5变质作用及变质岩

nullnull第五章 变质作用及变质岩 一 变质作用 岩石在固态下，由于温度、压力及化学活 动性流体的作用，而是成份、结构、构造等发 生变化的地质作用岩浆岩占地壳总体积的64.7%； 沉积岩占地壳总体积的7.9%；占陆地表面积的75%； 变质岩占地壳总体积的27.4%null 变质岩是由先前的岩石变质后所产生的岩石叫变 质岩。 这里所说的先前的岩石可以是火成岩或沉积岩， 也可以是变质岩的再一次变质。 变质的结果是它们变成了另一种岩石类型。 null 二 引起变质作用的因素 （一）温度：是影响变质作用的最基本因素 150℃（180 ℃）~ 800 ℃（900 ℃ ） 升温意味着获得了新的能量，矿物中质点活性增强， 可使原来的非晶质变为晶质，原来的小晶粒长大。来源地热 岩浆热 岩石的断裂挤压null（二） 压力 1 静压力——上覆岩石自重引起的，各项等同 静压力是各向同性的，作用结果使岩石中矿物变为 密度大、体积小的新矿物。 2 定向压力——作用于地壳岩石的侧向挤压力， 具有方向性， 主要是构造里的作用造成，作用结果使岩石中片、 柱状矿物定向排列。 挤压力 剪切力定向压力null压力作用下矿物颗粒的排列状况null（三）化学活动性流体 以H2O、CO2为主，并含有挥发性的物质。 作用：控制反应进程 扩散、迁移元素，改变化学成分。化学活动性流体来源：岩石孔隙及裂隙中以水为主的液体 结构水 岩浆中逃逸出的热气、热液 地壳深处的热液（带入各种元素）null 在变质作用过程中，温度、压力和化学 活动性流体等各种因素是相互配合的，往往 是几种因素同时起作用，但在不同的地质条 件下，其引起变质的主导因素不同，因而显 示出不同的变质特征。null三 变质作用的方式 （一）重结晶作用 指岩石在固态状态下，同一种矿物经过有限 的颗粒溶解、组分迁移，然后又重新结晶成较粗 大的颗粒的作用，在这一过程中矿物成分不发生 变化。 石英砂岩 石英岩 石 灰 岩 大理岩null紧密镶嵌的重结晶矿物null（二）变质结晶作用（重组合） 指在原岩总体化学成分基本不变化得条件下， 形成新的矿物或新的矿物组合的作用。 例如：高岭石 大于350℃左右的温度时可转变为叶腊石 400℃以上的温度条件，可转化为硬绿泥石 此时，如静岩压力低于300MPa易形成红柱石 如高于300MPa则形成蓝晶石 温度在500℃~660℃之间则变成十字石及石英 温度高于660℃则变成石榴石和矽线石null（三）交代作用 指化学活动性强的流体与固体岩石之间发生物质置换 与交换作用，产生新矿物，岩石总体的化学成份发生变化。 KAlSi3O8＋Na＋ NaAlSi3O8＋K＋交代作用的特点： 在固态条件进行； 交代前后岩石的总体体积基本不变； 原矿物的溶解和新矿物的形成几乎同时进行。 交代作用在变质作用过程中是比较普遍的。null （四）变质分异作用 指成分比较均一的原岩，经变质作用后，形成 矿物成分不均匀分布的过程。 常见的例子为在变质作用过程中，当具有定向压 力作用时，原岩本身的某些矿物（如暗色与浅色矿物） 经过变形、扩散作用、定向排列而不均与地分别聚集 起来，分别形成暗色矿物与浅色矿物的条带，形成片 麻岩或片岩。null 四 变质作用的基本类型 （一）接触变质作用 发生在岩浆岩体与围岩接触带上，主要由岩浆 活动所带来的热量及活动性流体所引起的变质作用。 变质环境：温度较高，一般在300~800 ℃之间 静岩压力不大（~300MPa） 热接触变质作用 接触交代变质作用接触变质作用null1 热接触变质作用： 单纯由于热量高而引起的接触变质 主要变质岩： 石英砂岩 石英岩 石 灰 岩 大理岩 2 接触交代变质作用： 除温度因素外，还有从岩浆中分泌的挥发性 物质所产生的交代作用。 主要变质岩： 矽卡岩null接触变质作用接触变质晕接触交代变质作用形成的 主要变质岩：矽卡岩 当碳酸盐岩石与中酸性侵入岩相接触时常形成矽卡岩。我国大量中小型含金的富铜、富铁矿床大多是与矽卡岩关系密切的金属矿床。null开采中的矽卡岩矿床矽卡岩型矿床 中酸性侵入体的上部接触带， 当与碳酸盐岩石，尤其与石膏岩 盐层相接触，围岩中的碱、氯化 物、碳酸根、硫酸根与岩浆发生 接触交代变质作用。 可形成许多富铜、富铁、 白钨、黄金等矿床。 这是我国东部地区常见的一 种矿床类型。null（二）动力变质作用 是指在构造变形、变位过程中所产生的定向 压力的作用下，使岩石发生变形、破碎以及伴随 的重结晶等作用。 引起动力变质的主要因素是构造应力（也称 定向压力）A 在没有应力作用下，岩石中矿物呈任意分布 B、C 在定向压力和剪切力的作用下，变质岩中的矿物呈定向分布 null（三）区域变质作用 是在大区域范围内发生，影响的范围可达数千 至数万平方公里以上，影响深度可达30km以上。常 发生在板块边界附近与大断裂带附件。由温度、压 力、化学活动性流体等多因素引起的变质作用。 变质环境：温度在200~800 ℃之间； 静岩压力可随埋深不同而变化，存在 较强的定向压力（构造应力）。 主要变质岩：板岩、千枚岩、片岩、片麻岩、麻粒岩null（四）区域混合岩化作用 简称混合岩化作用。是区域变质作用进一步发展，使 变质岩向混合岩浆转化并形成混合岩的一种作用。 混合岩化作用的成因有二： 一是重熔作用，当温度升高，首先长石和石英开始熔 化，称为重熔作用；产生的岩浆，称为重熔岩浆；与已变 质的岩石发生混合岩化作用，形成不同类型的混合岩。 二是再生作用，由地下深部上升的热液，其中富含钾 钠、硅和水等化学活动性和渗透能力极强的物质，通过渗 透交代作用，与已变质的岩石发生反应，使其中某些物质 熔化，形成岩浆，称为再生岩浆。再生岩浆与已变质的岩 石发生混合岩化作用，形成各种混合岩。null变质作用的类型与其在地壳中发生的部位null 五 变质岩的矿物 一部分矿物：石英、长石、云母、角闪石、辉石、 磁铁矿以及方解石、白云石等。这些矿物或是从变质前 的岩石中保留下来的稳定矿物；或是在变质过程中新产 生的矿物。 另一部分矿物是在变质过程中产生的新矿物，如石 榴子石、蓝闪石、绢云母、绿泥石、红柱石、阳起石、 透闪石、滑石、硅灰石、蛇纹石、石墨等。这些矿物是 在特定环境下形成的稳定矿物，可以作为鉴别变质岩的 标志矿物。null红柱石null红柱石null蓝晶石null蓝晶石null十字石null十字石null堇青石null堇青石null矽线石null矽线石null石榴石null石榴石null硅灰石null硅灰石null文石（霰石） 碳酸盐矿物。成分为Ca[CO3]。 与方解石等成同质多象。 柱状或矛状，通常呈白色及黄色，贝壳状断口。 断口为油脂光泽、玻璃光泽。 硬度3.5～4.5。比重2.9～3.0。 在自然界文石不稳定，常转变为方解石。 　　举例：胆结石、珍珠的主要成分null文石null文石null文石null方解石null方解石null方解石null六 变质岩的结构null1 变晶结构 变质岩是原岩重结晶而成的岩石，具有结晶质结构， 这种结构统称为变晶结构。 变质岩的变晶结构是基本上在固态条件下各种矿物 几乎同时重结晶而成，所以矿物颗粒多为它形和半自形， 其自形程度反映结晶力的强弱，而且矿物排列常具有明 显的定向性。火成岩的结晶结构是在熔融的岩浆逐渐冷 却过程中，由各种矿物按一定顺序结晶而成，矿物晶粒 的自形程度常反映结晶的顺序，除部分矿物表现为流线、 流层构造外，一般不具定向排列。 null2 碎裂结构 又称压碎结构。岩石在应力作用下，其中矿物颗粒 破碎，形成外形不规则的带棱角的碎屑，碎屑边缘常呈 锯齿状，并常有裂隙及扭曲变形等现象。它是动力变质 岩常有的一种结构。 3 变余结构 指变质岩中残留的原来岩石的结构，如变余斑状结 构、变余砾状结构等。根据这种结构可以帮助恢复变质 前是哪种岩石。null七 变质岩的构造null 片理构造 指岩石中矿物定向排列所显示的构造，是变质岩中最常见、最带有特征性的构造。矿物平行排列所成的面称片理面，它可以是平直的面，也可以是波状的曲面。片理面可以平行于原岩的层面，也可以二者斜交。岩石极易沿着片理面劈开。null石英岩八 各种变质作用所形成的变质岩 （一）接触变质作用所形成的变质岩null大理石null角岩null矽卡岩null矽卡岩null（二）动力变质作用所形成的变质岩糜棱岩null糜棱岩null断层角砾岩null 断层 （南京雨花台）nullnull碎裂岩null碎裂岩null碎裂岩null板岩null石英岩（三）区域变质作用所形成的变质岩null大理石null板岩null千枚岩null千枚岩null片岩null片岩null片麻岩null片麻岩null角闪岩null角闪岩null麻粒岩null榴辉岩null（四）区域混合岩化作用所形成的变质岩混合岩null混合花岗岩null 九 岩石的转化 地壳中首先出现的岩石是由岩浆凝固而成 的。但是，自从地壳上出现了大气圈和水圈以 来，各种外力因素开始对地表岩石一方面进行 破坏，一方面又进行建造，出现了沉积岩。然 而，任何岩石都不能回避自然界的改造，因此 在一定条件下又出现了变质岩。图基本上表明 了三大类岩石的相互转化关系。null地质作用与三大岩类的形成图一null地质作用与三大岩类的形成图二null三大类岩石互相转化 当原已形成的岩石，一旦改变其所处的形成时的环境， 岩石将随之发生改造，而转化为其他类型的岩石图一null图二null图三null结 束