變質巖實驗報告

匿名用戶 | 2017-05-23 12:35

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  • 變質巖實驗
    一、變質巖巖石學實驗課的總要求
    在觀察、描述方法上和內容上變質巖與巖漿巖有許多類似之處,比如,同樣要求描述巖石的顏色、結構、構造、礦物成分及其百分含量等等.但需要注意的是：變質巖與巖漿巖 的形成條件和形成方式差別很大,所以看起來類似的礦物特征與結構特征,其所代表的成因意義卻是截然不同的.
    變質巖巖石學實驗課的基本要求：
    1、掌握常見變質巖特征礦物肉眼下和顯微鏡下的鑒定特征,學會判斷變質巖的結構類型,正確地給變質巖定名；
    2、學會對各種不同成因類型的變質巖進行觀察和描述,掌握各種類型的代表性巖石及其描述重點；
    3、了解恢復變質巖原巖的分析途徑與手段；
    4、初步了解變質巖礦物共生分析的工作方法,學會確定變質作用的變質相,變質作用期次及其過程.
    變質巖巖石學實驗課安排（14 學時）：
    1、接觸熱變質巖 4 學時
    2、區域變質巖 8 學時
    3、動力變質巖 2 學時
    變質巖實驗課內容較多,因此,希望同學們認真預習,提高實驗課學習效率.上課要帶巖石學教科書和本實習指導書.課上要抓住重點仔細觀察,認真記錄.并充分利用本指導 書和有關材料進行思考,善于發現問題,逐步提高分析問題和解決問題的能力.
    二、變質巖中主要礦物特征
    變質巖的礦物成分是變質巖進行分類和命名的基礎,也是推斷變質巖原巖類型、變質作用的物理化學條件及變質過程的基礎.因此,變質礦物的研究具有非常重要的意義.
    變質巖中礦物,除了五大類造巖礦物即石英、長石、云母、角閃石、輝石之外,還有一些特征的鋁硅酸鹽變質礦物如：紅柱石、藍晶石、夕線石、硬綠泥石、堇青石、十字石、石榴石等.同是云母、角閃石和輝石,這些礦物在巖漿巖中的特征和變質巖中的特征也有差異.變質巖中特征礦物的化學成分和主要鑒定特征參見附表1.
    對于常見的變質礦物要求學生掌握下列基本特征：
    1、礦物的手標本和顯微鏡下鑒定特征；
    2、礦物的化學成分特征；
    3、與相似礦物的區別及礦物的次生變化特征；
    4、礦物的可能形成條件.
    每次實習的記錄要妥善保存,以備在后面觀察同類變質巖時參考.
    三、變質巖的結構與構造
    變質巖的結構和構造是變質巖形成的歷史記錄.所以結構和構造可以幫助了解變質巖的形成過程及其所經歷的變質作用類型、變質程度等；同時可以幫助恢復變質巖原巖特征；此 外,結構和構造還是變質巖定名的重要依據之一.
    一）、變余結構、構造的觀察
    變余結構是指變質程度較低,變質不完全,而殘余原巖的部分礦物和結構.
    一般地說接觸變質巖比區域變質巖更易于出現變余結構和構造；輕微變質的巖石比中高級變質巖石更易于保存變余結構和構造；但某些原巖較為粗大的巖石中在中高級變質作用下 也可以得以保存原巖結構和構造.
    變余結構和構造的命名原則是：在被保存的原巖結構構造名稱前加“變余”二字.
    （1）變質的巖漿巖中常見變余斑狀結構、變余輝綠結構、變余花崗結構、變余火山碎屑結構、變余氣孔構造、變余杏仁構造等.
    觀察變余結構,要宏觀和微觀相結合,標本和薄片反復對照.
    在含有大個長石晶體的巖石中,要著重觀察長石晶體的自形程度,在變質巖中除了混合巖的某些交代斑晶較為自形以外,大部分長石變晶都是他形的,所以如果是在變質巖（不是 混合巖）中發現自形長石斑晶或者自形長石的某種假象集合體,那么這種變質巖的原巖可能為巖漿巖.
    對絹云母片巖等淺變質巖中較粗大的石英,要注意其形態是否保存雙錐體的斷面輪廓,有無變余熔蝕的特征等.如果存在這些特征,說明原巖為石英斑巖或其他酸性火山巖.
    對于變余氣孔、杏仁構造,要注意杏仁體有否同心圈層,有否氣孔壁的殘余等加以佐證,防止將假氣孔、假杏仁當成真的.
    （2）沉積變質巖中常見變余碎屑結構、變余泥質結構、變余層理構造、變余結核、變余波紋、變余遞變層理、變余斜層理等.
    變余巖屑、變余韻律微層、變余細小副礦物集中成層分布,結合成分特征常可有效地確定沉積變質巖及其原巖類型.
    要注意：變質分異造成假層理,由應變滑劈理或破辟理造成的假斜層理,由壓碎作用造成的假碎屑結構,由變質聚結造成的假礫巖等.這些在變質巖中頗為常見,要防止魚目混珠.
    二）、變晶結構構造的觀察
    變晶結構是變質作用進行較為徹底的巖石所具有的結構,變晶結構的描述常常從不同的側面來進行,如：變晶粒度大小、變晶形態、變晶間的相互關系等方面.為了與巖漿巖類似 的結構構造相區別,常在結構二字之前加“變晶”二字.變晶結構主要是按變質巖中礦物的形狀來描述,常按一定順序,含量多的礦物放在后面.
    例：①白云母變粒巖的結構是： 細粒鱗片粒狀變晶結構
    ②十字石云母石英片巖： 斑狀變晶結構,基質為細粒鱗片花崗變晶結構,變斑晶十字石具有篩狀變晶結構.
    變晶結構觀察中要注意：
    （1）變晶結構是變質過程中結晶或重結晶而形成的,是固態下同時生長的,因此礦物間的相對大小,自形好壞,包裹關系等有它自身的意義,如結晶能力的大小決定自形程度, 礦物晶核的數目多少、物質供應是否充足決定礦物的相對粒度等等.他們不能反映礦物的結晶順序.
    (2）由于變質作用不徹底或多種變質的迭加,變晶結構和其他類型結構可互相滲透,巖石總體為變晶結構的,不排斥局部為變余結構、壓碎結構或反應交代結構,在變晶結構中 應注意發現變余結構的痕跡,例如石榴石變晶中的殘余結構,顯示了變余層理及早期巖石受力的狀況.
    （3）注意變晶礦物間的反應和世代關系,例如后成合晶結構反映礦物之間發生的變質反應關系（圖1）.
    圖1反應邊（冠狀體）結構示意圖
    (a) A+B=C; (b) A+B=C+D; (c) A+..=B+..; (d) A+Q=C+D
    四、變質巖的命名原則
    （一）對于變質作用輕微,變質巖原巖結構、構造仍能確切辨認,能夠恢復其原巖的變 質巖,變質巖命名原則是：在其原巖名稱前加“變質”二字作為前綴,即：“變質”+原巖 名稱,如變質砂巖,變質枕狀玄武巖等.
    （二）對于原巖結構、構造沒有保留的變質巖命名的基本原則是：
    次要礦物＋主要礦物＋基本名稱,且含量多的礦物離基本名稱近.
    礦物含量為5－10％時前面加“含”.但對于特征變質礦物當其含量小于5%時,才在其 前冠以“含”字；
    礦物含量>10％時直接參加命名.
    巖石命名時,礦物名稱可以縮寫,一般可以縮減一個字至兩個字,用兩個字為宜.如黑 云母縮寫為“黑云”,紫蘇輝石縮寫為“紫蘇”,鉀長石與斜長石含量相近時,可稱“二長” 等.25％,含片狀、柱狀礦物較少,片狀、柱狀礦物定向排列.
    (6)混合巖（migmatite）:混合巖是變質巖向巖漿巖過渡的一種巖石類型,混合巖由基體 （substrate）和脈體（vein material）或新成體（neosome）和古成體(paleosome)兩個基本組 成部分構成.基體是角閃巖相或麻粒巖相變質巖,代表混合巖原巖,脈體是長英質或花崗質 物質,代表混合巖中新生的部分.基體與脈體的空間排布方式決定了混合巖構造特點.最常 見的混合巖有角礫狀混合巖、眼球狀混合巖、條帶狀混合巖和云染狀混合巖（云染巖）等4 類.
    (7)大理巖（marble）：巖石一般為無色,粒柱狀變晶結構,塊狀構造,主要由方解石、 白云石等礦物組成,含量大于50％.原巖是石灰巖或白云巖,如果原巖成分不純,則變質 形成大理巖中可含少量鎂橄欖石、鈣鋁榴石、透輝石等硅酸鹽礦物,這種大理巖可稱斑花大 理巖(calciphyre).如果硅酸鹽礦物含量很大超過了碳酸鹽的含量,則屬鈣硅酸鹽粒巖類(calcsilicate fels).大理巖多半是塊狀構造的,但可承襲原巖的層理而具有條帶狀構造.
    (8)石英巖（quartzite）：粒狀變晶結構,塊狀構造.是石英砂巖或燧石重結晶的產物, 主要由石英所組成,含量大于85％.顆粒細而均勻的石英巖俗稱“油石”,可做高級磨料； 不純的石英巖常常含有白云母、綠泥石和少量不透明礦物如鏡鐵礦、磁鐵礦等.多數石英巖 是塊狀構造的,但如變質過程中有應力參與時,則具片狀構造,可稱片狀石英巖.
    (9)綠巖（greenstone）:為細粒低級變質的鎂鐵質巖石,綠色,具塊狀構造、變余枕狀構 造或變余杏仁構造,片理不發育.主要由鈉長石、綠簾石、陽起石和綠泥石組成.其原巖主 要為基性火成巖.
    (10)角閃巖(amphibolite)：巖石一般為深色,多具柱狀變晶結構,塊狀構造、片狀構造、 片麻狀構造或條帶狀構造,主要由普通角閃石和斜長石組成,一般情況下兩類礦物含量大致 相等,稱為斜長角閃巖.如果巖石中斜長石含量很少或不存在,主要由角閃石構成時稱角閃 石巖(hornblendite)；如果片理發育,線理顯著,則可稱角閃片巖；反之,如果斜長石含量超 過角閃石而巖石中又含顯著的石英,且具片麻狀構造者,則稱角閃斜長片麻巖,無石英者, 可稱淺色斜長角閃巖.
    (11)麻粒巖(granulite)：麻粒巖是指經受了麻粒巖相變質作用的長英質、鎂鐵質及超鎂鐵 質變質巖.一般為細粒到中粒粒狀變晶結構,塊狀或片麻狀構造,主要由長石及鐵鎂礦物（紫蘇輝石、透輝石及石榴石）組成,含或不含石英.麻粒巖中常含有透鏡狀石英顆粒集合體(即所謂“圓盤狀石英”).
    (12)榴輝巖（eclogite）：巖石主要呈深紅色,粒柱狀變晶結構,主要由綠輝石和石榴子 石兩種礦物所組成的高壓基性變質巖.榴輝巖中還可以出現石英、藍晶石、斜方輝石、金紅 石及柯石英等.
    榴輝巖可依據其中出現的特征原生礦物進一步命名,如柯石英榴輝巖、藍晶石榴輝巖和 斜方輝石榴輝巖等.
    (13)變粒巖(leptynite)：主要為中細粒等粒變晶結構,塊狀構造,有時具有不顯著的面理 或弱的片麻狀構造.是一種主要由長石、石英所組成的巖石,其中長石含量一般大于石英含 量,暗色礦物含量小于30％,又稱長英粒巖.暗色礦物小于10％者稱為淺粒巖（Leptite）, 對于其中有紫蘇輝石或石榴子石等礦物者,其變質程度已達麻粒巖相,應稱麻粒巖.
    (14)紫蘇花崗巖（charnockite）：紫蘇花崗巖是含紫蘇輝石的中酸性巖石,它們有和麻粒 巖一樣的礦物成分,卻有和巖漿巖一樣的結構、構造和外貌,有時甚至有巖漿巖的產狀.常 具有花崗結構,片麻狀構造,主要由紫蘇輝石、石榴石、角閃石、黑云母、微斜長石、條紋 長石、斜長石及石英組成.紫蘇花崗巖經常與麻粒巖相變質巖緊密伴生,是深部地殼的一個 重要組成部分.
    (15)角巖（hornfels）：是接觸變質中特有而且常見的巖石,細粒粒狀變晶結構或斑狀變 晶結構,肉眼下一般為致密均勻的塊狀構造.主要由細粒長石、石英、云母及角閃石等組成, 角巖中由于礦物顆粒較細,致密堅硬,不具定向構造,表面光滑,很象“牛角”,因此得名. 一般按斑晶礦物可進一步命名,如紅柱石角巖、堇青石角巖等.
    (16)玻化巖（buchite）:在巖體與圍巖接觸帶靠近巖體一側圍巖中由于變質溫度很高,且 冷卻速度很快的情況下,大部分物質來不及結晶而形成玻璃.這種在巖體邊部且全部由玻璃 組成的巖石叫玻化巖.
    (17)糜棱巖（mylonite）：是動力變質巖的典型巖石之一.細粒至微細基質含量50-90%. 具顯著剪切面理,可稱糜棱面理.糜棱面理與韌性剪切變形的運動學圖象相適應.基質之間 為未受塑性變形的原巖物質稱為“殘斑”.殘斑礦物因流變學性質不同有著不同形態.原巖 中石英晶粒易于因晶內塑性拉長呈扁豆狀甚至呈紋帶狀,長石類多呈透鏡狀,常沿內部解理 移動形成多米諾骨牌一樣的構造,可借以判定局部剪切作用的方向.云母,角閃石的殘斑常 被拉斷呈布丁或成魚狀,稱“云母魚”.殘斑礦物晶內常有塑性變形,如石英殘斑中的變形 紋、變形帶和“畢姆紋”,其他礦物殘斑也有明顯的晶內塑性應變如波狀消光、機械雙晶、雙晶頁理和解理的彎曲、扭折以及晶粒邊緣的顆粒化等現象.
    (18)碎裂巖（cataclasite）,碎裂巖不同于糜棱巖,成因上以脆性變形為主.巖石無明顯 的定向構造.碎基含量50-90%,主要碎裂物質粒徑在0.1-0.5mm 之間.碎斑礦物常見顯微 裂隙等脆性破裂的特征,重結晶作用相對微弱.
    六、變質巖鑒定報告的要求
    1 、手標本觀察和描述
    標本編號和產地
    （1）巖石的顏色指巖石的總體顏色,描述時不僅要描述顏色種類,還須描述巖石的 深淺,如暗黑色,淺肉紅色.有時巖石新鮮面和風化面的顏色得分別描述.
    （2）礦物成分可分為特征變質礦物、主要礦物和次要礦物.特征變質礦物應描述其 晶形、顏色、光澤、解理、硬度、大小和含量.對主要礦物則簡要描述其主要特征、大小和 含量.礦物顆粒大小是指礦物平均粒度大小,也可指礦物粒度變化范圍；對于斑狀變晶結構 的巖石,變斑晶與基質特征分開描述并估計其含量.
    （3）結構構造根據巖石中礦物顆粒大小和形態特征,確定巖石的結構；根據巖石中 礦物空間排列的特征,確定巖石的構造.觀察變質巖構造特點時要注意巖石有無定向性、有 無條帶或細脈等.
    （4）其它特征如巖石中礦物次生蝕變等.
    （5）巖石定名
    2、顯微鏡下觀察和描述
    薄片編號
    （1）礦物成分每種礦物分別描述各自的最主要鑒定特征、形態、大小、百分含量、 與其他礦物的關系及次生變化等.
    對薄片中特征變質礦物或未知礦物應作系統的光學特征的描述,其內容是： 單偏光下晶形、顏色（多色性和吸收性）、突起、解理（幾組、解理完全程度）及解 理夾角.
    正交偏光下最高干涉色級和色序、消光類型、消光角數值（只能在定向切面上測得,
    并應在錐光系統下檢查該切面是否是定向切面,應寫明是哪個結晶軸與哪個光學主軸之間的 夾角）,如藍晶石的消光角C∧Ng=30°（是在銳角等分線的切面上測得）、延性符號和雙晶特征.
    錐光下軸性、光性符號、2V 大小.
    對巖石中常見的礦物成分,則描述其最主要的光性特征,一般不需要描述錐光系統的光 學特征.
    用顯微鏡的目鏡微尺測量礦物顆粒大小,估計巖石中礦物含量.
    （2）結構構造
    根據巖石中礦物顆粒大小及其形態特征定出主要結構,詳細描述礦物之間的相互關系和 礦物受應力作用影響而呈現的局部結構等特征.描述巖石中礦物空間排列分布的特征以反映 巖石的構造.
    （3）其它特征有關退化變質、疊加變質等現象.
    （4）巖石的詳細定名.
    （5）成因分析：
    ①根據重結晶程度、礦物共生組合、特征變質礦物等分析變質相條件.
    ②根據可能存在的變余結構構造特征、礦物共生組合的化學類型、特征變質礦物的 化學成分來判斷可能的原巖類型.
    （6）巖石素描圖素描圖共有兩種,一種是局部素描,重點表示礦物之間的關系,或 特殊足夠的特征；另一種是鏡下巖石素描圖.繪圖時應注意選擇有意義和有代表性的局部視 域；應顯示出礦物的基本而明顯的鏡下特征,如突起、晶形、解理、雙晶等,并注明礦物代 號；礦物之間的接觸關系；礦物的含量比例；單偏光和正交偏光的選擇.在素描圖下應說明 巖石名稱、圖中反映的問題、偏光情況、視域直徑、產地（資料來源）等.
    七、鑒定變質巖應注意的問題
    變質巖是不同原巖經各種變質作用后形成的產物.同一原巖經受不同的變質作用可形成 不同的變質巖；同時,在相同的變質條件下,由于原巖不同也可形成不同的變質巖.這些都 對變質巖的準確定名帶來困難.盡管如此,在變質巖鑒定中,還是有一些準則可以遵循的, 只要掌握其變化規律,對變質巖的鑒定是很有幫助的.
    1、首先應該掌握各大類變質巖的主要特征（包括礦物成分、含量、結構、構造和定名 原則）.這是鑒定變質巖的基礎.
    2、在變質巖命名時,首先應該鑒定巖石中主要礦物成分.對大多數變質巖來說,主要礦物不外乎石英、長石、云母、角閃石、輝石、碳酸鹽礦物等.確定了巖石的主要礦物成分 和含量,也就等于確定了變質巖的基本名稱（即巖石大類）.
    3、遇到不認識的特征變質礦物時,可利用礦物共生組合的規律,判斷可能出現哪些變 質礦物,盡量縮小要鑒定礦物的范圍.如原巖為富鋁系列變質巖時其特征變質礦物可能有紅 柱石、藍晶石、夕線石、十字石、石榴子石、堇青石、硬綠泥石等.然后,根據巖石的變質 程度和礦物共生組合規律,再進一步鑒別.如低級變質巖石中可能有硬綠泥石、石榴子石； 中級變質巖石中低壓條件下可能有紅柱石、堇青石；中壓條件下應有藍晶石、十字石和石榴 子石等礦物；高級變質巖石中可能有夕線石、堇青石、石榴子石和紫蘇輝石等.
    4、巖石的定名原則
    變質巖石定名原則主要是：次要（特征變質）礦物+主要礦物+基本名稱.而對于有些 特殊的定名原則,如麻粒巖中暗色和淺色麻粒巖的含義和區別,應與其它巖石的定名原則區 分開來.
    5、除了準確鑒定和命名變質巖以外,在顯微鏡下還應注意礦物之間的關系.礦物之間 平衡和不平衡關系對劃分變質作用期次,確定平衡礦物共生組合具有非常重要的意義.
    總之,鑒定變質巖,必須多觀察,多實踐,多思考,不斷總結其主要鑒定特征.
    八、變質巖巖石學實驗課具體安排
    實驗一、接觸熱變質巖－動力變質巖－氣液變質巖(手標本)
    一、目的
    了解接觸熱變質巖－動力變質巖－氣液變質巖手標本的基本特征、描述方法以及特 征變質礦物在肉眼下的主要鑒定特征.學會變質巖手標本描述方法.
    二、內容和要求
    1. 實驗材料
    (1) 紅柱石角巖；(2) 糜棱巖；(3) 構造角礫巖；(4) 石榴石透輝石矽卡巖；(5). 云英巖；(6) 蛇紋巖
    2. 要求
    (1) 認識特征變質礦物紅柱石、石榴石及透輝石；
    (2) 學會變質巖的分類命名原則和方法
    (3) 學會觀察接觸熱變質巖的特征和描述方法；
    (4) 學會觀察糜棱巖及構造角礫巖的構造特征和描述方法.
    三、提示
    礦物肉眼的主要鑒定特征可參考附錄一.
    實驗二、接觸熱變質巖（顯微鏡）
    一、目的
    了解接觸熱變質巖的基本特征、主要內容和共生分析方法.
    二、內容和要求
    1. 實驗材料
    (1) 堇青石角巖；(2) 硅灰石大理巖
    2. 要求
    (1) 認識特征變質礦物堇青石、透閃石及透輝石在顯微鏡下特征；
    (2) 學會觀察堇青石角巖和透閃石大理巖的結構、構造特征；
    (3) 掌握描述接觸熱變質巖的方法.
    三、提示
    1. 堇青石角巖整個巖石的結構為斑狀變晶結構,基質結構為角巖結構；
    2. 堇青石和長石的最主要區別是具有特征的三連晶或六連晶.
    匿名用戶 | 2017-05-23 12:35

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