变质作用与变质岩

第四章变质作用与变质岩沉积岩岩浆岩变质岩变质岩“变质作用”原岩变质作用概述变质岩的特征变质作用类型变质作用概念变质作用影响因素常见变质岩变质作用后原岩物质成分的变化第一节变质作用概述

变质作用——地壳中已经形成的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，发生岩石结构、构造和物质成分变化的地质作用。由变质作用形成的岩石为变质岩。一、变质作用概念泥岩板岩沉积岩岩浆岩变质岩变质岩“变质作用”结构/矿物组合变化由岩浆岩变质而成的岩石称为正变质岩，由沉积岩变质而成的岩石称为副变质岩。二、变质作用的影响因素一）温度：150~180°C到800～900°C1.

重结晶作用——非晶质岩石变成结晶质岩石；隐晶质变成显晶质；晶粒细小变成晶粒粗大。如：泥晶灰岩大理岩薄片中的大理石石英岩BreckP.KentFig.8.9a薄片中的石英岩2.重组合——由于温度升高，组成原岩的不同矿物通过化学反应重新组合形成新矿物，但岩石总的化学成分未发生变化。Caco3+sio2Casio3+Co21、静压力——由上覆岩层的重力引起的,随着深度的增加而增加，其力对岩石各个方向均等。二）压力定向压力静压力静压力（1）静压力使岩石的体积缩小，密度加大，变的致密坚硬，并形成新的矿物。如：钙长石橄榄石石榴子石CaAl2SiO8+(MgFe)2SiO4Ca(MgFe)2Al2(SiO4)2

静压力母岩：泥岩板岩千枚岩片岩片麻岩（2）压力增大往往伴随着温度升高，因此在温度、压力的共同作用下，也会产生重结晶并形成新的矿物。如：泥岩→板岩、千枚岩、片岩、片麻岩

2.定向压力定向应力未变形的地层变形的地层

由构造运动或岩浆活动引起的侧向挤压力，具有方向性。

定向压力使岩石中矿物垂直于压力方向排列。片岩泥岩MetamorphicFoliationS.DobosFig.8.5b

压力

Pressure/Stress（三）化学活动性的流体1.来源：主要来自岩浆和深层热水溶液，也可以是原来的岩石中的流体。2.成分：主要是水、二氧化碳以及氧、氟、氯、硼、磷等易挥发性组分。3.作用方式：主要是通过流体产生物质置换的交代作用。流体将岩石中的一些元素熔滤出来，引起岩石物质成分的变化。如：橄榄石蛇纹石；辉石绿泥石、绢云母；黑云母绿泥石、绢云母变质作用概述变质岩的特征变质作用类型变质岩的矿物变质岩的结构变质岩的构造常见变质岩一、变质岩的矿物

如石英、长石、云母、角闪石、辉石、磁铁矿以及方解石、白云石等。变质矿物：正长石石英方解石石榴子石石墨共有的矿物：

在变质过程中产生的新矿物，如石榴子石、蓝闪石、绢云母、绿泥石、红柱石、阳起石、透闪石、滑石、硅灰石、蛇纹石、石墨等变质矿物。这些矿物是在特定环境下形成的稳定矿物，是鉴别变质岩的标志矿物。云母常见矿物在岩浆岩、沉积岩、变质岩中的分布岩浆岩、沉积岩、变质岩中均可出现的矿物主要出现在岩浆岩中的矿物主要出现在沉积岩中的矿物主要出现在变质岩中的矿物石英钾长石白云母黑云母绢云母斜长石角闪石辉石橄榄石磷灰石锆石金红石磷石英透长石霞石白榴石方钠石黝方石玄武角闪石粘土矿物蛋白石玉髓海绿石水铝石褐铁矿石膏硬石膏盐类矿物有机碳质红柱石蓝晶石硅线石硅灰石绿帘石符山石透闪石透辉石阳起石硬绿泥石蛇纹石滑石石墨十字石镁橄榄石石榴石刚玉二、变质岩的结构

——指岩石中矿物的结晶程度、晶粒大小、晶体形态以及颗粒之间的关系。常见的结构有：1、变余结构板岩

—变质程度较低，重结晶和变质结晶不完全，保留有原岩的结构。如：变余泥质结构（板岩）、变余斑状结构等。变余砂状结构（4×）（－）变余砂状结构（4×）（＋）变余火山碎屑结构（10×）（＋）二、变质岩的结构2、变晶结构千枚岩大理岩

——指岩石中矿物的结晶程度、晶粒大小、晶体形态以及颗粒之间的关系。常见的结构有：

——原岩在固态下发生重结晶、变质结晶作用，形成的结晶质结构。如：粒状变晶结构（石英岩、大理岩）、鳞片变晶结构（千枚岩、云母片岩）等。依矿物颗粒的相对大小划分：

等粒变晶结构斑状变晶结构对变晶结构可根据矿物颗粒的大小及形态划分粒状变晶结构（4×）（＋）斑状变晶结构（10×）（－）：斑晶为堇青石粒状变晶结构（花岗变晶结构）：鳞片变晶结构：纤维变晶结构：若岩石中矿物颗粒具两种形态，应综合描述，如纤维粒状变晶结构、鳞片粒状变晶结构等，主要矿物颗粒形态在后。对变晶结构根据矿物形态划分鳞片粒状变晶结构3.变形结构：

碎裂结构：矿物部分被压碎成细粒，少数只保留原来轮廓，石英波状消光明显。糜棱结构：此结构是破裂结构的进一步细化，所有的矿物被压碎成锯齿状接触的细小颗粒，定向性明显。糜棱结构：糜棱结构：斑点板岩1、变成构造——原岩通过重结晶、变质结晶形成的新构造。（1）斑点状构造：岩石中某些组分集中成疏密不等的斑点。斑点成分多为炭质、硅质、铁质、云母等。如斑点板岩。三、变质岩的构造（2）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。由于岩石受较轻的定向压力作用而形成。如板岩。板岩（3）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、密集而不很平坦的纹理——片理，沿片理方向岩石易劈开。主要是由于定向压力造成。挤压力方向挤压力方向颗粒定向FoliationExample定向性不明显的黑云母平行定向的黑云母具片理构造的变质岩千枚状构造：已有稍强的重结晶，片状矿物已初具平行排列，但矿物颗粒肉眼尚难分辨。岩石片理面上呈现丝绢光泽。（千枚岩）片状构造：是岩石中大量片状、柱状、粒状矿物呈定向排列而成，矿物颗粒肉眼即可分辨。矿物平行排列的面，称为片理面。片状构造是变质岩最常见、最典型的构造。（片岩）千枚岩片岩常见片理构造片岩中矿物的定向排列（薄片）（4）片麻状构造：是岩石以粒状矿物为主，含一定量的片、柱状矿物，两者相间作定向排列。因片、柱状矿物数量不多，被粒状矿物隔开而呈断续分布。（片麻岩）片麻岩2.变余构造：

变质作用不彻底而保留下来的原岩的构造。分为：变余层理构造、变余气孔构造、变余杏仁构造等.

变余构造是恢复原岩类型的主要依据3.混合岩化构造：混合化过程中，由脉体和基体两部分相互作用形成的构造

混合岩

基体—早期变质岩

脉体—部分溶融的变质岩母岩：泥岩板岩千枚岩片岩片麻岩从板状构造－千枚状构造－片状构造－片麻状构造反应了变质作用程度由浅变深。变质作用程度浅变质作用程度深第三节变质作用类型及代表岩石

变质作用根据变质因素和地质条件的不同分为四种类型：动力变质作用－变质岩动力混合岩化作用－混合岩接触变质作用－接触变质岩区域变质作用－区域变质岩一、接触变质作用——岩浆侵入与围岩接触的地带，由于温度增高和气水热液与围岩发生的作用。1.接触热变质作用——以温度增高为主，岩石受热后发生矿物的重结晶。石灰岩大理岩石英砂岩石英岩

2.接触交代变质作用——除温度以外，来自岩浆的挥发性物质（气水热液）与围岩发生交代作用，使岩石发生复杂的化学变化，并产生新的矿物。最典型的代表是：酸性岩浆与碳酸盐岩石接触交代，形成矽卡岩，并且常形成矽卡岩矿床（某些金属矿物沉淀）。灰岩的接触变质作用－形成矽卡岩钙硅石－石榴石－透辉石方解石－蛇纹石－绿泥石方解石－白云石－镁橄榄石碳酸盐大理石花岗岩侵入体温度降低发生的位置：常与构造运动有关，一般发育在在板块边界及大断裂附近。所形成的主要岩石：按变质程度由浅到深依次为：板岩、千枚岩、片岩、片麻岩二、区域变质作用——是在广大范围内发生，并由温度、压力以及化学活动性流体等多种因素引起的变质作用。板岩千枚岩片岩片麻岩变质作用程度浅变质作用程度深三、混合岩化作用（超深变质作用）——区域变质作用进一步发展，向岩浆作用过渡，由于地壳内部热流量的增大和动力作用的增强，产生深部热液和重熔岩浆（富含K、Na、Si），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石石英质脉体组成的混合岩。形成了包括脉体（重熔岩浆体或再生岩浆体）和变质基体（变质岩）两部分组成的混合岩。一般地，脉体色较浅，而基体色较深。——构造运动使岩石产生破碎、变形、重结晶的一种变质作用。主要出现在断裂带附近，常形成特有的构造岩,如沿断裂带分布断层角砾岩、碎裂岩、糜棱岩，是判断断层存在的依据之一。四、动力变质作用（破裂变质作用）断层角砾岩糜棱岩－深部断裂带的变质岩糜棱岩－深部断裂带的变质岩

无片理构造的变质岩常见变质岩大理岩coarsegrained,colorfromimpuritiesParentrock:limestone(calcite)ordolomite(Ca-Mgcarbonate)无片理构造的变质岩大理岩coarsegrained,colorfromimpuritiesParentrock:limestone(calcite)ordolomite(Ca-Mgcarbonate)常见变质岩

无片理结构的变质岩石英岩veryhardwhite,othercolorsfromimpuritiesParentrock:sandstone常见变质岩无片理结构的变质岩石英岩veryhardwhite,othercolorsfromimpuritiesParentrock:sandstone常见变质岩板岩

片理构造变质岩veryfine-graineddarkorblackParentrock:shaleslate常见变质岩千枚岩CommonmetamorphicrocksFoliatedrocksphylliteslatephyllitefine-tomedium-grained,finecrystalsofmuscoviteorchloriterockhas‘sheen’片岩coarse-grained,stronglyfoliatedmicasseenwithnakedeyeeasytosplitinflakes/slabsParentrock:shale

CommonmetamorphicrocksFoliatedrocksschistPioneerRange,Idaho片岩coarse-grained,stronglyfoliatedmicasseenwithnakedeyeeasytosplitinflakes/slabsParentrock:shale

Foliatedrocksschist片麻岩及混合岩coarse-grained,elongated/bandedminerals,alternatingbandsParentrock:sandstoneorgranite

FoliatedrocksgneissCOLORContainswhiteor

reddish

feldspar-richmineralsdark:Fe-Mgminerals片麻岩coarse-grained,elongated/bandedminerals,alternatingbandsParentrock:sandstoneorgraniteFoliatedrocksgneissCOLORContainswhiteor

reddish

feldspar-richmineralsdark:Fe-Mgminerals片麻岩及混合岩coarse-grained,elongated/bandedminerals,alternatingbandsParentrock: