地球科学概论---第六章_变质作用与变质岩ppt课件

1、第六章 蜕变作用与蜕变岩第一节 蜕变作用概述一.蜕变作用概念岩石在根本处于固体形状下，遭到温度、压力以及化学活动性流体的作用，发生化学成分、矿物组成以及岩石构造和构造变化的作用。u蜕变作用不同于风化作用在于其通常是在高温高压环境下发生，而风化作用是地表常温常压环境发生。u蜕变作用不同于岩浆作用在于其通常在固体形状下发生而岩浆作用是在熔融条件下进展的。u分布广泛，尤其是前寒武地层绝大多数由蜕变岩构成，含有丰富的矿产，例如全世界铁矿的70都储存在前寒武古老的蜕变岩中。0 km堆积岩蜕变岩火成岩50 km10 km200C800CIncreasing depthand temperature熔融蜕变

2、作用堆积岩堆积物蜕变作用通常发生在地下几公里到几十公里之间二.引起蜕变作用的要素1. 温度：蜕变作用温度范围在150180到800900 之间，低于这一温度范围属于固结成岩作用，高于这一范围能够属于岩浆作用范畴。地热岩浆热构造热非晶质转化为晶质细晶质转化为粗晶质构成新的矿物2. 压力：分为静压力、流体压力与定向压力。u静压力与流体压力，静压力由上覆岩石引起，随深度增大而加大，具有均向性，在静压力作用下矿物往往重结晶、体积减小密度增大，例如：CaAl2Si2O8Mg，Fe2SiO4 CaMg，Fe2Al2SiO43 钙长石 橄榄石 石榴子石分子体积 101.0 42.6 119 u定向压力，侧向

3、压力，导致岩石积压或剪切，可使岩石发生重结晶，以及片状和柱状矿物垂直于应力方向生长、拉长或压扁而定向陈列，构成各种片理构造。相对密度 2.76 3.3 3.52 2. 化学要素：化学活动性流体以水和CO2为主，并含有其他的一些挥发性组分，这种流体参与蜕变作用，与先成岩石发生反响，构成新的蜕变矿物，例如白云石或菱镁矿等在热水作用下构成滑石。3MgCO34SiO2 H2O Mg3Si4O10OH23CO2 菱镁矿 滑石u各种蜕变作用通常是共同进展的，不论哪种要素，都必需经过岩石本身起作用，不同岩石在一样条件下能够产生不同的结果，如在同样热力条件下石灰岩变成大理岩、砂岩变成石英岩；而一样岩石条件不同

4、那么构成不同结果，如石灰岩仅在温度影响下发生大理岩化，而当岩浆侵入时那么会发生交代作用构成新的矿物。第二节 蜕变过程中原岩的变化一.物质成分的变化化学成分的变化引起矿物成分的变化水协作用后橄榄石变成蛇纹石，辉石变成绿泥石或黑云母，钾长石变成白云母；碳酸化作用后基性斜长石变成方解石等。吸热放热Al4Si4O10OH8 Al2SiO4O2SiO2 H2O 高岭石 红柱石CaCO3SiO2 CaSiO3CO2放热吸热u脱水、脱CO2反响u水协作用与碳酸化作用u压实作用在很高的静压力下密度小体积大的矿物结核呈密度大体积小的新矿物。u交代作用原矿物中的某些微粒被外部的化学活动性流体所带入的新微粒所替代而

5、构成新的矿物，在固体形状下进展，岩石体积不变。KAlSi3O8+Na NaAlSi3O8+K在岩浆岩侵入的接触带上往往构成很多交代矿物如石榴子石、透辉石、透闪石、阳起石等等。二.蜕变岩中的矿物u很多矿物是蜕变岩中所特有的特征性矿物，称为蜕变矿物。包括红柱石、蓝晶石、夕线石、硅灰石、石榴子石、滑石、十字石、透闪石、蓝闪石、阳起石、透辉石、蛇纹石、石墨等。u岩浆岩中一些矿物同样存在于蜕变岩中，包括石英、长石、云母等，但是假设云母族矿物在岩石中称为主要组分，那么一定是蜕变作用产物。u只能存在于地表常温常压环境下的矿物包括粘土、蛋白石、玉髓、石膏等矿物在蜕变岩中不存在。三.蜕变岩的构造1. 变晶构造：

6、指原岩发生重结晶的构造，表现为新矿物构成、长大且晶粒相互严密嵌合。u粒状变晶构造：又成花岗变晶构造，特征是主要由石英、长石或方解石等等粒状矿物构成，颗粒大小相近，严密镶嵌，接触线呈多边形或锯齿状，块状构造，定向陈列不明显。u斑状变晶构造：在个体小的矿物结合体中镶嵌了较大的矿物晶体变斑晶。变斑晶通常是结晶才干较强的矿物，包括石榴子石，红柱石，蓝晶石、磁铁矿等。u鳞片状变晶构造：由云母、滑石、绿泥石等片状矿物定向陈列构成片理，这种构造称鳞片状变晶构造。2. 碎裂构造：原岩在定向压力作用下，当压力超越岩石或矿物的弹性极限时，矿物便发生弯曲、变形。如定向压力进一步加强，超越其强度极限时，那么发生破裂和

7、粒化作用，甚至产生韧性变形，构成各种碎裂构造。 3. 变余构造： 由于蜕变结晶作用不彻底，原岩的矿物成分和构造构造特征能够部分地保管下来，构成剩余构造。变余构造的命名只需在原岩构造称号上加上“变余二字便可。例如变余花岗构造等；称为变余砾状构造及变余砂状构造； 如变余碎裂构造，变余变晶构造等。 四.蜕变岩的构造1. 片理构造：指岩石中矿物定向陈列所显示的构造，而构成的这种平行、密集且不甚平坦的纹理称为片理，沿片理方向容易剖开，根据矿物组合合重结晶程度又可以分为几类：u片麻构造：主要为以长石为主的粒状矿物，同时伴有部分成定向陈列的片状或柱状矿物，后者在前者中成断续分布，构成断续条带状构造。普通它们

8、的重结晶程度都比较高。 u片状构造：相当于狭义的片理构造，是蜕变岩中常见的类型，主要由云母、闪石等片状矿物和部分粒状矿物所组成，它们平行陈列，构成延续的片理构造，片理面可以是较平直，也可以波状弯曲。 u千枚状构造：蜕变重结晶程度不高，矿物颗粒肉眼还不能分辨，仅在片理面上见有剧烈的绢丝光泽，此系绢云母、绿泥石密集陈列所致，经常还表现许多小皱纹，这种微片理经常细而薄，镜下见新生蜕变矿物微粒呈密集的延续陈列或呈现微皱纹。 u板状构造：页岩等柔性岩石受区域低温时，常出现一组平行的破裂面劈理，劈理面常整齐而光滑，有时有少量绢云母、绿泥石等，新生矿物数量很少，普通为低级区域蜕变构成。 u板状构造：岩石中矿

9、物成分和构造都很均匀，不显示定向陈列。 第三节 蜕变作用类型与主要蜕变岩一.动力蜕变作用根据引起蜕变作用的主导要素和地质条件的不同区分蜕变类型岩层由于遭到构造运动所产生的剧烈应力作用，使得岩石及其组成矿物变形、破碎，并且伴随一定程度的重结晶作用。蜕变要素以机械能和热能为主。动力蜕变构成的主要岩石：u断层角砾岩：u碎裂岩：由应力作用压碎的较小岩屑和矿物碎屑组成，有时具新生矿物如绢云母、绿泥石等。u糜棱岩：岩石蒙受剧烈积压构成细小的矿物碎屑组成的岩石，主要矿物成分是细粒石英长石以及绢云母、绿泥石等。二.接触蜕变作用岩层由于遭到岩浆活动的影响，在侵入体和围岩的接触带，产生蜕变景象，称为接触蜕变，其主

10、要蜕变动力来自于岩浆的高温，常以侵入体为中心呈环带状分布，称为接触蜕变圈。根据蜕变过程中有无交代作用又可分为两类：1热接触蜕变作用：指主要由于侵入体放出的热能使得围岩矿物成分、构造和构造发生变化的一种蜕变作用，主要表现是重结晶，如石灰岩变成大理岩，石英砂岩变成石英岩等，化学成分根本没有变化。2接触交代蜕变作用：指岩浆结晶晚期析出大量挥发组分和热液，经过交代作用使接触带附近的侵入体和围岩的岩性和化学成分均发生变化的一种蜕变作用。u石英岩：指石英含量超越85的蜕变岩，由石英砂岩或硅质岩经热蜕变作用而构成。巩固致密，具等粒变晶构造，块状构造，断口上看不出石英颗粒界限。u角岩：指由泥质岩石、粉砂岩、火

11、山岩等经热接触蜕变作用而成的岩石，原岩根本上重结晶，细粒变晶构造，块状构造，致密巩固，普通为灰黑色，常具红柱石等变斑晶。u大理岩：是由碳酸盐岩经热接触蜕变作用重结晶构成的，等粒变晶构造，颜色多样。常含有其他钙硅酸盐、钙铝硅酸盐矿物如硅灰石、滑石、透辉石等 u矽卡岩：主要在中、酸性侵入体与碳酸盐岩的接触带上，在热接触和热液交代的作用下构成的一种蜕变岩。矿物成分复杂，主要由石榴石、透辉石、硅灰石、绿帘石等，具不等粒状变晶构造，晶粒普通比较粗大，块状构造，颜色较深，密度较大，常与许多有用矿产关系亲密。 三.区域蜕变作用泛指在宽广面积内发生的蜕变作用，范围可达数万平方千米，通常由温度、压力以及化学活动

12、性流体等多种要素综协作用，常与大规模的构造运动有关，定向压力使得岩层弯曲，褶皱，破裂，同时引起岩浆侵入，根据不同的侵入环境可以分为几类：1区域中、高温蜕变作用：作用温度为550900，压力在0.5-1GPa,以麻粒岩相和角闪岩相为主，重熔混合岩比较发育，构成岩石主要是片麻岩、麻粒岩、角闪岩、混合岩等，主要见于太古宙岩层中。2区域动力热流蜕变作用：又称区域动热蜕变作用或造山蜕变作用，主要见于各大褶皱带即造山带，蜕变温度可达850，压力在0.2-1GPa,岩石蜕变后常构成片理构造。伴随剧烈的构造运动常有大规模岩浆侵入，并导致区域性混合岩化，如我国秦岭褶皱带。3埋藏蜕变作用：又称埋深蜕变作用、静力蜕

13、变作用、负荷蜕变作用等，主要指堆积岩层随着埋藏深度添加，在地热影响下引起的区域性蜕变作用，这种蜕变作用构成温度较低，低于500，随着埋藏深度添加依次构成不同的蜕变岩。4洋底蜕变作用：指大洋中脊附近的蜕变作用。大洋中脊大洋裂开，地下岩浆上涌，构成新的洋壳，其夏具有速率较高的热流，而且其速率随深度添加而添加，使原有的玄武岩发生蜕变。由于洋底不断扩张，使新生洋壳产生侧向挪动，把这些遭到蜕变的基性岩推移到大洋中脊两侧的洋盆中，其蜕变相主要为沸石相，绿片岩相等。u板岩：由泥质岩、泥质粉砂岩和中酸性凝灰岩经细微蜕变构成的浅蜕变岩。重结晶不明显，镜下可见有泥质和部分绢云母、绿泥石、硅质，有时见少量的白云母、

14、黑云母、石英等。具变余泥质构造。板岩是区域蜕变作用的低级产物，温度和均向压力都不高，主要受应力作用的影响 u千枚岩：具千枚状构造的岩石。原岩类型与板岩类似，重结晶程度比板岩高，根本已重结晶。片理面具有强丝绢光泽，矿物组分主要是绢云母、绿泥石、石英、钠长石显微变晶构造或基质具显微鳞片变晶的斑状变晶构造。u片岩：具明显鳞片状变晶构造和片状构造的岩石，其特征是有片理构造，是常见的区域蜕变岩石。原岩已全部重结晶，由片状、柱状和粒状矿物组成。普通为鳞片变晶构造、纤状变晶构造和斑状变晶构造。常见矿物有云母、绿泥石、滑石、角闪石、阳起石等。粒状矿物以石英为主，长石次之 u片麻岩： 普通具有片麻状构造或条带状

15、构造。原岩为泥质岩、粉砂岩、砂岩和酸性中酸性岩浆岩或火山碎屑岩。具中粗粒鳞片粒状变晶构造。主要由长石、石英和黑云母、角闪石等组成，有时深色矿物为辉石。原岩富铝时，可有红柱石、蓝晶石、夕线石、十字石、刚玉、铁铝-镁铝石榴石、堇青石等，原岩富钙时那么可构成透辉石、阳起石、帘石、方柱石、钙铝榴石等。 片麻岩的分布很广泛，在区域蜕变岩地域经常出现。蜕变的温度、压力范围也较宽，但主要是在温度中等至较高的条件下构成。 u变粒岩： 主要由长石和石英组成但不发育片麻状构造的细粒状岩石，长英含量超越70，普通不含黑云母、角闪石等带OH根的矿物，主要为粒状变晶构造，块状构造，原岩主要是粉砂岩、硅质岩、砂岩等。 u

16、斜长角闪岩：这是主要由角闪石和斜长石组成的岩石，由基性岩和富铁白云质泥灰岩在中至高温区域蜕变条件下构成。矿物成分除角闪石和斜长石外，常见铁铝榴石、绿帘石、黝帘石和少量黑云母、透辉石等。具粒状变晶构造，其中角闪石多呈短柱状，斜长石为中酸性斜长石或中性斜长石，呈粒状。块状构造或微显片理构造。斜长角闪岩的分布也很广泛，在区域蜕变岩发育地域，常见它与片岩、片麻岩伴生一同。 u麻粒岩：是一种蜕变程度较深高温、较高压条件的岩石。具粒状变晶构造粗、中、细粒不限。矿物成分以含紫苏辉石为特征，此外还有单斜辉石透辉石-钙铁辉石、铁铝-镁铝榴石等。长石、石英含量不定。块状、片麻状、条带状构造。麻粒岩的原岩可有基性、

17、中酸性岩浆岩、火山碎屑岩、铁镁钙质堆积岩和碎屑岩等。 u榴辉岩：主要由浅红色的石榴石和鲜绿色的绿辉石组成。榴辉岩的颜色普通较深。比重较大，可达3.6-3.9，是蜕变岩中密度最大的岩石。普通以为它是基性-超基性岩浆岩在极大的压力条件下蜕变构成的，而温度条件不限，低温到高温的范围内均可构成。 四.区域混合岩化作用混合岩化即超深蜕变作用，是蜕变作用向岩浆作用转变的过渡性地质作用。区域蜕变作用进一步开展，尤其是温度很高时，岩石受热部分熔融构成热液，这些热液沿着区域蜕变岩的薄弱部分浸透，与区域蜕变岩发生反响，构成新的岩石。1重熔蜕变作用：区域蜕变岩在温度到达700以上时发生部分熔融，这种作用构成的岩浆称

18、为重熔岩浆。2再生作用：地下深部上升的热液经过浸透交代作用，与已蜕变的岩石发生反响，使其中某些物质熔化，这种作用构成的岩浆称为再生岩浆。u混合岩由两部分组成，一部分称为基体，由暗色矿物组成，代表原来岩石的蜕变部分；一部分称为脉体，由淡色的长石、石英组成，脉体代表在混合岩化过程中构成的新物质。混合岩化剧烈时可构成花岗质岩石，构成的岩石称混合花岗岩。u混合岩：形状多样，如脉体平行于基体的片理分布，呈深浅相间的条带状，那么称条带状混合岩；如脉体呈树枝状，那么呈树枝状混合岩；如脉体呈眼球状，那么称眼球状混合岩；如脉体称肠状褶皱，那么称肠状混合岩。 u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，但是：混合花岗岩往往向周围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，