普通地质学第05章 变质作用与变质岩

第五章

变质作用与变质岩●分布:占地壳总体积的27.4%;主体在中、下地壳,地表较少●大别山超高压变质矿物的发现，改写了经典板块构造理论。●研究目的：了解地球深部地质过程（HP的蓝闪石、红帘石，UHP的柯石英、金刚石);恢复原岩;阐明变质作用机制和过程;寻找矿产资源(“玉自变质来”)；各种名贵宝石，原料均来自变质岩。多数金属矿产，都经历过变质，变质使矿变富变大。前寒武纪含铁石英岩型铁矿占世界铁储量70%,我国的鞍山式铁矿属此类型。我国缺金铜铁铀）第五章变质作用与变质岩22023/3/30第二节变质岩的特征第三节变质岩作用类型及代表性岩石第四节变质岩的分类及常见变质岩第五章变质作用与变质岩第一节变质作用及其影响因素32023/3/30一、变质作用的概念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。●变质作用与岩浆作用和风化作用的区别为：

岩浆作用是高温、高压，使原岩从固态转变成熔融的液态后。

风化作用是地表岩石在常温、常压下，主要由外动力引起的各种变化。第一节变质作用及其影响因素42023/3/30二、变质作用的影响因素第一节变质作用及其影响因素变质作用的影响因素温度是变质作用的基本因素，多数变质作用都是在温度升高条件下进行的。变质作用的温度范围从150～200℃，直到700～900℃。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和定向压力。化学活动性流体

流体以H２O与CO２为主，溶解了许多易挥发的物质及SiO２等许多矿物质。52023/3/301、温度第一节变质作用及其影响因素

主要有来自地球内部的热能（地热、岩浆热、岩石断裂产生的高温等），不同区域，不同深度，热能也不同。温度升高增加了岩石内部质点的活动性，因而使岩石产生物理化学变化：石灰岩大理岩；泥质岩角岩；石英砂岩石英岩。2)形成新的矿物——使岩石内部物质重新组合，非晶质变为结晶质，形成新的矿物。1)重结晶作用—使晶粒细小的岩石变成晶粒粗大的岩石。

脱水 吸热蛋白石石英高岭石红柱石+石英+水62023/3/302、压力

1)静压力（均衡压力或围压）——由上覆岩层的重力引起的。静压力使岩石的体积缩小，密度加大，变的致密坚硬，并形成新的矿物。如第一节变质作用及其影响因素

压力增大往往伴随着温度升高，因此在温度、压力的共同作用下，也会产生重结晶并形成新的矿物。如：泥质岩板岩、千枚岩、片岩

2)定向压力

由构造运动或岩浆活动引起的挤压力，使岩石中矿物垂直于压力方向排列，产生片理构造片麻状构造等。同时还能形成新的矿物：石英、云母、绿泥石、石墨等。

72023/3/303、具有化学活动性的流体第一节变质作用及其影响因素1)来源：主要来自岩浆和深层热水溶液，也可以是原来的岩石中的流体。2)成分：主要是水、二氧化碳以及氧、氟、氯、硼、磷等易挥发性组分。3)作用方式：流体与温度、压力等共同作用，活动在岩石的破碎带、接触带以及矿物颗粒间的空隙中，与周围物质进行一系列反应，将岩石中的一些元素熔滤出来，引起岩石物质成分的变化。如：橄榄石蛇纹石；辉石绿泥石、绢云母；黑云母绿泥石、绢云母

上述三种因素相互联系，相互影响，共同作用，只是在一定的地质条件下，某种因素起主要作用而已。82023/3/30第三节变质岩作用类型及代表性岩石第四节变质岩的分类及常见变质岩第五章变质作用与变质岩第一节变质作用及其影响因素第二节变质岩的特征92023/3/30第二节变质岩的特征变质岩的特征，最主要的有两点：一是岩石重结晶明显，二是岩石具有一定的结构和构造，特别是在一定压力下矿物重结晶形成的片理构造。一、变质岩的矿物一部分矿物是在其它岩石中也存在的矿物，如石英、长石、云母、角闪石、辉石、磁铁矿以及方解石、白云石等。还有一部分矿物是在变质过程中产生的新矿物，如石榴子石、蓝闪石、绢云母、绿泥石、红柱石、阳起石、透闪石、滑石、硅灰石、蛇纹石、石墨等变质矿物。这些矿物是在特定环境下形成的稳定矿物，是鉴别变质岩的标志矿物。102023/3/30第二节变质岩的特征二、变质岩的结构

变质岩——地壳中原来已经存在的各种岩石，在温度、压力和化学活动性流体的作用下，使原来的岩石在结构、构造或物质成分上发生变化而形成的新岩石。

①变余结构——变质程度较低，重结晶和变质结晶不完全，保留有原岩的结构。如：变余泥质结构（板岩）、变余斑状结构等。112023/3/30第二节变质岩的特征二、变质岩的结构②变晶结构——原岩在固态下发生重结晶、变质结晶作用，形成的结晶质结构。如：粒状变晶结构（石英岩、大理岩）、鳞片变晶结构（千枚岩、云母片岩）等。122023/3/30第二节变质岩的特征三、变质岩的构造①变余构造——岩石变质后仍保留原岩的构造特征。如：变余层理构造、变余波痕构造、变余气孔构造等。板岩千枚岩片岩片麻岩斑点板岩②变成构造——原岩通过重结晶、变质结晶形成的构造。如：斑点构造（斑点板岩）、板状构造（板岩）、千枚状构造（千枚岩）、片状构造（片岩）、片麻状构造（片麻岩）等。132023/3/30第二节变质岩的特征板状构造千枚状构造片麻状构造片状构造142023/3/30第四节变质岩的分类及常见变质岩第五章变质作用与变质岩第一节变质作用及其影响因素第二节变质岩的特征第三节变质岩作用类型及代表性岩石152023/3/30第三节变质岩作用类型及代表性岩石根据变质因素和地质条件的不同分为四种类型：一、接触变质作用——岩浆侵入与围岩接触的地带，由于温度增高和气水热液与围岩发生的作用。接触变质作用形成的角岩1.接触热变质作用——以温度增高为主，岩石受热后发生矿物的重结晶。泥质岩斑点板岩、角岩石灰岩大理岩石英砂岩石英岩162023/3/30第三节变质岩作用类型及代表性岩石2.接触交代变质作用——除温度以外，来自岩浆的挥发性物质（气水热液）与围岩发生交代作用，使岩石发生复杂的化学变化，并产生新的矿物。最典型的代表是：酸性岩浆与碳酸盐岩石接触交代，形成矽卡岩，并且常形成矽卡岩矿床。172023/3/30第三节变质岩作用类型及代表性岩石

——构造运动使岩石产生破碎、变形、重结晶的一种变质作用。主要出现在断裂带附近，常形成特有的构造岩、碎裂岩、角砾岩、和糜棱岩等。二、动力变质作用（破裂变质作用）182023/3/30第三节变质岩作用类型及代表性岩石三、区域变质作用

是在广大范围内发生，并由温度、压力以及化学活动性流体等多种因素引起的变质作用。区域变质作用影响范围可达数千至数万平方公里，影响深度可达20KM以上，常与强烈的构造运动有关，与一定区域范围内的构造变形、岩浆活动等同时出现。往往表现出一定的带状分布。岩石圈洋壳大陆壳低温高压带高温低压带高温高压带192023/3/30第三节变质岩作用类型及代表性岩石三、区域变质作用变质带变质因素变质作用变质岩浅变质带（低级变质）温度、静压力不太高定向压力强岩石破碎重结晶板岩、千枝岩、片岩、石英岩中变质带（中级变质）温度、定向压力较强、化学活动性流体较强静压力不很强重结晶显著片岩、大理岩、片麻岩深变质带（高级变质）温度、静压力很高定向压力不一定很强重结晶极为完好片麻岩、麻粒岩、榴辉岩202023/3/30第三节变质岩作用类型及代表性岩石

这是变质作用向岩浆作用转变的过渡性地质作用。如果热流量继续升高则转变为花岗岩化作用，形成地壳深熔型花岗岩。

区域变质作用进一步发展，由于地壳内部热流量的增大和动力作用的增强，产生深部热液和重熔岩浆，它们广泛渗透、扩散、交代，并注入围岩中，形成变质岩基体和长英质脉体组成的混合岩。四、混合岩化作用（超深变质作用）212023/3/30第三节变质岩作用类型及代表性岩石接触变质作用动力变质作用区域变质作用222023/3/30第四节变质岩的分类及常见变质岩第五章变质作用与变质岩第一节变质作用及其影响因素第二节变质岩的特征第三节变质岩作用类型及代表性岩石232023/3/30第四节变质岩的分类及常见变质岩

一、主要根据变质作用的类型分类：1.接触变质岩：大理岩、角岩、矽卡岩等；2.动力变质岩：构造角砾岩、碎裂岩、糜棱岩；3.区域变质岩：板岩、千枚岩、片岩、片麻岩等；4.混合岩和混合花岗岩。242023/3/30第四节变质岩的分类及常见变质岩白色、灰白色或各种彩色。主要由方解石、白云石（>50%）重结晶所组成，具粒状变晶结构，块状或条带状构造。白色、灰白色，粒状变晶结构，块状构造。由硅质成分的原岩（石英砂岩、硅质岩）经变质作用重结晶形成。石英含量>85%.具变余泥质结构，板状构造。板理面上可见有绢云母、绿泥石。原岩主要是泥质岩、泥质粉砂岩等，重结晶不明显。二、常见变质岩①大理岩②石英岩③板岩252023/3/30第四节变质岩的分类及常见变质岩具显微变晶结构，千枚状构造，片理面具强丝绢光泽。原岩类型与板岩相似，但基本上已重结晶。矿物组分为绢云母、绿泥石、石英、纳长石等。具变晶结构，片状构造。原岩已全部重结晶。常见矿物有云母、绿泥石、角闪石、石英、斜长石等。④千枚岩⑤片岩262023/3/30第四节变质岩的分类及常见变质岩具鳞片粒状变晶结构，片麻状构造或条带状构造。主要由长石、石英、黑云母、角闪石或辉石等构成。是由较强烈的混合岩化作用形成的，由基体和脉体组成，脉体约含15-50%，以注入作用为主，交代作用不太强烈，基体与脉体的界线一般较清楚⑦混合岩⑥片麻岩272023/3/30小结1.动力能源来自地球内部，作用范围包括整个岩石圈。2.以构造运动为主导，互相联系，只是在某一区域某一时期以某种内力地质作用为主。3.内力地质作用不但促使地壳内部物质运动，而且改造、控制地表形态（总的轮廓和海陆变迁）。二、内、外力地质作用的相互关系（岩石的循环）

各种地质作用是相对独立的，又是相互依存的，是对立的又是统一的。对地球既产生破坏作用，同时也产生建造作用。一、内力地质作用小结282023/3/30小结地幔岩浆侵入地幔岩浆

岩浆岩沉积岩沉积物变质岩地壳岩浆侵入风化剥蚀搬运作用成岩作用变质作用变质作用地壳重熔结晶作用结晶作用风化剥蚀搬运作用构造运动主导下，内外力地质作用的相互关系以及岩石的循环侵入作用风化剥蚀搬运作用292023/3/30

了解变质作用的概念、因素、类型及有关矿产；初步掌握变质岩的一般特征和常见变质岩；掌握内、外力地质作用在地壳演变中的作用及它们之间的关系。

学习重点

重点是变质作用的因素、类型和促使地壳演变的内、外力地质作用关系。作业及思考题：1.变质作用的因素有哪些？它们是如何使岩石变质的？2.变质岩有哪些结构、构造？本章学习要求3.变质作用有哪些类型？并列出1-2种代表岩石。4.图示三大类岩石的形成与演化关系。302023/3/30

1．地球具有同心圈层结构，以地表为界分外部圈层和内部圈层。其中，内部圈层圈包括()、()、()。2．地质作用分为内力地质作用与外力地质作用两类，其中以太阳能及日月引力能为能源并通过大气、水、生物因素引起，包括()、()、()、()、

和固结成岩作用。3．根据岩浆的冷凝环境分类，火成岩可分为

、

、

。4．按晶体化学分类法，矿物可分为

、

、

、

等五类。5.变质岩的结构主要有

、

两大类。习题312023/3/306．矿物光学性质是指矿物在可见光作用下所表现的性质，包括

、

、

、

。7．引起变质作用的因素有

、

、

。8.按照岩石的成因（形成方式），岩石分为

、

、

三大类。9.风化作用的类型包括

、化学风化和

三种类型。习题322023/3/30

1．下列元素在地壳中的丰度最高的（