变质作用与变质岩

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1、变 质 作 用 与 变 质 岩第四章 变质作用及变质岩摘要 变质作用形成的变质岩分布较为广泛 ，约占地壳总体积的27.4%，各个地质时代均有 分布，特别是前寒武纪的地层，绝大部分由变 质岩系组成。本章主要介绍变质作用和变质岩 的基本概念、变质作用的因素及类型、变质岩 的结构和构造，以及常见的几种变质岩的类型 和特征。变 质 作 用 与 变 质 岩第一节 变质作用的因素及类型 变质作用过程中产生大量的矿产， 据统计现在世界上开采的矿石中，有 53%的铁矿、55%的铬铁矿、47%的铜矿 、81%的金矿、85%的铀矿等均产于变质 岩系中，所以对变质作用和变质岩的研 究具有重要的理论意义和实际意义。变

2、 质 作 用 与 变 质 岩一、变质作用的概念v 变质作用: 指地壳中已经形成的岩石在高温 高压和化学活动性流体作用下，引起岩石的结 构、构造或成分发生变化，形成新的岩石的一 种地质作用。 v岩石是否发生变质要看其有无重结晶现象或有 无变质矿物出现为标志。 v岩石的变质作用是在固态状况下进行的。 v变质作用在地壳内部的物质活动中是广泛分布 和普遍存在的，不仅形成了各种变质岩石，而 且形成了大量变质矿产。变 质 作 用 与 变 质 岩 二、变质作用的因素 1温度 温度升高增加了岩石矿物分子运动能力 和化学活动性，使那些没有结晶的矿物 结晶，已结晶的矿物晶体由小变大，产 生粗粒结晶结构。如石灰岩在

3、持续较高 温度的作用下转变为大理岩，原来的碳 酸钙物质经重结晶作用转变为方解石。 变 质 作 用 与 变 质 岩 由于温度的升高，加速了化学反应的进 程，产生新的矿物组合。例如高岭石在 热力作用下，形成红柱石和石英矿物组 合。如下式：变 质 作 用 与 变 质 岩 2压力 1）静压力 指各个方面相等的围压，主要 是由上覆岩石重量引起的，其大小随深 度的增加而增大。 静压力的增加使变质反应得以进行的温 度相应提高。 静压力的增加有利于促使岩石中矿物晶 格化，由体积较大的矿物形成体积较小 ，密度较大的新矿物。 变 质 作 用 与 变 质 岩如橄榄石和钙长石在一定的压力下就会形成石榴子石，如下式：

4、变 质 作 用 与 变 质 岩2）定向压力v定向压力是由构造运动或岩浆作用产生 的一种侧向压力，也称为动压力。 v它在变质作用中主要是对岩石进行机械 改造，使岩石变形、变质、碎裂或发生 塑性流动。 变 质 作 用 与 变 质 岩变 质 作 用 与 变 质 岩 3化学活动性流体 化学活动性流体主要包括水和二氧化碳为主 的富含多金属和非金属元素及氧、氟、氯、 硼、磷等挥发性组分。它们主要来自岩浆或 深层热水溶液，也可能存在于矿物粒间孔隙 之中。 虽然这种流体的数量有限，但由于它们富含 挥发组分，在较高的温度条件下，具有强烈 的化学活动性。在变质作用中，它们常蒙盖 在矿物颗粒的周围，形成液体或气体薄

5、膜， 增大了与受变质物质颗粒的接触面，因此起 着十分重要的作用。 变 质 作 用 与 变 质 岩三、变质作用的类型1接触变质作用 发生在侵入岩体与围岩的接触带上的变 质作用。 岩浆侵入地壳，与周围的岩石接触时， 由于温度的增加或者因从岩浆里析出的 大量挥发组分和热水溶液的作用，引起 围岩矿物成分、结构、构造，甚至化学 成分的变化。变 质 作 用 与 变 质 岩岩浆侵入围岩的接触变质带 变 质 作 用 与 变 质 岩根据引起接触变质接触主要因素和方式 ，接触变质作用可进一步分为两种情况。 热接触变质作用 指围岩受岩浆高温的影响而 发生的变质作用。温度是主要因素，压力次之 ，重结晶是主要变质作用方

6、式。 接触交代变质作用 如果变质因素除温度压力 之外，还有大量来自岩浆的挥发组分参与，就 会使接触带附近的侵入岩和围岩发生明显的交 代作用，从而形成变质岩。 变 质 作 用 与 变 质 岩 2动力变质作用动力变质作用：指岩石受定向压力（动压力）的 作用而产生破碎、变形、重结晶的变质作用。根据变质环境和方式不同，动力变质作用又可分 为碎裂变质和韧性变形两种类型。 碎裂变质 在地壳的浅部，岩石呈脆性，当应力超 过岩石强度极限时，岩石便会被压碎或磨碎，产 生碎裂变质，有代表性的岩石是构造角砾岩。 韧性变形 在地壳中、深部，温度和压力较高，岩 石具塑性，在断裂带中的岩石一般不发生明显的 破裂，而是以强

7、烈韧性剪切变形或塑性流动为主 ，有代表性的岩石是糜棱岩。其特征是细粒化， 并具有明显的定向构造。变 质 作 用 与 变 质 岩3区域变质作用 区域变质作用：指在大范围内，由于温度、压 力和化学活动性流体等因素的综合作用下而产 生的变质作用。 区域变质作用是一种十分复杂的由多种因素引 导的变质作用。其结果使岩石发生重结晶作用 ，并形成很多变质矿物，由于定向压力的影响 常使岩石发生变形、破碎或形成片理构造和片 麻状构造。变 质 作 用 与 变 质 岩第二节 变质岩的一般特征一、变质岩的概念变质岩：指已经形成的岩石（岩浆岩、沉积岩、变质 岩）因物理化学条件的改变，使原岩的矿物成分、结 构、构造发生变

8、化而形成的岩石。根据变质前原岩的不同，变质岩可分两大类：由岩浆 岩变质而成的称为正变质岩，由沉积岩变质而成的称 为副变质岩。变质岩的矿物成分、结构、构造及产状都与原岩有着 密切的联系。一方面具有一定的继承性，另一方面经 过变质作用后也产生了一系列新的变化。 变 质 作 用 与 变 质 岩二、变质岩的物质成分1变质岩的化学成分变 质 作 用 与 变 质 岩2变质岩的矿物成分 能适应较大温度、压力变化范围的矿物，在变 质岩中可以保存下来，如石英、长石、云母。根据矿物适应温度、压力等变质因素变化的情 况，可将变质岩的矿物成分分为两类： 变质作用形成的新的变质矿物，如硅灰石、红 柱石、石榴子石、绿泥石

9、、绿帘石、滑石、蛇 纹石、石墨等。 这些矿物是变质岩中特有的矿物，它们的大量 出现，就是岩石发生变质作用的有力证据。 变 质 作 用 与 变 质 岩三、变质岩的结构 变质岩的结构：指岩石中矿物的结晶程 度、颗粒大小、形状及其结合方式。 根据岩石特点和结构的成因，可把变质 岩的结构分为变晶结构、变余结构以及 压碎结构等。变 质 作 用 与 变 质 岩1变晶结构 变晶结构：原岩在变质过程中经重结晶作用而 形成的结晶质结构的总称。根据变晶矿物颗粒 的相对大小可分为： 等粒变晶结构 岩石中大部分主要变晶矿物颗 粒大小大致相等。 不等粒变晶结构 主要变晶矿物颗粒大小不等 但呈连续变化。 斑状变晶结构 矿

10、物颗粒直径大小相差悬殊， 在较细粒的变质基质中，有较大的变晶矿物。变 质 作 用 与 变 质 岩根据变晶矿物颗粒相对大小划分的结构类型 左等粒变晶结构；中不等粒变晶结构；右斑状变晶结构变 质 作 用 与 变 质 岩根据变晶矿物粒度绝对大小可分为： 粗粒变晶结构 矿物颗粒平均直径3mm。 中粒变晶结构 矿物颗粒平均直径31mm 。 细粒变晶结构 矿物颗粒平均直径1mm。粒状变晶结构 鳞片变晶结构 纤维变晶结构变 质 作 用 与 变 质 岩 2变余结构变余结构：也称为残留结构，因为重结 晶作用不彻底，使原岩的矿物成分和结 构特征部分保留下来形成的一种结构类 型。 变余结构的命名原则，在原岩结构之前

11、 加“变余”二字即可。 常见的变余结构有：变余花岗结构、变 余斑状结构、变余砂状结构、变余泥质 结构等。变 质 作 用 与 变 质 岩两种变余结构类型 左辉绿变余结构；右砂粒变余结构 变 质 作 用 与 变 质 岩3压碎结构根据矿物的机械破碎程度分为：碎裂结构和糜棱 结构。 碎裂结构 岩石受定向压力作用后，其本身及组 成矿物发生破裂、移动、研磨等现象。部分矿物 被压碎为细粒，部分保留原形，但也出现裂纹。 糜棱结构 岩石中所有矿物均被压碎成细小的颗 粒，并呈锯齿状接触，其内部物质在滑动时可形 成一种类似流动的构造的排列。变 质 作 用 与 变 质 岩碎裂结构 糜棱结构 变 质 作 用 与 变 质

12、 岩四、变质岩的构造 变质岩的构造：指组成岩石中的各种矿 物在空间分布和排列的方式。可为分定 向构造和无定向构造两大类。 1定向构造岩石中的长条状、片状（或板状）矿物 平行某一平面或某一方向排列形成的构 造。它是在定向压力参与下形成的。变 质 作 用 与 变 质 岩1）板状构造 ：岩 石中矿物颗粒细小 ，肉眼难以分辩， 岩性似薄板状，常 出现一组平行的破 裂面，且光滑平整 ，破裂面具有微弱 的丝绢光泽，具变余泥质结构。 变 质 作 用 与 变 质 岩2）千枚状构造 岩石中的鳞片状矿物呈定向排列，沿定向排 列方向可劈成薄片，具较强的丝绢光泽，断面参差不齐。为千枚岩所特有。 变 质 作 用 与 变

13、 质 岩3）片状构造： 又称片理构造。由云母、绿泥石、滑石、角闪石 等片状、板状、或针状矿物呈连续平行排列而成。沿片理面极易 劈成薄片，而且还常呈波状弯曲，显示强烈的丝绢光泽。 变 质 作 用 与 变 质 岩4）片麻状构造： 暗色的片状、柱状矿物（如云母、角 闪石等）呈平行排列，且被浅色粒状矿物（如石英等 ）所隔开，呈现出黑白相间的条带。 变 质 作 用 与 变 质 岩5）眼球状构造 沿片状、片麻状构造的片理，分 布有类似眼球状大小的（如长石等）矿物晶体，组成 眼球状构造。变 质 作 用 与 变 质 岩2无定向构造 块状构造 整个岩石的矿物分布均一，无 定向排列。这种构造反映岩石在变质过 程中，不具显著的定向压力，如大理岩 。 斑点构造 岩石在发生变质过程中，有些 物质发生迁移、聚集成斑点，为浅变质 岩的构造特征。变 质 作 用 与 变 质 岩五、变质岩的分类根据变质作用的不同可把变质岩分为以下几类。变 质 作 用 与 变 质 岩小结v变质作用和变质岩的基本概念 v变质作用的因素及类型 v变质岩的结构和构造变 质 作 用 与 变 质 岩作业 从哪些现象能说明岩石曾经受过变质作 用？ 温度、压力和化学活动性流体，在岩石 变质过程中各有哪些作用？ 变质作用有哪些基本类型？各有何特点 ？