变质岩总论课件

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1、变质岩岩石学,主要内容,3、主要的变质岩类型及特征,变质岩总论,变质岩各论,1、什么是变质岩 2、变质岩的一般特征（成分、结构、 构造、分类）,（1）前寒武纪之前的岩石几乎均为变质岩,占大陆面积的1/5，与岩浆及构造活动密切相关，是了解地球演化历史的最好对象 （2）变质岩在我国分别很广，而且有大量的金属和非金属矿产 （3）变质岩与工程及水文设施密切相关 例如：鞍山式铁矿含铁石英岩型 石英脉型金矿如山东,为什么研究变质岩？,变质岩总论部分主要内容,1、什么是变质作用？ 2、什么是变质岩？ 3、岩石为什么发生变质？变质作用因素 4、岩石变质过程中如何变化？变质作用方式 5、变质作用的类型 6、变质

2、岩的主要物质特征（化学成分特征、矿物成分特征） 7、变质岩常见的结构构造,1、变质：一种物质变为另外一种物质,一、什么是变质作用,超基性岩,蛇纹岩,矿物成分发生变化,微晶灰岩,大理岩,千枚岩,矿物成分及结构构造发生变化,结构发生变化,泥岩,结构变化,榴辉岩,石榴石角闪岩,砂岩变质：片岩,变质作用过程中结构发生变化,变质作用在地球内力作用下，使地球已经形 成的岩石在基本保持固态的情况下 发生成分和结构构造变化的作用。,强调： (1) 已经形成的岩石包括先期形成的三大岩 (2) 内力作用指地球内部的物理化学条件的改变 (3) 使得原来岩石发生改变包括成分、结构、构造 (4) 变质作用的条件：基本上

3、为固态，但是在高级变质作用过程中，可以发生部分熔融，形成流体相（混合岩化作用）类似于岩浆作用,二、 什么是变质岩 由变质作用形成的岩石，即为变质岩。 正变质岩：由岩浆岩经过变质作用形成的变质岩 副变质岩：由沉积岩经过变质作用形成的变质岩,三、岩石为什么会发生变质？变质作用影响因素,岛弧,造山带,沉积盆地,洋陆板块俯冲区 岩浆活动温度增高,大陆板块内部 挤压造山压力增大,大陆板块内部水及重力作用,三、变质作用因素,引起岩石发生变质作用的因素，即物理、化学条件，包括：,温度： 压力： 化学活动性流体：,变质作用因素,这些因素同时出现，相互促进又相互制约。,三、变质作用因素温度,一、温度因素 温度实

4、际代表热量，是变质作用的能量来源，是最重要的因素，绝大多数变质作用是在温度增加的条件下进行，如,温度增加，岩石的结构发生变化 温度增加，发生化学反应,温度引起 的变化,(1) 岩石的结构发生变化 随着T增加，岩石内部质点活动能力增加，质点重新排列晶粒由小变大，由细变粗。例如 石灰岩(沉积岩) 大理岩(变质岩),三、变质作用因素温度,（2）促进矿物之间的化学反应, 形成新的矿物与矿物组合 Al2Si2O5(OH)4 +2SiO2=Al2Si4O10(OH)2+H2O 高岭石 石英 叶腊石,（3）变质作用发生的热源来自哪里？,三、变质作用因素温度,变质热源地幔的热流,大陆,大洋,地幔,变质热源岩浆

5、来源的热能,上升的岩浆,变质热源放射性元素衰变,三、变质作用因素压力,压力是控制变质作用的重要物理因素。按压力的性质可分为：均向压力、定向压力和流体压力,1、均向压力：各个方向所受的压力相等。 一般指岩石在地壳内一定深度所承受的重力。 结果： 岩石孔隙减小、生成分子体积较小的矿物组合 。,2、定向压力：在不同的方向受到的力不同。构造运动和 岩浆活动所产生的侧向挤压力。 也称为应力，物体遭受定向外力作用，其内部 产生的一种抵抗力。 结果：引起岩石或矿物变形、破碎及定向排列，加快变 质反应速度。,三、变质作用因素压力,岩石变形产生褶皱,矿物定向排列,矿物定向排列,三、变质作用因素化学活动性流体,1

6、、存在于矿物颗粒间或岩石裂隙间的流体 2、成分主要为H2O、CO2，还有其他成分，如盐酸、硫化氢等 3、具有很大的化学活动性（酸性或者碱性）。 4、约占岩石体积的1-2%。,溶剂：促进岩石中一些组分的溶解、迁移，变 质反应进行 2. 流体直接参与变质反应，直接影响变质作用，影响变质反应的方向与进度。例如： Bi+H2O 绢云母+绿泥石 若H2O增加，则反应向右进行，因此流体愈多愈有利于 变质反应 3. 流体有利于岩石的部分熔融 岩石的熔点随H2O增加，熔点下降。,化学活动性流体在岩石变质过程中的作用,在实验室短时间内无法发生的变质反应和变质作用（以天、月计算），在地球系统的地质演化历史中是可以

7、发生的（以Ma为单位），以百万年为单位。 外界条件改变的速率要小于变质反应的速率，才能发生变质反应。 变质作用因素为：P、T、流体、时间,三、变质作用因素时间,四、变质作用方式,在变质作用过程中，岩石的成分及结构构造发生变化的途径或形式 。,1、重结晶作用 2、变质结晶作用和变质反应 3、交代作用 4、变质分异作用 5、变形和碎裂作用,1、重结晶作用 同种矿物，经过重新溶解、组分迁移，再结晶形成原矿物的方式。重结晶作用的结果是晶粒由小变大 受控因素：成分愈单一、粒度愈小，愈容易发生 举例：石灰岩大理岩,四、变质作用方式,温度增加，粒度增大 大理岩的结构演化（Mason（1999）绘，有所修改补

8、充）,在变质作用的温度、压力范围内，原岩中的化学成分重新组合形成新矿物的作用。 一般通过特定的化学反应来实现，这种化学反应称为变质反应。,2、变质结晶作用和变质反应,四、变质作用方式,举例：红柱石-蓝晶石-矽线石三者之间的同质多象转变,红柱石-蓝晶石-矽线石三者之间的同质多象转变,Al2Si4O10(OH)2= Al2SiO5+ 3SiO2+ H2O 叶腊石 红柱石 石英 流体,CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2 方解石石英 硅灰石,a.低温下Cc+Q平衡结构； b.温度超越Cc+Q=Wo+ CO2反应温度时，Q与Cc反应，形成Wo反应边。在Wo集合体内有少量Q残留，不平衡结构； c.

9、 反应完全，形成新的高温条件下稳定的矿物组合Cc+Wo和平衡结构,Al2Si2O5(OH)4 +2SiO2 = Al2Si4O10(OH)2+H2O 高岭石 石英 叶腊石,泥岩 板岩/片岩,3、交代作用 由于流体的迁移使固态岩石与外界发生复杂的物质交换，从而改变岩石化学成分的一种变质方式。 要求条件：有流体存在，干体系中很难发生。 举例： Na+KAlSi3O8 NaAlSi3O8+K+ 实际上，这就是钠长石化作用,四、变质作用方式,四、变质作用方式,4、变质分异作用 在变质作用过程中，原来均一的岩石发育出不同矿物集合体，使岩石出现不均一的现象，称为变质分异作用。 原因：某些组分在间隙溶液中扩

10、散、不均匀聚集的结果 如：原来的基性岩石 斜长角闪岩,变质分异作用,角闪石,斜长石,5、在应力作用下的一种变质方式 （1） 变形作用岩石和矿物所受的应力超过弹性限度时产生塑性变形，即为变形作用。 结果岩石和矿物基本保持原来的连续性，无破碎现象，应力消失后，不能恢复原来的状态。 （2） 破碎作用在地壳浅部，岩石和矿物所受的应力大大超过其弹性限度时，会发生破裂、裂开的变质作用方式。,四、变质作用方式,矿物变形,五、变质作用类型,考虑以上的变质作用因素和地质条件，可以分为：,1、接触变质作用 2、动力变质作用 3、气液变质作用 4、区域变质作用 5、混合岩化作用 6、其他类型变质作用,在岩浆岩体边缘

11、和围岩接触 带上，由于高温、溶液的影 响使岩石发生的变质作用。 变质因素：温度、化学活动性流体 分布位置：岩浆岩体附近 分为： 热接触变质作用：成分没有变化 接触交代变质作用：成分变化,1、接触变质作用,在构造运动产生的压力下，使岩石发生破碎的变质作用 变质作用因素：定向压力 分布位置：断层，破碎带 导致结果：使岩石发生变形、破碎，还有轻微的重结晶现象,2、动力变质作用,具有化学活动性的热水溶液和气体对岩石进行交代，使岩石发生变质的作用 变质作用因素：化学活动性流体 结果：岩石化学成分变化,3、气液变质作用,是大面积发生的区域性的变质作用，是在地壳活动带发生的变质作用 变质作用因素：T、P以及

12、化学活动性流体 结果：使岩石强烈变形、成分及结构构造发生变化 分布：古老的结晶基底、造山带，常与混合岩化作 用伴生,4、区域变质作用,在区域变质作用的基础上，地壳内部热流升高，产生深部岩石部分熔融、熔浆渗透、交代、贯入于变质岩中形成混合岩的作用。 是区域变质作用中的高级作用。,五、混合岩化作用,冲击变质作用陨石冲击地球，产生高温高压，如石英相变为柯石英和斯石英。 在自然界发现是60年代由华人赵景德在美国亚利桑那州的梅蒂尔陨石坑发现柯石英和斯石英，是冲击变质作用产物。 复变质作用 不同阶段、多次叠加的变质作用,6、其他类型的变质作用,Barringer Meteor Crater,问题： 1、什么是变质作用？ 2、正变质岩与副变质岩有何不同？ 3、变质作用因素有哪些？ 4、变质作用类型有哪些？,