第一篇第七章 板块构造与变质作用
变质作用与变质岩_普通地质学
片岩中矿物的定向排列（薄片）
二、变质岩的结构
• 3、碎裂结构：岩石受到机械力的破坏而产生的结构，
是动力变质的典型结构。可依碎裂程度进一步划分：碎裂 结构、碎斑结构、糜棱结构等。
• 4、交代结构：交代作用中，岩石原有矿物被溶解同时
被新生矿物所臵换，即形成交代结构。有的原矿物被臵换 后，仍保持原矿物的晶形者，为交代假象结构；交代作用 中还能形成斑晶者，为交代斑状结构等。交代结构的类型 很多，大多需在显微镜下才能鉴别。
片岩
片麻岩
压力增大往往伴随着温度升高，因此在温度、压
力的共同作用下，也会产生重结晶并形成新的矿物。
如：泥岩→板岩、千枚岩、片岩、片麻岩
母岩：泥岩
板岩
千枚岩
片岩
片麻岩
p.218-219b
original artwork by Gary Hincks
红柱石
Fig. 8.08
硅线石 兰晶石
W. W. Norton
变成构造
1、斑点状构造：岩石中某些组分集中成疏密不等的 斑点。斑点成分多为炭质、硅质、铁质、云母等。 如斑点板岩。
斑 点 板 岩
2、片理构造：岩石中片状或长条状矿物连续而平行
排列，形成平行、密集的纹理——片理，沿片理方向岩 石易劈开。主要是由于定向压力造成。
颗 粒 定 向
挤压力 方向
挤压力 方向
主要出现在沉积 岩中的矿物
粘土矿物 蛋白石 玉髓 海绿石 水铝石 褐铁矿 石膏 硬石膏 盐类矿物 有机碳质
主要出现在变质岩 中的矿物
红柱石 蓝晶石 硅线石 硅灰石 绿帘石 符山石 透闪石 透辉石 阳起石 硬绿泥石 蛇纹石 滑石 石墨 十字石 镁橄榄石 石榴石 刚玉
二、变质岩的结构
第七章 板块构造和变质作用
陆壳 俯冲 过程 中的 逆冲 构造
2、超高压榴辉岩 折返机制
秦岭 造山 带构 造演 化图
俯冲板块断离断离机制
第七章、板块构造与变质作用
☆重要术语 • 高压超高压变质作用；双变质带；变质核杂岩；拆
离断层；韧性剪切带； ☆思考讨论题 • 1、会聚型变质作用的特点有哪些？ • 2、离散型变质作用的特点有哪些？
Franciscan complex and low-T, high-P
zone where bluschist facies develops.
四、碰撞造山带的区域变质作用
• 板块碰撞作用导致一系列的冲断-褶皱发生， 使得地壳厚度急剧加厚，在两板块碰撞叠置 地带，可以发生大规模的混合岩化和花岗岩 化的区域变质作用。此外，在大陆碰撞带上 还发现了含金刚石、柯石英榴辉岩高压超高 压变质岩系，它是陆壳深俯冲作用的结果， 如大别地区。俯冲深度至少在100Km以上， 超高压变质岩系研究内容主要包括两个方面： 壳幔相互作用（物质循环）和超高压变质岩 折返的动力学机制。
三、俯冲带变质作用
• 俯冲作用引起温度压力及流体发生变化， 从而产生变质作用，变质类型主要为动力 变质和接触变质作用，不同的变质类型具 有特定的分布区域。低温高压变质带（蓝 闪石-硬玉组合）和高温低压变质带（红 柱石-硅线石）被称为双变质带。双变质 带是识别俯冲带的重要标志。
三、俯冲带变质作用
3、碰撞带（碰撞造山带）变质作用的特点？ 4、韧性剪切带对研究造山带演化过程有何意义？
谢谢
• 折返的含柯石英变
2、超高压榴辉岩
质岩返回地表后仍然
折返机制
保存下来而没有转变
为石英，说明超高压岩石是以非常快的速度折
返到地表的。这一快速折返与造山作用有关。
板块构造与变质作用
都城秋穗划分出五个变质相系 ①低压相系：红柱石－夕线石型，低压型 （领家－阿武隈型）以泥质岩石中出现红 柱石（低级）、夕线石（高级）及堇青石 等为特征地热梯度大于25℃/km。 ②中压相系：蓝晶石－夕线石型，中压型 （巴洛型），泥质岩石中出现蓝晶石和夕 线石，地热梯度为16－25℃/km。 ③高压相系：硬玉－蓝闪石型，高压型（ 三波川型），基性岩中出现硬玉＋石英、 蓝闪石、硬柱石等矿物为特征，地热梯度 小于16℃/km。 ④低压过渡型，也称为布恰型（Buchan type），以泥质岩石中出现红柱石－十字 石，或红柱石－蓝晶石??。 ⑤高压过渡型，以出现 蓝闪石和蓝晶石 ??为特征。 后两个类型有若干问题？？ 所谓地热 梯度的界线也有争议 变质相系的概念属于静态思维方式； 把变质峰期条件的连线－变质相系误认为代表变质作用发生时的地热梯度； 未能阐明变质过程中的热流变化，变质作用是怎样一个动力学过程。
Controlled by both T and Fluid
1离散型板块边界－ 洋底变质作用
1、整个洋壳都发生了洋 底变质作用； 2、Addition of water from the surface
洋底变质作用指洋中脊附近的岩石由于 受到来源于深部的热流和自上而下的热卤水 的影响发生变质作用，变质程度自上而下主 要为沸石相、葡萄石－绿纤石相和绿片岩相， 深部也可出现角闪岩相，为低压相系，由于 洋底扩张洋底变质作用的岩石遍布整个洋底。
2、俯冲型变质作用
俯冲带的分类
Maruyama et al. (1996): A-type (Amprefer-type)，Continental B-type (Benioff-type)， Oceanic
从洋壳（B型）→陆壳俯冲（A 型）→大陆碰撞
变质作用、板块构造及超级大陆旋回
变质作用、板块构造及超级大陆旋回变质作用、板块构造及超级大陆旋回麻粒岩相超高温变质作用(G - UHTM)主要发育于新太古代至寒武纪岩石中;推测在深部较年轻的,特别是新生代造山带岩石中也会有G - UHTM存在.岩石中最初出现G - UHTM记录意味着产生瞬时极高热流处的地球动力学发生了改变.许多G - UHTM带可能发育于类似现代大陆弧后的构造背景中.在较热的地球上,超大陆及其裂解形成的循环组合,尤其是经岩石圈减薄的洋盆卷入到其外翻过程中可能产生比现代太平洋边缘更热的大陆弧后.中温榴辉岩-高压麻粒岩相变质作用(E - HPGM)也是最先发现于新太古代岩石记录中,并发育于从元古宙至古生代岩石中.E - HPGM带是对G - UHTM带的补充,并经常认为是记录了从俯冲至碰撞造山作用的过程.在元古宙岩石记录中的蓝片岩明显记录了与现代俯冲作用相关的低热流梯度.以发育柯石英(±硬柱石)或金刚石为特征的硬柱石蓝片岩和榴辉岩(高压变质作用,HPM)及超高压变质岩(UHPM)主要是在显生宙形成.HPM - UHPM记录了显生宙俯冲 - 碰撞造山带早期碰撞过程中的低热流梯度及陆壳的深俯冲作用.尽管与直觉不同,在超级大陆聚敛期(Wilson旋回洋盆打开和关闭)的大陆地块增生过程,许多HPM - UHPM带看来确实是通过小洋盆关闭而发育起来的,反映双重热体制的双重变质带仅发育于新太古代以来的岩石记录中.双重热体制是现代板块构造的特点,而双重变质作用则是板块构造在岩石记录中的特征性标志.尽管构造样式很可能不同,新太古代以来G - UHTM和E - HPGM带的发育证明"元古宙板块构造体制"的开始.以冷俯冲和大陆地壳深俯冲至地幔,以及其中的部分又从深达300 km处发生折返为标志,"元古宙板块构造体制"在新元古代进化为"现代板块构造体制",这个转变可由岩石中的HPM - UHPM证明.记录这种极端条件的变质带年龄是不一致的,而变质作用发生时间与各大陆岩石圈聚合到超级克拉通(如Superia/Sclavia)或超级大陆(如Nuna (Columbia), Rodinia, Gondwana, 和Pangea)的时间却是一致的.作者：Michael Brown 作者单位：<变质地质学>杂志社刊名：地学前缘ISTIC PKU英文刊名：EARTH SCIENCE FRONTIERS 年，卷(期)：2007 14(1) 分类号：P541 关键词：大陆后弧变质作用板块构造俯冲作用超级大陆 continental backarcs metamorphism plate tectonics subduction supercontinents。
第一篇第六章板块构造与变质作用
板块构造与变质作用
3.区域变质作用与构造作用的关系 3.区域变质作用与构造作用的关系
板块活动与变质作用之间有着紧密的联系。 板块活动与变质作用之间有着紧密的联系。在分离 型板块边界的洋脊轴部附近， 型板块边界的洋脊轴部附近 ， 由于岩浆不断上涌形成新 的洋壳，因而具有较高的地热梯度及热液作用， 的洋壳 ， 因而具有较高的地热梯度及热液作用 ， 使先形 成的洋壳岩石发生中—低级变质作用 低级变质作用， 成的洋壳岩石发生中 低级变质作用 ， 并随海底扩张分 布于整个洋底，都成秋穗（1971）称之为“ 布于整个洋底 ， 都成秋穗 （ 1971 ） 称之为 “ 洋底变质作 在平错型板块边界，则主要为动力变质作用。 用 ” 。 在平错型板块边界 ， 则主要为动力变质作用 。 例 如圣安德烈斯转换断层就发育一条宽达几公里的动力变 质岩带。 质岩带 。 接触变质作用常常与板块活动引起的岩浆作用 伴随。但变质作用中最主要的还是区域变质作用， 伴随 。 但变质作用中最主要的还是区域变质作用 ， 这种 变质作用与汇聚型板块边界的活动关系密切。 变质作用与汇聚型板块边界的活动关系密切
①碰撞带区域变质作用复杂； 碰撞带区域变质作用复杂； 低压型－中压型是其主要变质作用类型； ②低压型－中压型是其主要变质作用类型； ③造山带变质作用 • 地壳的纵向、横向增生过程和加厚过程； 地壳的纵向、横向增生过程和加厚过程； • 弥散性的变形作用 • 岩浆作用 • 热作用
③形成折返过程及其构造动力学意义 中国高压、 ④中国高压、超高压变质研究问题思考 • 原生组成及性质：外来、原生 原生组成及性质：外来、 • 形成深度 • 形成过程 • 折返过程 • 形成时代
7. P-T-t轨迹的类型及意义 P①依据轨迹演化的主导方向分为: 依据轨迹演化的主导方向分为 • 顺时针型：先加载后加热 顺时针型： • 逆时针型：先加热后加载 逆时针型： 依据温度、压力变化的相对速率分为： ②依据温度、压力变化的相对速率分为： • 降压冷却型 • 等压冷却型 • 等温降压型
板块构造与变质作用77页文档
•
46、寓形宇内复几时，曷不委心任去 留。
•
Hale Waihona Puke 47、采菊东篱下，悠然见南山。
•
48、啸傲东轩下，聊复得此生。
•
49、勤学如春起之苗，不见其增，日 有所长 。
•
50、环堵萧然，不蔽风日；短褐穿结 ，箪瓢 屡空， 晏如也 。
61、奢侈是舒适的，否则就不是奢侈 。——CocoCha nel 62、少而好学，如日出之阳；壮而好学 ，如日 中之光 ；志而 好学， 如炳烛 之光。 ——刘 向 63、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。 ——孔 丘 64、人生就是学校。在那里，与其说好 的教师 是幸福 ，不如 说好的 教师是 不幸。 ——海 贝尔 65、接受挑战，就可以享受胜利的喜悦 。——杰纳勒 尔·乔治·S·巴顿
谢谢！
《地球化学》章节笔记
《地球化学》章节笔记第一章：导论一、地球化学概述1. 地球化学的定义：地球化学是应用化学原理和方法，研究地球及其组成部分的化学组成、化学性质、化学作用和化学演化规律的学科。
它是地质学的一个分支，同时与物理学、生物学、大气科学等多个学科有着密切的联系。
2. 地球化学的研究对象：- 地球的固体部分，包括岩石、矿物、土壤等；- 地球的流体部分，包括大气、水体、地下水等；- 地球生物体，包括植物、动物、微生物等；- 地球内部，包括地壳、地幔、地核等。
3. 地球化学的研究内容：- 地球物质的化学组成及其时空变化；- 地球内部和外部的化学过程；- 元素的迁移、富集和分散规律；- 地球化学循环及其与生物圈的相互作用；- 地球化学在资源、环境、生态等领域的应用。
二、地球化学的研究方法与意义1. 地球化学的研究方法：- 野外调查与采样：包括地质填图、钻孔、槽探、岩心采样等；- 实验室分析：包括光学显微镜观察、X射线衍射、电子探针、电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）、原子吸收光谱（AAS）等；- 地球化学数据处理：包括统计学分析、多元回归、聚类分析等；- 地球化学模型：建立地球化学过程的理论模型和数值模型；- 同位素示踪：利用稳定同位素和放射性同位素研究地球化学过程。
2. 地球化学研究的意义：- 揭示地球的形成和演化历史；- 了解地球内部结构、成分和动力学过程；- 探索矿产资源的形成机制和分布规律；- 评估和治理环境污染问题；- 理解地球生物圈的化学循环和生态平衡；- 为可持续发展提供科学依据。
三、地球化学的发展历程与现状1. 地球化学的发展历程：- 起源阶段：19世纪初，地质学家开始关注矿物的化学组成；- 形成阶段：19世纪末至20世纪初，维克托·戈尔德施密特等科学家奠定了地球化学的基础；- 发展阶段：20世纪中叶，地球化学在理论、方法、应用等方面取得显著进展；- 现代阶段：20世纪末至今，地球化学与分子生物学、环境科学等学科交叉，形成新的研究领域。
板块构造学
俯冲带岩浆作用和变质作用俯冲带岩浆作用和变质作用位于板块俯冲边界的岛弧—海沟系以及活动大陆边缘，热流值出现急剧的变化。
在海沟地带，热流值极低；而位于火山岛弧地带的热流值相当的高。
这种热异常是地球深部动力的地表的反映。
板块俯冲所导致的压力和热力效应，又在很大程度上控制着俯冲带的岩浆活动和变质作用的发生。
一、板块俯冲带的岩浆活动岛弧和活动大陆边缘石火山活动的强烈地区，常平行于海沟呈弧形展布，俯冲带的火山活动以中酸性，特别是安山岩类为主；并且富含气体（主要为水蒸气），表现出爆发的性质。
喷出物以碎屑物质占优势，这是岩浆弧火山岩与其他构造环境火山岩的主要区别。
有火山碎屑、侵入岩以及变质岩屑构成的厚层杂砂岩，泥岩经常与火山岩互层，这种互层系是识别岩浆弧火山岩的重要标志之一，在岩浆弧区与火山岩共生的还有大量中酸性深成岩，它们广泛的侵入到火山岩和沉积岩堆积中。
俯冲带岩浆活动产生的主要岩石系列有：a、岛弧拉斑玄武系列；b、钙碱系列；c、岛弧碱性系列，以及其间的过渡系列（表1-1）。
岛弧拉斑系列与洋脊拉斑系列的区别是：铁镁比较高，SiO2较高，稀土丰度偏低，初始锶比值较高；钙碱系列与岛弧拉斑系列相比，很少有铁的富集，SiO2较多，明显富集大离子亲石元素，轻稀土略富集，随SiO2的增加K2O 增长较快；岛弧碱性系列少有或没有铁的富集，碱元素含量高，随SiO2的增加K2O急剧增长（如图），进一步分为两组：由碱性橄榄玄武岩、橄榄粗安岩、粗面岩、碱流岩组成的钠质组和由橄榄粗安岩、安粗岩等组成的钾质组（表1-2）。
表 1-1三种火山岩系列在诸构造中的分布表 1-2不同系列火山岩化学成分比较火山岩系列的鉴别由于钙碱系列火山岩可以作为岛弧的标志性岩石，故火山岩系列的鉴定在识别古岛弧，回复古构造环境中具有重要意义。
稀土元素的分配形式在判别火山岩的共生系列中很有价值。
如图4-9所示，随着从拉斑玄武岩系到钙碱性系列、碱性系列，稀土元素的分配型式从平坦型转变为富集型至强富集型。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
③形成折返过程及其构造动力学意义 ④中国高压、超高压变质研究问题思考 • 原生组成及性质：外来、原生 • 形成深度 • 形成过程 • 折返过程 • 形成时代
7. P-T-t轨迹的类型及意义
①依据轨迹演化的主导方向分为: • 顺时针型：先加载后加热 • 逆时针型：先加热后加载 ②依据温度、压力变化的相对速率分为： • 降压冷却型 • 等压冷却型 • 等温降压型
②变质特征
• • • • • • 以沸石相、绿片岩相为主，低角闪岩相次之 退变质明显 变质岩不具有定向组构、原生结构构造特征保留 玄武岩变质为细碧岩 辉长岩变质为绿片岩、低角闪岩相 蛇绿岩的变质：洋盆形成变质；就位变质改造
三、俯冲带区域变质作用
1. 地质背景和变质作用条件
区域变质作用按压力类型可划分 ： 变质作用的压力类型与大地构造环境密切相关，不同 压力类型会出现不同的压力指示矿物（组合）。 • 低压型：地温梯度＞30℃/km，也称红柱石－夕线石型。 • 中压型：地温梯度20℃/km左右，也称蓝晶石－夕线石型； • 高压型：地温梯度10℃/km左右，也称蓝闪石－硬玉型； • 超高压型：柯石英>2.9Gpa 金刚石>4Gpa
3.俯冲带变质作用与板块构造
① 一般情况下的双变质带发育，可以判断有无板 块俯冲运动 ②当俯冲速度太慢则不能产生高压变质，中压变质 全取代。 ③俯冲速度、双变质带可以清晰判断洋盆规模，在 排除俯冲速度的情况下判断俯冲边界、板块边 界。
四、碰撞带的区域变质作用
1.特点
①碰撞带区域变质作用复杂； ②低压型－中压型是其主要变质作用类型； ③造山带变质作用 • 地壳的纵向、横向增生过程和加厚过程； • 弥散性的变形作用 • 岩浆作用 • 热作用
3.大别高压、超高压变质岩研究
• 1989年，柯石英发现 • 1992，徐树桐 • 大陆超深钻计划
4.造山作用过程中的P-T-t轨迹
①造山的动态过程 ②变质带的时间断面静态 ③变质作用的动态研究 • 矿物共生组合 • 温压 • 形成时间
5.关于高压、超高压变质作用及其变质岩的形成、 抬升机制问题
①俯冲碰撞产物 ②快速下降与快速上升 ③拆、返机制
二、裂谷－洋底的区域变质作用
1.大陆裂谷的变质作用
主要表现在下地壳，是由麻粒岩、高压麻粒岩研究所 获得的信息提供的。
2.裂谷－洋底的区域变质作用
• 1966年以前，对变质作用的认识局限于大陆造山带 • 1966年之后，随着对大洋钻探物质的发现，大洋存在变质 作用。 ①洋底变质作用发生的地质背景 • 拉张、低压 • 高热 • 热衰变 • 热水循环
会聚板块边界的变质作用： A表层变质作用。 B 300℃，600℃，1100℃时的等温线
2.双变质带
又称成对变质带。板块说认为，两个板块相撞，在俯冲一侧 的上面和仰冲一侧的下面，或者说在海沟的靠陆一侧，由于海沟 热流温度较低，带着冷岩石俯冲，再加上下冲的压力很大，常常 形成以蓝闪石片岩为代表的蓝片岩带（其中杂有大量玄武岩和蛇 纹质岩石），称为高压低温变质带。在仰冲板块的一侧（相当岛 弧或大陆边缘的火山岩带），其下俯冲带因摩擦熔化消失，导致 岩浆的形成、侵入或喷出，并常在侵入岩的接触带上形成低压高 温变质带，也就是常见的接触变质带。双变质带被认为是板块聚 合或板块俯冲带的典型标志。 ① 特征 • 俯冲带冷板块使海沟区的地温梯度降低。 • 俯冲带的温压应变作用 ② 变质带的结构和分带性 • 高压带不对称：变质程度、温度向陆增加；变质重结晶年龄向陆 变老 • 低压带较对称：变质程度自热轴向两侧逆降 典型实例： • 日本；美国加利福尼亚、弗朗西斯科
板块构造与变质作用
3.区域变质作用与构造作用的关系
板块活动与变质作用之间有着紧密的联系。在分离 型板块边界的洋脊轴部附近，由于岩浆不断上涌形成新 的洋壳，因而具有较高的地热梯度及热液作用，使先形 成的洋壳岩石发生中 — 低级变质作用，并随海底扩张分 布于整个洋底，都成秋穗（ 1971 ）称之为“洋底变质作 用”。在平错型板块边界，则主要为动力变质作用。例 如圣安德烈斯转换断层就发育一条宽达几公里的动力变 质岩带。接触变质作用常常与板块活动引起的岩浆作用 伴随。但变质作用中最主要的还是区域变质作用，这种 变质作用与汇聚型板块边界的活动关系密切。
第七章
板块构造与变质作用
一、构造作用与变质作用的关系
1.变质作用ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
• • • • • 接触热变质作用 动力变质作用 区域变质作用 埋藏变质作用 海底变质作用
2.广义的动力变质作用（区域变质作用、动力变 质作用）
• 区域性、普遍性和分带性； • 区域变质作用的程度与地层层系无关，而随构造应变的温 度和深度的增加而增加； • 变质带的划分主要依据一定时间内由变质矿物的共生组合 关系所确定的变质相系的空间分布，决定于温度和压力。
温度、压力对变质相的作用
6.关于高压、超高压变质岩带研究
①形成条件 • 超高压>2.5Gpa • 压力急剧增加，而温度上升缓慢；正常地温梯度20℃/Km，不可 能形成；地温梯度极低5～8 ℃/Km才可能发生。 • 在几乎等温环 境中快速降压，超高压矿物才可能得以保存并剥 露于地表 柯石英－退变石英 金刚石－退变石墨 ②可能形成的环境 • 地球深部（金刚石）－与金伯利岩有关 • 陨石碰撞－柯石英（未发现金刚石） • 大洋板块俯冲 100Km深度以下可形成柯石英：榴辉岩 • 陆－陆碰撞 • 大陆俯冲
2.变质带－某一时期断面变质相的时空分布
一般区域变质作用的分带性： • 以碰撞缝合带为界线 • 区域变质的平行分带性 • 以造山带根部为中心，对称分带性：扇状对称型；逆冲叠 瓦型
五、关于高压、超高压 变质作用
1. 意义 2. 折返的构造动力学过程
①成因： • 洋壳俯冲； • 陆壳俯冲。 ②深度的推算 ③形成的物质状态 ④形成－剥露机制