第五章变质作用与变质岩

1、 变质岩是组成地壳的三大类岩石之一，占地壳总体积的27.40%，主要产于地壳较下层位，由于地壳抬升才部分出露地表，但分布范围较小。 变质岩是岩浆岩、沉积作用以及原前形成的变质岩通过变质作用形成的，这些形成变质岩的岩石就叫做原岩。一变质作用概念 岩石在固体状态下，由于温度、压力以及化学活动性流体的作用，发生矿物的成份、化学成份、结构、构造变化的地质作用。由变质作用形成的岩石就是变质岩。二变质作用与岩浆作用、沉积作用的区别与联系 1.变质作用其温度并未使原岩熔融，原岩并未失去原有整体性，如果原岩受热熔融变为岩浆然后冷凝就属于岩浆作用，因此变质作用与岩浆作用的界线在于原岩是否熔融。如果变质作用温度进

2、一步提高，岩石熔融，变质作用就会转变为岩浆作用，因此二者有发展上的联系。 2.引起变质作用的温度、压力等因素主要来自地球内部，而引起沉积作用的温度、气候、水、生物等因素主要来自于外部。与此相对应，变质作用主要发生在地表以下一定深度，而沉积作用主要发生在地表或地表以下不太深的地方。在沉积岩形成的固结成岩阶段，与温度、压力有关，因此固结成岩作用与变质作用在温度、压力方面有相似之处，不过固结成岩作用温度、压力较变质作用要低，所要求深度也小。固结成岩作用是松散的沉积物转变为沉积岩，而变质作用使沉积岩转变为变质岩。三引起变质作用的因素1.温度：温度是引起岩石变质的基本因素。其下限为150180或1802

3、30上限为800900低于下限就为固结成岩作用，高于上限就属岩浆作用。温度来源：地热：地下温度随深度增大而增大。岩浆热：岩浆侵入时，固岩处于新的热力条件下。地壳岩石断裂：断裂块体错动、挤压能够产生热量。2.压力：根据压力性质，可分为静压水、定向压力及液体压力。静压力是由上覆岩石重量引起的压力，静压力各向均等，随深度增加而增高。定向压力由岩石块体运动而引起，具有方向性，可分为挤压力和剪切力。流体力：循环于岩石裂隙中流体所形成的压力。如果裂隙处于岩石封闭系统，流体压力等于上覆岩石静压力；裂隙与地表相通，岩石处于开放系统，压力由流体本身重量决定。一般情况下：静压力使岩石压缩，矿物中分子、原子、离子间

4、距离缩小，促使矿物结构发生变化，形成密度大、体积小的新矿物。定向压力导致岩石结构、构造发生变化，形成片理（矿物定向排列），也可以使岩石破碎或变形。流体压力控制了变质作用中化学反应进程。3.化学活动性流体化学活动性流体是以H2O、CO2为主，并含其它一些易挥发、易流动的物质。它们有多种来源：岩石粒间孔隙及裂隙中所含以水为主的液体。许多造岩矿物尤其是沉积矿物，其结构中的H2O和CO2，在温度、压力作用下能分离出来。从岩浆中分泌、逃逸出来的气体。地壳深处热液。这些热液含有K、Na、SiO2等化学成分。 一矿物成分的变化 1.挥发性成分的逃逸或获得，使化学成分重新组合，形成新矿物。例如：原岩是沉积岩，

5、其中粘土、方解石、白云石、石膏、蛋白石等矿物都含有H2O或CO2，在变质温度影响下，这些成分会分离或逃逸，导致原矿物改组，其化学成分重新组合成新矿物。 比如粘土矿物脱水可以变成红柱石与石英（500） 方解石受热释放CO2，CaO+SiO2CaSiO3（硅灰石）（400） 2.由体积大、密度低的矿物变成密度大、体积小的矿物，其决定条件是静压力。 3.化学成分的交换交代作用 岩浆在固体状态下，某些成分的原子、离子、分子从原岩中带出，而另一种成分的原子、离子、分子从外部带入，从而使岩石的化学成分与矿物万分发生根本性改变，这种作用称之为交代作用。 交代作用是岩石在固体状态下发生的，其体积不变。 二变质

6、岩中的矿物 变质岩中具有某些特征性矿物，这些矿物只能由变质作用形成，称为变质矿物。有：红柱石、蓝晶石、夕线石、硅灰石、石榴子石、滑石、十字石、透闪石、阳起石、蓝闪石、透辉石、蛇纹石、石墨等。 除了这些典型的变质矿物外，还有一些矿物三大类岩石中均有的矿物，它们或是继承而来，或是在变质作用中形成：石英、钾长石、钠长石、白云母、黑云母等。 云母在火成岩与沉积岩中为次要矿物，大量出现在变质岩中。粘土、蛋白石、玉髓、石膏在变质岩中较难存在。 三变质岩结构（三类） （一）变晶结构 1.定义：原岩在变质过程中发生重结晶而形成的结构，它表现为矿物成长、长大而且晶粒紧密嵌合，其特点与火成岩的晶质结构相似。 2.

7、分类 据变晶大小可以分为： 粗粒变晶结构：d3mm 中粒变晶结构：13 细粒变晶结构：0.11 显微变晶结构：d25），有时含有黑云母、白云母、角闪石，其总量不超过30%。 6.麻粒岩：是一种变质程度较深（高温、较高压条件）的岩石。具粒状变晶结构（粗、中、细粒不限）。主要由长石、辉石、石榴子石、石英等粒状矿物组成。含水矿物（角闪石、黑云母等）较少或没有。块状、片麻状、条带状构造。麻粒岩的原岩可有基性、中酸性岩浆岩、火山碎屑岩、铁镁钙质沉积岩和碎屑岩等。 7.榴辉岩 : 主要由浅红色的石榴石和鲜绿色的绿辉石组成，有时含蓝晶石（或夕线石）、顽火辉石、金红石、石英和角闪石（蓝闪石、蓝绿钠闪石、钛角闪

8、石等）。榴辉岩的颜色一般较深。比重较大，可达3.6-3.9，是变质岩中密度最大的岩石。一般认为它是基性-超基性岩浆岩在极大的压力条件下变质形成的，而温度条件不限，低温塞到高温的范围内部可形成。 8.斜长角闪岩：这是主要由角闪石和斜长石组成的岩石，是角闪岩相的典型代表。由基性岩（侵入岩、火山岩、火山碎屑岩）和富铁白云质泥灰岩在中至高温区域变质条件下形成。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。具粒状变晶结构，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，在区域变质岩发育地区，常见它与片岩、

9、片麻岩伴生一起。 三混合岩化作用（一）定义：即超深变质作用，它是由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，特别是在温度很高时，岩石受热而发生部分熔融并形成酸性成分的熔体，同时由地下深部也能分泌出富含K、Na、Si 的热液， 这些融体和热液沿着已形成的区域变质岩的裂隙或片理渗透、扩散和变质岩发生化学反应，以形成新的岩石这就是混合岩化作用。 混合岩是由混合岩化作用形成的岩石，其基本物质系由基体和脉体两部分组成。基体指的是混合岩形成过程中残留的变质岩，是区域变质作用的产物，主要是斜长角闪岩、片麻岩、片岩、变粒岩等。颜色较深。脉体指的是混合岩形成过程中处于活动状态的新生成的流

10、体相结晶部分，通常是花岗质、长英质、伟晶质和石英脉等。和基体相比，其颜色较浅。基体和脉体的相对数量关系及相聚在状态不同，反映了混合岩化作用的不同程度，相应地有不同特征的混合岩。(二）常见类型：斑点状混合岩、条带状混合岩、 肠状混合岩、混合花岗岩 条带状混合岩：浅色的岩脉物质与暗色的残留基体部分之间，呈条带状互层，两类条带的宽窄变化及其相对含量不定，但一般基体仍占主导地位（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 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

11、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，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，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。 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。 四动力变质作用 定义：动力变质作用又称碎裂变质作用，它是在构造运动产生的定向压力作用下岩石所发生的变质作用。 它与地壳中岩石的断裂相伴相随，并出现在断裂带两侧，常形成构造角砾岩、糜棱岩。构造角砾岩：指由于应力作用原岩破碎成角砾状被破碎细屑充填胶结或有部分外来物质胶结的岩石。将这样的结构称之为破碎角砾结构。它是动力变质岩中碎裂程度中等的岩石。构造角砾岩在断层破碎带广泛分布。其厚度取决于破碎的强度。有时可厚达数百米，延伸数十至数百公里。 糜棱岩：具有糜棱结构的岩石称为糜棱岩。糜棱岩是强烈破碎塑变作用所形成的岩石。往往分布在