岩矿鉴定与组构分析

举例说明“岩矿鉴定与组构分析”在变质岩PTDt轨迹

研究中的作用和意义

变质作用是一个动态过程，在变质作用过程中，岩石的温压条件并不是静止不变的，而是随着时间的改变而不断变化。变质岩的PTDt轨迹的提出，使得人们用动态的观点看待变质岩领域的一些重大问题和基本概念，是变质作用的研究进入地球动力学阶段的一个重大进步。岩石在变质作用的过程中温压条件随着时间的变化而变化，岩石中的矿物在变化的同时也不同程度的保留了不同变质阶段的信息。

利用岩矿鉴定与组构分析可以初步的确定变质岩所经历的变质阶段，变质级次，变质演化方向等。从而初步绘制出变质PTDt轨迹。另外在需要得到变质演化过程中具体的P、T、t值时，需要选取适当的矿物温压计以及锆石等能够准确测定时间的矿物。因此镜下对目标矿物的识别与选择也非常重要。

一、利用岩矿鉴定与组构分析可以确定变质岩的变质条件与变质级

热峰条件是岩石在变质作用过程中经历的最高温度状态时的条件，包括热峰温度、热峰压力等。矿物组合可以记录热峰变质条件，进而可以确定变质岩的变质级。

比如，在压力较低，温度发生变化的接触变质岩中，根据不同的特征变质矿物可以将变质相由低级到高级划分为钠长-绿帘角岩相、普通角闪石角岩相、辉石角岩相、透长石相。在这些岩石里面普遍发育有典型的角岩结构—等粒粒状变晶结构。在基性变质岩中，钠长-绿帘角岩相的矿物共生组合表现为钠长石+绿帘石+阳起石+绿泥石；普通角闪石角岩相的矿物共生组合表现为斜长石+普通角闪石；辉石角岩相的矿物共生组合表现为斜长石+透辉石+紫苏辉石；透长石相的矿物共生组合为高温斜长石+普通辉石+易变辉石。

应该注意的是，在PTt轨迹中当矿物达到热峰条件时，此时的温度为最大值，而此时对应的压力并不一定是最大值。据Englang&Thompson(1984)，证明在碰撞造山带岩石热峰压力仅为所经历的最大压力的50%-80%。

二、利用岩矿鉴定与组构分析可以确定同一变质岩中所经历的不同的变质期次与变质PTDt轨迹

在变质岩形成的过程中，一个岩石往往经历了多期的变质作用，P、T关于时间的函数组成了PTDt轨迹。岩石中多组矿物共生组合中不同特征变质矿物以及不同矿物之间的反应关系可以记录这一变质演化过程。

比如，在倪志耀等对华北古陆块北缘呈透镜状产于红旗营子群内黑云斜长片麻岩中的榴辉岩进行岩相学的研究时发现存在有三种不同的矿物共生组合：

1．矿物共生组合为石榴子石+绿辉石+金红石±石英。岩石组构为为石榴子石的内部存在绿辉石的颗粒。

2．矿物共生组合为透辉石+石榴子石+斜长石+榍石±石英。岩石组构以钠质透辉石和斜长石蠕虫状后生合晶为普遍特征。

3．矿物共生组合为角闪石+斜长石±石榴子石±金红石±榍石。岩石组构表现为石榴子石颗粒边部的角闪石+斜长石次变边，保留辉石假象的角闪石+斜长石蠕虫状后生合晶，保留石榴子石假象的角闪石+斜长石粒状后生合晶，保留辉石假象的角闪石以及角闪石与斜长石变质重结晶而形成的粒状变晶结构。

第一种矿物共生组合所表现的温压最高，为峰值榴辉岩相。第二种矿物共生组合表现为高压麻粒岩相，这种蠕虫状后生合晶为退变榴辉岩的普遍特征。第三种矿物组合则变现为角闪岩相，角闪石+斜长石的蠕虫状后生合晶是其取代单斜辉石+斜长石后生合晶的结果，角闪石+斜长石粒状后生合晶是其逐渐取代石榴子石的结果，有的石榴子石已经全部转变为角闪石+斜长石，但保留了石榴子石的假象。因此，此变质岩经历了一个退变质作用，其变质PTt轨迹为顺时针。三、利用岩矿鉴定与组构分析可以确定同一地区不同变质带的野外变质梯度——野外PTDt曲线

在同一地区的不同地方可能存在不同变质相的岩石，根据岩石中的特征变质矿物可以划分出不同的变质带。在PTDt图解上，各变质带岩石中与矿物组合相对应的一组热峰条件的连线称为野外PTDt曲线。

需要注意的是，一个变质地区不同变质带的岩石样品，是在不同时刻达到热峰的，即野外PTDt曲线上各热峰点不是同时的。因此，野外P-T曲线是穿时的。

四、岩矿鉴定与组构分析在变质岩PTDt轨迹研究中的辅助作用——对目标矿物的识别与选取

针对不同的岩石选取不同的矿物对来测定温压，可以得到PTDt轨迹中准确的P、T值。在镜下识别出平衡稳定共生的矿物是进行后续研究的首要步骤。

各个变质阶段的演化时间及次序对于变质岩的演化具有重要的作用。目前大多利用锆石等矿物的同位素测年法来得到其年龄的绝对值。因此在镜下区分出不同成因的锆石并找到合适的锆石来测定其年龄就变得尤其重要。

比如，岩浆锆石通常为半自形到自形，一般具有特征的岩浆振荡环带。振荡环带的宽度可能与锆石结晶时岩浆的温度有关，高温条件下微量元素扩散快，常常形成较宽的结晶环带(如辉长岩中的锆石)；低温条件下微量元素的扩散速度慢，一般形成较窄的岩浆环带(如I 型和S 型花岗岩中的锆石)。岩浆锆石中还可能出现扇形分带的结构，这种扇形分带结构是由于锆石结晶时外部环境的变化导致各晶面的生长速率不一致造成的。部分地幔岩石中的锆石表现出无分带或弱分带的特征。在岩浆锆石中往往有继承锆石的残留核。

变质锆石的外部形态从它形到自形，并有特征的内部结构，主要包括: 无分带、弱分带、云雾状分带、扇形分带、冷杉叶状分带、面状分带、斑杂状分带、海绵状分带和流动状分带等复杂的结构类型。