变质作用与变质岩新

变质作用与变质岩新第一页，共六十三页，2022年，8月28日1.Metamorphism2.TheMatterCompositionsofMetamorphicRocks

3.Textures,StucturesofMetamorphicRocks

4.TypesofMetamorphismandMainMetamorphicRocks

第二页，共六十三页，2022年，8月28日

Metamorphism（变质作用）（一）变质作用的概念变质作用：岩石在基本上处于固态下，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。变质岩(metamorphicrock)：由变质作用形成的岩石。变质岩形成于地下，因而同等条件下，其比沉积岩容易风化。由岩浆岩变成的岩石叫正变质岩，由沉积岩变成的岩石叫副变质岩。

第三页，共六十三页，2022年，8月28日

geologicalprocessofexternalagents

→sedimentaryrocks

-70--200℃

metamorphism→metamorphicrocks

150~180--800℃magmatism→magmaticrocks（igneousrocks）

800--1200℃

第四页，共六十三页，2022年，8月28日

Metamorphismistheprocessbywhichheat,pressure,andchemicalreactionsdeepwithintheEarthalterthemineralcontentand/orstructureofpreexistingrockwithoutmeltingit.Rocks,whichformbymetamorphism,arecalledmetamorphicrocks.第五页，共六十三页，2022年，8月28日

（二）引起变质作用的因素

地热

1.温度（T）

岩浆热来源放射性元素蜕变释放热

岩石断裂（1）促进重结晶作用当温度升高时，产生重结晶作用，使非晶质变为晶质，或由结晶细小变为结晶粗大，但岩石组分基本不变。如石灰岩变为粗粒大理岩。（2）吸热放热促进新矿物的形成温度升高，矿物成分间化学反应加快，原有矿物消失，形成新矿物。如高岭石变成红柱石和石英。第六页，共六十三页，2022年，8月28日Al4[Si4O10](OH)8

吸热

Al[AlSiO5]O+2SiO2+4H2O

（高岭石）

（红柱石）（石英）吸热放热富含SiO2的石灰岩，受热后，方解石分解放出CO2及留下CaO,CaO同岩石中的SiO2结合，则形成一种新矿物硅灰石：CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2

(方解石)（硅灰石）第七页，共六十三页，2022年，8月28日（二）压力（P）1.静压力：由上覆岩石重量引起，各向均等。当压力加大到一定时，引起矿物成分变化;

2.定向压力：由构造运动引起。有方向性，使矿物定向排列。引起矿物结构构造变化。第八页，共六十三页，2022年，8月28日（定向压力）directionalpressure第九页，共六十三页，2022年，8月28日（三）化学活动性流体(气体、液体)以水和CO2为主，主要是使矿物成分变化。3MgCO3+4SiO2+H2O→Mg3[Si4O10](OH)2+3CO2

菱镁矿热水滑石3Mg2SiO4+SiO2+4H2O→2Mg2[Si2O5](OH)4橄榄石热水蛇纹石蛇纹岩主要由橄榄岩等基性岩经蚀变而成。第十页，共六十三页，2022年，8月28日TheMatterCompositionsofMetamorphicRocks1.变质岩的主要造岩氧化物仍是SiO2，Al2O3，Fe2O3，FeO，MgO，CaO，K2O，Na2O，H2O，CO2，TiO2，P2O5等，但在不同的变质岩中含量不同。2.变质岩常具其特有的变质矿物：红柱石、蓝晶石、夕线石、硅灰石、石榴子石、滑石、十字石、透闪石、阳起石、蓝闪石、透辉石、蛇纹石、石墨等。变质矿物的出现就是变质作用发生的最有力的证明。变质岩中的矿物大多由定向压力形成，常为柱状、片状、针状矿物。第十一页，共六十三页，2022年，8月28日3.与火成岩、沉积岩共有的矿物石英、钾长石、钠长石、白云母、黑云母等。这些矿物能够适应温度、压力较大幅度的变化而保持稳定状态。云母虽然也存在于火成岩与沉积岩之中，但其数量少，是作为次要矿物出现的；如果岩石中云母大量存在，成为岩石的主要矿物，它就是变质作用造成的。第十二页，共六十三页，2022年，8月28日Textures,StucturesofMetamorphicRocks

▲1.变晶结构（一）变质岩的结构2.变余结构3.碎裂结构第十三页，共六十三页，2022年，8月28日1.变晶结构：岩石在固态条件下由重结晶和变质结晶作用形成的结构。

粗粒变晶结构按变晶大小中粒变晶结构细粒变晶结构粒状变晶结构按变晶形状鳞片变晶结构纤维变晶结构

2.变余结构3.碎裂结构第十四页，共六十三页，2022年，8月28日

▲1、定向构造（二）变质岩的构造2、块状构造3、变余构造1．定向构造—由定向压力形成（1）板状构造

岩石具有平行、密集而平坦的破裂面，沿此面岩石易分裂成薄板。（2）片理构造岩石中片状或长条状矿物连续而平行排列，形成平行、密集而不甚平坦的纹理――片理。沿片理方向岩石易于劈开。第十五页，共六十三页，2022年，8月28日

千枚状构造：矿物初步有定向排列，但矿物颗粒细小，不能辨认，片理面上有丝绢光泽。片理

片状构造：岩石中所含大量片状、粒状矿物都平行排列，矿物颗粒较粗，肉眼能识别。第十六页，共六十三页，2022年，8月28日片状构造(*10)第十七页，共六十三页，2022年，8月28日蓝晶石片岩----定向构造第十八页，共六十三页，2022年，8月28日（3）片麻状构造组成岩石的矿物是以粒状为主，伴随有部分平行定向排列的片状、柱状矿物，后者在前者中成断续的带状分布。具有片麻状构造的岩石，其矿物的颗粒较粗。其中长石特别粗大，好似眼球者，称为眼球状构造。（4）条带状构造

岩石中成分、颜色或粒度不同的矿物分别集中，形成平行相间的条带。第十九页，共六十三页，2022年，8月28日2．块状构造岩石中矿物颗粒均匀分布，无定向排列。如石英岩、大理岩常具有这种构造。3．变余构造变质岩中残留的原岩的构造，如变余气孔构造、变余层状构造、变余泥裂构造等，以变余层状构造最为普遍，是判断原岩属于岩浆岩或沉积岩的重要依据。

第二十页，共六十三页，2022年，8月28日

TypesofMetamorphismandMainMetamorphicRocks

（一）变质作用类型1.接触变质作用（T）—大理岩、石英岩2.区域变质作用（T、P、CAF）——片麻岩、千枚岩、变粒岩、麻粒岩等3.混合岩化作用——混合花岗岩4.动力变质作用（P）——角砾岩

第二十一页，共六十三页，2022年，8月28日变质岩类型示意图第二十二页，共六十三页，2022年，8月28日Mainmetamorphicrocks:1.quartzite（石英岩）2.marble（大理岩）3.granitegneiss（花岗片麻岩）第二十三页，共六十三页，2022年，8月28日花岗片麻岩(granitegneiss)

为区域变质岩中片麻岩。由花岗岩变质成。主要矿物成分为石英、长石，含量>50%，还有深绿色角闪石，粒状变晶结构，具有明显的片麻状构造，即柱状矿物呈断续的平行定向排列。风化产物为砂中带粘，其粘性比花岗岩重，因为角闪石风化变为绿泥石。第二十四页，共六十三页，2022年，8月28日石英岩(Quartzite)

为热接触变质岩。灰色，由石英砂岩变质而成，主要矿物成分为石英。粒状变晶结构，块状构造，由于石英的硬度大，因而石英岩很难风化。其发育形成的土壤，砂性强，贫瘠。

第二十五页，共六十三页，2022年，8月28日大理岩(marble)

此大理岩为热接触变质岩。白色，由白云岩变质而成。粒状变晶结构，块状构造，主要矿物成分为白云石，属于化学岩。

第二十六页，共六十三页，2022年，8月28日

白云母石英片岩(Quartzschistwithmuscovite)为区域变质岩中片岩。灰白色，鳞片变晶结构，片状构造，主要由白云母、石英、长石组成，石英及长石含量>50%，白云母含量占片状矿物的50%以上。第二十七页，共六十三页，2022年，8月28日方柱石黑云母片岩(scapoliteandblackmicaschist)

为区域变质岩中片岩。黑色，变晶结构，片状构造，主要矿物为黑云母、方柱石，还有石英、长石。此类岩石因色深及片理很易风化，形成的土壤带粘性。第二十八页，共六十三页，2022年，8月28日千枚状板岩(phylliticslate)

为区域变质岩中板岩。深绿色，隐晶质结构，板状构造，是泥质岩、粉砂岩经轻度变质而成，因而肉眼不能辨别其中的矿物。此类岩石因原岩成分、构造等因素很易遭受风化。第二十九页，共六十三页，2022年，8月28日蛇纹石化大理岩第三十页，共六十三页，2022年，8月28日蛇纹岩(serpentine)接触变质岩。暗灰绿色，几乎都由蛇纹石组成，有少量的磁铁矿等，隐晶质结构，其中常见纤维状石棉分布。蛇纹岩硬度小，易于风化。第三十一页，共六十三页，2022年，8月28日Section4TheDevelopmentofRocks2.InfluenceFactorsonDevelopmentofRocks

1.TheRockCycle第三十二页，共六十三页，2022年，8月28日

TheRockCycle（一）三大岩类的特征比较岩性(rockproperties)：是指岩浆岩、沉积岩、变质岩由于它们形成的环境与过程不相同，所表现出它们各自在矿物成分、结构和构造方面不同的特性。

第三十三页，共六十三页，2022年，8月28日三大岩类的特征比较岩类特征岩浆岩（火成岩）沉积岩（水成岩）变质岩形成的地质作用岩浆作用外力地质作用变质作用岩石分类按SiO2含量分类超基性岩SiO2<45%基性岩：45～50%中性岩：52～65%酸性岩SiO2>65%按物质来源、结构、成岩方式分：1．粘土岩类2．碎屑岩类3．化学岩及生物化学岩类按变质作用类型分类1．结触变质岩2．区域变质岩3．混合变质岩4．动力变质岩分布最多的岩石花岗石、玄武岩、安山岩、流纹岩页岩、砂岩、石灰岩片麻岩、石英、大理岩矿物成分石英、长石、云母等，橄榄石、辉石、角闪石石英、长石、云母等，富含粘土矿物、方解石、白云、有机质等石英、长石、云母、角闪石、辉石等外，常含变质矿物，如石榴子石、石墨、红柱石、硅灰石等结构粒状、似斑状、斑状等，部分为隐晶质、玻璃质典型的碎屑结构、化学结构和生物结构粒状、斑状、鳞片状等各种变晶结构构造多为块状构造喷出岩常具气孔、杏仁构造流纹等构造各种层理构造：水平层理、斜层理、交错层理，常含生物化石大部分具片理构造：片麻状、片状、千枚状、板状等，部分为块状构造第三十四页，共六十三页，2022年，8月28日三大类岩石的转化（二）三大岩类转化(theRockCycle)第三十五页，共六十三页，2022年，8月28日岩石圈物质循环第三十六页，共六十三页，2022年，8月28日TheRockCycleGeologistscalltheprogressivetransformationofEarthmaterialsfromonerocktypetoanothertherockcycle.Therearemanypathsaroundorthroughtherockcycle.Forexample,igneousrockmayweatheranderodetoproducesediment,whichcouldpartiallymelttocreatemagma.Thismagmalatersolidfiestoformnewigneousrock.Wecansymbolizethispathas:igneoussedimentarymetamorphicigneous;thatis,acompletelooparoundtherock.第三十七页，共六十三页，2022年，8月28日Butalternatively,themetamorphicrockcouldbeupliftedanderodedtoformnewsedimentandultimatelynewsedimentaryrockwithoutmelting,takingashortcutpaththroughthecyclethatwecansymbolizeas:igneoussedimentarymetamorphicsedimentary.Likewise,theigneousrockcouldbemetamorphoseddirectly,withoutfirstturningtosediment.Thismetamorphicrockcouldagainbeturnedintosedimentaryrock,defininganothershortcutpath:第三十八页，共六十三页，2022年，8月28日igneousmetamorphicsedimentary.Togetaclearersenseofhowtherockcycleworks,we’lllookatoneparticularexample.Materialfirstenterstherockcyclewhenbasalticmagmarisesfromthemantal.Supposethemagmaeruptsandformsbasalt(玄武岩--岩浆岩）atacontinentalhot-spotvolcano.MovementofthemagmabroughtatomsfromthemantaluptotheEarth’ssurface,wheretheyarrangedtoformvariousmineralcrystals.Interactionwithwind,rain,andvegetationgraduallyweathersthebasalt,physicallybreakingitintosmallerfragmentsandchemicallyalteringittocreateclay.第三十九页，共六十三页，2022年，8月28日Asrainwaterwashesoverthenewlyformedclay,itcarriestheclayawayandtransportsitdownstream—ifyou’veeverseenabrown-coloredriver,you’veseenclayroutetoasiteofdeposition.Eventuallytheriverreachesthesea,wherethewaterslowsdownandtheclaysettlesout.Let’simagine,forthisexample,thattheclaysettlesoutalongthemarginofcontinentXandformsadepositofmud.Gradually,throughtime,themudbecomesprogressivelyburiedbystillyoungersediment.Waterinthemudescapes,andtheclayflakespacktightlytogether,resultinginanewsedimentaryrock,shale（页岩—沉积岩）.第四十页，共六十三页，2022年，8月28日Theshaleresidescomfortablly5or6kmdeepalongthecontinentalmarginformillionsofyears,untilltheadjacentoceanicplateisconsumedataconvergentboundaryandaneighboringcontinent,Y,collideswithX.Theshalegetsburiedverydeeplywhentheedgeoftheencroachingcontinentpushesoverit.Asmountainsarebuilt,theshalethathadoncebeen5or6kmbelowthesurfacenowendsup15-20kmbelowthesurface,andunderthepressureandtemperatureconditionspresentatthisdepth,itmetamorphosesintoschist（片岩—变质岩）.第四十一页，共六十三页，2022年，8月28日Thestory‘snotover.Oncemountaibuildingstops,erosiongraduallygrindsawaythemountainrange,andsomeoftheschistisexposedatthegroundsurface.Thisschisttransformsdirectlyintosediment,whichiscarriedoffanddepositedelsewheretoformnewsedimentaryrock.Butotherschistremainspreservedbelowthesurface.Eventually,continentalriftingtakesplaceatthesiteoftheformermountainrange,andthecrustcontainingtheschistbeginstosplitapart.Whenthishappens,newmagmadevelopsintheunderlyingmantalandrisesintothecrust，whereittransfersenoughheattotheschisttopartiallymeltitandgenerateanewmagmas.Thismagmarisestothesurfaceofthecrustandfreezestocreateanewigneousrock.Intermsoftherockcycle，we’rebackatthebeginning.第四十二页，共六十三页，2022年，8月28日InfluenceFactorsonDevelopmentofRocks岩石所处环境、具备的条件、拥有的能量、地质作用性质和方式有关（如构造运动很重要）第四十三页，共六十三页，2022年，8月28日Section5TheRelationbetweenTypesofRocksandAgriculture1.TypesofrocksandWaterConservancyProject2.TheEcologicalFunctionofLithosphere3.TypesofRocksandSoil第四十四页，共六十三页，2022年，8月28日1.TypesofrocksandWaterConservancyProject水利工程场址应选在强度高、不易风化的岩石上。(1)一般说来，岩浆岩强度高，压缩性小，不溶于水，软化性小，尤其是侵入岩和具有隐晶致密结构的玄武岩和安山岩，但侵入岩存在风化问题，而具斑状结构，或流纹、气孔构造的喷出岩，其力学性质不均一，选址时应尽量避开。

第四十五页，共六十三页，2022年，8月28日(2)沉积岩的特征是具有成层性，在岩性相同时，工程应选择在厚层岩石上。此外，沉积岩的类型不同，影响到其工程地质性质。在化学岩类中的碳酸盐，主要问题是溶蚀问题。所以岩溶区的水库、坝址的选择，都要注意水库向邻谷、下游渗漏的问题，尽量避开可能导致渗漏的可溶性岩石危险地段。

第四十六页，共六十三页，2022年，8月28日对于岩溶区应做到：●邻谷的河水位高于水库正常高水位者；●水库周边有连续、稳定、可靠的隔水层阻水（如页岩），构造封闭条件良好，而且岩层倾向上游比倾向下游好。●河间地块存在高于水库正常高水位地下分水岭。

第四十七页，共六十三页，2022年，8月28日(3)对于变质岩，一般块状的变质岩，如石英岩、大理岩和片麻构造的片麻岩，力学强度高，但工程选址时要注意溶蚀现象。各类片岩，一般沿片理方向强度较低，由粘土岩变质的板岩、千枚岩较软弱，不宜选择。第四十八页，共六十三页，2022年，8月28日2.TheEcologicalFunctionofLithosphere(1)岩石圈的资源功能：岩石是植物及农作物矿质元素的天然供应库；(2)岩石圈为生物提供活动场所人类开发利用地下空间修建地下核电站放射性废物及其他废物埋藏战略设施及某些工厂配置修建地下商场、停车库等第四十九页，共六十三页，2022年，8月28日3.TypesofRocksandSoilSeeChapter5.第五十页，共六十三页，2022年，8月28日第二章岩石小结一、定义1.岩浆岩(igneousrocks)：岩浆冷凝固结而成的岩石称为岩浆岩。第五十一页，共六十三页，2022年，8月28日2.沉积岩(sedimentaryrocks)：地表或接近地表的原有岩石，在常温、常压条件下，经过风化剥蚀作用，在原地或搬运到不同环境的地方沉积下来，再经过固结而成的岩石；或生物的遗骸或其新陈代谢作用形成的物质所形成的岩石。3.变质岩（metamorphicrocks）：由变质作用形成的岩石。第五十二页，共六十三页，2022年，8月28日

二、三大类岩石分类（1）岩浆岩：岩浆岩按SiO2含量多少划分：1）酸性岩：SiO2>65%：花岗岩（granite）流纹岩（rhyolite）

2）中性岩：SiO2=65-52%：安山岩（andesite）3）基性岩：SiO2=52-45%：玄武岩（basalt）4）超基性岩：SiO2<45%：橄榄岩（少）第五十三页，共六十三页，2022年，8月28日

（2）沉积岩：沉积岩主要按物质来源划分(来自沉积盆地之内或外)及结构和成岩方式划分：1）碎屑岩：碎屑颗粒含量50%，具碎屑结构，经胶结作用形成的沉积岩。分为砾岩、砂岩（sandstone）、粉砂岩第五十四页，共六十三页，2022年，8月28日2）粘土岩：粘土矿物成分含量50%，具泥质结构，经压固作用形成的沉积岩；如页岩（shale）

3）化学岩和生物化学岩(内源沉积岩)：主要物质直接来自沉积盆地的溶液或沉积场所的溶液内，是溶液中的溶解物质通过化学或生物化学作用沉淀而成的岩石。主要具有化学结构、生物结构。如石灰岩（limestone）、白云岩。第五十五页，共六十三页，2022年，8月28日（3）变质岩：变质岩按变质作用类型划分：1）接触变质岩：大理岩（marble）、石英岩（quartzite）2）区域变质岩：花岗片麻岩（granitegneiss）、片岩（schist）3）混合变质岩4）动力变质岩

第五十六页，共六十三页，2022年，8月28日三、三大类岩石的简易识别识别岩石主要从矿物成分、结构、构造：1.

矿物成分区别（1）岩浆岩：矿物成分复杂，各种矿物都可出现，常见的有长石、石英、云母、角闪石等；（2）沉积岩：矿物成分较简单，一般以石英为主，化学岩是以方解石或白云石为主，含特有的粘土矿物。(3)变质岩：含有特定的变质矿物,大多为柱状和片状矿物。第五十七页，共六十三页，2022年，8月2