普通地质学变质作用及变质岩PPT学习教案

1、会计学1普通地质学变质作用及变质岩普通地质学变质作用及变质岩变质作用变质作用 指原岩基本上在固态下，主要由内动力的作用使其变成另一种新岩石的过程。 变质作用的结果，是使一种岩石转变成另一种新的岩石。新形成的岩石无论是岩石的矿物成分、结构、构造，均可与原岩不同，这种新的岩石称为变质岩变质岩。 第1页/共56页变质作用和沉积作用、岩浆作用之间存在一定的区别和联系。变质作用与岩浆作用之间比较容易区别，它们之间的界线是熔融，而和沉积成岩作用之间的重要标志是矿物组合的变化，一般认为以浊沸石开始出现为标志。第2页/共56页变质作用的影响因素变质作用的影响因素温度温度 是变质作用的基本因素，多数变质作用都是

2、在温度升高条件下进行的。变质作用的温度范围从150200，直到700900。压力压力 变质压力可以从上百GPa到上千Gpa。根据压力的作用特征分为静压力静压力和定向压力。定向压力。化学活动性流体化学活动性流体 流体以HO与CO为主，溶解了许多易挥发的物质及SiO等许多矿物质。第3页/共56页温 度温 度是控制和影响变质作用的重要因素之一。多数变质作用是随温度升高而进行的。温度升高可使原来岩石中的一些矿物重结晶，更重要的是会使各种原始组分重新组合成新矿物。 首先要确定变质作用发生的温度范围，既起始温度和终止温度。按研究者目前的共同认识，变质作用不包括风化作用和沉积岩的成岩作用。而是以浊沸石、蓝闪

3、石、硬柱石、钠云母、叶腊石等变质矿物的首次出现，作为变质作用的开始。这些矿物出现时的温度范围为是在150250之间。这就是变质作用发生的起始温度。而由于变质作用不包括原岩的大规模的熔融，终止温度就是原岩发生大规模熔融时的温度，现确定为为650100之间。 其次是关于温度变化的原因，导致温度变化的地质因素和热源具有多样性。主要有下列几种因素： 地热增温：岩石随埋葬深度的增加，而温度逐渐增高，但其幅度一般不大，按地区的地质环境有所不同，从每千米十几度到一百多度，然而其空间范围较大。地质工作者称此种变化为地热增温率或地温梯度。 放射性元素衰释放的热量：其特点是总量大，不均匀，有时也极可观。 岩浆活动

4、带来的热能：其强度和岩浆活动的规模有关，有时范围很小，仅限接触带，即是所谓的接触变质，有 时也可能影响一个区域。 应力作用下的摩擦热：其较为局部，如断裂带。 第4页/共56页压力压力 变质作用均在一定的压力环境下进行，所以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二大类： 静压力：是指岩石在地壳内一定深度时，所承受的重力，其大小随埋藏深度的增加而增加，上覆岩层厚度的增加而增加，增加的速率是25-30106Pa/KM。不同类型变质作用的压力变化很大，一般接触变质和动力变化发生在地表3-5km范围内，故压力不超过0.1GPa。区域变质作用的压力范围为0.1GPa0.8GPa。 应力：当物

5、体遭受定向外力作用，其内部就会产生一种抵抗力，称为应力。应力通常和地壳活动带的构造运动有关。应力是引起岩石变质和变形的重要因素。地壳中岩石变形、板状流劈理和碎裂构造都和应力有关，而且它能增加变质反应和重结晶的速度，促使变质作用的进行。介质条件介质条件 在变质作用过程中，虽然岩石保持完整的固态，但其中仍有少量流体相。流体相存在于矿物粒隙之间或岩石的裂隙中，成分以水和CO2，还可含有其它挥发份。它们在较高的温度和压力条件下，具有较大的活性。 第5页/共56页变质作用的方式变质作用的方式重结晶作用重结晶作用 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

6、，在这一过程中矿物成分不发生变化。例如 石灰岩（CaCO3) 温度 大理岩（CaCO3）变质结晶作用变质结晶作用 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。 例如 高岭石 350 叶腊石交代作用交代作用 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。例如 KAlSi3O8(钾长石)+Na+ NaAlSi3O8 (钠长石) +K+第6页/共56页接触变质作用接触变质作用动力变质作用动力变质作用区域变质作用区域变质作用第7页/共56页第8页/共56页接触变质作用接触变质作用 在岩浆岩体与围岩接触带上，主要由岩浆活动所带来

7、的热量及活动性流体所引起的变质作用。第9页/共56页动力变质作用动力变质作用 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。这种变质作用主要发生在相邻的两个岩石块体之间发生相对错动的接触面附近。这种接触面被称为断层或断裂带。第10页/共56页区域变质作用区域变质作用 在大区域范围内发生，并由温度、压力及化学活动性很强的流体等多种因素，共同引起的一种变质作用。区域变质作用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，温度在200-800之间。岩石圈洋壳大陆壳低温高压带高温低压带高温高压带第11页/共56页 由于许多变质矿物可以在不同

8、温度、压力条件下，由不同变质反应形成，因而由标志矿物划定的等变线往往不是等变质条件的。因此温克勒提出，根据常见岩石中，反映矿物共生组合重要变质变化的特定矿物反应来划分变质带，成为变质级。温克勒讲整个变质作用区间分为四个变质级： 很低级变质：很低级变质：其低限以基性岩中浊沸石开始出现为标志，其温度界限在200左右，它与低级变质之间的界限是基性岩中绿纤石或葡萄石和绿泥石的反应形成黝帘石和阳起石，临界温度在350左右或稍高； 低级变质：低级变质：温度范围在350-550左右，和中级变质的界限是泥质岩石中十字石的出现或黑云母存在时，堇青石的形成； 中级变质：中级变质：温度在550-650左右，和高级变

9、质的界限是白云母和石英反应形成矽线石+钾长石的组合； 高级变质：高级变质：温度650时，属于高级变质，上限可达800左右。 第12页/共56页第13页/共56页 变质相的概念是由P.爱斯科拉最先提出。所谓变质相，是指反映多种原岩成分，在一定的p，T条件下，与变质矿物组合之间的对应关系。P.爱斯科拉认为“在特定的温度和压力条件下，经过变质作用，并达到化学平衡，其所形成的任一种变质岩的矿物成分，仅受化学成分控制”。即一个变质相包括了在一定物化条件下形成的，代表多种原岩化学成分的变质矿物组合。 P.爱斯科拉最初划分了八个变质相，随着对变质作用的深入研究与发展。在此基础上共划分了十一个变质相，每个变质

10、相都有一定的温度、压力范围，大致可见示意图。 第14页/共56页1.1.变质作用的变质作用的时间时间演化规律演化规律古老的岩石（前寒武纪、5亿年以前）一般都发生了变质，而且变质较深，常常发生过多次变质，如秦岭地区的岩石普遍发生过3次变质作用。古生代的变质作用呈条带分布，中新生代变质作用作用发生在板块结合部位，如海沟岛弧等。现代变质作用发生在洋脊、海沟地区。第15页/共56页2.2.变质作用的变质作用的空间空间分布规律分布规律 在大陆内部常分布有古老的变质岩系，外形呈浑圆状，构成大陆核心，岩石变质程度深，以片岩、片麻岩为主；在巨大山系中常有呈条带状分布的变质岩，它们构成山脉的核心。如；秦岭山脉、

11、天山山脉、祁连山脉、喜玛拉雅山山脉。 环太平洋周围、洋中脊分布有大量变质岩。在环太平洋俯冲带具有双变质带的特征（海沟一侧为高压变质带，向大陆一侧发育低压变质带） 第16页/共56页第17页/共56页英 文 名 称 为metamophic rock，是一种转化的岩石。地壳中已经存在的岩石（可以是沉积岩，火成岩，乃至早先已形成的变质岩），因温度、压力及介质条件的变化，在没有显著熔融和溶解的固体状态下而形成的一种新的岩石。此种岩石具有与新的物理-化学环境相平衡的新的化学成分、矿物成分和结构、构造。任何变质岩都包含其原岩形成的历史和变质作用的历史。第18页/共56页化学成分化学成分 由于变质岩是一种转

12、化岩石，所以其成分与原岩的总化学成分和变质作用的类型、强度戚戚相关。在变质岩中的主要造岩氧化物仍为SiO2，Al2O3，Fe2O3，FeO，MnO，CaO，K2O，Na2O，H2O以及P2O5等，但在不同的变质岩中其含量变化很大。当原岩是火成岩时，常称其为正变质岩，原岩是沉积岩时，常称其为副变质岩。组成它们的主要成分特征如下： SiO2：正变质岩为34-80%，副变质岩为0-95%； Al2O3：正变质岩为40%，副变质岩从四分之一到90%以上； Fe2O3和FeO：正变质岩一般15%；副变质岩可高达30%以上； MnO：正变质岩含量很低，2%；副变质岩可高达20%以上； CaO：正变质岩一般

13、不超过23%；副变质岩可高达50%以上； K2O/Na2O：正变质岩通常1%，达到2-3%； P2O5：正变质岩通常25），有时含有黑云母、白云母、角闪石，其总量不超过30%。当片状、纤状矿物含量较多时，可具片状或片麻状构造。深色矿物含量50%）。条带状混合岩通常基体为片理发育的各种片岩（特别是云母片岩）或暗色片麻岩类，脉体物质以粉红色或灰白色花岗质为主，它们基本平行片理分布与暗色的基体成条带状互层，一般情况下，脉体厚度较稳定，并可延伸很远，但当基体为片理不佳的角闪质岩石时，脉体厚度的变化常很迅速，斜切片理的现象也较多。一般情况下，脉体和基体界线明显，但由于交代作用，有时在脉体边缘可出现由较大

14、的黑云母片所组成的薄片，甚至在基体脉体间出现类似片麻岩的过渡带。由于混合岩化同时或紧随其后的构造运动，本类岩石可出现复杂的形态 变化，如出现形态多变的揉皱等。对本类岩石， 研究时应注意观察：基体和脉体的矿物成分、 结构、不同条带的比例、宽窄、延长方向、基 体和脉体的相互接触关系以及基体和脉体接触 带的交代作用和基体本身的变化等。第47页/共56页混合岩类混合岩类眼球状混合岩特征是具有典型的眼球状构造。基体多为片理发育的岩石，眼球通常是碱性长石，最常见的是微斜长石，粒度几毫米至数厘米不等，常大致平行片理排列，有时晶形相当良好，成为交代斑晶，但多数情况为透镜状。眼球有时也可由长石石英集合体组成。眼

15、球状的分布有时较密集，有时较稀疏，密集排列时常呈串珠状，并可逐渐过渡到条带状。基体部分一般含黑云母或角闪石较多，具有较明显的片状或片麻状构造，通常为云母片岩、云母变粒岩、斜长角闪岩和角闪片岩等，眼球状混合岩可渐变为条带状混合岩或其它混合岩。对于眼球状混合岩，除应研究残留基体的特点外，应特别注意研究眼球的矿物成分、形状、大小、排列的方向性以及分布的疏密程度等。第48页/共56页混合岩类混合岩类肠状混合岩脉体呈复杂的肠状弯曲的混合岩，这种混合岩的基体也具有较好的片理，常见如片岩、片麻岩类。脉体常分布于基体的片理中，井在一起呈肠状褶皱，基体与脉体间大多整合接触。脉体的厚度不等，一般为数厘米至数十厘米

16、，肠状褶皱的规模变化也很大，一般为数厘米至十厘米，不超过几米。肠状混合岩的机理可能与塑性状态下的挤压有关。第49页/共56页混合岩类混合岩类阴影状混合岩是基体呈阴影状残留于脉体中的混合岩，基体几乎全部消失，只呈颜色较深的小斑点、团块、稀疏的条带残留分布干花岗质物质中，而且界线模糊，只隐约可见。整个岩石的矿物成分已变为花岗质或花岗闪长质。岩石的结构往往变化很大，在深色矿物较多的阴影部分粒度较细，而浅色部分相对较粗。是强烈混合岩化作用的产物。混合花岗岩是混合岩化作用和花岗岩化作用的最终产物，这时基体与脉体己无法分辩，岩性上与岩浆成因的花岗岩类极为相似，但混合花岗岩与正常岩浆成因的花岗岩相比有以下不

17、同：混合花岗岩往往向四周渐变为其他类型的混合岩，没有明显的侵入接触关系；混合花岗岩的岩性不均匀，结构变化较大，有时可见非岩浆 成因的矿物如堇青石、石榴石等：混合花岗 岩中交代结构普遍发育，没有明显的相带等。第50页/共56页交代变质岩类交代变质岩类 交代变质岩是在气液态的溶液影响下，由于交代作用使原岩发生变质所形成的岩石。交代变质岩的化学成分和矿物成分，与原岩相比较，都有显著的变化。岩石中原有的矿物在交代过程中发生原有的溶解、消失和新矿物的生成，相应的岩石结构构造也发生改变。 交代变质岩的种类较多，变化也较复杂。根据交代作用的产物和原岩的成分，现介绍以下几种交代变质岩： 蛇纹岩 青磐岩 云英岩

18、 黄铁绢英岩第51页/共56页交代变质岩类交代变质岩类蛇纹岩主要是由超基性岩受低-中温热液交代作用，使原岩中的橄榄石和辉石发生蛇纹石化所形成。 蛇纹岩一般呈暗灰绿色、黑绿色或黄绿色，色泽不均匀，质软、具滑感。常见为隐晶质结构，镜下见显微鳞片变晶或显微纤维变晶结构，致密块状或带状、交代角砾状等构造。矿物成分比较简单，主要由各种蛇纹石组成。 蛇纹岩在较大的超基性岩中常分布于岩体顶部呈帽盖状或分布于岩体边缘，有时也呈脉状或不规则状。较小岩体往往全部蚀变成蛇纹岩。与蛇纹岩有关的矿产有铬、镍、钻、铂、石棉、滑石、菱镁矿等。蛇纹岩也是一种良好的化肥配料。第52页/共56页交代变质岩类交代变质岩类青磐岩是中性以及基性成分的浅成岩、喷出岩和火山碎屑岩在中-低温热液作用下，特别是含H2S、CO2的热液作用下经蚀变作用所形成。由于在安山质火山岩中最为发育，因此又叫变安山岩。 青磐岩一般呈灰绿色、暗绿色。隐晶质，但往往具变余斑状结构及变余火山碎屑结构。块状、斑块状、角砾状构造。矿物成分较复杂，主要有阳起石、绿帘石、绿泥石、钠长石、碳酸盐等，此外还常见有冰长石、沸石、葡萄石、明矾石、黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿、方铅矿等。