第五章-变质作用与变质岩资料.ppt

1、第五章 变质作用与变质岩,学习内容,一、变质作用概述 二、变质作用中原岩的变化 三、变质作用类型及其代表性岩石 四、岩石的演变,第五章 变质作用与变质岩,变质岩是组成地壳的三大类岩石之一，占地壳总体积的27.4%。地面分布范围较小，不均匀。,第一节 变质作用概述,最古老的变质岩是前寒武纪的结晶片岩.变质作用可导致某些元素的富集,形成重要的矿产,据统计,世界上70%的铁矿,63%的锰矿,大多数的铜、钴、镍矿都产在前寒武纪的变质岩中.,第一节 变质作用概述,一、概念,变质作用 岩石基本上在固态下，由于温度、压力及化学活动性流体的作用 ,发生成分、结构、构造等变化的地质作用。 变质岩 由变质作用形成

2、的岩石。,第一节 变质作用概述,第一节 变质作用概述,原岩,沉积岩,岩浆岩,变质岩,特点：变质时岩石未发生熔融，未失去岩 石的整体性。,变质岩,二、引起变质作用的因素,1.温度 来自于,第一节 变质作用概述,地热,第一节 变质作用概述,岩浆热,摩擦热,2.压力,第一节 变质作用概述,静压力,形成：大密度小体积矿物,定压力,导致：岩石结构和构造变化,3.化学活动流体,第一节 变质作用概述,来 源,1.岩石粒间孔隙及裂隙中以水 为主的液体 2.结构水含有矿物、 2挥发性物质 3.岩浆中逃逸的热气、热液 4.地壳深处分泌含有各种元 素的热液,第二节 变质作用中原岩的变化,原岩在变质作用中的变化方式,

3、重组合 重结晶 交代作用,第二节 变质作用中原岩的变化,一、物质成分的变化,第二节 变质作用中原岩的变化,岩石物质成分,矿物成分,化学成分,互为影响,第二节 变质作用的方式 一.重结晶作用 指岩石在固态下同种矿物经过有限的颗粒溶解，组分迁移，而又重新结晶成粗大颗粒的作用。未形成新矿物。如隐晶质石灰岩受热经过重结晶作用成为大理岩。 温度升高和粒间流体的存在是重结晶作用的必要条件。 原岩成分和结构构造，则是重结晶作用主要内在因素，如碳酸类岩石及硅质岩常比砂质岩石易于重结晶,相同成分的沉积岩，粒度细者易于重结晶等。,二.重组合作用 指在特定的温度、压力范围内，固体岩石内部的化学成分重新组合，结晶成新

4、矿物的过程，这种作用通常通过化学反应完成的，又称之为变质反应。,（1）脱水反应（沉积岩在受到变质作用中普遍存在） 如高岭石受热生成变质矿物红柱石和石英,并释放出水分。 （2）脱碳反应（钙质沉积岩的变质作用中普遍存在） 如方解石受热作用后可以释放CO2，剩余的CaO同岩石中的SiO2结合，形成变质矿物硅灰石。 （3）水合作用（火成岩的变质作用中普遍存在） 如橄榄石发生水合作用变成蛇纹石，辉石变成绿泥石。,1.挥发性成分逃逸或获得形成新矿物,第二节 变质作用中原岩的变化,H2O,高岭石 （粘土矿物）,红柱石 （变质矿物）,石英,500左右彻底脱水（脱水反映）,吸热,放热,第二节 变质作用中原岩的变

5、化,400左右彻底脱水（脱碳酸反映）,吸热,放热,CO2,石英,硅灰石 （变质矿物）,方解石,2.形成体积小、密度大的矿物,压力增大,第二节 变质作用中原岩的变化,橄榄石,钙长石,石榴子石,密度 3.3 2.76 3.52,三。交代作用 指变质作用过程中，化学活动性流体与固体岩石之间发生的物质置换（交换）作用,其结果不仅形成新矿物，而且使岩石的总体化学成分发生改变。 如富含化学活动性流体的中酸性岩浆岩在侵入碳酸盐岩时,是在接触带附近发生交代作用,生成矽卡岩矿物组合（透闪石、石榴子石、硅灰石、阳起石等变质矿物）,并形成矽卡岩.称之为交代变质岩.,3.交代作用形成新矿物,固态条件下，原子、 离子、

6、分子进出媒介为化学活动流体,第二节 变质作用中原岩的变化,钾长石,Na,钠长石,K,二、变质岩中的矿物成分,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。 另一部分为特征矿物,第二节 变质作用中原岩的变化,特征矿物,第二节 变质作用中原岩的变化,红柱石,蓝晶石（二硬石）,特征矿物,第二节 变质作用中原岩的变化,镁铝石榴子石,滑石,阳起石,特征矿物,第二节 变质作用中原岩的变化,透辉石,蛇纹石,石墨,三、变质岩的结构,1.变晶结构,第二节 变质作用中原岩的变化,变质岩的变晶结构,火成岩的结晶结构,第二节 变质作用中原岩的变化,等粒变晶结构,2

7、.变余结构,变余斑状结构 变余砂状结构,第二节 变质作用中原岩的变化,四、变质岩的构造,通过变质作用，原先的沉积岩、岩浆岩的构造可以部分全部消失。 1.变成构造,第二节 变质作用中原岩的变化,斑状变晶结构 其特征是，在个体较小的矿物集合体（称为基质）中，分布有较大的矿物晶体（称为变斑晶）。,红柱石,板状构造 指岩石中由微小晶体定向排列所成的板状劈理构造。板理面平整而光滑，并微有丝绢光泽，沿着劈理可形成均匀薄板 。,第二节 变质作用中原岩的变化,片理构造 指岩石中矿物定向排列所显示的构造，是变质岩中最常见、最带有特征性的构造。,第二节 变质作用中原岩的变化,片麻构造 岩石主要由较粗的粒状矿物（如

8、长石、石英）组成，但又有一定数量的柱状、片状矿物（如角闪石、黑云母、白云母）在粒状矿物中定向排列和不均匀分布，形成断续条带状构造。,第二节 变质作用中原岩的变化,块状构造 岩石中矿物颗粒无定向排列所表现的均一构造。如有一部分大理岩、石英岩等具此构造。,第二节 变质作用中原岩的变化,2.变余构造,变余层理构造、变余气孔构造、 变余杏仁构造、变余波痕构造等,第二节 变质作用中原岩的变化,变质岩,副变质岩：原岩为沉积岩,正变质岩：原岩为岩浆岩,第三节 变质作用的类型和有关的变质岩,变质作用类型,第三节 变质作用类型及其相关变质岩,第四节 变质作用类型及其代表性岩石 一.接触变质作用 发生在火成岩与围

9、岩之间的接触带上并主要由温度和挥发性物质所引起的变质作用。 1.接触热变质作用 引起变质的主要因素是温度。岩石受热后发生矿物的重结晶、脱水、脱碳以及物质组分的重组合，形成新矿物和变晶结构，但岩石的总的化学成分并无显著改变。代表性的岩石有斑点板岩、大理岩、石英岩等。 变质岩围绕侵入体呈环带状分布,离岩体愈近变质程度强,愈远变质程度愈弱。,二、接触变质作用及所形成的岩石,第三节 变质作用类型及其相关变质岩,接触变质晕或接触变质圈。,形成的岩石,第三节 变质作用类型及其相关变质岩,泥质岩 斑点板岩、角岩,石灰岩 大理岩,石英砂岩 石英岩,2.接触交代变质作用 引起变质的因素除温度外，主要是从岩浆中分

10、泌的挥发性物质参与发生交代作用,促使围岩发生变质。 矽卡岩：形成于中酸性侵入岩与碳酸岩盐(石灰岩、白云岩）的接触带。某些金属矿物常在矽卡岩中富集成为矿体，有磁铁矿，黄铜矿，白钨矿等。同时有一套矿物组合有石榴子石、绿帘石透闪石、透辉石、方解石、萤石等。,二.区域变质作用 1.概述 受温度、压力、化学活动性流体综合影响，大面积发生，影响深度可达20Km以上的一类变质作用，构造运动是最主要的动力因素。原岩发生重结晶、重组合、交代作用而形成区域变质岩。区域变质岩一般具有变晶结构、片理、片麻构造等。,主要有三类变质环境： （1）低压高温环境 （2）正常地温梯度环境 （3）高压低温环境 代表性岩石有板岩、

11、千枚岩、片岩、片麻岩等。 三.混合岩化作用 区域变质作用的进一步发展，为一种深变质作用，由变质作用 向岩浆作用转变的过渡性地质作用。酸性熔体沿着区域变质岩的片理或裂隙扩散、渗透，反应形成混合岩。 混合岩包括基体（原岩）和脉体（长英质矿物）。混合岩进一步受到长英质流体的交代就发展为混合花岗岩。这种作用为花岗岩形成的另一重要途径。 四.动力变质作用 与构造运动地壳发生断裂有关，出现在断裂带两侧，主要有构造角砾岩、糜棱岩等。,区域变质作用及所形成的岩石,第三节 变质作用类型及其相关变质岩,三、混合岩化作用及所形成的岩石,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

12、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。,第三节 变质作用类型及其相关变质岩,混合岩化作用及所形成的岩石,第三节 变质作用类型及其相关变质岩,变质作用演化系列,粘土,泥岩,片麻岩,泥质板岩,千枚岩,结晶片岩,紫苏花岗岩,酸性麻粒岩,混合岩,花岗岩,形成的岩石,第三节 变质作用类型及其相关变质岩,眼球状混合岩,肠状混合岩,形成的岩石,第三节 变质作用类型及其相关变质岩,角砾状混合岩,混合花岗岩,四、动力变质作用及所形成的岩石,又称破裂变质作用，是地壳发生断裂，岩层错动，使断裂带两侧岩石破碎，并及因摩擦产生高温、高压，而改变原岩的矿物成分及结构、构造，形成新的岩石的作用。 动力变质作用的强弱与断层的能量有关。,第三节 变质作用类型及其相关变质岩,形成的岩石,第三节 变质作用类型及其相关变质岩,第三节 变质作用类型及其相关变质岩,脆性变形 断层角砾岩,脆性变形 碎裂岩,第三节 变质作用类型及其相关变质岩,塑性变形 糜棱岩,第三节 变质作用类型及其相关变质岩,变质程度,第三节 变质作用类型及其相关变质岩,不同变质岩一方面反映原岩成分的差别，另一方面反映了由不同的变质温度和压力条件所决定的岩石变质程度。,第四节 岩石的演化,第四节 岩石的演化,第四节 岩石的