2012-09-23

1

Metamorphic Minearl Assemblageg

Stable Mineral Assemblages in Metamorphic Rocks

• 평형을 이루는 광물 조합

• 평형상태에서, 광물학(그리고 각 광물들의 화학성분)

은 T, P, X에 의해 결정됨.

• “광물의 성인” 은 평형상태의 광물 조합과 관련됨.

• 잔류광물이나 후기에 변질 광물들은 특정한 상태를

제외하고는 고려사항에서 배재된다.

The Phase Rule in Metamorphic Systems• 상률, 평형상태에서 시스템에 적용됨.

F = C – P + 2 the phase rule (6-1)

P is the number of phases in the system

C is the number of components: the minimum number of

chemical constituents required to specify every phase

in the system

F is the number of degrees of freedom: the number of

independently variable intensive parameters of state

(such as temperature, pressure, the composition of

each phase, etc.)

변성지역의전형적인시료

변성대내에서가능성있는시료를선택, 등변성

도선상의정확한것은아님.

대신에 상다이어그램상에 아무 곳을 취함.

di i t fi ld내일 가능성이 있는 지점이지만divariant field내일 가능성이 있는 지점이지만

univariant curve 또는 invariant point은 아님.

가장 일반적인 상태는 divariant (F = 2)이며, 압력

과 온도가 광물 조합의 영향 없이 독립적으로 변할

수 있다는 것을 의미한다.

• 만일 F ≥ 2인 것이 가장 일반적인 상태라면, 상률은

다음과 같이 그에 따라서 다음과 같이 조절될 수도

있다.

F = C – P + 2 ≥ 2

P ≤ C (24 1)P ≤ C (24-1)

• 이것이 Goldschmidt’s mineralogical phase

rule 또는 단순한 mineralogical phase rule

이다. P P = = CC

암석을 위해 우리가 결정한 C를 추정하면

아래 세가지 시나리오를 고려할 수 있다.

a) P = C

변성암에서 표준 divariant 상태(일반적으로 많

이 만나는 상태임)

이 암석은 아마도 변성대 내의 평형 광물 조합

을 묘사할 것이다.

2012-09-23

2

b) P < C

고용체를 나타내는 일반적인 광물 시스템

주로 화성암에서 볼 수있는 시스템 LiquidLiquid

PlagioclasePlagioclase

Liquid

plus

Plagioclase

P = 1C = 2

c) P > C

상대적으로 재미있는 상태이며, 다음 셋 중 한 개의 상태가 적용됨:

1) F 21) F < 2• 대상 시료가 univariant reaction curve (isogard) 또는

invariant point 지점에서 채취되었을 경우 (P = 2 or P = 3)

아래 세가지 시나리오를 고려해봐라.

C = 1P = 1 일반적임P = 2 귀함P = 3 오로지P 3 오로지invariant point에 해당하는 특정한 P-T상태(3.7 kbar and 500oC)

Figure 21-9. The P-T phase diagram for the system Al2SiO5calculated using the program TWQ (Berman, 1988, 1990, 1991). Winter (2001) An Introduction to Igneous and Metamorphic Petrology. Prentice Hall.

2) 변성암 내의 광물 조합이 평형상태를 이루지못했을 경우.

상률(phase rule)이란것은평형상태의계

(equilibrium systems)에서만적용되는것이고,

만일평형상태가되지못했다면, 공존하는

광물들의수는다양해질것임.

3) 관찰자가 정확하게 성분(Components)의 수를선택하지 못했을 경우.

• C 의 적절한 선택을 위한 가이드라인은

CaAl2Si2O8 (anorthite)같은 1-component system에서 시작

하면, 우리가 여기에 추가할 수 있는 주/미량 성분들의 일반

적인 세가지 타입이 존재한다적인 세가지 타입이 존재한다.

a) 새로운 상을 만들어내는 성분

CaMgSi2O6 (diopside)와 같은 성분을 추가하면, 추가정

인 상들이 결과적으로 만들어지는데, 예를 들어 binary

Di-An system에서 투휘석(diopside)은 고상선 아래에서

anorthite와 공존한다.

3) 관찰자가 정확하게 성분(Components)의 수를 선택하지 못했을 경우.

b) 다른 성분들을 치환하는 성분을 고려해야 함.

1-C anorthite system에 NaAlSi3O8 (albite) 같은 성분의

추가는 고상선 아래에서 single solid-solution mineral

(하나의 고용 체 광물; plagioclase)을 만드는 회장석 조(하나의 고용 체 광물; plagioclase)을 만드는 회장석 조

직을 형성할 것임.

Fe와 Mn은 일반적으로 Mg를 치환

Al은 Si를 치환하는 경우도 있음.

Na 는 K를 치환하는 경우도 있음.

2012-09-23

3

3) 관찰자가 정확하게 성분(Components)의 수를선택하지 못했을 경우.

c) 완벽하게이동(이동성이좋은)하는성분을 고려해야함.

자유롭게 이동하는 유체 성분이나 유체에 잘 녹고 이

동성이 좋은 성분들

그와 같은 성분들의 화학적 활동도(activity)가 일반적( y)

으로 그 지역 암석 시스템의 외부적 요소에의해 조절

되는 경우.

그런 것들은 변성계를 위해 유추되는 C에서 일반적으

로 무시됨.

가장 단순한 변성 시스템인 MgO-H2O를 고려하면,

이 시스템에서 가능성 있는 자연의 상(phases)은 periclase

(MgO), aqueous fluid (H2O), 및 brucite (Mg(OH)2)

우리는 물이 완벽하게 이동성이 좋은지 그렇지 않은지에

대해서 어떻게 H2O를 다루어야 할까?

반응식( i )은 이 시스템에서 잠재적인 상들 사이에서반응식(reaction)은 이 시스템에서 잠재적인 상들 사이에서

다음과 같이 발생한다:

MgO + H2O → Mg(OH)2 Per + Fluid = Bru

후퇴변성(retrograde) 반응 (암석의 냉각 및 수화작용에서

발생)

The System MgO-H2O

반응 커브의 냉각작용, 즉, Brucite를 형성하는 물과 periclase의 반응: MgO + H2O → Mg(OH)2

Figure 24-1. P-T phase diagram illustrating the reaction brucite = periclase + water, calculated using the program TWQ of Berman (1988, 1990, 1991). From Winter (2001). An Introduction to Igneous and Metamorphic Petrology. Prentice Hall.

The System MgO-H2OReaction: periclase가 brucite와 공존:P = C + 1F = 1 (#2 reason to violate the mineral-ogical phase rule)

곡선을 벗어난 영역에서, 모든 periclase는 반응에 의해 소모되어야만 하고 brucite만 남아 있는 상이다. 따라서 P = 1 및 C = 1 이됨.

The System MgO-H2O

Periclase + H2O react to form bruciteMgO + H2O → Mg(OH)2

The System MgO-H2O

MgO + H2O → Mg(OH)2

위의 반응은 물이 부족하면, 과

잉 periclase가 brucite 안정영

역에서도 남아 있게 됨.

2012-09-23

4

만일 물이 brucite가 완전하게 반응하지 않을 정도로 불충분하

게 존재한다면 Periclase가 다이어그램의 어떤 영역에도 안정하

게 남아있다고 결론내리면 됨.

다른 지점(univariant curve가 아닌 다른 영역)에서 우리는two phases있을 것으로 예측해야만 한다. P = brucite + periclase(반응곡선 이하의 온도=물이 제한적인 환경) 또는P= periclase + water (반응곡선 이상의 온도)

무엇이 옳바른지 어떻게 알 수 있을까?

• 변성암은 다음과 같은 것을 당신에게 알려준다.• 상률(phase rule)은 해석을 위한 도구이지 예측을 위한

것은 아니다. 그리고 암석이 어떻게 거동했는지는 말해주지 않는다.

• 만일 당신이 상대적으로 적은 상의 개수의 광물조합을보았다면 (e g Per or Bru in the MgO H O system) 그보았다면 (e.g. Per or Bru in the MgO-H2O system), 그것은 일부 성분이 이동성이 좋은 성분이다.

• 만일 종종 어떤 지역에서 다수의 상을 갖는 광물조합을관찰했다면 (e.g. periclase + brucite), 아마도 Univariantcurve 상에 영역일 확률이 높고 상률을 올바르게 적용시키기위해 H2O 또는 CO2 같은 다른 이동성이 큰 상들을포함하는 성분들을 요구할 수도 있다.

상평형도상평형도는 광물 조합의 화학성분을 그래픽적으

로 도시한 것과 관련됨.

단순사례: 사장석성분과같은선형의2성분(C = 2)2성분(C = 2)

= 100 An/(An+Ab)

상평형도3-C 광물 성분은 삼각형의 상평형도 다이어그램에 도시됨.

x, y, z, xz, xyz, and yz2

x-xy-x2zxy-xyz-x2zxy-xyz-yxyz-z-x2zy-z-xyz

어떤어떤변성암에서변성암에서 55개의개의광물조합을광물조합을가정해보면가정해보면

y z xyz

Figure 24-2. Hypothetical three-component chemographic compatibility diagram illustrating the positions of various stable minerals. Minerals that coexist compatibly under the range of P-T conditions specific to the diagram are connected by tie-lines. After Best (1982) Igneous and Metamorphic Petrology. W. H. Freeman.

공존선Tie-line

2012-09-23

5

이 성분들은 5개의 작은 삼각형(A-E)으로chemographic diagram이 구분됨.

A: x-xy-x2zB: xy-xyz-x2zC: xy-xyz-yD: xyz-z-x2zE: y-z-xyz

일반적으로 3개의 상이 한 지점에 적용됨. 따라서

P = C

만일 현재 관찰하고 있는 암석의 전암 화학성분이(B)라면 이 암석에서 나올 수 있는 광물은?

A: x-xy-x2zB: xy-xyz-x2zC: xy xyz yC: xy-xyz-yD: xyz-z-x2zE: y-z-xyz

만일 당신이 공존선상에 떨어지는 성분 (암석의 전암성분; f)를 취했다면 무슨 일이 일어나는가?

P = 2

상평형도확실하게 묘사된 특정 다이어그램은 일부 변성지역에서 P-T conditions 의 특정 영역을 표현하기도 함. P와 T가 변화하면 광물들의 안정성과 그것들의 조합이변함.

서로 다른 변성정도에서 다이어그램은 다음과 같이서 다 에서 다이어 다 과 이변화함.

특정 광물들이 안정하게 됨. 동일한 광물들의 서로 다른 배열 (서로 다른 tie-lines 서로 다른 공존상-mineral-과 연결됨)

일부 광물들이 solid solution (고용체) 를 나타내는 다이어그램의 사례

Figure 24-2. Hypothetical three componentthree-component chemographiccompatibility diagram illustrating the positions of various stable minerals, many of which exhibit solid solution. After Best (1982) Igneous and Metamorphic Petrology. W. H. Freeman.

2012-09-23

6

만일 공존선 상에 Xbulk 가 존재 (f) – 전암 성분 도시

Figure 24-2. Hypothetical three componentthree-component chemographiccompatibility diagram illustrating the positions of various stable minerals, many of which exhibit solid solution. After Best (1982) Igneous and Metamorphic Petrology. W. H. Freeman.

Xbulk in 3-phase triangles F = 2 (P & T) so Xmin fixed

F = C - P + 2C = PC P

변성암에서 상평형도

• 가장 일반적인 자연상태의 암석 : SiO2, Al2O3, K2O, CaO, Na2O, FeO, MgO, MnO, H2O 으로구성 (C = 9)

• 2차원적으로 쉽게 생각할 수 있는 최대 성분• 2차원적으로 쉽게 생각할 수 있는 최대 성분의 개수 : 3성분(C=3)

• 그렇다면 올바른 성분의 선택은????

• 가장 단순한 방법을 고려 (암석의 주성분의랭킹= Top 5)

1) 간단하게 무시되는 성분• 미량원소• 오로지 하나의 광물에만 들어가는 원소• 이동성이 좋은 성분 (H2O, CO2 etc)

2) 같이 결합하는 원소(Combine components)• 고용체에서 서로간 치환을 해주는 성분 (Fe + Mg)용체에서 서 간 치환을 해주는 성분 ( g)

3) 암석의 타입을 제한하는 원소• Ex) 석회암 : CaO

4) 일부 투영법을 이용하는 경우도 있음• AFM diagram 에서 흑운모의 투영

The ACF Diagram• “염기성 암석”에서 변성광물조합을 묘사한

간단한 3-C 삼각 다이어그램• 변성작용동안 출현하고 사라지는 광물들에만

집중함. 따라서 변성 정도를 지시하는 지시자로• 따라서 변성 정도를 지시하는 지시자로사용됨.

• A =Al2O3, C=CaO, F=FeO ????

NO!!!!!

Figure 24-4. After Ehlers and Blatt (1982). Petrology. Freeman. And Miyashiro (1994) Metamorphic Petrology. Oxford.

2012-09-23

7

The ACF Diagram

• The three pseudo-components are all

calculated on an atomic basis:

A = Al2O3 + Fe2O3 - Na2O - K2O

C = CaO - 3.3 P2O5

F = FeO + MgO + MnO

The ACF DiagramA = Al2O3 + Fe2O3 - Na2O - K2O

왜 빼는 성분이 있을까?

• 일반적인 염기성 암석에서 Na, K는 전형적으로 정장석과

조장석(Albite)를 만들기위해 Al과 결합함.

• ACF diagram에서, 장석류를 제외한 다른 K-bearing

metamorphic minerals만 존재

• 장석에서 Al2O3 : Na2O or K2O 비율(automic ratio)은 1:1,

따라서 1:1 비율만큼 장석을 형성한다 가정하고 빼주는 것임.

The ACF Diagram

• 회장석 (Anorthite) : CaAl2Si2O8

• A = 1 + 0 - 0 - 0 = 1, C = 1 - 0 = 1, and F = 0

P i i l l t 2 li

An example:

• Provisional values sum to 2, so we can normalize

to 1.0 by multiplying each value by ½, resulting in

A = 0.5

C = 0.5

F = 0

A = Al2O3 + Fe2O3 - Na2O - K2O

C = CaO - 3.3 P2O5

F = FeO + MgO + MnO

Figure 24-4. After Ehlers and Blatt (1982). Petrology. Freeman. And Miyashiro (1994) Metamorphic Petrology. Oxford.

특정 P와 T 영역에 관련된 전형적인 ACF diagram (the

kyanite zone in the Scottish Highlands)

Figure 24-5. After Turner

(1981). Metamorphic

Petrology. McGraw Hill.

The AKF Diagram이질퇴적암(Pelitic sedimentary rocks)이 Al2O3 와 K2O를 많이

함유하고 상대적으로 CaO를 적게 갖기 때문에 Eskola가 제안한

새로운 다이어그램.

• AKF diagram에서, 세가지 성분:

A = Al2O3 + Fe2O3 - Na2O - K2O - CaO

K = K2O

F = FeO + MgO + MnO

K2O를 갖는 광물조합이 포함됨.

2012-09-23

8

Figure 24-6. After Ehlers and Blatt (1982). Petrology.

Freeman.

AKF compatibility diagram (Eskola, 1915) illustrating paragenesis

of pelitic hornfelses, Orijärvi region Finland

Figure 24-7. After Eskola (1915) and Turner (1981) Metamorphic Petrology. McGraw Hill.

변성니질암에서 가장 일반적인 광물 3종: andalusite,

muscovite, and microcline.

이 광물들은 AKF 다이어그램에서 별개의 지점으로 존재

Figure 24-7. After Ehlers and Blatt(1982). Petrology. Freeman.

• And & Ms 는 ACF

diagram에서 같은 지점에

도시되고 그리고

미사장석은 도시되지 않음.

• 따라서 K와 Al 성분이 많은

이질암류는 ACF

diagram을 적용하는 것이

부적절함

상평형도에서 투영

• 왜 ACF / AKF diagram에서 SiO2는 배제할까?

• A와 C에서 빼낸 성분은 무엇인가? - Na O - K O –

투영법 고찰:

• A와 C에서 빼낸 성분은 무엇인가? - Na2O - K2O –

CaO, -P2O5

• AFM 다이어그램과 투영된 변성 상다이어그램의

결점을 잘 이해하는데 도움을 줌.

상평형도에서 투영

• 단순하게 C = CaO, M = MgO, S = SiO2 이고, 특정

원소나 상에 대한 제거 작업을 하지 않는 방법을 생각해

보자.

Example- the ternary system: CaO-MgO-SiO2 (“CMS”)

• 아래의 광물을 CMS 다이어그램에 도시해보면:

Fo - Mg2SiO4 Per - MgO

En - MgSiO3 Qtz - SiO2

Di - CaMgSi2O6 Cc - CaCO3

상평형도에서 투영Fo -Mg2SiO4 Per - MgO En - MgSiO3

Qtz - SiO2 Di -CaMgSi2O6 Cc - CaCO3

2012-09-23

9

The line intersects the M-S the side at a point equivalent to 33% MgO67% SiO2

Note that any point on the dashed line from C through Di to the M-S

side has a constant ratio of Mg:Si = 1:2

Di - CaMgSi2O6

상평형도에서 투영

•• PseudoPseudo--binarybinary MgMg--Si diagram in which Di is Si diagram in which Di is projected to a 33 Mg projected to a 33 Mg -- 66 Si66 Si ((1:21:2))

Fo -Mg2SiO4 Per - MgO En - MgSiO3

Qtz - SiO2 Di -CaMgSi2O6 Cc - CaCO3

MgOMgO SiOSiO22FoFo EnEn Di'Di' QQPerPer

+ Cal+ Cal

상평형도에서 투영

•• Could project Di Could project Di from SiOfrom SiO22 and get and get CC == 0.5, M0.5, M == 0.50.5((1:11:1))

MgO CaODi' CalPer, Fo, En

+ Qtz

Di - Ca1Mg1Si2O6

상평형도에서 투영

광물학적인 상률 (P C) 과 연관지으면

MgO SiO2Fo En Di' QPer

• 광물학적인 상률 (P = C) 과 연관지으면아래의 2-phase 광물 조합이 위의 2-component system에서 적용됨.

Per + Fo Fo + EnEn + Di Di + Q

상평형도에서 투영

• ACF and AKF diagrams에서 SiO2 배제: 석영으로부터 투영

• 가장 간단한 이유 : 어떤 정점으로부터 투영되는성분은 성분에서 배제한다. (아래 그림 C 배제됨)

• 이 방식의 결점은 이러한 투영이 어떠한 크기(차원; dimension)을 없애면서까지 진정한 상관관계를묘사한다는 점이다.

MgO SiO2Fo En Di' QPer

+ Cal

투영법 (4성분계)Two compounds plot within the ABCQ compositional tetrahedron,

x (formula ABCQ)y (formula A2B2CQ)

Figure 24-12. Winter (2001) An Introduction to Igneous and Metamorphic Petrology. Prentice Hall.

2012-09-23

10

투영법 (4성분계)

Figure 24 12 Winter

x = ABCQy = A2B2CQ

Figure 24-12. Winter (2001) An Introduction to Igneous and Metamorphic Petrology. Prentice Hall.

투영법 (4성분계)

Figure 24 12 Winter

x = ABCQy = A2B2CQ

Figure 24-12. Winter (2001) An Introduction to Igneous and Metamorphic Petrology. Prentice Hall.

투영법 (4성분계)x plots as x' since A:B:C = 1:1:1 = 33:33:33 y plots as y' since A:B:C = 2:2:1 = 40:40:20

Figure 24 13 Winter

x = ABCQy = A2B2CQ

Figure 24-13. Winter (2001) An Introduction to Igneous and Metamorphic Petrology. Prentice Hall.

투영법 (4성분계)만일 옆의다이어그램이 (q)로부터투영해서 그렸다는것을 기억한다면,아래의 광물조합도충분히 가능하다는것을 알 수 있다.

Fig. 24-13

(q)-a-x-y(q)-b-x-y(q)-a-b-y(q)-a-x-c

오히려 q를 제외한광물조합 a-b-c 는불가능 한것이되어버림. (왜?)

투영법 (4성분계)

Fig. 24-13

A(K)FM Diagram변성니질암류를 위한 AKF 다이어그램의 확장버전

• 비록 AKF 다이어그램이 이질암류를 표현하기에충분하긴 하지만, Thompson (1957)은 Fe와Mg가 대부분의 암석에 포함되어 있는 다양한Mg가 대부분의 암석에 포함되어 있는 다양한염기성 광물들 (석류석, 흑운모, 근청석, 십자석등)에서 똑같은 비율로 들어가지 않는 것을관찰함.

2012-09-23

11

A(K)FM Diagram

Figure 24 17 Partitioning ofFigure 24-17. Partitioning of Mg/Fe in minerals in ultramaficrocks, Bergell aureole, ItalyAfter Trommsdorff and Evans (1972). A J Sci 272, 423-437.

A(K)FM Diagram

A = Al2O3K = K2OK = K2OF = FeOM = MgO

A(K)FM Diagram

Project from a phase that is present in the mineral assemblages tomineral assemblages to be studied

Figure 24-18. AKFM Projection from Mu. After Thompson (1957). Am. Min. 22, 842-858.

Muscovite stable

(a) A simplified petrogenetic grid and (b) pseudosection constructed using the Gibbs program (Spear, 1989) and the dataset of Holland and Powell (1998) (in Cheong, 2008)

Kfs stable

A(K)FM Diagram• At high grades muscovite

dehydrates to K-feldspar as the common high-K phase

• Then the AFM diagram should be projected from K feldsparK-feldspar

• When projected from Kfs, biotite projects within the F-M base of the AFM triangle

Figure 24-18. AKFM Projection from Kfs. After Thompson (1957). Am. Min. 22, 842-858.

A(K)FM DiagramA = Al2O3 - 3K2O (if projected from Ms)

= Al2O3 - K2O (if projected from Kfs) F = FeOM = MgO

2012-09-23

12

A(K)FM DiagramBiotite (from Ms):

KMg2FeSi3AlO10(OH)2A = 0.5 - 3 (0.5) = - 1F = 1 M = 2

To normalize we multiply each by 1.0/(2 + 1 - 1) =

1.0/2 = 0.5Thus A = -0.5

F = 0.5M = 1

A(K)FM Diagram

Figure 24-20. AFM Projection from Ms for mineral assemblages developed in metapelitic rocks in the lower sillimanite zone, New Hampshire After Thompson (1957). Am. Min. 22, 842-858.

Mg-enrichment

typically in the order:

cordierite > chlorite

> biotite > staurolite

> garnet

Figure 27-6. AFM projections showing the relative distribution of Fe and Mg in garnet vs. biotite at approximately 500oC (a) and 800oC (b). From Spear (1993) Metamorphic Phase Equilibria and Pressure-Temperature-Time Paths. Mineral. Soc. Amer. Monograph 1. MSA. Winter (2001) An Introduction to Igneous and Metamorphic Petrology. Prentice Hall.

적절한 상평형도의 선택

• 예를 들어, 특정 지역에서 이질암류를

연구한다고 가정한다면, 이 이질암류의 시스템은

9종류의 기본적인 성분을 포함한다 (SiO Al O9종류의 기본적인 성분을 포함한다. (SiO2, Al2O3,

FeO, MgO, MnO, CaO, Na2O, K2O, and H2O)

• 어떻게 우리는 이 9가지 성분중에서 의미있고

유용한 다이어그램을 얻어낼 수 있을까?

MnO는 FeO + MgO와 같이 생각하거나 배제 (함량이

상대적으로 매우 낮거나 또는 FeO and MgO를 따라서

고용체로 행동)

이질암류에서 Na2O는 일반적으로 사장석에서만

중 하다

적절한 상평형도의 선택

중요하다.

Na 를 사용하고 싶지 않으면 배제

사용하고 싶으면 조장석을 기준으로 투영

H2O 는 상당히 이동성이 좋으며 배제하는 성분임.

•• Common highCommon high--grade mineral assemblage: grade mineral assemblage: SilSil--StSt--MuMu--BtBt--QtzQtz--PlagPlag

적절한 상평형도의 선택

Figure 24-20. AFM Projection from Ms for mineral assemblages developed in metapelitic rocks in the lower sillimanite zone, New Hampshire After Thompson (1957). Am. Min. 22, 842-858.

2012-09-23

13

Figure 24-21. After Ehlers and Blatt (1982). Petrology. Freeman.

적절한 상평형도의 선택 적절한 상평형도의 선택

Figure 24-21. After Ehlers and Blatt (1982). Petrology. Freeman.

• 무수한 상평형도가 다양한 변성암의 종류에서

성인적인 관계를 분석하기 위하여 제안되어 왔음.

• 대부분이 삼성분(삼각 다이어그램)임

• 일부 자연상에서 존재하는 시스템은 3-

적절한 상평형도의 선택

• 일부 자연상에서 존재하는 시스템은 3-

component system에 적절함. 결과적인 변성상도

(metamorphic phase diagram)는 광물 조합의

형식에 엄격하게 적용됨.

• 다른 다이어그램은 투영 방식으로 단순화 됨.

Metapelites

Figure 28-3. Greenschist facies AKF diagrams (using the Spear, 1993, formulation) showing the biotite-in isograd reaction as a “tie-line flip.” In (a), below the isograd, the tie-lines connecting chlorite and K-Feldspar shows that the mineral pair is stable. As grade increases the Chl-Kfs field shrinks to a single tie-line. In (b), above the isograd, biotite + phengite is now stable, and chlorite + K-feldspar are separated by the new biotite-phengite tie-line, so they are no longer stable together. Only the most Al-poor portion of the shaded natural pelite range is affected by this reaction. Winter (2001) An Introduction to Igneous and Metamorphic Petrology. Prentice Hall.

Metapelites

Figure 28-4. A series of AKF diagrams (using the Spear, 1993, formulation) illustrating the migration of the Ms-Bt-Chl and Ms-Kfs-Chl sub-triangles to more Al-rich compositions via continuous reactions in the biotite zone of the greenschist facies above the biotite isograd. Winter (2001) An Introduction to Igneous and Metamorphic Petrology. Prentice Hall.

2012-09-23

14

Metapelites

Figure 28-5. AFM projection for the biotite zone, greenschist facies, above the chloritoid isograd. The compositional ranges of common pelites and granitoids are shaded. Winter (2001) An Introduction to Igneous and Metamorphic Petrology. Prentice Hall.

Metapelites

Figure 28-6. AFM projection for the upper biotite zone, greenschist facies. Although garnet is stable, it is limited to unusually Fe-rich compositions, and does not occur in natural pelites (shaded). Winter (2001) An Introduction to Igneous and Metamorphic Petrology. Prentice Hall.

Metapelites

Figure 28-7. AFM projection for the garnet zone, transitional to the amphibolite facies, showing the tie-line flip associated with reaction (28-8) (compare to Figure 28-6) which introduces garnet into the more Fe-rich types of common (shaded) pelites. After Spear (1993) Metamorphic Phase Equilibria and Pressure-Temperature-Time Paths. Mineral. Soc. Amer. Monograph 1. Winter (2001) An Introduction to Igneous and Metamorphic Petrology. Prentice Hall.

Figure 28-9. AFM projection in the lower staurolite zone of the amphibolite facies, showing the change

Metapelites

p , g gin topology associated with reaction (28-9) in which the lower-grade Cld-Ky tie-line (dashed) is lost and replaced by the St-Chl tie-line. This reaction introduced staurolite to only a small range of Al-rich metapelites. After Spear (1993) Metamorphic Phase Equilibria and Pressure-Temperature-Time Paths. Mineral. Soc. Amer. Monograph 1.

Figure 28-10. AFM projection in the staurolite zone of the amphibolite facies, showing the change in topology associated with the terminal reaction (28-11) in which chloritoid is lost (lost tie-li d h d) i ldi t th

Metapelites

lines are dashed), yielding to the Grt-St-Chl sub-triangle that surrounds it. Winter (2001) An Introduction to Igneous and Metamorphic Petrology. Prentice Hall.

Figure 28-11. AFM diagram for the staurolite zone, amphibolite facies, showing the tie-line flip associated

Metapelites

g pwith reaction (28-12) which introduces staurolite into many low-Al common pelites (shaded). After Carmichael (1970) J. Petrol., 11, 147-181. Winter (2001) An Introduction to Igneous and Metamorphic Petrology. Prentice Hall.

2012-09-23

15

Figure 28-14. AFM projection for the kyanite zone, amphibolitefacies, showing the tie-line flip

Metapelites

facies, showing the tie line flip associated with reaction (28-15) which introduces kyanite into many low-Al common pelites(shaded). After Carmichael (1970) J. Petrol., 11, 147-181. Winter (2001) An Introduction to Igneous and Metamorphic Petrology. Prentice Hall.

Figure 28-15. AFM projection above the sillimanite and “staurolite-out” i d illi it

Metapelites

isograds, sillimanite zone, upper amphibolite facies. Winter (2001) An Introduction to Igneous and Metamorphic Petrology. Prentice Hall.

Metapelites

Figure 28-16. AFM diagram (projected from K-feldspar) above the cordierite-in i d lit f iisograds, granulite facies. Cordierite forms first by reaction (29-14), and then the dashed Sil-Bt tie-line is lost and the Grt-Crd tie-line forms as a result of reaction (28-17). Winter (2001) An Introduction to Igneous and Metamorphic Petrology. Prentice Hall.

Figure 28-17. AFM diagrams (projected from muscovite) for low P/T metamorphism of pelites. a. Cordierite forms between andalusite and chlorite along the Mg-rich side of the diagram via reaction (28-23) in the albite-epidote hornfels facies. b. The compositional range of chloritoid is reduced and that of cordierite expands as the Chl-Cld-And and And-Chl-Crd sub-triangles migrate toward more Fe-rich compositions Andalusite may

Metapelites

compositions. Andalusite may be introduced into Al-rich pelites. c. Cordierite is introduced to many Al-rich pelites via reaction (28-24) in the lowermost hornblende hornfels facies. (d) Chlorite is lost in Ms-bearing pelites as a result of reaction (28-25). Created using the program Gibbs (Spear, 1999) Geol. Materials Res., 1, 1-18. Winter (2001) An Introduction to Igneous and Metamorphic Petrology. Prentice Hall.

Metapelites

Figure 28-18. a. The stability range of staurolite on Figure 28-2 (red). b. AFM projection in the hornblende hornfels facies in the vicinity of 530-560oC at pressures greater than 0.2 GPa, in which staurolite is stable and may occur in some high-Fe-Al pelites (shaded). Winter (2001) An Introduction to Igneous and Metamorphic Petrology. Prentice Hall.

Metapelites

Figure 28-19. AFM diagrams (projected from Kfs) in the lowermost pyroxene hornfels facies. a. The compositional range of cordierite is reduced as the Crd-And-Bt sub-triangle migrates toward more Mg-rich compositions. Andalusite may be introduced into Al-rich pelitesb. Garnet is introduced to many Al-rich pelites via reaction (28-27). Winter (2001) An Introduction to Igneous and Metamorphic Petrology. Prentice Hall.

2012-09-23

16

Metapelites

Figure 28-20. Veins developed in pelitic hornfelses within a few meters of the contact with diorite. The vein composition contrasts with that of the diorite, and suggests that the veins result from localized partial melting of the hornfelses. Onawa aureole, Maine. Winter (2001) An Introduction to Igneous and Metamorphic Petrology. Prentice Hall.

Figure 28-21. High-temperature petrogenetic grid showing the location of selected melting and dehydration equilibria in the Na2O-K2O-FeO-MgO-Al2O3-SiO2-H2O (NKFMASH) system, with sufficient sodium to stabilize albite. Also shown are some equilibria in the KFASH (orange) and KMASH (blue) systems. The medium and low P/T metamorphic field gradients from Figure 28-2 (broad arrows) are included. The Al2SiO5 triple point is shifted as shown to 550oC and 0.45 GPa following the arguments of Pattison (1992), allowing for the coexistence of andalusite and liquid. V = H2O-rich vapor, when present in fluid-saturated rocks. After Spear et al. (1999).

Figure 28-22. Some textures of migmatites. a. Breccia structure in agmatite. b. Net-like structure. c. Raft-like structure d Vein structure e

Metapelites

like structure. d. Vein structure. e. Stromatic, or layered, structure. f. Dilation structure in a boudinaged layer. g. Schleiren structure. h. Nebuliticstructure. From Mehnert (1968) Migmatites and the Origin of Granitic Rocks. Elsevier. Winter (2001) An Introduction to Igneous and Metamorphic Petrology. Prentice Hall.

Metapelites

Figure 28-23. Complex migmatite textures including multiple generations of concordant bands and cross-cutting veins. Angmagssalik area, E. Greenland. Outcrop width ca. 10 m. Winter (2001) An Introduction to Igneous and Metamorphic Petrology. Prentice Hall.

Metapelites

More complex migmatite textures.