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變質帶和變質反應水平

第壹,深度帶的概念

從巖石的礦物成分和結構來看,許多變質巖區存在不同尺度的變質強度分帶現象。早期的研究者如Beck(1903)和Grubenmann(1924)將這種分帶現象與發生變質作用的地殼深度聯系起來,認為隨著深度的增加,溫度和壓力增加,因此變質作用變得更加強烈,這就是深度帶的概念。後來尼格利等人用三點建立了深度帶的方案。

◎淺層:溫度低或中等,靜壓力小,側向應力往往較強,但不均勻。通過變形和化學反應,主要形成含(OH)的片狀矽酸鹽,包括絹雲母、綠泥石、硬綠泥石、黑色硬綠泥石、蛇紋石、滑石、陽起石、綠簾石、藍閃石、鈉長石、錳鋁石榴石、方解石、白雲石和菱鐵礦。

◎中帶:溫度和壓力高於淺帶,側向應力通常很強,主要是變質重結晶重組,形成黑雲母、白雲母、十字石、藍晶石、角閃石、鎂鐵質角閃石、普通角閃石、堿性角閃石、綠簾石、酸性斜長石、鐵鋁榴石和方解石。

◎深大帶:溫度和靜壓都很高,側向應力較弱,主要是長期變質、重結晶、復合所致,通常無變形。主要形成不含(OH)的高溫礦物,如鉀長石、矽線石、紅柱石、頑輝石、紫蘇輝石、透輝石、鈣鐵輝石、綠輝石、橄欖石、方鈉石、硬玉、堿性角閃石、石榴石、藍晶石、基性斜長石、富士山、紅柱石、矽菱鎂礦、蒙脫石、方鎂石和方解石。

但後來的研究發現,變質作用時地殼三維空間內的溫度和壓力往往是不均勻的,溫度不壹定只隨深度而升高,因此深度帶的概念逐漸被放棄。但他們根據礦物成分和結構,將區域變質巖的概念演化為低、中、高三個變質等級,成為變質巖分類的依據之壹,但不再與深度直接相關。

二是泥質巖的遞進變質帶

Barrow(1893)通過地質調查和填圖研究了蘇格蘭高地下古生界Dalradian片巖系,發現其變質強度以花崗巖-片麻巖為中心,在空間上呈規則分帶(圖22-1)。從外緣到中心,越靠近花崗巖,變質作用越強。該巖系以泥質巖為主,對溫度和壓力變化敏感,以新生變質礦物首次出現為標誌,可劃分出以下變質帶(圖22-1)。

◎綠泥石帶:典型的礦物組合為綠泥石、絹雲母、鈉長石和應時。

◎黑雲母帶:以紅褐色黑雲母的出現為特征。

◎鐵鋁榴石帶:以鐵鋁榴石的出現及其與黑雲母、白雲母、應時、斜長石的共生為特征。

圖22-1蘇格蘭高地下古生界遞進變質帶(根據宮四郎,1973)

◎十字石帶:以十字石的外觀為特征,與石榴石、黑雲母、白雲母、應時共生。

◎藍晶石帶:以藍晶石開始出現為特征,與鐵鋁榴石、黑雲母、白雲母、應時共生。

◎矽線石帶:以矽線石的出現及其與鐵鋁榴石、黑雲母、鉀長石、應時的共生為特征。

Tilley(1925)對該區做了進壹步的研究,用變質程度的概念概括了這種分帶現象。他認為連接相同變質礦物開始出現的位置的線是等梯度線,代表地殼中變質作用時等溫面與現在面的交線。相鄰的等參線是當時溫度範圍相同的變質巖,化學成分相同的泥質巖應具有相同的礦物組合。該變質帶的形成被認為是由階段性的遞進變質作用造成的。即圍繞花崗巖所在的地殼中的壹些熱中心,開始時形成壹定空間範圍內的低溫礦物組合,相當於綠泥石帶。然後溫度在壹定的空間範圍內繼續上升,形成的綠泥石帶組合進壹步轉化為黑雲母帶組合(黑雲母開始出現)。後來由於部分地區氣溫上升,可由黑雲母帶組合轉變為鐵鋁榴石帶組合(鐵鋁榴石開始出現)。以此類推,最後階段在熱中心達到最高溫度,於是在藍晶石帶的背景上形成了矽線石帶組合。雖然後來的研究證明,把該區的熱源完全與花崗巖侵入體聯系起來是不正確的,但用地殼中的熱源研究變質巖中礦物組合(和組構)的變化,否定了簡單的深度帶觀點,是變質地質學的壹個重要進展。

20世紀以來,對全球大陸的遞進變質帶進行了大量的研究,如北美的阿巴拉契亞、西南歐的比利牛斯山、北歐和英國的加裏東,以及華北的西康丹巴、阿爾泰、中條山、五臺山和中國的雲開地區。隨著研究的深入,發現由於不同地區的溫壓條件不同,不同地區泥質巖系的化學特征也存在壹定的差異,所發育的遞進變質帶也有明顯的差異。現在討論與每個區域相關的壹些問題。

1.黑雲母帶

黑雲母的出現是進入這壹帶的標誌。過去,它們被認為是由下列反應形成的:

巖石學

形成時的溫度和壓力條件要相對穩定。但近年來發現低溫白雲母具有富矽貧鋁的特點,化學成分變化較大,主要受原巖成分控制。由於白雲母的化學成分不同,反應形成黑雲母的溫度(22-1)也可能明顯不同。據宮四郎(1973)介紹,黑雲母是在變質作用過程中分階段形成的,在溫度相對較低的最窮的鋁巖石中也能出現,並不與白雲母(或絹雲母)共生。然後在稍高的溫度下,壹般成分的巖石中開始出現黑雲母,其反應式如下:

巖石學

此時,黑雲母可與低鋁白雲母壹起誕生。當溫度再次升高時,富含鋁的巖石中開始出現黑雲母,其反應式為:

巖石學

另壹方面,原巖不同的FeO/MgO比值也影響黑雲母開始出現的溫度。當FeO/MgO比率高時,黑雲母可以在相對低的溫度下出現。總之,由於受原巖成分中Al2O3/K2O、FeO/MgO比值等因素的影響,以及不同的壓力條件,部分地區黑雲母出現較早,與泥質巖重結晶作用基本吻合,即沒有獨立的綠泥石帶。在其他地區,它們出現得較晚,形成獨立的黑雲母帶。在某些地區,黑雲母的出現可以推遲到與鐵鋁榴石同時,甚至比鐵鋁榴石稍晚。此時綠泥石帶之後是黑雲母-石榴石帶,沒有獨立的黑雲母帶和石榴石帶。

2.鐵鋁榴帶

石榴石的出現是進入這壹帶的標誌。泥質巖通常以鐵鋁榴石為主,但也可能含有壹定量的錳鐵鋁榴石和少量的鈣鐵鋁榴石端元。壹般認為是綠泥石脫水反應形成的,反應式為:

巖石學

它通常與黑雲母和白雲母穩定在壹起。也可以通過以下方式制造:

巖石學

這種反應就形成了。石榴石形成的溫度比較低,400℃左右,所以當原巖富含錳時,這種石榴石就可以出現在綠泥石帶中。當原巖中FeO/MgO和FeO/(FeO+Fe2O3)比值均較高時,鐵鋁榴石容易較早出現,形成石榴石-黑雲母變質帶。在更高的溫度下,泥質片巖也可以通過以下反應形成鐵鋁榴石:

巖石學

此時與鉀長石共生,相當於矽線石帶的溫度條件。此外,鐵鋁榴石的穩定範圍還與靜壓力有關,較高的壓力有利於其出現。

3.十字石帶

十字石的出現是進入這壹帶的標誌。十字石的化學成分與硬綠泥石相似,所以常認為是後者在加熱過程中通過以下反應形成的:

巖石學

但十字石在泥質變質巖中很常見,硬綠泥石很少見,所以壹定還有其他不涉及硬綠泥石的反應,比如:

巖石學

巖石學

上述情況說明十字石的出現有壹定的溫度和壓力範圍,可以比鐵鋁榴石晚形成,成為獨立的十字石帶,如蘇格蘭高地的巴洛帶;也可以和鐵鋁榴石同時形成,成為Alm+St帶(如北美的阿巴拉契亞)。此外,原巖中的FeO/MgO比值必須很高,以利於十字石的出現。不同的壓力條件決定了它是天生就有Alm ***還是被CRD和取代。

4.藍晶石帶

雖然藍晶石在蘇格蘭高地形成了壹個獨立的變質帶,出現在十字石帶和矽線石帶之間,但在大部分地區,它與十字石同時出現,不能相互分離。原因可能是這些地區存在極富鋁的原巖,可通過以下反應形成:

巖石學

這樣形成的藍晶石基本上可以與十字石、鐵鋁榴石同時出現,而且是平衡生,有時甚至更早,可以與白雲母、富鎂綠泥石共生。形成藍晶石的另壹個反應是:

巖石學

藍晶石在壓力較高時也出現在該反應中,其形成溫度遠高於反應中(22-12)。這時在十字石帶之後出現了獨立的藍晶石帶,蘇格蘭高地屬於這種類型。反之,壓力低時會出現矽線石,與白雲母、鐵鋁榴石共生。此時藍晶石帶沒有出現,十字石帶之後是Sil +Ms帶(相當於阿巴拉契亞的“第壹矽線石帶”)。當壓力較低時,反應(22-12)和(22-13)會形成紅柱石而不是藍晶石,藍晶石帶也會在此類區域缺失。另壹方面,藍晶石等Al2SiO5礦物的出現與原巖的化學成分有很大關系。研究表明,當泥質巖石中FeO/MgO和FeO/(FeO+Fe2O3)比值較高時,藍晶石不會出現,大量的十字石、鐵鋁榴石等礦物會取代它。因此,某些地區藍晶石帶的缺失可能與原巖成分有關。

5.矽線石帶

該帶壹般較窄,僅限於地殼中的壹些熱點,常與花崗質巖石密切伴生,但在某些地區並不出現。壹般認為,矽線石形成的典型反應是:

巖石學

根據實驗數據,在中等壓力下(0。3 ~ 0.5 GPA),其平衡溫度在650 ~ 700℃之間,是Winkler (1976)分類的中、高級變質作用的臨界反應。這種反應形成的矽線石應該是與鉀長石、鐵鋁榴石等壹起生成的。,但不與白雲母平衡。

許多研究發現,矽線石的成因很多,有時是由藍晶石和紅柱石直接轉化而來,或由十字石和堇青石分解而來。後者可能反映了較高的地層溫度。另壹方面,不含鉀長石的Sil+Ms+Q組合形成溫度低,相當於巴洛遞進變質帶中的藍晶石帶。事實上,巖石中的黑雲母往往被廣泛轉化為絲狀矽線石。它們是由與花崗巖有關的變質作用還是流體交代作用形成的,目前還存在分歧。

從上面的討論,可以說明:

(1)Barrow等人在蘇格蘭高地建立的遞進變質帶只代表了壹種特定化學成分的泥質原巖中礦物成分在中壓下隨溫度升高而依次變化的模式,壹般文獻稱之為Barlow型。但絕不是唯壹的風格。近年來的研究表明,在地殼中dP/dT較低的地區,泥質巖的遞進變質帶特征差異很大。它們通常沒有綠泥石帶,黑雲母提前出現;石榴石不發育,有時含高錳,石榴石帶的位置常被Crd+和組合取代。藍晶石不出現,這壹帶可以被Sil +Ms +Q的組合代替,稱為“第壹矽線石帶”。溫度較高時,出現Sil+Kf+Q的組合,稱為“第二矽線石帶”。這種低壓遞進變質帶發現於蘇格蘭高地東北部,被稱為布奇型(圖22-1),與巴洛型屬於同壹變質巖系。這種類型在日本中生代賈玲變質帶中也有發現,故又稱賈玲型。歐洲西南部比利牛斯山區的許多熱點古生代遞進變質帶和中國阿爾泰的古生代變質帶也屬於這種類型。

(2)由於泥質原巖的化學特征在不同地區仍可有所不同,或由於同壹變質礦物在不同的溫壓條件下可發生不同的變質反應而形成,某壹特定礦物能否出現及其出現的先後順序在不同地區可有明顯差異。巴洛型的六個遞進變質帶不可能完整地應用於不同地區。僅以壹種礦物的開始來比較不同地區的溫度和壓力條件也是不正確的。

(3)此外,值得指出的是,在變質礦物化學成分特征與原巖化學成分、變質溫壓條件關系的研究方面取得了很多進展,相關成果被有效地應用於遞進變質帶的劃分。例如,隨著變質溫度的升高,黑雲母中的FeO/MgO比值降低,TiO2含量增加。當溫度相近時,石榴石中Mn-Al石榴石端元的含量隨壓力的增加而減少,其(MgO+FeO) /( CaO+MnO)隨溫度的增加而增加。白雲母中鋁矽比隨溫度升高而增加。但在做這項研究時,首先要搞清楚原巖的總化學成分對礦物相的控制作用。其次,需要研究礦物微區的化學成分變化,以獲得它們在變質作用高峰期的平衡成分,只有後者才能作為劃分變質帶的依據。

第三,基性巖的遞進變質帶

基性巖的礦物組合對溫度和壓力變化也很敏感,可以用來劃分遞進變質帶。但其化學成分復雜,H2O、CO2等流體對相對變質反應影響較大。此外,不同構造環境的P/T梯度不同,因此不同地區變質帶的樣式也往往不同。根據特納的總結(1981),中壓變質帶壹般可分為以下幾個變質帶:

1.鈉長石-綠泥石帶

典型的礦物組合為Ab+Ep+Chl,此外還可能含有壹些應時和/或方解石以及少量絹雲母和磁鐵礦。相當於泥質巖中的綠泥石帶。當H2O活性很高時,綠簾石礦物不再穩定,完全分解為綠泥石、方解石和應時。

2.鈉長石-陽起石帶

典型的礦物組合為AB+ACT+EP+CHL Q CC Bi。陽起石的出現就是進入這個區域的標誌。其外觀相當於蘇格蘭等地區泥質片巖的綠泥石帶中部,相當於其他地區泥質片巖的黑雲母帶。在基性變質巖中,黑雲母壹般與陽起石同時出現,早於泥質片巖。陽起石形成的主要變質反應有:

巖石學

PCO2和PH2O對這些反應有很大的影響,隨著它們的增加,陽起石的出現會推遲。

3.鈉長石-普通角閃石帶

普通閃石而非陽起石的出現是進入這壹帶的標誌。典型組合為AB+HB+EP ALM,相當於泥質巖中的鐵鋁榴石帶。普通閃石可能由以下反應形成:

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這類反應的平衡溫度可能在500℃左右,但有壹個很寬的範圍,角閃石的化學特性也隨著溫度的升高而變化。

4.斜長石-普通角閃石帶

斜長石(An > 17 ~ 20)取代An≈5的鈉長石形成穩定礦物,是進入該帶的標誌。典型組合為PL+HB ALM Di Bi,對應巖石為各種角閃石。壹般來說,在低壓區,斜長石出現較早,與普通角閃石同時形成。相反,在壓力較高的地區,鈉長石可以保留到相對較高的溫度。斜長石出現後,特別是an > 30時,an含量隨溫度升高而增加。壹些研究者曾試圖根據斜長角閃巖中斜長石的品位來劃分變質帶。少量鐵鋁榴石或透輝石也出現在該帶。壹般認為,原巖中CaO/Al2O3> 1+0(分子比)時容易出現透輝石。相反,鐵鋁榴石出現了。此外,有時還有黑雲母。這些礦物都沒有分帶意義。

5.透輝石帶

進入該帶的標誌是斜方輝石開始出現,其典型組合為Opx+Cpx+Pl(中基性)。對應的巖石是各種麻粒巖。壹般認為形成輝石的反應如下:

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根據實驗數據,當PH2O< Pl時,這些反應的平衡溫度約為700℃或略高。然而,當P > 0時。8 ~ 1.0GPA,角閃石會與斜長石復合形成Cpx+Gt,當溫度進壹步升高時,通過以下反應形成斜方輝石:

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因此,在這些地區,CPX-GT帶有時會先於輝石帶出現。

另外,在低溫高壓的變質帶,即高P/T,基性巖中有時可出現LM → PRH+PU → GL+LW的遞進變質帶。

4.石灰質和泥灰巖的漸進變質帶

1.矽質白雲巖遞進變質帶

這類巖石是Cao-MgO-SiO2-H2O-CO2五元體系,其原始巖石礦物成分對溫度敏感。在壹般的變質溫壓條件下,除方解石、白雲石和應時外,通常還可出現滑石、透閃石、透輝石、鎂橄欖石、矽灰石、方鎂石和水滑石等鈣鎂矽酸鹽礦物。然而,各種礦物的出現和溫度不僅與靜壓有關,還受XCO、XH及其在體系中的緩沖性質的控制。雖然這方面的實驗數據很多,但與各種變質反應有關的許多問題仍不完全清楚。在區域變質矽質白雲巖中,有時可分為滑石帶、透閃石帶、透輝石帶和鎂橄欖石帶,較高溫度時出現矽灰石。各帶之間的變質反應如圖22-2所示。

(1)滑石帶

非變質原巖的礦物組合為Dol+Q,相當於圖中AB線以下的廣大區間。當溫度升高時,通過以下反應形成滑石(進入滑石帶):

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但這種反應只有在體系中XCO極低(< 0.10)時才會發生,所以這種帶往往不會出現。如果原巖中SiO2 _ 2很低,該帶的特征組合為:Tc+Cc+Dol,溫度在400 ~ 500℃之間。

(2)透閃石帶

透閃石的出現是進入這壹帶的標誌,透閃石形成的反應是:

圖22-2 P = 0的矽質白雲巖變質反應的t-xco圖。5GPa。

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該帶的特征組合為Tr+Cc+Dol(或Q),Tr的穩定區間在圖中反應線AB和BC之間。圖22-2表明,當系統中的XCO較低時,透閃石的穩定區域較大。相反,如果xco > 0.9,反應(22-22)不能發生。該帶的溫度上限約為600℃。

(3)透輝石帶

透輝石的出現是進入這壹帶的標誌,有多次變質反應形成透輝石。當巖石中仍有二氧化矽時,最常見的反應式是:

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該帶常見的礦物組合為Di+Tr+Cc,其穩定範圍在圖中反應線(22-23)以上。當巖石中的XCO較高並有外部緩沖時,透輝石的穩定範圍擴大。

(4)鎂橄欖巖帶

以鎂橄欖石的出現為標誌,鎂橄欖石形成的變質反應如下:

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常見的生物成因礦物有Fo+Di+Cc+Dol。當XCO≈0時。5和外部緩沖,這個波段的溫度上限約為700℃。

在較高的溫度條件下,如果巖石在被用來形成各種矽酸鹽後仍有SiO2 _ 2,反應將進行:

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形成矽灰石,但這種情況很少。

2.泥灰巖漸進變質帶

泥灰巖成分復雜,變質結晶過程明顯受流體相的XCO、XH和緩沖性質控制,因此其變質形成的鈣鎂矽酸鹽巖石中礦物成分復雜多變,難以查明礦物成因關系和劃分變質帶。但Ferry (1983)對北美緬因州中南部由這類巖石組成的瓦薩博羅組變質帶做了詳細研究,* * *將其劃分為五個帶。

(1)鐵白雲石皮帶

代表組合是ank+q+ab+ms cc CHL。鈉長石、白雲母和綠泥石是鐵白雲石與粘土礦物反應的產物。

(2)黑雲母帶

黑雲母由以下反應形成:

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這個帶的代表組合是Bi+Ank+Q+Ab+Ms+Cc+Chl。

(3)角閃石帶

形成鈣質角閃石(該帶的特征礦物)的反應如下:

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常見的組合是:CAM+Q+PL+CC+BI CHL。該帶始端的角閃石為透閃石-陽起石,鋁含量向高溫方向增加,斜長石的平均成分為An70。

(4)黝簾石帶

黝簾石最初作為斜長石和方解石之間的反應邊緣出現,表明形成它們的反應是:

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該帶的典型礦物組合為zo+cam+q+pl (an74)+cc bi mic。

(5)透輝石帶

相當於相鄰泥質變質巖中的矽線石帶。透輝石形成的反應式為:

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典型的礦物組合為di+zo+cam+cc+q+pl (an79) bi mic。

但是這種分區可能地域性很強,很難被廣泛使用。

五、如(變質)反應水平

根據上面各種變質巖中新礦物的出現來劃分變質帶,以表示變質溫度和強度的升高。但是,已經解釋過,同壹種礦物可以在不同的溫度和壓力條件下,通過不同的變質反應形成。例如,鐵鋁榴石的出現可由以下反應引起:

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此時可用黑雲母和白雲母產出,形成溫度為400 ~ 500℃;但它也可能是由另壹種反應引起的:

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當壓力為0時。1 ~ 0.2 GPA,地層溫度高達675 ~ 700℃。因此,僅憑某壹種特征礦物的開始,很難判斷和對比不同地區相應變質帶的溫壓條件,甚至得出錯誤的結果。如果同時考慮原巖化學成分對變質礦物溫度的影響,情況就更復雜了。

鑒於此,Winkler (1976)提出變質溫度的升高應以具體的變質反應和相應礦物* * *組合的出現(而不是壹種新礦物的出現)來標定,並用於劃分變質帶。他提出反應的空間位置應根據變質礦物組合的空間變化來標定。然後,將這些代表同壹反應開始的點在平面上連接起來,稱為反應等差線。它們真實地代表了當時地殼變質反應開始時等溫表面和現在地表之間的交線。用它們來反映當時溫度和壓力條件的空間變化比用某壹特征礦物的首次出現來標定更可靠,其識別標誌也更明顯。以十字石等生成鐵鋁榴石的反應(22-32)為例,低溫側應以巖石中St+Q ***生成為標誌,高溫側以Alm+Sil+Kf ***生成為標誌,St+Q+Alm+Sil可在等變質反應線(單變量線)平衡。等變質反應階段的另壹個優點是可以同時用於壹個地區不同化學成分的巖石,如鈣質巖和泥質巖中有夾層的基性巖。最後,綜合分析各種等變質反應級序列,可以更好地確定整個區域變質溫度和壓力條件的空間變化規律。他提出了14具有特征的變質反應,可以用來建立壹個等變質反應水平(圖22-3)。

圖22-3壹些重要變質反應的單變量平衡曲線(根據Winkler,1976)在文中有說明。

1.Serp+2Q=Tc+H2O

它產於富含二氧化矽的超基性巖中,平衡溫度為300~350℃,但不含應時的純蛇紋石在較高溫度下仍很穩定。

2.Pu+Chl+Q=Czo+Act+H2O

常見於中、新生代變質基性巖中。根據Nitsch(1971)的實驗數據,當P = 0.25 ~ 0.7 GPA,T = 345 ~ 370℃,pH 2O < 0.25 GPA時,不發生這種反應。壓力低的時候,換成Pu+Q=Prh+Czo+Chl+H2O。

3.5Lw=2Zo+Clt+2Q+8H2O

它產於變質基性巖中。根據Nitsch(1972)實驗數據,P = 0.55 ~ 1.10 GPA,T = 350 ~ 450℃。

4.Atg+Brc=Fo+3H2O

見於變質超基性巖,平衡溫度略高於反應(3)。

5.Stp+Phn=Bi+Ms+Q+H2O

產於泥質變質巖中,相當於蘇格蘭高地的黑雲母帶。該反應的平衡溫度在420℃和450℃之間。

6.Chl+Ms+Cld=St/Crd+Bi+Q+H2O

壹般產於變質泥質巖中,壹般平衡條件為pH = 0.4 ~ 0.7 GPA,T = 540 ~ 560℃。反應形成的典型礦物組合為ST+Bi+MS+Q,除富含鎂的泥質原巖外,綠泥石和硬綠泥石壹般消失。在低壓下,堇青石可以通過以下反應取代十字石CHL+MS+Q = CRD+Bi+al2o 3+9H2O(pH = 0.05 ~ 0.4 GPA,t = 505 ~ 555℃)。

7.5Serp=6Fo+Tc+9H2O

它產於超基性巖中,平衡溫度為560 ~ 630℃。

8.CLT+Q = An+和/Ky+H2O

它產於超基性巖中,其特點是其平衡溫度隨壓力的增加而大大提高,可從500℃提高到650℃左右。當p < 0.5 GPA時,Clt+Q組合僅限於低溫。當p = 0.5 ~ 0.6 GPA時,這種組合在中溫下也能穩定存在。當p > 0.9 GPA時,這個組合不穩定,會轉化為Zo+Ky+H2O。

9.Tr+Cc+Dol+Tc+Q(單變量組合)

出現在矽質白雲石灰巖中,說明兩個反應同時存在並達到平衡。平衡溫度變化很大,從500℃到650℃,和壓力有很大關系。如果此組合在:

(1)低溫變質帶出現,表明P < 0.1.5 GPA;

(2)出現中溫變質帶,指示P = 0.15 ~ 0.7(或0.8)GPa;

(3)高溫變質帶的出現表明P > 0.7 ~ 0.8 GPA。

10.Zo+Gro+Q+An+Cc(單變量組合)

出現在變質泥灰巖中,是以下兩種反應共存並達到平衡時的結合:

(1)Zo+Q = Gro+An+H2O;

(2)Zo+CO2=An+Cc+H2O .

這條單變量曲線斜率平緩,能與其他單變量曲線形成許多交點,能正確指示有這些反應的地區的變質溫度和壓力條件。

11.St+Ms+Q=Al2SiO5+Bi+H2O

這是泥質變質巖最重要的反應之壹,以含白雲母巖石中十字石消失為特征,平衡溫度在550 ~ 650℃之間,是中、高級變質作用的劃分標誌。與之類似,平衡條件是矽質白雲巖中發生以下反應:Tr+3Cc+2Q=5Di+3CO2+H2O。

12.tr+11 dol = 8Fo+13Cc+9 CO2+H2O

它產於矽質白雲石灰巖中,其平衡溫度也與壓力密切相關。在低壓下,鎂橄欖石可以在550 ~ 600℃之間出現。相反,在高壓下,700℃以上方解石和應時可生成透閃石。

13.Ms+Q=Kf+Al2SiO5(Ky/Sil)+H2O

它是泥質巖中高溫變質作用之間極其重要的臨界反應,其平衡條件為:

(1)PH<0.35GPa,T = 580 ~ 660℃;

(2) pH > 0.35 GPA,如果巖石不含斜長石,Ms+Q組合在660℃以上仍能穩定;

(3)如果巖石中含有斜長石,MS+Q+PL+KF+H2O Bi的巖石在達到660℃時會熔融形成熔體。

14.9 TC+4Fo = 5毫克-螞蟻+4H2O

它產於超基性變質巖中,其平衡溫度在650 ~ 680℃之間。只有當流體中的XCO很小時,它的平衡溫度和壓力條件才確定。

根據這些反應,可以準確地確定變質區變質作用的溫度和壓力條件。

此外,Winkler(1976)還根據壹些典型的臨界反應劃分了四個相等的變質階段:

◎極低級:僅有時出現在基性巖中。特征礦物為濁積巖、斜發沸石、紅柱石、蛇紋石和溫石棉,溫度範圍為200 ~ 400℃。

◎低品位:相當於蘇格蘭高地的綠泥石帶、黑雲母帶、鐵鋁榴石帶,溫度在400℃~ 550℃之間。它與極低品位之間的臨界反應是圖22-3中的反應1,2,3,對應的礦物變化是纖蛇紋石和綠柱石的消失,取而代之的是黝簾石、綠泥石和陽起石。

◎中間:相當於蘇格蘭高地的十字石帶和藍晶石帶,溫度在550℃~ 650℃之間。它與下壹級之間的臨界反應是圖22-3中的反應6,其特征是St+Ms+Q結合,綠泥石消失,低壓下出現堇青石。變質基性巖的特征為HB+PL (An > 17)。

◎高級:相當於蘇格蘭高地的矽線石帶,溫度600 ~ 650℃。它和中間體的界限是:低壓(< 0.35GPa)下的反應是圖22-3中的反應6;當壓力較高時,花崗質巖石的最低熔融曲線可作為界線。

等(變質)反應級別的概念和變質級別的劃分是變質強度帶研究的壹大進步。由於所選取的變質反應都有實驗數據,因此對變質溫度和壓力條件空間變化規律的研究導致了量化。

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