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1、,普 通 地 质 学,第五章 变质作用与变质岩,第一节 变质作用方式 第二节 变质作用的因素 第三节 变质岩特征 第四节 变质作用类型及其代表性岩石,现在我们知道，组成地球的岩石，不仅有“水成” 的沉积岩，“火成的”的岩浆岩，还有经变质作用 形成的变质岩。 三大岩类在地壳中分布大致是： 岩浆岩占地壳总体积的64.7； 沉积岩占地壳总体积的7.9，占地表面积的75； 变质岩占地壳总体积的27.4。,第五章 变质作用与变质岩,雄伟的泰山,五岳之首：太古代变质岩。,五台山所见的变质岩，为区域变质作用所产生,北京故宫,故宫里的大石栏杆，以及一些假山石的台座应该都是品质最高的汉白玉。 故宫旧称紫禁城。是
2、明、清两代皇宫，无与伦比的古代建筑杰作，中国现存最大、最完整的古建筑群。被誉为世界五大宫之一(北京故宫、法国凡尔赛宫、英国白金汉宫、美国白宫、俄罗斯克里姆林宫)。,和田玉：变质角闪石岩,如果有一天，中国重新成为世界最强国，依赖的一定是我们的文化，而不是其他。 -马未都,翡 翠,主成分：微细粒透辉石,第一节 变质作用方式,变质作用一般指地下深处固态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、构造和物质成分发生变化，形成新的岩石的一种地质作用。 沉积岩、岩浆岩和变质岩都可以是受变质作用的原岩，变质作用使岩石变得更坚硬更致密(比重加大)。,沉积岩 成岩作用,极低度变质,低度变质,中 度 变
3、 质,高度变质,大陆 地壳 的熔融,自然界 未曾发现 的温压范围,压力 （千巴）,温度,深度 （千米）,岩石是否发生变质要看其有无明显的重结晶现象或有无变质矿物出现为标志。 岩石的变质作用是在固态状况下进行的。 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。,第一节 变质作用方式,1.重结晶作用岩石在固态条件下发生重结晶使小晶体变为大晶体，但成分不变。如由微晶方解石组成的灰岩变成由粗粒方解石组成的大理岩。 2.变质结晶作用原岩在固态条件下，有些矿物通过变质作用形成新矿物。 3.变质交代作用原岩组分与化学活动性流体发生化学反应，出现物质成分
4、的迁移，形成新的矿物，物质有带进带出。经交代作用形成的新矿物具有原来矿物的假象。,1.重结晶作用 石英砂岩 石英岩 石灰岩 大理岩,化学成分与矿物成分均不发生变化,石灰岩,大理岩,重结晶作用,重结晶作用在成岩作用中已经出现，但在变质作用中则表现得更加强烈和普遍。 重结晶作用对原岩的改造主要是使其粒度加大、颗粒相对大小均一化、颗粒外形变得较规则。,2.变质结晶作用 概念：原岩在固态条件下，有些矿物通过变质作用形成新矿物。 特点：总体化学成分基本保持不变的情况下（挥发分H2O, CO2, C等除外），原有矿物或矿物组合重新组合形成新矿物的作用。,脱水作用,Al4Si4O10(OH)8 Al2SiO
5、4O+2SiO2+4H2O,高岭石 红柱石 石英,（1）化学成分发生变化,变质结晶作用,2Mg2SiO4 + 3H2O H4Mg3Si2O9 + Mg(OH)2 橄榄石 蛇纹石 水镁石,脱碳酸（复分解反应） CaCO3+ SiO2 CaSiO3+CO2,方解石 石英 硅灰石,结合（化合反应） Mg2SiO4+ CaAl2Si2O8 CaMg2Al2SiO43 橄榄石 钙长石 石榴石,水化（复分解反应）,变质结晶作用,（ 2 ） 化学成分不变、矿物成分变化 （同质多象的转化）,变质结晶作用,变质结晶作用的主要特点： 这种变化过程多数情况下涉及岩石中各种组分的重新组合，并以化学反应的方式完成。 有
6、新矿物的形成和原矿物的消失； 在反应前后岩石的总体化学成分基本不变。,3. 变质交代作用,原岩组分与化学活动性流体发生化学反应，出现物质成分的迁移，形成新的矿物，物质有带进带出。经交代作用形成的新矿物具有原来矿物的假象。 其结果不仅形成新矿物，而且岩石的总体化学成分发生改变。,例如：含 Na+ 的流体与钾长石发生交代作用而置换出 K+，形成新矿物钠长石（斜长石的一种）：,KAlSi3O8+Na+NaAlSi3O8+K+,钾长石 钠长石,交代作用的特点： 在固态下进行； 交代前后岩石的总体积基本保持不变； 原矿物的溶解和新矿物的形成几乎同时进行； 交代作用是在开放系统中进行的； 反应前后岩石的总
7、体化学成分发生改变。,第二节 变质作用的因素,一、温度:温度的改变是引起变质作用的主要因素，多数变质作用都是随温度升高而产生的。 二、压力: 三、具有化学活动性的流体:,一、温度 温度： 影响变质作用的最基本因素 150-180800-900 温度升高时,岩石中的原子、离子、分子的活动性增强，引起了各种反应。,变质作用使得矿物由非晶质变为结晶质；结晶细小变为结晶粗大。 如石灰岩在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。,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。,温度来源,地 热 岩 浆 热 岩石
8、的断裂挤压,二、压力 可分为静压力、定向压力（应力）,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。,静压力,静压力,如橄榄石和钙长石在一定的压力下就会形成石榴子石。 Mg2SiO4+ CaAl2Si2O8 CaMgAl2SiO4,分子 体积 42.6 101.0 119,相对 密度 3.3 2.76 3.52,2）定向压力（应力） 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。 作用结果使岩石中的柱状、片状矿物定向排列(岩石的结构、构造发生变化）
9、。可分为： 挤压力 剪压力, 压应力作用下矿物 的定向排列, 剪切应力作用下矿物 的定向排列,压力作用下，矿物颗粒的排列情况,构造应力可以理解为定向压力，构造运动产生侧压力。 李客定律：在最大压力方向上物质的熔点将降低从而发生溶解，并在最小压力方向上沉淀。因此，岩石在定向压力作用下，其中的矿物便在平行压力方向溶解而沿垂直压力方向迁移并沉淀。 矿物在这种定向压力下重新结晶，新生成的片状、柱状矿物的长轴便垂直压力方向而排列，于是形成了岩石的片理构造。,三、具有化学活动性的流体 以H2O，CO2为主，一方面可以作为化学反应的媒介，也直接参与化学反应，另一方面降低岩石的熔点。 化学活动性流体的参与，大
10、大加快变质作用的进行。,来 源,岩石粒向孔隙及裂隙中以水为主的液体； 结构水（含有矿物、2）； 岩浆中分泌和逃逸出来的成分； 地壳深处的物质中分泌出含K,Na,SiO2的热液。,以上各因素常常是同时存在，相互作用，但一般情况下，温度是最重要的因素。,在不同的地质条件下，主导因素不同，显出有不同的变质特征 。,第三节 变质岩特征,原先存在的岩石(岩浆岩、沉积岩、早期变质岩)受到高温高压和化学活动性流体的影响下，改变了原来的矿物成分、结构构造而形成另一种性质的岩石，即成变质岩。这种改造过程称变质作用，一般发生在固态条件下。原岩性质发生了改造，也可残留原岩的某些特点。 一、矿物成分 二、变质岩的结构
11、和构造 三、常见的变质岩,一、矿物成分,变质岩中的成分既有原岩成分，也有变质过程中新产生的成分。 变质岩矿物成分可分为两类： 一类是与岩浆岩、沉积岩相同的，如石英、长石、云母、角闪石、辉石等，它们大多是原岩残留下来的，也可以在变质作用中形成。 另一类是变质作用产生的为变质岩所特有的矿物，如石墨、滑石、石榴子石、红柱石、兰晶石、矽线石等，称为变质矿物。,特有矿物变质矿物： 石榴子石、 红柱石、夕线石、蓝晶石、蓝闪石、 十字石、蛇纹石 共有矿物： 石英、长石、云母 难以存在的矿物：粘土、蛋白石、玉髓、石膏等沉积矿物。,二、变质岩的结构和构造,1.结构 变余结构变质较轻时，残留下来的原岩结构。如变余
12、粒状结构，变余花岗结构。 变晶结构在变质过程中矿物重新结晶所形成的结构。 碎裂结构(碎裂岩、糜棱岩)。,变余结构 变质程度浅，保留了部分原岩的结构。 变余斑状结构 变余砂状结构,变余粉砂状结构,变余辉绿结构,变晶结构 原岩在变质过程中的重结晶形成的结构。,粗粒变晶结构 主要矿物粒径 3mm 中粒变晶结构 1-3mm 细粒变晶结构 0.1-1mm 显微变晶结构 0.1mm,等粒变晶结构,不等粒变晶结构,(1)按变晶的大小可分为,斑状变晶结构,（1）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,(2)按变晶的形态可以分为,粒状变晶结构 石英 鳞片变晶结构
13、 云母、绿泥石 纤维状变晶结构 阳起石、硅灰石,粒状变晶结构 鳞片变晶结构 纤维变晶结构,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。 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。,碎裂结构,糜棱结构,2构造： 矿物定向排列，形成各种构造。 板状构造(板岩)矿物颗粒很细小，常出现较为平整的破裂面. 千枚状构造(千枚岩)矿物颗粒很细小，可劈开成薄片状，断口呈参差不齐之皱纹状。 片状构造(片岩)细粒到粗粒片状或柱状矿物定向排列，可劈开成薄片
14、状。 片麻状构造(片麻岩)矿物较粗，浅色粒状矿物(长石、石英)和深色片状，柱状矿物(黑云母、角闪石)大致相向成带状，平行排列，不易劈开。 眼球状构造(眼球状片麻岩)片麻状构造中，钾长石呈眼球状定向分布。 条带状构造(条带状大理岩) 块状构造(石英岩、大理岩)结晶矿物无定向排列，无定向裂开性质。,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。,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，为千枚岩所特有。,变成构造,片状构造： 片、柱、长条状矿物平行定向排列，肉眼
15、能分辨出矿物的颗粒。,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。,眼球状构造混合岩化过程中，外来物质沿着片状、片麻状岩石注入时形成眼球状或透镜状的团块，断续分布，常有定向排列，眼球多为碱性长石组成，大小不一，有时晶形较好，呈卵形，长方形，有时眼球为长英质的长石，石英集合体所组成，当此眼球含量增多时，可成串珠状断续连接，并逐步过渡为条带状构造。,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。,三、常见的变质岩,板岩具板状构造。灰至黑色。矿物颗粒很小，肉眼难以识别，均匀而致密。变余或变晶结构。绢云母、石英、绿泥石、粘土。由粉砂岩、粘土岩等变质而成，变质最浅。击之有清脆之声。 千枚岩千枚状构造。浅红、灰、暗绿。隐晶质变晶结构。云母绿泥石、角闪石。由粘土岩、粉砂岩、凝灰岩变质而成。 片岩片状构造，变晶结构。云母、绿泥石、角闪石、石英、长石。 片麻岩片麻状，变晶结构。长石、石英、云母、角闪石、辉石。长石含量大于30%。由砂岩、花岗岩等变质而成。 大理岩块状构造，粒状变晶结构。方解石、白长石。由碳酸盐岩变质而成。得名于云南大理。洁白者称汉白玉。 石英岩块状构造，变晶结构。石英，少量长石
