ; ℃ 0.7GPa, 370±20 .℃

不同岩石系列在绿片岩相的矿物组合为：基性岩石：绿帘石＋阳起石＋绿泥石＋钠长石 ± 石英 ± 方解石泥质岩石：白云母＋绿泥石＋石英 ± 硬绿泥石泥质岩石：白云母＋黑云母＋绿泥石＋石英 ± 硬绿泥石

（四）低绿片岩相相当于巴洛变质带的绿泥石带和黑云母带 .

第三节变质相

相关资料 : Winkler(1976) 在讨论从很低级到低级变质作用的转变时，特别强调了帘

石类矿物的变化，即在很低级变质作用条件下，帘石为富铁的绿帘石，而在低级变质条件下，帘石为贫铁的黝帘石或斜黝帘石。

在国内目前教科书中也都以黝帘石或斜黝帘石的出现作为绿片岩相的标志，但是实际上自然界中大多数绿片岩中的帘石都是富铁的绿帘石，并非贫铁的黝帘石或斜黝帘石（魏春景， 1993 ）。

因此绿片岩相开始的标志应强调矿物组合的变化，即出现绿帘石＋阳起石共生，并伴随着绿纤石的消失（ Liou et al., 1985) 。

图 1-3.低绿片岩相的 ACF 和 A’KF 图

第三节变质相

A

C F

Ep

Cht

Chl

Cc Act Tc

Mus

Bi

Mic

F

A’Pyr

KCht--硬绿泥石Pyr—叶蜡石Tc—滑石Mic—微斜长石

（五）高绿片岩相相当于巴洛变质带的铁铝榴石带

第三节变质相

特征是基性岩中出现普通角闪石，泥质岩中出现铁铝榴石。

可能的变质反应为：阳起石＋斜黝帘石＋绿泥石＋石英＝普通角闪石＋ H2O

硬绿泥石＋绿泥石＋石英＝铁铝石榴石＋ H2O

白云母＋绿泥石＋石英＝铁铝石榴石＋黑云母＋ H2O

据 Liou 等（ 1982 ）对第一个反应的实验条件为 0.5GPa 时， T 约500℃

不同岩石系列在高绿片岩相的矿物组合为：基性岩石：普通角闪石＋绿帘石＋绿泥石＋钠长石 ± 石英泥质岩石：铁铝石榴石＋黑云母＋白云母＋石英

泥质岩石在这一变质条件下硬绿泥石和绿泥石都可能出现。这一变质相的温度为 500 － 560℃ ，压力为 0.3 － 1.0GPa 。

图 1-4.高绿片岩相的 ACF 和 A’KF 图

第三节变质相

A A’

C

K

F F

Mus

Ep

HbCcTc

Bi

Grt

Cht

MicPyr

（六）低角闪岩相相当于巴洛变质带的蓝晶石带

第三节变质相

标志是泥质岩石中出现十字石（中压）和堇青石（低压）和在白云母存在时富铁绿泥石及硬绿泥石的消失为标志，可能的变质反应为：

绿泥石＋白云母＝十字石＋黑云母＋石英＋绿泥石＋白云母＝十字石＋黑云母＋石英＋ HH22OO

该反应的实验条件为： PH2O ＝ 0.4GPa 时 T ＝ 540±15℃

PH2O ＝ 0.7GPa 时 T ＝ 565±15℃

绿泥石＋白云母＋石英＝堇青石＋黑云母＋绿泥石＋白云母＋石英＝堇青石＋黑云母＋ AlAl22SiOSiO

55 ＋＋ HH22OO

实验条件为： PH2O ＝ 0.1GPa T ＝ 515±10℃

PH2O ＝ 0.2GPa T ＝ 525±10℃

PH2O ＝ 0.4GPa T ＝ 555±10℃

低角闪岩相的温度为 550 － 650℃ ，压力为 0.3 － 1.0GPa 。

（六）低角闪岩相

第三节变质相

在变质基性岩中， Turner & Verhoogen （ 1960 ）强调斜长石从 An=5 到An=17 的成分的跃迁为标志， Turner （ 1966 ）又以斜长石 An>30 为界限。

泥质岩石和基性岩石的特征矿物组合为：

泥质岩石（中压）

十字石＋铁铝石榴石＋黑云母＋白云母＋石英 ± 斜长石

蓝晶石＋铁铝石榴石＋黑云母＋白云母＋石英 ± 斜长石

泥质岩石（低压）

堇青石＋红柱石＋黑云母＋白云母＋石英 ± 斜长石 ± 铁铝石榴石

基性岩石

普通角闪石＋斜长石（ An>30 ） ± 黑云母 ± 绿帘石 ± 石英

图 1-5. 中压低角闪岩相的 ACF 和 A’KF 图

第三节变质相

A A’

C

K

F F

Mus

An

HbCc

Bi

Grt

MicKy

Di

Stau

Gro

Grt— 石榴石

Gro—钙铝榴石

Stau—十字石

图 1-6.低压低角闪岩相的 ACF 和 A’KF 图

第三节变质相

A A’

C

K

F F

Mus

An

HbCcCum

Bi

MicAnd

Di

GroC

ord

镁铁闪石

（七）高角闪岩相

第三节变质相

标志是泥质岩石中的白云母＋石英不稳定，转变为钾长石＋ Al2SiO5 ，即：白云母＋石英＝钾长石＋夕线石 / 红柱石＋ H2O

这一反应的实验条件为： PH2O ＝ 0.1GPa T ＝ 580℃

PH2O ＝ 0.3GPa T ＝ 660℃

Winkler(1976)Winkler(1976) 指出指出这一反应发生在 PH2O<0.35GPa 的条件下，如果PH2O>0.35GPa ，岩石中有斜长石存在时，片麻岩就会发生深熔作用。

白云母＋石英＋斜长石＋ H2O＝熔体（由钾长石＋钠质斜长石＋石英组成）＋钙质斜长石或石英（取决于其原始含量）＋ Al2SiO5+H2O （溶解在熔体中）

所以，片麻岩中发生深熔，出现混合岩化作用也是高角闪岩相开始的标志高角闪岩相的温度为 650 － 700℃ ，压力为 0.3 － 1.0GPa 。

（七）高角闪岩相

第三节变质相

高角闪岩相的特征矿物组合为：

泥质岩石（中压）：

夕线石＋石榴石＋黑云母＋钾长石＋石英 ± 斜长石

泥质岩石（低压）

红柱石＋堇青石＋黑云母＋钾长石＋石英 ± 斜长石

基性岩石

普通角闪石＋斜长石 ± 透辉石 ± 石英

图 1-7.低压高角闪岩相的 ACF 和 A’KF 图

第三节变质相

A A’

C

K

F F

Mus

An

HbCc Anth

Bi

Grt

MicSill

Di

GroC

ord

① ② ③

④⑤⑥

⑦⑧⑨

⑩

图 1-8. 中压高角闪岩相的 ACF 和 A’KF 图

第三节变质相

A A’

C

K

F F

An

HbCcAnth

Bi

Grt

OrKy

Di

Gro

Mus

（八）麻粒岩相

第三节变质相

温度大于 7000C. 大致相当于基性岩中的二辉石带 , 典型的高级变质 , 都城按照压力变化分为 :

(1). 低压麻粒岩相：以基性变质岩中橄榄石和斜长石共生为特征，不出现铁铝榴石。

(2). 中压麻粒岩相：以基性变质岩中紫苏辉石透辉石和斜长石共生，出现铁铝榴石 + 蓝晶石组合为特征 .

(3). 高压麻粒岩相：以镁铝榴石 + 单斜辉石 + 石英代替紫苏辉石 +钙长石出现为特征。

（八）麻粒岩相

第三节变质相

基性岩中以出现紫苏辉石为标志。普通角闪石＋石英＝紫苏辉石＋透辉石＋斜长石＋ H2O

压力较高时，出现：紫苏辉石＋斜长石＝石榴石＋透辉石＋石英

泥质岩石进入麻粒岩相的标志夕线石＋黑云母不稳定，转变为石榴石＋堇青石。麻粒岩相的特征矿物组合为：基性岩石（中压）：紫苏辉石＋透辉石＋斜长石 ± 石英 ± 角闪石

基性岩石（高压）：透辉石＋石榴石＋斜长石＋石英泥质岩石：夕线石＋石榴石＋堇青石＋钾长石＋石英 ±斜长石

麻粒岩相的温度为 700 － 900℃ ，压力为 0.3-1.2GPa 。

图 1-9.麻粒岩相的 ACF 和 A’KF 图

第三节变质相

A A’

C

K

F F

An

HbCcHy

Grt

OrSill/Ky

Di

（九）榴辉岩相

第三节变质相

高压变质相，温度范围很宽， 400 － 900℃ ，压力一般超过 1.0GPa

在基性岩中的特征矿物组合为：绿辉石＋石榴石，此外有含量不等的石英、蓝晶石、角闪石、帘石和金红石等，不出现斜长石。

在变质泥质岩石特征矿物组合为：蓝晶石＋滑石，还可以出现多硅白云母、石榴石、富镁的硬绿泥石等，称为白片岩（ Schreyer, 1973, 1985,

1987) 。

近年来，在榴辉岩中发现柯石英和金刚石等超高压矿物指示其最高压力可达到 2.8 － 3.5GPa （ Chopin, 1984) 。

图 1-10.榴辉岩相的 ACF 图

第三节变质相

铁铝 - 镁铝榴石

• 主要区域变质相温度压力范围（ 1 ）浊沸石相 (Z): 温压条件为 P ＝ 0.2 － 0.3GPa, T=200 （ 150 ）－

300℃ 。

（ 2 ）葡萄石－绿纤石相 (PP): 温度为 300 － 360℃ ，压力为 0.25-0.35GPa 。

（ 3 ）低绿片岩相 (LGS): 温度为 350 － 500℃ ，压力为 0.3-0.8GPa 。

(4) 高绿片岩相 (HGS): 温度为 500 － 560℃ ，压力为 0.3-1.0GPa 。

（ 5 ）低角闪岩相（ LA): 温度为 550 － 650℃ ，压力为 0.3-1.0GPa 。

（ 6 ）高角闪岩相 (HA): 温度为 650 － 700℃ ，压力为 0.3 － 1.0GPa 。

（ 7 ）麻粒岩相 (G): 温度为 700 － 900℃ ，压力为 0.3-1.2GPa 。

（ 8 ）蓝片岩相 (GL): 温度范围很宽， 200 － 450℃ ，压力 0.3-1.2GPa。

（ 9 ）榴辉岩相 (E): 温度范围很宽， 400 － 900℃ ，压力一般超过1.0GPa ，

习题

1 ．简述矿物共生组合的确定标志。2 ．简述成分－共生图解的编制方法。3 ．若玄武岩或泥质岩在中 P/T 条件下遭受绿片岩相直

到麻粒岩相变质作用，分别列出二者可能出现的典型岩石和典型的共生组合。4 ．简述麻粒岩相、兰片岩相和榴辉岩相的一般特点。5 ．简述高压、超高压变质岩的研究意义。

第六章 共生分析和变质相

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第六章共生分析和变质相