1、第二十三讲第二十三讲接触热变质岩与动力变质岩接触热变质岩与动力变质岩 Contact-thermal and Dynamic Metamorphic Rocks 一、接触一、接触-热变质岩热变质岩1.接触接触-热变质岩的一般特点热变质岩的一般特点局限在侵入体与围岩局限在侵入体与围岩接触带附近围岩之中围接触带附近围岩之中围绕侵入体绕侵入体分布分布。分布宽。分布宽度变化大：窄到度变化大：窄到mm级级的的烘烤边烘烤边；宽到；宽到m级或级或km级，形成足以在地级，形成足以在地质图上标绘的质图上标绘的接触晕接触晕(contact aureole)，在，在接触变质晕外带，逐渐接触变质晕外带，逐渐过渡为未变
2、质的原岩。过渡为未变质的原岩。北京房山燕山晚期周口北京房山燕山晚期周口店花岗闪长岩体的接触店花岗闪长岩体的接触晕宽约晕宽约1km秦皇岛秦皇岛燕塞湖燕塞湖石英正石英正长岩的长岩的烘烤边烘烤边和正长和正长斑岩的斑岩的冷凝边冷凝边变质变质因素因素主要为主要为T，低压（通常，低压（通常P0.3GPa），很低），很低P/T变质（视变质（视地热梯度地热梯度80/km），缺乏偏应力，短时；变质机制以重结晶和），缺乏偏应力，短时；变质机制以重结晶和变质结晶为主。变质结晶为主。岩石特征：岩石特征：矿物：低压、温度变化大：红柱石、堇青石、矽线石、硅灰石、镁矿物：低压、温度变化大：红柱石、堇青石、矽线石、硅灰石、镁
3、铁闪石；周口店铁闪石；周口店有有Cld、St、Alm，而无，而无Crd（Why？）？）结构构造：变晶结构、角岩结构，定向或无定向构造结构构造：变晶结构、角岩结构，定向或无定向构造，接触变质晕，接触变质晕外带外带变余结构构造发育；变余结构构造发育；岩石类型岩石类型：角岩、接触片岩和接触片麻岩；：角岩、接触片岩和接触片麻岩；变质相划分和变质相系：接触变质晕岩石的变质程度由低到变质相划分和变质相系：接触变质晕岩石的变质程度由低到高可归纳高可归纳AEH、HH、PH等三个变质相，再加上高热变质等三个变质相，再加上高热变质独特的独特的S相相，一起构成，一起构成接触变质相系列接触变质相系列Skiddaw，E
4、ngland周口店周口店接触接触-热变质岩，根据泥质变质岩中的指示矿物或临界热变质岩，根据泥质变质岩中的指示矿物或临界矿物组合，自外向内分为矿物组合，自外向内分为Bi-And带、带、Alm-St带和带和Sil带带等三个等三个变质带，可归纳变质带，可归纳AEH、HH等两个相等两个相由于岩浆流体的作用，接触由于岩浆流体的作用，接触-热变质岩往往有夕卡岩等热变质岩往往有夕卡岩等交代交代岩伴生岩伴生AEHHH要熟练掌握要熟练掌握3个常见的接触变质相和四大化学类型！个常见的接触变质相和四大化学类型！AEHHHPH泥质泥质长英质长英质基性基性钙质钙质关键是记住共生图解、作好实验！关键是记住共生图解、作好实
5、验！2接触接触-热变质岩主要岩石类型热变质岩主要岩石类型（1）一般特点）一般特点低级变质低级变质分布在接触晕的最外圈、分布在接触晕的最外圈、与未变质岩石渐变过渡与未变质岩石渐变过渡具低压低温矿物组合，具低压低温矿物组合，Kf与铝硅酸盐矿物和富铝的与铝硅酸盐矿物和富铝的铝硅酸盐矿物（红柱石、铝硅酸盐矿物（红柱石、十字石、堇青石、铁铝榴十字石、堇青石、铁铝榴石等）不共生石等）不共生 具明显的变余结构构造具明显的变余结构构造 2.1 钠长钠长-绿帘角岩相绿帘角岩相AEH（2）典型岩石和代表性矿物组合）典型岩石和代表性矿物组合 1）泥质泥质（组合（组合1-铝过剩泥质变质岩；组合铝过剩泥质变质岩；组合2
6、-铝不足泥质变质岩）铝不足泥质变质岩）斑点角岩斑点角岩 瘤状角岩（瘤为大于黄豆的瘤状角岩（瘤为大于黄豆的And、Crd或或Mica）2）长英质长英质（组合（组合2）：角岩化砂岩、角岩化砾岩、角岩化流纹岩等）：角岩化砂岩、角岩化砾岩、角岩化流纹岩等钠长钠长-绿帘角岩相绿帘角岩相ACF、AKF图图3）基性（组合）基性（组合3）：钠长）：钠长-绿帘角岩（相名称）绿帘角岩（相名称）钠长绿帘角岩原岩为辉长岩、辉绿岩、玄武岩、玄武质火山碎屑岩或铁钠长绿帘角岩原岩为辉长岩、辉绿岩、玄武岩、玄武质火山碎屑岩或铁质白云质泥灰岩等，质白云质泥灰岩等，变余结构构造变余结构构造是区分它们的可靠标志，其它标志有是区分它
7、们的可靠标志，其它标志有地质产状、岩石组合和化学特征地质产状、岩石组合和化学特征变余结构构造明显时称变余结构构造明显时称“角岩化角岩化岩岩”，如角岩化辉绿岩，如角岩化辉绿岩 4）钙质（组合）钙质（组合4）：）：大理岩：大理岩：Ep-Tr大理岩大理岩（原岩为（原岩为不纯灰岩不纯灰岩，Cc为主（为主（50%）钙硅酸盐角岩：钙硅酸盐角岩：Cc-Ep-Tr角岩角岩（原岩为（原岩为泥灰岩泥灰岩，CS质矿物为主（质矿物为主（50%）2.2 普通角闪石角岩相普通角闪石角岩相HH（1）一般特点）一般特点 中级变质；中级变质；分布广泛，相当部分可与分布广泛，相当部分可与岩体直接接触；岩体直接接触；低压中温矿物组
8、合，低压中温矿物组合，Kf与与富铝矿物不共生；富铝矿物不共生；发育斑状变晶结构。变余发育斑状变晶结构。变余结构构造通常不发育；结构构造通常不发育；典型岩石：角岩典型岩石：角岩普通角闪石角岩相普通角闪石角岩相ACF、AKF图图 Ab+Ep Act PlAn25 Hb 钠长钠长-绿帘角岩相绿帘角岩相ACF、AKF图图1）泥质泥质（组合（组合1-铝过剩，铝过剩，2-铝铝不足）不足）（组合（组合）：）：And-Crd角岩角岩（组合（组合）：）：云母角岩云母角岩2）长英质长英质（组合（组合2）：）：长英角岩长英角岩3）基性基性（组合组合、）：普通角闪石角岩（相名称）：普通角闪石角岩（相名称）可含可含Di
9、（组合组合）或）或Cum（组合组合）4）钙质钙质（组合组合、）泥灰岩组合（组合泥灰岩组合（组合）：）：Pl-Gro-Di角岩角岩 不纯灰岩组合（组合不纯灰岩组合（组合）：）：Gro-Di大理岩、大理岩、Tr-Di大理岩、大理岩、Fo-Di大理岩大理岩Cum（2）典型岩石和代表）典型岩石和代表性矿物组合性矿物组合 辉石角岩相辉石角岩相ACF、AKF图图普通角闪石角岩相普通角闪石角岩相ACF、AKF图图 Ms+QAls+Or+V HbPl+Di+Hy2.3 辉石角岩相辉石角岩相PH（1）一般特点）一般特点 高级变质高级变质 分布在接触晕内带分布在接触晕内带 高温高温无水无水矿物组合，矿物组合，Kf
10、与富铝矿物共生与富铝矿物共生 变余结构构造几乎不发变余结构构造几乎不发 育，通常等粒变晶结构育，通常等粒变晶结构 典型岩石：角岩，接触典型岩石：角岩，接触 片麻岩片麻岩1）泥质、长英质泥质、长英质（组合（组合1，2）铝过剩泥质和铝不足泥质变质岩和长英质变质岩的典型矿物组合均铝过剩泥质和铝不足泥质变质岩和长英质变质岩的典型矿物组合均为图为图21-8之之和和，共生矿物相同，具体矿物含量不同，共生矿物相同，具体矿物含量不同铝过剩泥质变质岩铝过剩泥质变质岩 Sil（And）、Crd含量高：含含量高：含Or Sil（And）-Crd角岩（组合角岩（组合）、含、含Or Crd-Bi角岩（组合角岩（组合）富
11、钾泥质富钾泥质Bi-Or含量高：含量高：Sil（And）-Crd-Or角岩（组合角岩（组合）、）、Crd-Bi-Or角岩（组合角岩（组合）长英质长英质Fp、Q含量高：含量高：Sil（And）-Crd长英角岩（组合长英角岩（组合）、）、Crd-Bi 长英角岩（组合长英角岩（组合）3）基性基性（组合（组合）辉石角岩（相名称）辉石角岩（相名称）4）钙质钙质（组合（组合、）泥灰岩泥灰岩组合（组合组合（组合）：）：Pl-Gro-Di角岩（同角岩（同A相）相）不纯灰岩不纯灰岩组合（组合组合（组合）：）：Gro-Di-Wo大理岩、大理岩、Fo-Di-Wo大理岩大理岩是特殊的是特殊的高热接触变质相高热接触变质
12、相，见于火山岩捕虏体和接触，见于火山岩捕虏体和接触带或一些侵入体的顶棚体中，带或一些侵入体的顶棚体中，在侵入体接触晕中并不在侵入体接触晕中并不出现出现。由于温度很高（。由于温度很高（800）、压力很低（近地）、压力很低（近地表），形成表），形成很特殊的矿物组合很特殊的矿物组合（图（图21-9）：泥质、长）：泥质、长英质变质岩中，出现夕线石、英质变质岩中，出现夕线石、模来石模来石、堇青石、堇青石、鳞石鳞石英英、高温斜长石、透长石高温斜长石、透长石；在变质白云质灰岩中出现；在变质白云质灰岩中出现钙镁橄榄石、黄长石钙镁橄榄石、黄长石、硅灰石、硅灰石、斜硅钙石、灰硅钙石、斜硅钙石、灰硅钙石、镁蔷薇辉石
13、镁蔷薇辉石；在基性变形岩中出现普通辉石、；在基性变形岩中出现普通辉石、易变辉易变辉石石、高温斜长石等。由于高温淬火，往往未达化学平、高温斜长石等。由于高温淬火，往往未达化学平衡，还可以出现衡，还可以出现玻璃玻璃2.4 透长岩相（透长岩相（S）Crd hornfelsCld hornfelsAnd HornfelsAnd基质基质周口店煤炭沟红柱石角岩周口店煤炭沟红柱石角岩Sil-Gt-Bi hornfelsGrtQtzBtSil周口店东山口石榴黑云母长英角岩周口店东山口石榴黑云母长英角岩第二十三讲第二十三讲 接触热变质岩和动力变质岩接触热变质岩和动力变质岩 Contact-thermal Met
14、amorphic and Dynamic Rocks二、动力变质岩二、动力变质岩二、动力变质岩二、动力变质岩 1.1.动力变质岩一般特点动力变质岩一般特点产产在断裂带及剪切带中，又在断裂带及剪切带中，又 称为断层岩称为断层岩fault rock；岩石；岩石 蚀变和矿化明显；蚀变和矿化明显；变质机制：碎裂作用与变形变质机制：碎裂作用与变形 作用；影响因素为偏应力、作用；影响因素为偏应力、温度、深度、流体和时间；温度、深度、流体和时间；岩石组成：碎斑（碎块）、岩石组成：碎斑（碎块）、碎基和重结晶物质；具碎裂碎基和重结晶物质；具碎裂 结构、糜棱结构；块状和定结构、糜棱结构；块状和定 向构造；向构造；
15、典型岩石：碎裂岩、玻化岩、糜棱岩、千糜岩。典型岩石：碎裂岩、玻化岩、糜棱岩、千糜岩。北戴河鸡冠山龙山组砂岩内的断层发育碎裂岩北戴河鸡冠山龙山组砂岩内的断层发育碎裂岩秦岭糜棱岩的流动状构造和石英亚颗粒秦岭糜棱岩的流动状构造和石英亚颗粒2.动力变质岩类型动力变质岩类型（据Sibson(1977),Higgins(1971)和钟增球、郭宝罗(1991)综合)未固结的未固结的固结的固结的无面理的无面理的面理化的面理化的基基质质性性质质构造破碎构造破碎强强于重结晶于重结晶构造角砾构造角砾构造角砾岩构造角砾岩碎碎裂裂岩岩系系初糜棱岩初糜棱岩糜糜棱棱岩岩系系90重结晶重结晶为主为主变余糜棱岩变余糜棱岩玻璃质
16、玻璃质假玄武玻璃假玄武玻璃以脆性变形为主以脆性变形为主岩石无定向或定向构造岩石无定向或定向构造碎裂结构或玻璃质碎粒结构，微碎裂结构或玻璃质碎粒结构，微破裂发育，无或少有重结晶作用破裂发育，无或少有重结晶作用按碎基性质划分为碎裂岩及假玄按碎基性质划分为碎裂岩及假玄武玻璃（玻璃质）武玻璃（玻璃质）按碎基含量划分为构造角砾岩、按碎基含量划分为构造角砾岩、碎裂岩、超碎裂岩，反映随着变形碎裂岩、超碎裂岩，反映随着变形增强，粒度减小的趋势增强，粒度减小的趋势以塑性变形为主以塑性变形为主强面理构造（往往有线理）强面理构造（往往有线理）糜棱结构或变余糜棱结构糜棱结构或变余糜棱结构根据基质性质分为糜棱岩及变余根
17、据基质性质分为糜棱岩及变余糜棱岩（重结晶为主）糜棱岩（重结晶为主）根据基质含量划分为初糜棱岩根据基质含量划分为初糜棱岩、糜棱岩、超糜棱岩，反映随着变形糜棱岩、超糜棱岩，反映随着变形增强，粒度减小的趋势增强，粒度减小的趋势 （1 1）碎裂岩）碎裂岩 Cataclasite碎基碎基50-90%具碎裂结构、块状构造或压扁构造。具碎裂结构、块状构造或压扁构造。原岩清楚碎裂原岩清楚碎裂岩岩，如碎裂，如碎裂花岗岩。花岗岩。原岩不清原岩不清，则以矿物命名，则以矿物命名碎裂碎裂岩，如钾长石岩，如钾长石-石英碎裂石英碎裂岩岩碎基碎基50%构造角砾岩构造角砾岩 tectonic breccia碎基碎基90%时时超
18、碎裂岩超碎裂岩 ultracataclasite从构造角砾岩到碎裂岩再从构造角砾岩到碎裂岩再 到超碎裂岩，反映随着变到超碎裂岩，反映随着变 形增强，粒度减小的趋势形增强，粒度减小的趋势碎裂岩（据Bird,1989)（2）假玄武玻璃）假玄武玻璃 pseudotachylite 是一种貌似玄武岩的黑色的特殊动力变质岩，具是一种貌似玄武岩的黑色的特殊动力变质岩，具玻璃质碎玻璃质碎粒结构，块状构造粒结构，块状构造。在隐晶质。在隐晶质-玻璃质基质中有或多或少残余玻璃质基质中有或多或少残余的石英、长石、石榴石等的石英、长石、石榴石等晶体碎粒（晶体碎粒（碎斑碎斑）假玄武玻璃常呈细脉状、假玄武玻璃常呈细脉状、
19、层状沿裂隙或面理产于层状沿裂隙或面理产于 碎裂岩或糜棱岩之中。碎裂岩或糜棱岩之中。湖北大悟芳畈、秦岭蛇湖北大悟芳畈、秦岭蛇 尾（今改称双龙）镇的尾（今改称双龙）镇的 糜棱岩带内即见到细脉状假玄武玻璃。通常认为，假玄武糜棱岩带内即见到细脉状假玄武玻璃。通常认为，假玄武 玻璃是高应变速率下，强烈变形造成的玻璃是高应变速率下，强烈变形造成的部分熔融而又迅速部分熔融而又迅速 冷凝冷凝的产物的产物 玻璃质碎粒结构玻璃质碎粒结构 (3)糜棱岩糜棱岩具糜棱具糜棱结构结构，定向，定向构造（眼球状、带状、流动状构造等）构造（眼球状、带状、流动状构造等）碎斑碎斑通常呈卵圆状、眼通常呈卵圆状、眼 球状、透镜状，常发
20、育球状、透镜状，常发育 波状消光、变形纹、变波状消光、变形纹、变 形带、扭折带等晶内和形带、扭折带等晶内和 晶界塑性变形结构晶界塑性变形结构基质基质主要由亚颗粒和细主要由亚颗粒和细 小的重结晶颗粒组成，小的重结晶颗粒组成，具有明显的面理，且常呈条带状（成分层）绕过碎斑，显示塑具有明显的面理，且常呈条带状（成分层）绕过碎斑，显示塑性流动图象，因而常称为性流动图象，因而常称为流状构造流状构造（fluxion structure）秦岭蛇尾镇糜棱岩的组成和结构构造秦岭蛇尾镇糜棱岩的组成和结构构造进一步进一步命名命名可可冠以原岩名称或主要矿物名称冠以原岩名称或主要矿物名称，如花，如花岗糜棱岩或长英质糜棱
21、岩等岗糜棱岩或长英质糜棱岩等由于由于颗粒细小颗粒细小，糜棱岩外观上常呈，糜棱岩外观上常呈黑色、暗灰色黑色、暗灰色燧燧石状，即使长英质糜棱岩亦如此石状，即使长英质糜棱岩亦如此根据基质的含量，糜棱岩通常进一步分为初糜棱岩根据基质的含量，糜棱岩通常进一步分为初糜棱岩（protomylonite）(基质基质50%)、糜棱岩（基质、糜棱岩（基质50%90%）和超糜棱岩（）和超糜棱岩（ultramylonite）(基质基质90%)等三类等三类从初糜棱岩到糜棱岩再到超糜棱岩，反映随着变形从初糜棱岩到糜棱岩再到超糜棱岩，反映随着变形增强，粒度减小的趋势增强，粒度减小的趋势千糜岩千糜岩phylonite是是糜棱
22、岩、超糜棱岩具千枚状构造的变种糜棱岩、超糜棱岩具千枚状构造的变种。重结晶作用明显，。重结晶作用明显，基质中富含水的片状或纤维状矿物，如绢云母、绿泥石等，使基质中富含水的片状或纤维状矿物，如绢云母、绿泥石等，使岩石呈现丝绢光泽，岩石呈现丝绢光泽，外貌似千枚岩外貌似千枚岩。岩石中仅残。岩石中仅残 留少量留少量碎斑碎斑，其中可见各种，其中可见各种 晶内和晶界塑性晶内和晶界塑性变形结构变形结构。这些特征，再加上产于韧性这些特征，再加上产于韧性 剪切带中的剪切带中的产状产状，可与普通，可与普通 的千枚岩相区分的千枚岩相区分千糜岩（据千糜岩（据Mason&Sang，2007）（4）变余糜棱岩）变余糜棱岩b
23、lastomylonite 是一种完全重结晶而具是一种完全重结晶而具变晶结构变晶结构的糜棱岩。原糜棱结构表现的糜棱岩。原糜棱结构表现在残余的细小碎斑或由碎斑重结晶而来的保留原碎斑外形和在残余的细小碎斑或由碎斑重结晶而来的保留原碎斑外形和压力影轮廓等特征细粒集合体。具有压力影轮廓等特征细粒集合体。具有片状、片麻状构造以及片状、片麻状构造以及条带状、眼球状构造条带状、眼球状构造，包括构造片岩和构造片麻岩两大类型。，包括构造片岩和构造片麻岩两大类型。进一步命名根据主要矿物。如黑云母进一步命名根据主要矿物。如黑云母-斜长石眼球状片麻岩。斜长石眼球状片麻岩。变余糜棱岩（据Bird，1989）Figure
24、 22-2.Schematic cross section through a shear zone,showing the vertical distribution of fault-related rock types,ranging from non-cohesive gouge and breccia near the surface through progressively more cohesive and foliated rocks.Note that the width of the shear zone increases with depth as the shear
25、 is distributed over a larger area and becomes more ductile.Circles on the right represent microscopic views or textures.From Passchier and Trouw(1996)Microtectonics.Springer-Verlag.Berlin.3.3.动力变质岩成因动力变质岩成因大型剪切带中动力变质岩的分布大型剪切带中动力变质岩的分布岩石岩石强度强度镁质镁质基性基性长英长英质质钙质钙质泥质泥质4 变形结构变形结构 变形结构是变形机制的反映，是动力变质岩的特征。变
26、形结构是变形机制的反映，是动力变质岩的特征。4.1 晶内和晶界变形的结构表现晶内和晶界变形的结构表现晶内和晶界变形结构反映晶粒脆性变形、晶内塑性变形和扩散流动。晶内和晶界变形结构反映晶粒脆性变形、晶内塑性变形和扩散流动。（）晶粒脆性变形（）晶粒脆性变形 最初表现为矿物的裂纹，进一步则沿颗粒边缘或裂纹裂开破碎。碎最初表现为矿物的裂纹，进一步则沿颗粒边缘或裂纹裂开破碎。碎裂是脆性变形条件下颗粒粒度减小的形式裂是脆性变形条件下颗粒粒度减小的形式晶粒脆性变形的结构特征（据晶粒脆性变形的结构特征（据Spry,1969)a.裂纹石榴石裂纹石榴石b.碎裂石榴石碎裂石榴石c.角闪石大晶体破碎角闪石大晶体破碎成
27、细小晶体集合体成细小晶体集合体（）晶内塑性变形（）晶内塑性变形（据（据Best，1982）和和（）扩散流动（据（）扩散流动（据Spry,1969）a.石英的波状消光和变形纹石英的波状消光和变形纹 b.变形带变形带 c.扭折黑云母扭折黑云母 d.具变形双晶的斜长具变形双晶的斜长石石 a.亚颗粒亚颗粒 b.压溶颗粒压溶颗粒 c、d.压力影压力影糜棱岩中糜棱岩中石英亚颗石英亚颗粒集合体粒集合体呈呈丝带状丝带状受压溶的石受压溶的石英颗粒，尘英颗粒，尘点显示原颗点显示原颗粒轮廓粒轮廓围绕黄铁矿围绕黄铁矿的压力裾的压力裾沿石榴石着沿石榴石着面理的绿泥面理的绿泥石鞘石鞘4.2 动力变质岩的变形结构动力变质岩
28、的变形结构动力变质岩的结构动力变质岩的结构(Raymond,2002)断层角砾岩，基质中含氧化锰胶结物断层角砾岩，基质中含氧化锰胶结物 Pl-Q-Ms-Ch糜棱岩糜棱岩 假玄武玻璃假玄武玻璃碎裂结构碎裂结构 糜棱结构糜棱结构 玻璃质碎粒结构玻璃质碎粒结构5.矿物变形强度系列矿物变形强度系列（能干性）（能干性）由于由于不同矿物的强度不同，在同样变形条件下表现不同矿物的强度不同，在同样变形条件下表现的流变学行为不同的流变学行为不同。因而，同一薄片的不同种矿物。因而，同一薄片的不同种矿物会表现出不同的晶内、晶界变形特征。强度大的会表现出不同的晶内、晶界变形特征。强度大的（刚性的）的矿物发生破裂，强度
29、小的矿物会发生（刚性的）的矿物发生破裂，强度小的矿物会发生塑性变形塑性变形 日本中央构造线内花岗岩的日本中央构造线内花岗岩的矿物变形强度系列矿物变形强度系列 从强到弱顺序为：从强到弱顺序为：锆石、榍石、褐帘石、磷灰石、锆石、榍石、褐帘石、磷灰石、角闪石角闪石、斜长石斜长石、钾长石钾长石、白云母、黑云母白云母、黑云母、石英石英 长英质糜棱岩不同矿物的能干性及其变形表现长英质糜棱岩不同矿物的能干性及其变形表现钾长石碎斑钾长石碎斑黑云母碎基黑云母碎基石英石英+长石长石碎基碎基石英亚颗粒石英亚颗粒1.1.比较：比较：碎裂岩系与糜棱岩系；碎裂岩系与糜棱岩系；千糜岩与千枚岩千糜岩与千枚岩2.2.补充：补充：找出东区花园小路铺路石找出东区花园小路铺路石中的糜棱岩中的糜棱岩思思 考考 题题The End
