变质岩岩石学课件

变质岩在地球的发展演化过程中占有重要的地位。前寒武纪的岩石几乎全部是变质岩。变质岩的分布约占大陆面积的五分之一以上。变质岩在我国分布很广，从太古宇至新生代都有变质岩的形成，但多数分布在古老的结晶地块和古生代以来的造山带、构造活动带中。

因此，对变质作用和变质岩的研究有其重要的理论和实际意义。

第六讲变质岩

Metamorphicrocks

变质岩在地球的发展演化过程中占有重要的地位第六讲变质岩

Metamorphicrocks

第一节变质作用与变质岩的基本概念变质作用：类型控制因素变质作用方式变质岩：结构构造第二节变质岩的基本类型动力变质岩区域变质岩接触变质岩混合岩化作用与混合岩气液变质作用及其岩石第六讲变质岩

Metamorphicrocks第一第一节变质作用与变质岩的基本概念变质作用是指在地下特定的环境中，由于温度、压力或流体作用的影响，使原岩在基本上为固态条件下，发生物质成分与结构、构造变化。由变质作用所形成的新岩石称为变质岩。变质岩的分类：

正变质岩—由岩浆岩变质形成的

副变质岩—由沉积岩变质形成的

变质岩再变质称为复变质岩，或叠加变质岩。

一、变质作用第一节变质作用与变质岩的基本概念变质作用是指在地下特定的环二、变质岩的基本特征分布：岩石圈内大部分岩石形成的条件温度较高：（700-200℃）（静岩）压力较大：（上百到上千MPa之间）局部定向压力（即构造应力）较大流体的作用二、变质岩的基本特征变质作用与岩浆作用、风化作用的区别：变质与岩浆作用：变质作用基本固态；岩浆作用是高温熔融的液态演化；变质与风化作用：常温、常压下，主要由外动力引起变质作用与成岩作用（沉积）、岩浆作用无截然界限变质作用与岩浆作用、风化作用的区别：温度引起的变化引起重结晶作用如石灰岩变大理岩促进化学反应：高岭石→红柱石+石英+水(吸热)

温度升高反应向右进行，温度降低则向左进行温度升高的原因地热增温：平均30℃/km岩浆热构造增热（摩擦热）—作用有限放射性元素衰变生热——变质作用主要热源三、引起变质作用的因素——温度温度引起的变化三、引起变质作用的因素——温度变质作用的温度下限，根据浊沸石等开始出现的温度大约在180℃～230℃左右（与沉积岩的后生成岩作用过渡）.温度上限是根据深熔实验确定的，约为700℃～900℃（与岩浆作用过渡）.变质作用的温度下限，根据浊沸石等开始出现的温度大约在180℃压力类型1)静压力—围压（负荷），可以从上百兆帕斯卡(MPa)到上千兆帕斯卡，一般28MPa/km.

压力作用效果——岩石密度增加如红柱石（3.1）变为兰晶石（3.6）钠长石变为硬玉+石英2)粒间流体压力：流体以H２O与CO２为主3)应力——构造作用（-导致矿物定向、结构变化）三、引起变质作用的因素——压力压力类型三、引起变质作用的因素——压力负荷压力（Pl

）

指地壳一定深处岩石所承受的上覆岩层的重力。一般认为在地表下0～40km范围内，随着深度的增加，均向压力约以平均为0.029GPa/km的增压率增加。负荷压力与新矿物形成：在一定的温度下，由于均向压力的增加，往往形成相对密度较大，分子体积较小的矿物。变质作用压力的范围:＜0.1GPa～1.2GPa，即换算成正常地下深度为3km～40km。

负荷压力（Pl）指地壳一定深处岩石所承受的上覆岩层差异应力使岩石结构发生改变

差异应力使岩石结构发生改变

三、引起变质作用的因素——流体

化学活动性的流体主要为H2O和CO2等。在水溶液中经常含有不同数量K,Na,Ca,Si等造岩组分的溶解物质，这些物质大大增强了水溶液的化学活动性。流体在变质过程中所起作用有：周围岩石发生交代作用;溶液作催化剂，促进矿物的重结晶和变质结晶;影响水化和脱水作用的反应方向;影响（大大降低）岩石的熔点

结论：

流体只有在温度和压力的共同参与下，才能作为影响变质作用的因素之一。三、引起变质作用的因素——流体化学活动性的流体主变质作用因素小结

在变质过程中，一般情况下，温度作为主导因素，配合着压力和具有化学活动性流体的活动。另一方面，变质作用还与原岩的内部因素（物质组分、结构、构造等）密切相关，例如：石灰岩经变质后发生重结晶形成大理岩，而处于同样变质条件下的石英砂岩几乎可以没有明显的变化。

因此，在研究变质作用因素及其变质过程时，应结合地质情况和变化特征进行综合分析研究。

变质作用因素小结在变质过程中，一般情况下，温度作为主四变质作用的方式重结晶作用变质结晶与变质反应交代作用变质分异变形作用变质作用方式——变质作用过程中，导致岩石的矿物成分，结构构造转变的机制。四变质作用的方式重结晶作用变质作用方式——变质作用过程中四、变质作用的方式（１）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，在这一过程中矿物成分不发生变化。特点：同种颗粒增大、大小均一化、晶形规则原岩成分越单一、粒度越小，越易发生重结晶

石灰岩（CaCO3)——大理岩（CaCO3）重结晶作用是在封闭体系中发生的，T为主导因素。四、变质作用的方式（１）重结晶作用指岩石在固态状态下，同一种变质结晶作用：指原岩在固态条件下、且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。

方式:变质反应，包括同质多像转变和新矿物的形成同质多像转变如红柱石—夕线石—蓝晶石Al2SiO5新矿物的形成白云母+石英————钾长石+夕线石+水

KAl2[AlSi3O10](OH)2+SiO2——KAlSi3O8+Al2SiO5+H2O四、变质作用的方式（２）变质结晶作用与变质反应（温度增高）变质结晶作用：指原岩在固态条件下、且总体化学成分基本不变化的变质结晶作用特点1变质作用过程中，原岩中的化学成分重新组合而形成新矿物的作用。

2矿物相的转变是通过变质反应来实现的。

因此，变质结晶作用基本是在封闭体系中发生的，T为主导因素；有新矿物的形成，可有原矿物的消失，但体系的化学组分不变。

提示：变质结晶与重结晶的区别在于是否有新矿物的形成！变质结晶作用特点1变质作用过程中，原岩中的化学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。KAlSi3O8+Na+NaAlSi3O8+K+钾长石钠长石流体的作用：物质搬运迁移的介质和催化剂交代作用的特点：在固态条件进行；原矿物的溶解和新矿物的形成几乎同时进行。（３）交代作用四、变质作用的方式（３）交代作用四、变质作用的方式指成分比较均一的原岩，经变质作用后，形成矿物成分不均匀分布的过程。原因：由于温度、压力（包括应力）和溶液影响下，使岩石中某些组分发生局部迁移、聚集和结晶形成的如：当具有定向压力作用时，原岩本身的某些矿物（如暗色与浅色矿物）经过变质作用、定向排列而不均匀地分别聚集起来，分别形成暗色矿物与浅色矿物的条带（４）变质分异作用四、变质作用的方式指成分比较均一的原岩，经变质作用后，形成矿物成分不均匀分布的（5）变形作用和碎裂作用差异应力作用使岩石的结构、构造发生改变，同时也会伴随有化学成分和矿物组成的变化。变形——塑性碎裂——脆性四、变质作用的方式（5）变形作用和碎裂作用差异应力作用使岩石的结构、构造发生改强面理化无面理

强面理化无面理

变质岩的成分特点化学成分：无强烈交代的变质岩，其化学成分取决于原岩发生交代作用的变质岩，成分变化大正变质岩化学成分变化范围小于副变质岩矿物成分：变质岩矿物成分由于变质条件复杂，矿物成分复杂，可分为2类：

新生矿物：变质作用新形成的矿物

残余矿物：原岩矿物残余变质岩的成分特点化学成分：五变质作用的类型（1）接触变质作用：温度、流体

（2）动力变质作用：差异应力（3）区域变质作用：温度、压力、差异应力、流体、时间（4）混合岩化作用：温度五变质作用的类型（1）接触变质作用：温度、流体五、变质作用的基本类型（１）接触变质作用发生位置：岩浆岩体与围岩接触带及其附近原因：岩浆热量及活动性流体所引起的变质作用。温度条件：温度较高，一般在300～800℃之间，静岩压力不太大（～300MPa）两种类型：接触交代变质作用接触热变质作用五、变质作用的基本类型（１）接触变质作用发生位置：岩浆岩体与五、变质作用的基本类型（１）接触变质作用发生位置：岩浆岩体与围岩接触带及其附近原因：岩浆热量及活动性流体所引起的变质作用。温度条件：温度较高，一般在300～800℃之间，静岩压力不太大（～300MPa）两种类型：接触交代变质作用接触热变质作用五、变质作用的基本类型（１）接触变质作用发生位置：岩浆岩体与接触交代变质作用：除温度因素之外，从岩浆中分泌的挥发性物质所产生的交代作用。

如：当碳酸盐岩石与中、酸性侵入岩相接触时常形成——矽卡岩

镁质矽卡岩：镁橄榄石－透辉石－金云母－硅镁石。。。。。

钙质矽卡岩：钙铝榴石、钙铁榴石、钙铁辉石。。。

我国大量中、小型含金的富铜、富铁矿床大多是与矽卡岩关系密切的金属矿床。（１）接触交代变质作用五、变质作用的基本类型接触交代变质作用：除温度因素之外，从岩浆中分泌的挥发性物质所（１）接触变质作用（１）接触变质作用2热接触变质作用1热接触变质岩：角岩如红柱石角岩、硬绿泥石角岩等

泥质岩热变质——板岩、角岩、片麻岩

碳酸盐岩变质——大理岩、白云质大理岩

碎屑岩变质——变质砂岩、石英岩2热接触变质作用1热接触变质岩：角岩如红柱石角岩、硬绿泥石红柱石角岩

红柱石角岩变质岩岩石学课件

条件：变形过程中，定向压力作用下，使岩石发生变形、破碎以及伴随的重结晶等作用。类型：碎裂作用地壳浅部，深度一般小于10km，温度一般低于250～300℃，岩石常表现为较强的脆性，岩石以碎裂为主，形成的岩石称为碎裂岩类。韧性变形在地壳深部(深度大于10～15km)，岩石表现出较强的韧性变形，变形虽可很大而不出现明显的破裂，形成的岩石称为糜棱岩类。（２）动力变质作用五、变质作用的基本类型条件：变形过程中，定向压力作用下，使岩石发生变形、破碎以及低温碎裂作用低温碎裂作用相反位错——湮灭相反位错——空位相同位错——亚晶粒相反位错——湮灭相反位错——空位相同位错——亚晶粒位错的重新排列，形成位错壁和亚晶粒位错的重新排列，形成位错壁和亚晶粒云母的扭折云母的扭折糜棱岩糜棱岩在大区域范围内发生范围：数千至数万km２以上，影响深度可达30km以上温度：200-800℃之间压力：静岩压力可随埋深不同而变化，此外还存在较强的定向压力（构造应力，几十到上百MPa）。方式：以变质结晶作用为主，还包括重结晶、交代作用和变质分异作用上述作用方式共同：改造原岩的矿物成分与结构、构造。（３）区域变质作用五、变质作用的基本类型在大区域范围内发生（３）区域变质作用五、变质作用的基本类型区域变质作用

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。可进一步分为三种：造山变质作用洋底变质作用埋藏变质作用

岩石圈洋壳大陆壳低温高压带高温低压带高温高压带区域变质作用岩石圈洋壳大陆壳低温高压带高温低压带高温高压带（4）混合岩化作用（migmatitization）

在区域变质作用基础上，地壳内部热流继续升高，便产生深部热液和局部重熔熔浆的渗透、交代并贯入变质岩中，形成混合岩的一种变质作用。是变质作用向岩浆作用过渡的类型。又称超变质作用（ultra-metamorphism）。五、变质作用的基本类型（4）混合岩化作用（migmatitization）（1）造山变质作用（orogenicmetamorphism）

大规模分布于前寒武纪结晶基底和显生宙造山带的变质作用，与造山作用有密切的成因联系。是区域变质作用中最常见的类型。温度、压力和偏应力是主导因素

变质方式：变形，重结晶

（1）造山变质作用（orogenicmetamorphis（2）洋底变质作用（oceanfloormetamorphism）

洋壳岩石在大洋脊附近上升热流和海水作用下产生的规模巨大的变质作用。使岩石的矿物成分、化学成分、结构构造发生变化。温度和海水中活动组分的化学位（或浓度）是主导因素变质作用方式：重结晶作用伴随交代作用。（2）洋底变质作用（oceanfloormetamorp（3）埋藏变质作用（burialmetamorphism）

无明显变形的大规模很低级（很低温）变质作用，成岩作用和变质作用过渡的类型。通常发育在造山变质和洋底变质很低级的部分。或独立出现在强烈坳陷盆地的底部。

（3）埋藏变质作用（burialmetamorphism）（5）气-液变质作用

（pneumatolytichydrothermalmetamorphism）

分布于侵入体接触带及其附近和火山喷气活动区，具有化学活动性的气态和液态流体，对岩石进行交代作用而引起的变质作用。控制因素主要为化学活动性流体，其次是温度。当这种流体来自于岩浆体时，使接触带围岩和岩体发生交代作用，称为接触交代变质作用。

五、变质作用的基本类型（5）气-液变质作用

（pneumatolytichydr变质作用的类型接触变质作用动力变质作用区域变质作用气液变质作用混合岩化作用变质作用的类型接触变质作用动力变质作用区域变质作用气液变质作绿片岩蓝片岩榴辉岩麻粒岩接触变质作用斜长角闪岩与区域变质作用相关的变质相绿片岩蓝片岩榴辉岩麻粒岩接触变质作用斜长角闪岩与区域变质作用

美国东北部区域变质相带图

绿——绿片岩相黄——角闪岩相紫——麻粒岩相美国东北部区域变质相带图

绿——绿片岩六、变质岩的结构和构造变质岩的结构：组成岩石的矿物颗粒大小、形状及其之间的关系变质岩的构造：变质岩中各组份在空间上的排列、分布方式特点：即可保留原岩结构、构造，也可形成新的结构、构造六、变质岩的结构和构造变质岩的结构：组成岩石的矿物颗粒大小、（一）结构1变余结构：原岩结构保留，浅变质，如：变余斑状结构、变余辉绿结构、变余砂状结构。。。2变晶结构：变质作用产生的新矿物——变晶，变晶的大小、关系、形态称为变晶结构；重结晶和变质结晶作用形成，貌似岩浆结晶结构，但有以下特点：①变晶矿物含有较多包体；②各矿物颗粒同时生长；③矿物自形程度并不表示结晶先后顺序，只反映结晶能力大小3交代结构：流体作用下原矿物被溶解同时，新矿物形包括：①交代假象结构；②交代残斑结构4动力变质结构碎裂结构和糜棱结构（一）结构变余斑状结构变余斑状结构变余砂状结构变余砂状结构

相对大小：等粒，不等粒，斑状变晶结构

绝对大小：粗粒变晶结构（大于3mm),

中粒变晶结构（3-1mm）细粒变晶结构（<1mm）

粒状变晶结构（花岗变晶结构）－近等轴状

角岩结构－隐晶质

鳞片变晶结构－片状矿物定向

纤状变晶结构－纤维状（变晶矿物一向延伸如：矽线石、阳起石）粒度大小晶体形态变晶结构变质岩的结构

斑状变晶结构变斑晶变基质斑状变晶结构变斑晶变基质变晶结构鳞片变晶结构鳞片变晶结构不等粒变晶结构变晶结构鳞片变晶结构鳞片变晶结构不等粒变晶结构动力变质结构

岩石变形的趋势是使岩石细粒化，但或多或少保留原岩颗粒。因此变质岩中大的原岩岩石或矿物颗粒称为碎斑，小的颗粒称为基质。

根据破碎、变形特点和程度可细分为：碎裂结构、糜棱结构、玻璃质碎屑结构等类型。

动力变质结构岩石变形的趋势是使岩石细粒化，但

碎裂结构碎斑为大的破裂的岩石或矿物颗粒，基质为细小的同成分粉碎物质——主要为脆性变形产生

糜棱结构

碎斑通常是变形的原岩颗粒，基质包括细小的应变颗粒和动态重结晶形成的亚颗粒，重结晶颗粒通常呈丝带状——塑性变形产生

玻璃质碎屑结构

碎斑是原岩岩石或矿物碎屑，基质为玻璃质。是高应变速率下强烈变形伴随部分熔融产生。动力变质结构碎裂结构碎斑为大的破裂的岩石或矿物颗粒，基质碎斑碎基碎斑碎基（二）变质岩构造1变余构造：原岩构造残余沉积岩变余构造：变余层理构造、变余波痕岩浆岩变余构造：变余气孔构造、变余杏仁构造、变余流纹构造2变成构造：变质作用新形成的构造

1）斑点状构造6）条带状构造

2）板状构造7）眼球状构造

3）千枚状构造8）块状构造

4）片状构造（片状、纤状、粒状矿物定向）

5）片麻状构造（粒状矿物为主）（二）变质岩构造1变余构造：原岩构造残余变质构造（metamorphicstructure）

（1）板状构造（slatystr.）岩石在应力作用下产生一组密集平行的破裂面即劈理，伴有轻微的重结晶，但仍为隐晶质。因此劈理面常光滑平整，具变余结构。变质构造（metamorphicstructure）

（2）千枚状构造（phylliticstr.）

岩石中各组分基本已重结晶、变质结晶并呈定向排列，使岩石呈薄片状，片理面上具丝绢光泽。还常见具挠曲和小褶皱。（2）千枚状构造（phylliticstr

（3）片状构造（schistosestr.）岩石重结晶程度较高，由鳞片状、柱状和针状矿物定向排布成薄的面状，这些面称片理。片理面可以平直，也可以弯曲。（3）片状构造（schistosestr.

（4）片麻状构造（gneissicstr.）

重结晶程度较高，粒状变晶矿物为主，其间杂以鳞片状、柱状变晶矿物断续定向分布而成。是片麻岩中常见的构造。（4）片麻状构造（gneissicstr.

（5）条带状构造（bandedstr.）

由矿物成分、结构或其它特征上不同的部分成条带状相间分布而成。又叫层状构造。（5）条带状构造（bandedstr.）

（6）眼球状构造（augenstr.）

眼球状巨大颗粒或颗粒集合体在基质中呈定向分布。见于动力变质岩和混合岩中。（7）块状构造（massivestr.）

矿物成分和结构都成无向的均匀分布所组成的一种构造。常见于接触变质岩、洋底变质岩和埋藏变质岩中。

（6）眼球状构造（augenstr.）（7）块状构造（第二节变质岩的类型动力变质岩区域变质岩热接触变质岩混合岩交代变质岩高压-超高压变质岩（High-UltrahighPressureMetamorphicRocks)第二节变质岩的类型动力变质岩一、动力变质岩由动力变质作用形成。产生于断裂带和韧性剪切带。脆性系列-浅部构造层次韧性系列-深部构造层次脆性岩系：脆性状态下，岩石经动力变质作用发生破碎形成。按粒级分为角砾岩、碎粒岩、碎粉岩和断层泥等。糜棱岩系：塑性变形为主，具有明显的面理和线理构造、糜棱结构或变余糜棱结构。分为糜棱岩、千糜岩和变余糜棱岩。一、动力变质岩由动力变质作用形成。产生于断裂带和韧性剪切带。动力变质岩（脆性域）

碎裂岩系列动力变质岩（脆性域）韧性——糜棱岩韧性——糜棱岩二、区域变质岩（一）分类和命名命名方法：根据结构、构造和矿物成分1）具变余结构和构造的：