B2 · 出版卷 7

变质相、指数矿物和反应

Facies、isograd、mineral reactions、P–T path

学习目标

完成本课后，读者应能解释变质相和等变质线，区分指数矿物与通用级别标志，阅读反应结构，建立带限定条件的温压路径，并评估温压计与相图建模的假设。

沿一条填图带，含绿泥石的泥质岩依次过渡为含黑云母、石榴子石、十字石和矽线石的岩石。在一块样品中，石榴子石核部含大量绿泥石和石英包裹体，边部与黑云母相接，晚期绿泥石则交代裂隙。地图记录的是简单级别升高、被褶皱的等变质线、不同总体成分、多期变质，还是退变质？

该序列很有用，却不能自动解释。指数矿物出现依赖有效总体成分、压力、流体和反应进度；等变质线是标志矿物或反应标准的空间面，不一定是同时面。必须用结构关系把地图样式连接到温压—变形历史。

变质相把在特定组成中、相近条件范围形成的矿物组合归为一组。绿片岩相、角闪岩相、麻粒岩相、蓝片岩相和榴辉岩相并不是可以按颜色命名的通用岩名。诊断组合强烈依赖原岩，传统上尤其依赖基性参考组成。

当某矿物首次出现或特征出现能够追踪特定组成域中的反应或级别变化时，它可作为指数矿物；标出该出现或反应边界的地图线面为等变质线。如果总体成分横向变化，同一矿物边界未必具有相同意义；构造重复和截断也会扭曲其形态。

矿物反应可以是不连续反应、连续反应或动力学上不完全的反应。一个简化脱水反应可写为


\text{含水反应物}=\text{较少含水产物}+\mathrm{H_2O}.

真实反应必须组分守恒，并采用适当的固溶体组成。产物可形成反应边、冠状体、后成合晶或沿面理生长的新颗粒。保存状况取决于成核、扩散、流体逸出和后期变形。

温压路径表示一个物质微区随时间经历的条件。进变质通常伴随变质温度升高，退变质发生于峰期后温度下降，但压力可以独立升降。顺时针或逆时针路径是需要年代和结构证据的解释，不能从一个矿物组合直接读出构造标签。

按结构微区建立矿物组合表。将确实共生接触的矿物与包裹体、残留相和裂隙产物分开，记录矿物成分与环带。如果推断矿物反应，应展示反应物、产物以及它们与变形的关系。

传统温压计组合了对压力和温度敏感程度不同的标定平衡。假剖面针对特定总体成分在温压网格上计算稳定组合；矿物成分等值线和模式比例还可进一步限制范围。每个结果都依赖热力学数据、活度—组成模型、氧化状态、流体假设和有效总体成分。

不确定性不只是计算等值线的宽度，还包括体系是否达到平衡、分析成分是否被后期修改，以及所建模化学体系是否代表该微区。必须报告替代微区和模型选择。

温压模型审核应至少进行三项扰动：改变分析误差范围，改变有效总体成分，改变合理的流体或氧化状态假设。若峰值场在这些扰动下大幅移动，应报告一组条件范围，并说明哪一项新分析最能缩小范围。若不同热力学数据或活度模型给出不同结果，这种模型间差异属于方法不确定性，不能只引用求解器内部误差。

假设一块泥质岩中，石榴子石核部有大量绿泥石包裹体，边部邻接黑云母和十字石，较晚面理中出现矽线石，裂隙内有晚期绿泥石。可辩护的相对路径为：

该序列本身不给出数值温压。应使用具有代表性的有效组成建立假剖面，并比较预测组合、石榴子石模式和核—边成分。如果模型匹配边部而不匹配核部，应把核部视为早期分离微区，而不是强迫单一平衡计算同时解释两者。

若传统估计为 650\pm50\ ^\circ\mathrm{C} 和 0.7\pm0.15\ \mathrm{GPa}，应绘制不确定性区域，而非只画中心点。模型稳定场与该区域重叠属于支持证据；如果两种方法共享热力学标定，则不能把这种重叠当作完全独立验证。

变质相图是示意且依赖组成。岩石可以保留早期变质相组合，同时在另一变质相中局部再平衡。“麻粒岩”可指变质相，也可在某些体系中指满足特定标准的岩名，必须声明用法。蓝色不是蓝片岩诊断标准，榴辉岩也不是仅凭红绿矿物命名。

等变质线可被断层错移、褶皱、重复，也可受总体成分控制。矿物等值线不相交可能源于分析平均多个环带或模型不完整。求解器给出的很小数值误差不包含地质微区选择的不确定性。

建立含七个示意变质相场的温压图，并绘制两个经过同一峰值相场的路径：一个早期高压，一个后期较低压升温。对每条路径预测三项可区分的结构或年代观察。

在一个合成褶皱区填绘五种指数矿物，画出至少两种可能的等变质线构型，并指出选择它们所需的构造测量。