第五章变质作用与变质岩ppt课件

1、第五章蜕变作用与蜕变岩第五章蜕变作用与蜕变岩第一节第一节 蜕变作用根本特征蜕变作用根本特征 第二节第二节 蜕变作用中原岩的变化蜕变作用中原岩的变化第三节第三节 蜕变作用类型及其代表性岩石蜕变作用类型及其代表性岩石第四节第四节 岩石的演化岩石的演化 引引 言言 分布分布:占地壳总体积的占地壳总体积的27.4%;主体在中、下地壳主体在中、下地壳,地表较少地表较少 大别山超高压蜕变矿物的发现，改写了经典板块构造论。大别山超高压蜕变矿物的发现，改写了经典板块构造论。 研讨目的：了解地球深部地质过程研讨目的：了解地球深部地质过程HP的蓝闪石、红帘的蓝闪石、红帘石，石，UHP的柯石英、金刚石的柯石英、金刚

2、石);恢复原岩恢复原岩;阐明蜕变作用机制和阐明蜕变作用机制和过程过程;寻觅矿产资源寻觅矿产资源(“玉自蜕变来；各种名贵宝石，原料均玉自蜕变来；各种名贵宝石，原料均来来自蜕变岩。多数金属矿产，都阅历过蜕变，蜕变使矿变富变自蜕变岩。多数金属矿产，都阅历过蜕变，蜕变使矿变富变大。前寒武纪含铁石英岩型铁矿占世界铁储量大。前寒武纪含铁石英岩型铁矿占世界铁储量70%, 我国的鞍我国的鞍山式铁矿属此类型。我国缺金铜铁铀山式铁矿属此类型。我国缺金铜铁铀) 第五章蜕变作用与蜕变岩第五章蜕变作用与蜕变岩第一节第一节 蜕变作用根本特征蜕变作用根本特征 第二节第二节 蜕变作用中原岩的变化蜕变作用中原岩的变化第三节第三

3、节 蜕变作用类型及其代表性岩石蜕变作用类型及其代表性岩石第四节第四节 岩石的演化岩石的演化 第一节第一节 蜕变作用根本特征蜕变作用根本特征一、蜕变作用一、蜕变作用: 由于温度由于温度T、压力、压力P的改动和化学活动性的改动和化学活动性流体的作用，使固态岩石的矿物成分、化学成分、流体的作用，使固态岩石的矿物成分、化学成分、构造构造都发生了变化，这种地质作用叫蜕变作用。构造构造都发生了变化，这种地质作用叫蜕变作用。 蜕变作用主要发生在地壳深部，普通蜕变作用主要发生在地壳深部，普通10 km。 蜕变三要素蜕变三要素:T,P,流体流体, 温度最重要。但陨石撞击及温度最重要。但陨石撞击及高压蜕变，主导要

4、素那么是压力。高压蜕变，主导要素那么是压力。第一节第一节 蜕变作用根本特征蜕变作用根本特征一、蜕变作用一、蜕变作用: 热源主要来自地球内部岩浆热能与放射热能热源主要来自地球内部岩浆热能与放射热能经过蜕变作用构成的岩石叫蜕变岩。经过蜕变作用构成的岩石叫蜕变岩。正、副蜕变岩原岩为火成岩的叫正蜕变岩；正、副蜕变岩原岩为火成岩的叫正蜕变岩； 原岩为堆积岩的叫副蜕变岩。原岩为堆积岩的叫副蜕变岩。第一节第一节 蜕变作用根本特征蜕变作用根本特征二、蜕变作用的三大要素二、蜕变作用的三大要素T、P、流体、流体1. 1. 温度温度T T 蜕变温度蜕变温度:150:150C-900C-900C C低于低于15015

5、0C C为常温，为常温，高于高于900900C C那么地壳岩石熔化那么地壳岩石熔化 温度的作用：非晶体温度的作用：非晶体结晶体结晶体; ;结晶体结晶体重结晶重结晶; ;物质与构造重组，一种矿物物质与构造重组，一种矿物另一种矿物另一种矿物温度的来源：温度的来源： 地热增温地热增温1 1C/33mC/33m、构造运动热、构造运动热、岩浆热、放射热岩浆热、放射热第一节第一节 蜕变作用根本特征蜕变作用根本特征二、蜕变作用的三大要素二、蜕变作用的三大要素T、P、流体、流体2.压力压力P 静压力垂或侧静压力垂或侧:由上复岩石分量引起，随埋藏深由上复岩石分量引起，随埋藏深度添加而添加。度添加而添加。静压力各

6、向静压力各向作用力相等作用力相等第一节第一节 蜕变作用根本特征蜕变作用根本特征二、蜕变作用的三大要素二、蜕变作用的三大要素T、P、流体、流体2.压力压力P封锁系统的流体压力等于上复岩石的静压值封锁系统的流体压力等于上复岩石的静压值; ;开放系统的流体压力等于流体本身的分量开放系统的流体压力等于流体本身的分量. . 流体压力流体压力: :第一节第一节 蜕变作用根本特征蜕变作用根本特征二、蜕变作用的三大要素二、蜕变作用的三大要素T、P、流体、流体2.压力压力P定向压力：作用于地壳岩石的侧向挤压力，具有定向压力：作用于地壳岩石的侧向挤压力，具有方向性，且两侧的作用力相反。方向性，且两侧的作用力相反。

7、定向压力定向压力压力单位换算压力单位换算 Bar (巴巴)Pa(帕斯卡帕斯卡) MPa兆帕兆帕GPa吉帕吉帕 1 105 10-1 10-4 1atm=101325Pasca105Pa=0.1Mpa兆帕兆帕 1Gpa=103Mpa=10Kbar=109Pa 1Mpa=106Pa,1Kb=100Mpa 1巴巴1atm100万因达万因达/cm2=0.986923规范大气压规范大气压 1Pa=1牛顿牛顿(100克克/m2)=100克克/10000 cm2=0.01克克/ cm2 第一节第一节 蜕变作用根本特征蜕变作用根本特征 蓝片岩，蓝闪石蓝片岩，蓝闪石+ +钠长石钠长石, ,产在地壳上部，但压力很

8、大产在地壳上部，但压力很大, ,为为LT/HPLT/HP产物，为古爬升产物，为古爬升- -碰撞带的重要标志。碰撞带的重要标志。 榴辉岩榴辉岩, ,镁铝榴石镁铝榴石+ +绿辉石绿辉石, ,产在地下产在地下40km40km深深, ,压力为压力为10Kb=1010Kb=10吨吨/cm2!/cm2!10Kb=109Pa=10710Kb=109Pa=107克克/cm2/cm2 超高压岩，含柯石英、金刚石的榴辉岩超高压岩，含柯石英、金刚石的榴辉岩, ,压力更大压力更大, ,埋藏更深埋藏更深30Kb,100km);30Kb,100km);全世界只需中国大别山、全世界只需中国大别山、法意边境西阿法意边境西阿.

9、 .尔卑斯极少数地域被保管。诞生了大尔卑斯极少数地域被保管。诞生了大陆深爬升的科学新实际。陆深爬升的科学新实际。第一节第一节 蜕变作用根本特征蜕变作用根本特征压力作用的标志压力作用的标志蓝片岩蓝片岩蓝片岩艺术品蓝片岩艺术品榴辉岩榴辉岩榴辉岩艺术品榴辉岩艺术品第一节第一节 蜕变作用根本特征蜕变作用根本特征二、蜕变作用的三大要素二、蜕变作用的三大要素T、P、流体、流体3.具化学活动性的流体具化学活动性的流体a.成分成分:以以H2O、CO2为主，并含其它易挥发和易流动物为主，并含其它易挥发和易流动物质质b.流体分布流体分布:存在于岩石粒间或裂隙中的主要是存在于岩石粒间或裂隙中的主要是H2O；矿；矿物

10、构造中的是物构造中的是H2O、CO2；从岩浆分逸出来的是；从岩浆分逸出来的是K,Na,S,F,H2O,CO2,SiO2等等. c.岩浆流体岩浆流体:深部岩浆上升至浅部深部岩浆上升至浅部,T、P降低降低,分逸出易挥分逸出易挥发和易流动的物质发和易流动的物质K、Na、S、F、H2O、CO2、SiO2等等 第五章蜕变作用与蜕变岩第五章蜕变作用与蜕变岩第一节第一节 蜕变作用根本特征蜕变作用根本特征 第二节第二节 蜕变作用中原岩的变化蜕变作用中原岩的变化第三节第三节 蜕变作用类型及其代表性岩石蜕变作用类型及其代表性岩石第四节第四节 岩石的演化岩石的演化 第二节蜕变作用中原岩的变化第二节蜕变作用中原岩的变

11、化一、一、 化学成分的变化化学成分的变化二、二、 矿物的变化矿物的变化 三、蜕变岩的构造三、蜕变岩的构造 四、四、 蜕变岩的构造蜕变岩的构造 1. T、P变化时构成新矿物变化时构成新矿物: 1分解分解岩石经过释放或获得某些挥发分而到达平衡，构成新岩石经过释放或获得某些挥发分而到达平衡，构成新的矿物的矿物. 如如:高岭土高岭土(吸热吸热)红柱石红柱石+石英石英+水高岭土脱水水高岭土脱水方解石方解石+石英石英(吸热吸热)硅灰石硅灰石(放射状放射状+CO2(脱碳酸脱碳酸 一、化学成分的变化一、化学成分的变化1. T、P变化时构成新矿物变化时构成新矿物: 一、化学成分的变化一、化学成分的变化体积大、密

12、度小的矿物变为体积小、密度大的矿物。体积大、密度小的矿物变为体积小、密度大的矿物。 (1)橄榄石橄榄石+钙长石钙长石石榴子石石榴子石 42.6 101.0 119 分子体积分子体积 3.3 2.76 3.52 比重比重(2)石英石英30Kbar柯石英柯石英(120Kbar)斯石英斯石英 2.65 2.93 4.35 (比重比重)2. 交代作用：交代作用：固态下，岩石中物质成分交换作用。固态下，岩石中物质成分交换作用。 例例:中酸性岩浆侵入冷的灰岩时中酸性岩浆侵入冷的灰岩时,其其SiO2、Al2O3等等热流体就会进入灰岩热流体就会进入灰岩,并从灰岩中将并从灰岩中将CaO、MgO带出带出,于是在接

13、触带构成矽卡岩于是在接触带构成矽卡岩 一、化学成分的变化一、化学成分的变化3. 重结晶作用重结晶作用 Recystalization 定义：小晶体在温度升高的情况下长成更大晶体定义：小晶体在温度升高的情况下长成更大晶体的作用。的作用。 石灰岩石灰岩CaCO3大理岩大理岩CaCO3质纯、洁白的称质纯、洁白的称汉白玉汉白玉 石英砂岩石英砂岩(加温加温)石英岩石英岩4. 蜕变分异：蜕变分异：岩石从均匀构造到不均匀条带构造的蜕变。岩石从均匀构造到不均匀条带构造的蜕变。一、化学成分的变化一、化学成分的变化5. 韧性剪切作用韧性剪切作用发生在地壳中深部位较高温度和定向应力条件下的发生在地壳中深部位较高温度

14、和定向应力条件下的一种蜕变变形作用。一种蜕变变形作用。一、化学成分的变化一、化学成分的变化其结果是矿物在被软化其结果是矿物在被软化的塑性形状下发生不对的塑性形状下发生不对称旋转和剪切称旋转和剪切,构成新的构成新的岩石和组构。其岩石称岩石和组构。其岩石称糜棱岩。糜棱岩。 最终可构成大型韧性剪切带，盛产大中型糜棱岩最终可构成大型韧性剪切带，盛产大中型糜棱岩型金矿。型金矿。 韧性剪切带：由高度应变过的岩石构成的线性变韧性剪切带：由高度应变过的岩石构成的线性变量变形带。从该带一侧进入另一侧量变形带。从该带一侧进入另一侧,岩石被扭曲岩石被扭曲,两侧两侧岩块发生了明显剪切位移岩块发生了明显剪切位移,但无明

15、显断面。透入性构但无明显断面。透入性构造贯穿全带造贯穿全带(拉伸线理、剪切面理、组构拉伸线理、剪切面理、组构)。一、化学成分的变化一、化学成分的变化二、矿物的变化二、矿物的变化 片理和蜕变矿物是蜕变岩的两大重要特征！ 蜕变矿物：在蜕变作用过程中构成的独有矿物. 主要有:兰闪石、红帘石、红柱石、蓝晶石、矽线石、十字石、堇青石、硅灰石、柯石英、金刚石(稀有)红帘石红帘石红柱石红柱石 蓝晶石蓝晶石矽线石矽线石十字石十字石堇青石堇青石硅灰石硅灰石33-4433-44为柱状柯石英，新发现的超高压地幔矿物为柱状柯石英，新发现的超高压地幔矿物 金刚石金刚石 蜕变岩的构造指矿物、变斑晶本身特征、形状、蜕变岩的

16、构造指矿物、变斑晶本身特征、形状、大小大小, ,与临近颗粒的关系与临近颗粒的关系 1.1.变晶构造：原岩发生重结晶或交代作用而构成新变晶构造：原岩发生重结晶或交代作用而构成新矿物的构造前者有大理岩矿物的构造前者有大理岩; ;后者有石榴石片岩后者有石榴石片岩( (有有新生矿物石榴石新生矿物石榴石) )2.2.变余构造：尚残留部分原岩构造者称之为浅蜕变变余构造：尚残留部分原岩构造者称之为浅蜕变构造如板岩特有的变余泥质构造、砂质构造构造如板岩特有的变余泥质构造、砂质构造 三、蜕变岩的构造三、蜕变岩的构造三三 蜕变岩的构造蜕变岩的构造3. 碎裂构造：动力蜕变作用使岩石发活力械破碎而碎裂构造：动力蜕变作

17、用使岩石发活力械破碎而构成的一类构造。构成的一类构造。特点是矿物颗粒破碎成外形不规那么的带棱角的碎特点是矿物颗粒破碎成外形不规那么的带棱角的碎屑，碎屑边缘常呈锯齿状，并具有扭曲变形等现屑，碎屑边缘常呈锯齿状，并具有扭曲变形等现象。象。4. 交代构造：蜕变作用过程中，经过化学交代作用交代构造：蜕变作用过程中，经过化学交代作用物质的带出和参与构成的构造。物质的带出和参与构成的构造。特点是在岩石中原有矿物被分解消逝，构成新矿物。特点是在岩石中原有矿物被分解消逝，构成新矿物。蜕变岩的构造：指矿物之间的关系、空间展布方式蜕变岩的构造：指矿物之间的关系、空间展布方式 1变成构造：原岩构造如层理消逝，经过蜕

18、变成构造：原岩构造如层理消逝，经过蜕变作用构成的新构造。有以下类型：变作用构成的新构造。有以下类型：四四 蜕变岩的构造蜕变岩的构造1 1斑点状构造斑点状构造2 2板状构造板状构造3 3片理构造片理构造4 4片麻状构造片麻状构造5 5拉伸线理拉伸线理6 6块状构造块状构造2.变余构造：蜕变岩中残留有原岩的构造。如变变余构造：蜕变岩中残留有原岩的构造。如变余层状、气孔、条带构造等余层状、气孔、条带构造等 随蜕变程度加深随蜕变程度加深: 斑点状斑点状(spotted)板状构造板状构造(slate)千枚状构造千枚状构造phyllite片状构造片状构造schist 片片麻状构造麻状构造gneiss块状构

19、造块状构造(quartzite，矿物无明，矿物无明显定向显定向)四四 蜕变岩的构造蜕变岩的构造第五章蜕变作用与蜕变岩第五章蜕变作用与蜕变岩第一节第一节 蜕变作用根本特征蜕变作用根本特征 第二节第二节 蜕变作用中原岩的变化蜕变作用中原岩的变化第三节第三节 蜕变作用类型及其代表性岩石蜕变作用类型及其代表性岩石第四节第四节 岩石的演化岩石的演化 第三节蜕变作用类型及其代表性岩石第三节蜕变作用类型及其代表性岩石一、接触蜕变一、接触蜕变二、区域蜕变二、区域蜕变三、混合岩化作用三、混合岩化作用 四、动力蜕变作用四、动力蜕变作用一、一、 接触蜕变接触蜕变 由岩浆活动引起的、发生在火成岩主要是侵由岩浆活动引起

20、的、发生在火成岩主要是侵入岩与围岩接触带范围的蜕变作用。按照蜕变入岩与围岩接触带范围的蜕变作用。按照蜕变过程中有无交代作用，可分为接触热蜕变作用和过程中有无交代作用，可分为接触热蜕变作用和接触交代作用两种类型接触交代作用两种类型1. 接触热蜕变作用：岩石受热后发生矿物的重结晶、接触热蜕变作用：岩石受热后发生矿物的重结晶、脱水、脱碳以及物质成分的重组合，构成新矿物脱水、脱碳以及物质成分的重组合，构成新矿物与边境构造。引起蜕变的主要要素是温度。与边境构造。引起蜕变的主要要素是温度。代表性岩石有：角岩、斑点角岩、大理岩、石英岩等代表性岩石有：角岩、斑点角岩、大理岩、石英岩等2. 接触交代蜕变作用：从

21、岩浆中分泌的挥发性物质，接触交代蜕变作用：从岩浆中分泌的挥发性物质，对围岩进展作用，导致围岩化学成分发生显著变对围岩进展作用，导致围岩化学成分发生显著变化，产生大量新矿物，构成新的岩石和构造构造。化，产生大量新矿物，构成新的岩石和构造构造。 接触交代蜕变作用主要发生在侵入体与围岩的接触接触交代蜕变作用主要发生在侵入体与围岩的接触带上，其典型岩石是矽卡岩带上，其典型岩石是矽卡岩一、一、 接触蜕变接触蜕变绿帘石黄绿色者矽卡岩绿帘石黄绿色者矽卡岩接触交代蜕变作用表示图接触交代蜕变作用表示图一、一、 接触蜕变接触蜕变二、二、 区域蜕变区域蜕变1. 区域蜕变作用区域蜕变作用:在在T、P、流体的综协作用下

22、、流体的综协作用下,区域范围区域范围内发生的蜕变内发生的蜕变蜕变环境及其与温度、压力的关系表示图蜕变环境及其与温度、压力的关系表示图2.代表性岩石：板岩赣北浙西瓦板岩代表性岩石：板岩赣北浙西瓦板岩千枚岩千枚岩片岩片岩斜长角闪岩斜长角闪岩片麻岩片麻岩麻粒岩麻粒岩榴辉岩榴辉岩3. 代表性矿物：代表性矿物： 超高压、高温超高压、高温: C金刚石金刚石diamond 高压、低温高压、低温:角闪石、钠长石角闪石、钠长石兰闪石兰闪石glaucophane 高温、低压高温、低压:黏土矿物黏土矿物红柱红柱(Al2SiO5 )Andalousite 高温、高压高温、高压:黏土矿物黏土矿物矽线矽线(Al2SiO5

23、 )Sillimanite 中温、中压中温、中压:黏土矿物黏土矿物兰晶石兰晶石(Al2SiO5 )Disthene二、二、 区域蜕变区域蜕变板板 岩岩千枚岩千枚岩二二 、区域蜕变代表性岩石、区域蜕变代表性岩石变形的石英片岩变形的石英片岩蓝闪石片岩蓝闪石片岩二二 、区域蜕变代表性岩石、区域蜕变代表性岩石眼球状花岗片麻岩眼球状花岗片麻岩榴辉岩榴辉岩二二 、区域蜕变代表性岩石、区域蜕变代表性岩石4. 蜕变程度：不同的蜕变岩，原岩能够是同一个蜕变程度：不同的蜕变岩，原岩能够是同一个,称等称等化学系化学系 如如 黏土岩或页岩黏土岩或页岩板岩板岩千枚岩千枚岩片岩片岩片麻岩片麻岩 (世界著名的巴罗蜕变带世界

24、著名的巴罗蜕变带)二、区域蜕变二、区域蜕变三三 、混合岩化作用、混合岩化作用 混合化作用：由蜕变作用向岩浆作用转变的一种混合化作用：由蜕变作用向岩浆作用转变的一种过渡性成岩作用。有混合化作用所构成的岩石成过渡性成岩作用。有混合化作用所构成的岩石成为混合岩。为混合岩。混合岩由两部分组成：基体和脉体混合岩由两部分组成：基体和脉体 基体：蜕变岩，普通是蜕变程度较高的各种岩、片基体：蜕变岩，普通是蜕变程度较高的各种岩、片麻岩和斜长角闪岩，颜色较深麻岩和斜长角闪岩，颜色较深 脉体：熔融体，经过熔体和热液注入、交代而新构成脉体：熔融体，经过熔体和热液注入、交代而新构成的岩石的岩石条带状混合岩条带状混合岩肠状状混合岩肠状状混合岩三三 、混合岩化作用、混合岩化作用四、动力蜕变作用四、动力蜕变作用80年代构成的科学新实际年代构成的科学新实际 动力蜕变作用动力蜕变作用: 由于地壳运动的影响，岩石在强由于地壳运动的影响，岩石在强烈定向压力下发生变化的一种蜕变作用。主要表现烈定向压力下发生变化的一种蜕变作用。主要表现在岩石的变形方面，可分为浅地壳层次的脆性变形在岩石的变形方面，可分为浅地壳层次的脆性变形和中深地壳层次的韧性蜕变和中深地壳层次的韧性蜕变-变形变形 脆性变形表现为机械破碎，普通不发生物质成分脆性变形表现为机械破碎，普通不发生物质成分的重组，不构成新矿物，其产物主要有压碎角砾的