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1、变质岩,汇报人：曹成雁,变质作用与变质岩 变质作用概述 变质作用类型及其代表性岩石 变质岩的特征,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%。,变质作用 岩石基本上在固态下，由于温度、 压力及化学活动性流体的作用，而使岩 石成分、结构、构造等发生变化的地质作用。 由变质作用形成的岩石称为变质岩 。 原 岩 变质作用 变质岩 岩浆岩 正变质岩 沉积岩 副变质岩 变质岩 复变质岩,一、 变质作用概述,温度： 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
2、来的非晶质变为晶质，原来小晶粒长大。 来源,地热（放射性元素衰变） 岩浆热（岩浆活动） 岩石的断裂挤压（构造运动）,引起变质作用的因素,出现高温的部位： （1）侵入岩体周围-岩浆热； （2）断裂带附近-摩擦热； （3）地壳深处-地热； （4）现代岛弧和大洋中脊-多因素（洋壳俯冲对流、摩擦作用，岩浆的侵入、喷出作用；洋中脊物质的更新作用，地幔柱在洋壳形成的热点）；,温度影响的结果： （1）岩石中的矿物发生重结晶。矿物颗粒由细变粗，由隐晶质变为显晶质。 （2）化学元素活性增加，矿物间发生化学反应，并产生新的矿物。 （3）石英、钾长石等低熔点矿物重新熔融，导致混合岩化作用。,1静压力上覆岩石自重引起
3、的，各向等同。 每公里厚的岩石压力约为27.5MPa； 地下10 公里 约275MPa ； 地下 20公里 约550MPa。 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。 定向压力 作用于地壳岩石的侧向挤压力，具有方向性， 主要是构造力的作用造成。作用结果使岩石中 片、柱状矿物定向排列。,挤压力 剪切力,压力：,4-7km为变质压力底限（100-200MPa）,3流体压力,H2O、CO2、O2等挥发性流体占据岩石颗粒间空隙所产生的压力。,不同压力作用下矿物颗粒的排列状况,（静压力）围压,定向压力,以O、为主，并含有易挥发的物质，可控制变质作用过程。,岩石粒间孔隙及裂隙
4、中以水为主的液体 结构水含有矿物、2 岩浆中逃逸的热气、热液 地壳深处的热液代入各种元素,（1）加快矿物间的反应-催化作用； （2）直接参与到变质反应中； （3）物质组分扩散、迁移的媒介； （4）降低岩石的熔点。,来源,化学活动性流体,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，而在不同的地质条件下，主导因素不同，显出不同的变质特征 。,（）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,变质作用的方式：,紧密相嵌的重结晶矿物,变质程度不同的大理岩
5、,（）变质结晶作用 （重组合） 指在原岩总体化学成分基本不变化的条件下，形成新矿物或新矿物组合的作用。 溶液参与下的离子（分子）的扩散、集中的复杂反应过程。 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500660之间则变成十字石及石英； 温度高于660则变成石榴子石和矽线石。,（）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，岩石总体化学成分发生变化。 KAlSi3O8 + Na+ NaAlSi3O8 + K+ 交代作用的特点：在
6、固态条件进行；交代前后岩石的总体积基本不变；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。,（）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、定向排列而不均匀地分别聚集起来，分别形成暗色矿物与浅色矿物的条带，形成片麻岩或片岩。,片麻构造,（）动力变质作用,（）区域变质作用,（）接触变质作用,二、变质作用的基本类型：,（）混合岩化作用,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。
7、 变质环境：温度较高，一般在300800之间，静岩压力不太大（300MPa） 接触热变质作用 接触交代变质作用,（）接触变质作用,接触热变质作用 单纯由于热量多而引起的接触变质（重结晶为主要方式） 主要变质岩：石英砂岩石英岩 石灰岩大理岩,石英岩(quartzite) 多由石英砂岩在增温或温、压同时增高条件下变质形成。,quartzite,大理岩(marble) 为灰岩在增温或同时增温增压条件下变质形成。原来微粒的方解石重结晶成显晶质粗晶；岩石呈等粒变晶结构，多种颜色，以白色最常见。,T、P increasing,晶体,透闪石大理岩,蛇纹石大理岩,方解石英岩,透辉石大理岩,接触变质作用,接触变
8、质晕,岩浆与石灰岩的接触热变质作用,接触交代变质作用 除温度因素之外，还有从岩浆中分泌的挥发性物质参与，使侵入岩与围岩发生明显的交代作用。 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。,接触交代变质作用形成的主要变质岩： 矽卡岩,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。,开采中的矽卡岩矿床,是指在构造变形、变位过程中所产
9、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。,（）动力变质作用,引起动力变质作用的主要因素是构造应力（也称定向压力），,变质作用的基本类型：,碎裂作用 地壳浅部，深度一般小于10 km，温度50 300，静岩压力一般在250350 MPa之下 岩石为较强的脆性。 变质形成的岩石称为碎裂岩类，如构造角砾岩。 韧性变形在地壳深部(深度大于1015 km)，岩石表 现出较强的韧性（或称柔性）变形，而不出 现明显的破裂。 变质形成的岩石称为糜棱岩类。,碎裂岩,糜棱岩,是在大区域范围内发生，影响的范围可达数千至数万km以上，影响深度可达30 km以上。常发生在板块边界附近与大断裂带
10、附近。由温度、压力、化学活动性流体等多种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）。,（）区域变质作用,变质作用的基本类型：,主要变质岩：板岩、千枚岩、片岩、片麻岩、麻粒岩,岩 石 构 造： 片理构造（板状构造、千枚状构造、片状构 造和片麻状构造）,板岩,片麻岩,片岩,千枚岩,红色板岩,碳 质 板 岩,斑点板岩,slate,皱纹状构造,小皱纹,为富泥质(包括凝灰质)岩石经浅 变质形成，主要由新生的绢云母 (微晶白云母)、石英组成，并可 有绿泥石等，粒极细，具片理 (千枚理)，岩石因含绢云母较高， 呈丝绢状光泽。,千枚
11、岩(phyllite),千枚岩,绢云母千枚岩,绢云母千枚岩,绿泥绢云千枚岩,石榴石千枚岩,千枚岩,千枚岩,电气石千枚岩,片岩(schist) 变质时温度、压力较高，新生矿物均呈显晶质，含大量(30)云母(白云母或黑云母)、绿泥石、角闪石等片柱状矿物，具明显片理。浅色矿物常以石英为主，含量超过长石。,白云母片岩,白云母片岩,绿泥石片岩,黑云 母片岩,蛇纹石片岩,滑石片岩,滑石片岩,滑石片岩,片麻岩(gneiss) 较片岩粒度稍粗，一般为中、粗粒，片状矿物略少，因此，片理较断续，称为片麻理，等粒状矿物较多；浅色矿物中长石含量超过石英。也是温度、压力较高条件下变质形成。,黑云母片麻岩,黑云母角闪斜长
12、片麻岩,矽线石片麻岩,黑云角闪斜长片麻岩,石墨片麻岩,石榴石片麻岩,区域变质作用环境： 低压高温变质作用 一般形成深度较浅（小于15km），静岩压力为 200400MPa，定向压力较小, 温度是主要影 响因素（200700）， 变质形成的岩石：沸石岩、角岩、绿片岩、角闪石片岩、 麻粒岩等。,高压低温区域变质作用 形成深度一般大于15 km，静岩压力为300 1000 MPa，并伴有一定的定向压力，但 形成温度不一定很高， 变质形成的岩石：蓝闪石片岩与榴辉岩。,长英质的矿物溶解浸透、扩散、贯入 组成脉体（浅色）； 铁镁质的矿物组成基体（深色）； 代表岩石： 混合岩,（）混合岩化作用（超深变质作用
13、）,是由（区域）变质作用向岩浆作用转变的过渡性地质作用，当区域变质作用进一步发展，特别是温度很高时，岩石发生部分熔融。,变质作用的基本类型：,条带状混合岩肠状混合岩,根据变质作用的不同可把变质岩分为以下几类。,变质作用的类型与在地壳中发生的部位,变质作用的类型及其对应的温压范围,变质相,所谓变质相，通常将在一定的温度、压力和气水热液作用范围内形成的变质岩，定义为一个变质相。在相同变质相内岩石的物化性质达到平衡，岩石的矿物组成可以相同，也可以不同。,主要区域变质相温度压力范围,（1）浊沸石相(Z): 温压条件为P0.20.3GPa, T=200（150）300。 （2）葡萄石绿纤石相(PP):
14、温度为300360，压力为0.25-0.35GPa。 （3）低绿片岩相(LGS): 温度为350500，压力为0.3-0.8GPa。 (4) 高绿片岩相(HGS): 温度为500560，压力为0.3-1.0GPa。 （5）低角闪岩相（LA): 温度为550650，压力为0.3-1.0GPa。 （6）高角闪岩相 (HA): 温度为650700，压力为0.31.0GPa。 （7）麻粒岩相(G): 温度为700900，压力为0.3-1.2GPa。 （8）蓝片岩相 (GL): 温度范围很宽，200450，压力0.3-1.2GPa。 （9）榴辉岩相 (E): 温度范围很宽，400900，压力一般超过1.
15、0GPa，,围岩蚀变,围岩交代蚀变，是指容矿围岩在流体（气相、汽相、液相）的作用下所发生的化学变化和物理变化，从而引起围岩化学成分和结构构造的变化。 其实质是：在不同的温度和压力环境下，不同性质（酸碱度、氧逸度等）的成矿流体与围岩必然会处于不平衡状态。为了使两者之间趋向于达到化学与物理的平衡状态，必定要发生物质与能量的交换。这就会导致围岩中与流体不平衡的矿物要发生溶解，析出一些元素进入流体中，而另一些化学组分则沉淀下来，形成新的矿物。对于围岩而言，必然会涉及到物质的带入带出。 由于蚀变岩石的分布范围比矿体大，容易被发现，更为重要的是蚀变围岩常常比矿体先暴露于地表，因而可以指示盲矿体的可能存在和
16、分布范围。,三、 变质岩的特征,一、 变质岩的化学成分 （1）化学成分的继承性 类似于原岩成分 （2）化学成分的多样性 交代作用的带入带出作用 （3）正、副变质岩化学成分差异较大 SiO2、Al2O3、CaO、MgO等,三、 变质岩的特征,二、 变质岩中的矿物 （1）原岩保留下来的稳定矿物； （2）变质过程中产生的新矿物； 共有矿物（同原岩）： 石英、长石、云母、角闪石、辉石、方解石、白云石 特有矿物变质矿物（鉴定变质岩的标志）： 石榴子石、 红柱石、夕线石、蓝晶石、蓝闪石、十字石、蛇纹石,三、 变质岩的结构 变质岩中矿物的结晶程度、颗粒大小、形状及其结合方式。 （一） 变晶结构 由于原岩在变质过程中的重结晶形成的结构。 按变晶的相对大小
