第六章 变质作用与变质岩.ppt

1、第六章 变质作用和变质岩,第一节 变质作用的概述一、变质作用的概念 岩石在基本上处于固体状态下，受到温度、压力及化学活动性流体的作用，发生矿物成分、化学成分、岩石结构与构造变化的地质作用，称为变质作用。,变质作用的特点： 岩石在基本上处于固态 岩石基本未发生熔融 岩石未失去其完整性,1.变质作用与沉积作用的区别何在？,归纳起来，有三点不同： （1）作用因素的来源不同 引起变质作用因素主要来自于地球内部； 沉积作用主要与地球外部因素有关。,（2）作用发生的深度不同 变质作用发生在地壳的一定深度之下；沉 积作用发生在地壳的表层。 （3）作用时的温度与压力不同 引起变质作用所需的温度、压力较高；沉

2、积岩的形成作用发生时的温度、压力较低。,2.变质作用与岩浆作用的区别？,当引起变质作用的温度很高，达到了岩石的熔点，使岩石完全熔化时，变质作用就转变成岩浆作用。 界限在于：变质作用时岩石基本处于固体状态、可能出现局部熔融，但并未失去其整体性；当岩石基本被熔融，呈液态时，成为岩浆作用。,二、引起变质作用的因素 引起变质作用的因素有温度、压力及化学活动性流体。 （一）温度 1.变质作用发生的温度由150180（或180 230）到800 -900。低于这个温度属沉积岩的固结成岩作用，高于这个温度岩石熔融，属岩浆作用。,2、变质温度的来源 （1）地热#地热增温率为30/km。埋深到5000米以上，就

3、会发生变质作用。,（2）岩浆热 高温的岩浆熔融体侵入地壳中，可使周围岩石变质。（3）断层摩擦热 岩层产生断裂，断块互相错动、挤压产生高温，可使断裂面两侧的岩石变质。,1.静压力： 上覆岩石重量引起的压力，随深度增加而增大，静压力对岩石的作用力各向相等，其数值等于上覆岩石的重量。,例如基性岩中的钙长石（密度2.76）和橄榄石（密度3.3）在高压下形成石榴子石（密度3.54.3）。,（二）压力：静压力、流体压力和定向压力,2.流体压力：静压力在岩层中不仅仅是通过岩石的固体质点来传递，并且通过岩层孔隙中的流体来传递，这种压力称为流体压力。,当岩石处于密闭状态时岩石的全部重量都传递给封闭在岩石内的流体

4、，这时流体压力值等于静压力值。,当岩层裂隙时中有互相连通的裂隙时，即成为开放系统时，流体压力仅为其本身的重量，显然要比静压力值小。,（三）化学活动性流体,主要包括：水和二氧化碳为主的富含多金属和非金属元素及氧、氟、氯、硼、磷等挥发性组分。 主要来自：岩浆或深层热水溶液，也可能存在于矿物粒间孔隙之中。,三、变质作用方式 1.重结晶作用-岩石在固态条件下发生重结晶使小晶体变为大晶体，但成分不变。如：微晶方解石灰岩 粗粒方解石的大理岩。 2.变质结晶作用-原岩在固态条件下，有些矿物通过变质作用形成新矿物。如：CaCO3 SiO2 CaSiO3 CO2 （反应温度400）。 3.变质交代作用-原岩组分

5、与化学活动性流体发生化学反应，出现物质成分的迁移，形成新的矿物，物质有带进带出。经交代作用形成的新矿物具有原来矿物的假象。,第二节 变质岩特征,已经形成的岩石（岩浆岩、沉积岩、变质岩）因物理化学条件的改变，使原岩的矿物成分、结构、构造发生变化而形成的岩石，叫做变质岩。 正变质岩：由岩浆岩变质而成的 副变质岩：由沉积岩变质而成的,一、原岩物质成分的变化 包括化学成分、矿物成分的变化。 1.化学成分的变化，主要表现在挥发性组分（H2O、CO2、OH-等）的失去或获得。,2.矿物成分的变化表现在三个方面 (1)挥发性组分的变化引起矿物成分的变化。 （脱水作用、脱碳酸作用、水合作用、碳酸 化作用） 例

6、如：,粘土矿物受热变质脱水变成红柱石和石英Al4Si4O10OH=Al2SiO4O+2SiO2+4H2O（反应温度500） 方解石热变质放出CO2 后，CaO与SiO2结合形成硅灰石CaCO3 SiO2 CaSiO3 CO2（反应温度400） 橄榄石吸水（水合作用）后变成蛇纹石（Mg、Fe）2SiO4+H2O -Mg6Si4O10(OH)8+Fe+,辉石、角闪石水合作用后变成绿泥石 (Ca、Mg、Fe、Al）2（Si、Al）2O6 +H2O(Mg、Fe、Al）6（Si、Al）4O10 （OH）8+Ca+ 斜长石吸CO2 （碳酸盐化作用）后变成方解石与高岭石Ca（ Al2Si3O8 CO2 +H

7、2O CaCO3+Al4Si4O10OH,(2)在压力的作用下，矿物体积与密度变小造成 的矿物成分的变化 (3)交代作用发生成分交换引起矿物成分的变化,二、变质岩中的矿物 变质岩矿物成分可分为两类：,一类是与岩浆岩、沉积岩相同的，如石英、长石、云母、角闪石、辉石等，它们大多是原岩残留下来的，也可以在变质作用中形成。,另一类是变质作用产生的为变质岩所特有的矿物，如石墨、滑石、石榴子石、红柱石、蓝晶石、矽线石、硅灰石、十字石、蓝闪石、阳起石、透辉石、蛇纹石、透闪石、绿帘石等，称为变质矿物。,三、变质岩的结构 指岩石中矿物的结晶程度、颗粒大小、形状 及其结合方式。 根据岩石特点和结构的成因，可把变质

8、岩的 结构分为变晶结构、变余结构、压碎结构等。,1.变晶结构 在变质过程中，原岩发生重结晶形成变质矿物，原岩的结构全部消失。变质形成的矿物的晶粒称为变晶，由变晶组成的结构称变晶结构。（1）按变晶的大小可分： 粗粒变晶结构 d 3 mm 中粒变晶结构 d = 1- 3 mm 细粒变晶结构 d = 0.1-1 mm 显微变晶结构 d 0.1 mm,（2）按变晶的相对大小可分 等粒变晶结构、斑状变晶结构、不等粒变晶结构,等粒变晶结构 不等粒变晶结构 斑状变晶结构,（3）按变晶的形态分 粒状变晶结构 柱状或纤状变晶结构 鳞片状或片状变晶结构,2.变余结构 变质程度不深的时，原岩只是部分形成变晶，还保留

9、了原岩的结构，称为变余结构。变余结构按残留的原岩结构分类命名： 变余砾状结构（保留原岩砾状结构） 变余砂状结构（保留原岩砂状结构） 变余粉砂状结构（保留原岩粉砂状结构 变余泥状结构（保留原岩泥状结构） 变余斑状结构（保留原岩斑状结构）,3.碎裂结构 在动力变质作用下形成的结构，称碎裂结构。（碎裂岩、糜棱岩 ）,四、变质岩的构造 1.变成构造 经变质作用，原岩的构造全部消失，而后所形 成的新构造，称为变成构造。主要有：,1）斑点构造 岩石在发生变质过程中，有些物质发生迁移、聚集成斑点，为浅变质岩的构造特征。,2）板状构造 岩石中矿物颗粒细小，肉眼难以分辩，岩性似薄板状，常出现一组平行的破裂面，且

10、光滑平整，破裂面具有微弱的丝绢光泽，具变余泥质结构。,3）片理构造 又称片状构造。由云母、绿泥石、滑石、角闪石等片状、板状、或针状矿物呈连续平行排列而成。沿片理面极易劈成薄片，而且还常呈波状弯曲，显示强烈的丝绢光泽。,4）片麻状构造 暗色的片状、柱状矿物（如云母、角闪石等）呈平行排列，且被浅色粒状矿物（如石英等）所隔开，呈现出黑白相间的条带。,5）块状构造 整个岩石的矿物分布均一，无定向排列。这种构造反映岩石在变质过程中，不具显著的定向压力，如大理岩。,2.变余构造 变质程度较浅，残留原岩的构造时，称变 余构造。主要有： 变余气孔构造 ； 变余杏仁构造； 变余流纹构造 ； 变余层状构造； 变余

11、泥裂构造 ； 变余结核构造。,板岩-具板状构造。灰至黑色。矿物颗粒很小，肉眼难以识别，均匀而致密。变余或变晶结构。绢云母、石英、绿泥石、粘土。由粉砂岩、粘土岩等变质而成，变质最浅。击之有清脆之声。,千枚岩-千枚状构造。浅红、灰、暗绿。隐晶质变晶结构。绢云母、绿泥石、角闪石。由粘土岩、粉砂岩、凝灰岩变质而成。,片岩-片状构造，变晶结构。黑云母、白云母、绿泥石、角闪石、石英、长石。,片麻岩-片麻状，变晶结构。长石、石英、云母、角闪石、辉石。长石含量大于30%。由砂岩、花岗岩等变质而成。,大理岩-块状构造，粒状变晶结构。方解石、白云石。由碳酸盐岩变质而成。得名于云南大理。洁白者称汉白玉。,石英岩-块

12、状构造，变晶结构。石英，少量长石、白云母。由砂岩或硅质岩变质而成。,矽卡岩-石榴石、绿帘石、磁铁矿。伴生矿床Fe，Cu，Pb，Zn.,矽卡岩,第三节 变质作用类型及代表性岩石 变质作用根据引起变质作用的主导因素分成四大类：接触变质作用；区域变质作用；混合岩化作用；动力变质作用、交代变质作用。,一、接触变质作用： 发生在侵入岩体与围岩的接触带上的变质作用。,根据引起接触变质接触主要因素和方式，接触变质作用可进一步分为两种情况。 热接触变质作用 指围岩受岩浆高温的影响而发生的变质作用。温度是主要因素，压力次之，重结晶是主要变质作用方式。 接触交代变质作用 如果变质因素除温度压力之外，还有大量来自岩

13、浆的挥发组分参与，就会使接触带附近的侵入岩和围岩发生明显的交代作用，从而形成变质岩。,斑点板岩是岩浆侵入围岩，并高温烘烤周围的泥岩、凝灰岩等，受热发生变质的产物。,角岩是位于岩浆侵入高温烘烤圈中部的泥岩、粉砂岩、凝灰岩等，受热发生变质的产物。比斑点板岩的变质程度略高，岩石致密、坚硬。,石英砂岩受岩浆侵入体的高温烘烤后变质的产物。岩石致密、特别坚硬。,变质程度深者，岩石不含杂质，全由石英组成，具块状构造，粒状变晶结构，晶粒间互相嵌合，无间隙。,二、区域变质作用,指在大范围内，由于温度、压力和化学活动性流体等因素的综合作用下而产生的变质作用。 浅变带：温度和静压力不大，以定向压力为主，板理发育，主

14、要形成板岩、千枚岩。 中变带：压力较大，温度也较高，常形成各种结晶片岩。 深变带：静压力较大，温度高，重结晶显著，形成各种片麻岩和混合岩。,三、混合岩化作用 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融熔浆的渗透、交代、贯入于变质岩中，形成混合岩，这种作用称混合岩化作用。 混合岩化作用多是区域变质作用进一步深化的结果。,混合岩的特征 一般由脉体和基体组成 脉体是熔体与注入交代形成的新生部分，主要是花岗质、石英质的脉状体。基体是残留的原变质岩。,随混合岩化作用的进行：,变质作用强度：弱强 基体含量：多少 脉体含量：少多 构 造：条带状脉状肠状角砾状阴影状 块状,混合岩化的最终结果是形成花岗岩。,四、动力变质作用,指岩石受定向压力（动压力）的作用而产生破碎、变形、重结晶的变质作用。根据变质环境和方式不同，分两种类型： 碎裂变质 在地壳的浅部，岩石呈脆性，当应力超过岩石强度极限时，岩石便会被压碎或磨碎，产生碎裂变质，有代表性的岩石是构造角砾岩。 韧性变形 在地壳中、深部，温度和压力较高，岩石具塑性，在断裂带中的岩石一般不发生明显的破裂，而是以强烈韧性剪切变形或塑性流动为主，有代表性的岩石是糜棱岩。其特征是细粒化，并具有明显