泥质变质岩类的递增变质作用是怎样?

如题所述

泥质变质岩类随着温度的增加,岩石中的组构也相应地发生明显的变化,从板状构造(变余泥质结构)→千枚状构造(显微鳞片变晶结构)→片状构造(细 中粗粒片状变晶结构)→片麻状构造(粒状变晶结构)。其相应的岩石类型是:泥质板岩→绢云千枚岩→云母片岩→富铝片麻岩和长英质麻粒岩。

在递增变质作用中泥质变质岩类的矿物和矿物共生组合的相应变化则更为复杂,因为矿物不仅随着温度变化而改变,而且在不同的p/T条件下,岩石中的矿物组合也有相应的差异。由于中p/T(中压)相系的研究历史很长,后期有许多地质学家在其经典地区(苏格兰高地的加里东变质带)对泥质变质岩进行详细研究,并结合室内的样品测试和各种先进的实验工作,取得很多新的成果,而成为中p/T(中压)相系的典型代表。而低p/T(低压)相系介于接触变质(很低压)和中p/T(中压)相系之间的各种类型,有布羌型、领家型、比利牛斯型、密执安型和安达赫型,它们分别具有各种不同的矿物共生组合和变质带,反映它们形成于不同的地质环境。而高p/T(高压)相系泥质变质岩在自然界出露很少,有关资料十分缺乏。作者编制了泥质变质岩类在中p/T(中压)、低p/T(低压)变质相系递增变质作用中的矿物和典型岩石表格(表3-7)。

很低级变质的泥质变质岩石与原岩相比,其矿物及组构上的变化不明显,即使在显微镜下,也不能辨认原泥质岩石是否发生了变质作用。

很低级变质作用和沉积岩的成岩作用之间呈渐变过渡关系,只能使用仪器测定两者的界限。利用X射线粉末衍射测定伊利石库珀指数Küber index(KI),也可通过MPV3显微光度计测定有机质镜质体反射率(Ro)来划分成岩作用与很低级变质作用、很低级变质作用与低级变质作用之间的界限。以伊利石库珀指数Küber index(KI)>0.42和有机质镜质体反射率(Ro)<2.0作为成岩作用与很低级变质作用的界线;以(KI)>0.25和(Ro)>4.0~5.0作为很低级变质作用与低级变质作用的界线(Frey,1987b;Kisch,1987;Merriman and Frey,1999;Arkai,等2007)。

(一)泥质变质岩类在中p/T(中压)相系的递增变质作用有哪些?

1.绿片岩相

中p/T(中压)相系经典地区苏格兰高地Barrovian type 泥质变质岩的绿片岩相中,按变质温度可分为低绿片岩相(包括绿泥石带和黑云母带)和高绿片岩相(铁铝榴石带)。也有一些学者主张将高绿片岩相的铁铝榴石带单独划分出来,称为绿帘角闪岩相,作为绿片岩相向角闪岩相的过渡相,但也有地质学家将其并入低角闪岩相,本手册考虑到它是一个过渡相,不将其作为一个独立的变质相,还是将其归入到高绿片岩相的范畴。

低绿片岩相 Al2O3过剩的泥质变质岩石中,绿泥石带的矿物组合主要是:绢云母(多硅白云母)+绿泥石+石英,还可出现叶蜡石、钠长石、硬绿泥石等矿物。其岩石类型主要是泥质板岩、绢云千枚岩。随着温度的增加,岩石中开始出现黑云母,进入到黑云母带。其典型的矿物组合是:黑云母+绿泥石+白云母(含有多硅白云母成分)+石英,尚可出现硬绿泥石、锰铝榴石等矿物。与绿泥石带相比,黑云母带的白云母成分中多硅白云母减少;绿泥石和硬绿泥石成分中镁的含量增加,而铁的含量降低;黑云母的多色性显绿褐色、黄褐色。黑云母带的岩石是二云片岩、绿泥二云片岩,有时有硬绿泥二云片岩。

在K2O过剩的泥质变质岩中,绿泥石带的矿物组合为钾微斜长石+绢云母(多硅白云母)+绿泥石+石英±黑硬绿泥石。其典型的岩石是泥质板岩和绢云千枚岩,有时含有黑硬绿泥石。进入到黑云母带,黑硬绿泥石消失,黑云母开始出现,其矿物组合是黑云母+绿泥石+白云母+钾微斜长石+石英,典型的岩石是微斜二云片岩。黑硬绿泥石仅稳定于绿泥石带,它是绿泥石带的标志矿物,进入到黑云母带,黑硬绿泥石与多硅白云母经变质反应形成黑云母和绿泥石。此外,黑硬绿泥石多出现于原岩成分富铁、贫镁和贫铝的岩石,若岩石中Fe2+<Mg,则不会出现黑硬绿泥石而形成绿泥石。

高绿片岩相 在 Al2O3过剩的泥质变质岩中,铁铝榴石开始出现是进入高绿片岩相铁铝榴石带的标志,其矿物组合是:黑云母+白云母+铁铝榴石+石英+硬绿泥石,白云母中多硅白云母的组分减少,常见的岩石类型是云母片岩、石榴云母片岩、硬绿泥云母片岩。

在K2O过剩的泥质变质岩的高绿片岩相的矿物组合是,黑云母+白云母+钾微斜长石+石英+钠长石,其岩石类型仍是微斜二云片岩。岩石中不含铁铝榴石、硬绿泥石等矿物,泥质变质岩在中p/T(中压)相系绿片岩相的矿物组合和典型岩石,参阅表3-7。

2.角闪岩相

泥质变质岩石中出现蓝晶石、十字石等矿物是进入中p/T(中压)相系角闪岩相的标志。在苏格兰高地(Barrovian type)中p/T(中压)相系泥质变质岩的角闪岩相,按温度递增可分为低角闪岩相的十字石带和蓝晶石带、高角闪岩相的矽线石带。

低角闪岩相 Al2O3过剩的泥质变质岩的低角闪岩相标志矿物组合是十字石+蓝晶石±铁铝榴石。在十字石带的矿物组合为白云母+黑云母+十字石+铁铝榴石+斜长石+石英,其岩石类型是十字石榴云母片岩(照片3-24,25,26)。当十字石与石英经变质反应形成蓝晶石和铁铝榴石时,十字石在岩石中消失,就进入蓝晶石带,蓝晶石带的矿物组合为,白云母+黑云母+蓝晶石+铁铝榴石+斜长石+石英,典型的岩石类型是石榴蓝晶云母片岩(照片3-28)。

但在自然界中经常发现十字石和蓝晶石产于同一变质带的岩石中形成十字蓝晶云母片岩(照片3-27,29)、十字蓝晶石榴云母斜长片麻岩,对此可统称为十字石 蓝晶石变质带。在一些原岩含铝较高的变质岩石中,蓝晶石可早于十字石形成。在山西恒山地区的十字云母斜长片麻岩中,偶尔发现蓝晶石周围,环绕生长着十字石,形成环状反应边结构(照片3-53),显示恒山地区泥质变质岩石中蓝晶石早于十字石的岩相学证据。由此可见,某种特征变质矿物的出现与否及其形成的早晚次序,一方面取决于变质条件,不仅要注意温度对它的控制、也要考虑压力对它的影响,另一方面还受原岩成分的制约,也与形成该矿物的变质反应有关。

石榴云母片岩(照片3-20,21,22)和云母片岩(照片3-16,17,18)可以在绿片岩相、低角闪岩相的变质地体中广泛分布。但随着绿片岩相进入到角闪岩相,岩石中的铁铝榴石、白云母和黑云母的组分会发生相应的改变。在低角闪岩相的铁铝榴石中,铁铝榴石和镁铝榴石端员分子较高,而锰铝榴石端员分子低。角闪岩相的白云母成分中多硅白云母含量少,更接近白云母的理论成分。黑云母中MgO和TiO2的组分有所增加,其多色性呈黄褐色。

在K2O过剩的泥质变质岩中,低角闪岩相的岩石类型仍是微斜二云片岩(照片3-38),岩石中不含十字石、蓝晶石等富铝矿物。

高角闪岩相 Al2O3过剩的泥质变质岩高角闪岩相矽线石带的矿物共生组合是矽线石+铁铝榴石+黑云母+正长石+斜长石+石英。其与低角闪岩相中的云母片岩相比,岩石中白云母消失(含有石英的情况下),代之以出现矽线石+钾长石为特征。其典型的岩石类型属富铝片麻岩,即矽线石榴二长(或钾长)片麻岩(照片3-44)。

K2O过剩的泥质变质岩的微斜二云片岩在高角闪岩相变质条件下,矿物和岩石类型发生较大的变化。首先是微斜长石转变为正长石(或条纹长石),此外,岩石中的白云母与石英经变质反应,形成矽线石和钾长石,其矿物组合是矽线石+钾长石(正长石、条纹长石)+黑云母+石英+斜长石。相应的岩石类型是矽线黑云二长(或钾长)片麻岩(照片3-42),也属富铝片麻岩类。其与上述Al2O3过剩的富铝片麻岩相比,矽线石含量要少,且岩石中很少含有铁铝榴石等矿物。

泥质变质岩在高角闪岩相中出现矽线石+钾长石组合,Winkler(1976)等地质学家将其归入高级变质的范畴(相当于低麻粒岩相)。泥质变质岩在中p/T(中压)相系角闪岩相的矿物和典型岩石参阅表3-7。

3.麻粒岩相

麻粒岩相以出现高温无水矿物为特征。富铝片麻岩中的含水矿物黑云母在温度升高条件下变得不稳定,经不同的变质反应可分别形成铁铝榴石+钾长石和铁铝榴石±紫苏辉石+钾长石等矿物组合。但在麻粒岩相的泥质变质岩石中,出现斜方辉石(紫苏辉石、古铜辉石)相对较少见。

中p/T(中压)相系麻粒岩相的矿物组合是,石英+正长石(条纹长石)+斜长石+石榴子石+矽线石±紫苏辉石±石墨。其岩石类型是矽线石榴二长(或钾长)片麻岩(属SiO2过饱和的富铝片麻岩)(照片3-44,47)。原岩成分中Al2O3过剩、但SiO2不足的泥质变质岩的麻粒岩相矿物除了矽线石、石榴子石、正长石(或条纹长石)等以外,还出现了SiO2不饱和的刚玉和尖晶石矿物,富铝片麻岩是泥质变质岩高级变质的主要岩石类型。

在贫铝的K2O过剩的泥质变质岩经麻粒岩相变质作用,出现麻粒岩相的标志矿物———紫苏辉石,形成紫苏辉石+铁铝榴石±矽线石+正长石(或条纹长石)+斜长石(或反条纹长石)+石英的矿物组合,其典型的岩石是紫苏石榴二长(或钾长)片麻岩,也称为长英质麻粒岩。泥质变质岩在中p/T(中压)相系麻粒岩相的矿物和典型岩石参阅表3-7。

温馨提示:答案为网友推荐,仅供参考
相似回答