变质岩简介

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粒间流体压力升高,变质反应的温度增加。可促进 岩石颗粒的重结晶。
1 变质作用及变质岩基本概念
二、变质反应的主要外部因素 2、压力 (3)应力
当物体遭受定向外力作用,其内部就会产生一种抵 抗力,称为应力。应力通常和地壳活动带的构造运动有 关。
应力是一种定向压力,在一个地区的出现常具有阶 段性,其强度在空间上也变比很大,且只对固态岩层起 作用。一般应力在地壳浅部较强,至深部则减弱。
具有较大活动性,在较低温条件下,则成一般的热液, 称为变质热液,它们既可存在于矿物粒隙之间,称为 间隙溶液,也可填充在裂隙中,成能自由流动的裂隙 溶液。
(1)以水为主的流体溶液 来源:沉积原岩,原岩在形成之初饱含水分,后经
压滤和胶结作用,大部分水分虽已离开了岩石,但仍有 一部分保留在岩石的粒隙和裂隙之中,统称变质热液。
(3)温度进一步升高,还可使原岩在变质结晶的基
础上选择性重融,其中长英质低熔点组分成流体相出现,
引起混合岩化现象。
1 变质作用及变质岩基本概念
二、变质反应的主要外部因素 2、压力 岩石的变质作用通常是在一定的压力状态下进行的,
这种压力根据其物理性质可分为三类:静压力、粒间流 体压力和应力。
(1)静压力 是指岩石在地壳内一定深度处所承受 的重力,其大小随埋藏深度及上覆岩层厚度的增加而增 加,增加的速率是25~30×106Pa/km。
菱镁矿 热水
滑石
3)影响岩石的重融作用,如有实验证明,当岩体
处于水饱和状态时,花岗质岩石中的低温组分在
640±20 ℃即开始重融,但在完全不含水时,则需950
℃。
1 变质作用及变质岩基本概念
二、变质反应的主要外部因素 3、具化学活动性的流体
(2)O2的作用 不是主要组分,但PO2较大时,Fe大多呈Fe3+,它
范围:大面积或带状分布,长数百或数千公里,宽数 十或数百公里;
组成:由千枚岩、片岩和片麻岩等被强烈变形或片理 化的岩石所组成。
1 变质作用及变质岩基本概念
三、变质作用的类型 (2)动力变质作用(dynamo metamorphism) 地壳运动引起岩层发生断裂,在断裂带的附近,
受较高温度和静压力的影响,原岩中矿物发生塑性变 形、重结晶以及出现新矿物的变质作用过程。
有的岩石产生矿物成分、化学成分及结构构造的变化, 称为气液变质作用。
气液变质作用通常沿构造破碎带及矿脉边缘发育。
1 变质作用及变质岩基本概念
三、变质作用的类型 (5)混合岩化作用
变质作用向岩浆作用转化的过度类型。
当区域变质作用进一步发展,特别是温度进一 步升高时,岩石受热而发生部分熔融并形成酸性成 分的熔体,同时由地下深部也能分泌出富含钾、钠、 硅的热液,这些熔体和热液沿着已经形成的区域变 质岩的裂隙或片理渗透、扩散、贯入,甚至和变质 岩发生化学反应,从而形成新的岩石—混合岩。
其所处的环境也在不断发生改变,为了适应新的地质 环境和物理-化学条件的变化,原岩基本是在固态条 件下,矿物成分和结构、构造发生一系列的改变,这 种由地球内动力作用促使岩石发生矿物成分和结构构 造变化的作用称为变质作用。
1 变质作用及变质岩基本概念
一、变质作用及变质岩的概念 2、变质岩(metamophic rock)
碳酸化与脱碳酸反应
方解石(Cc)+石英==硅灰石+CO2 3)氧化—还原反应
6Fe2O3====4Fe3O4十O2 赤铁矿 磁铁矿
四、变质作用的方式
3、交代作用
交代作用在变质过程中是广泛存在的,它是因流体的运
移使固态岩石与外界产生复杂的物质置换,从而改变岩石总
体化学成分的一种变质方式。
1)渗透作用
二、变质反应的主要外部因素 1、温度 温度作用的方式: (2)促进矿物成分间的化学反应,形成新矿物。例
如,高岭石和其它粘土矿物在高温影响下可形成红柱石和 石英:
H4Al2Si2O9→Al2SiO5+SiO2+2H2O 高岭石 红柱石 石英
又如,硅质石灰岩在高温(550)下,其中SiO2和CaCO3可 重结晶成硅灰石:CaCO3+SiO2 →CaSiO3+CO2
不能进入大多数铁镁硅酸盐矿物中,只有磁铁矿、绿 帘石和钙铁榴石等少数矿物可含大量的Fe3+。因此, 在一般的铁镁矿物中,铁的含量较低,其晶格为Mg2+ 所代替。
1 变质作用及变质岩基本概念
二、变质反应的主要外部因素 4、时间 由于变质反应往往极其缓慢,所以外界环境 需要在适宜反应的条件下保持足够长的时间,(一 般要几百万年),反应才得以发生。 换言之,外界条件改变的速率要小于变质反 应的速率,才能发生变质反应。
第三篇 变质岩
(metamophic rock)
1 变质作用及变质岩基本概念 2 变质岩的基本特征 3 变质岩各论
1 变质作用及变质岩基本概念
一、变质作用及变质岩的概念 二、变质反应的主要外部因素 三、变质作用的类型 四、变质作用的方式
1 变质作用及变质岩基本概念
一、变质作用及变质岩的概念 1、变质作用(metamorphism) 地球上早已形成的岩石,随着地壳的不断演化,
变质岩占地壳总体积的27.4%,主要产于地壳的 较下层位,其在地面的分布范围较小,只有当地壳不 均衡抬升并遭受剥蚀才露出地面。
1 变质作用及变质岩基本概念
二、变质反应的主要外部因素 变质作用是自然界的一种内动力地质作用。 地壳中已有岩石变质的原因,从根本上来说,由
地壳发展一定阶段一定地区的地质环境所决定,并和 岩浆活动、构造运动或复杂的深成作用相联系。
这种方式是通过特定的化学反应来实现的,这种 化学反应通常称为变质反应。
四、变质作用的方式 2、变质结晶作用和变质反应
Hale Waihona Puke Baidu
1)固体-固体反应 多形转变
Al2SiO5 === Al2SiO5 蓝晶石或红柱石 夕线石 固溶体的出溶 许多固溶体矿物在低温下生成条纹状交生体
纯固相反应
NaAlSi2O6+SiO2====NaAlSi3O8
CaAl2Si2O8+(Fe,Mg)2SiO4—Ca(Mg,Fe)2Al2[SiO4]3
钙长石(101.1) 橄榄石(43.9)
石榴子石(121)
1 变质作用及变质岩基本概念
二、变质反应的主要外部因素 2、压力 (2)粒间流体压力 一般来说,任何岩石在变质前已多多少少地含有一
定量的流体,变质作用一旦开始,它们便被释放出来, 它们充填于毛细孔和微裂隙中,不完全被颗粒所吸附, 成为一个独立的相,它们在较高的温度和压力条件下, 具有较大的活性和一定的流体压力。
通过粒间孔隙和裂隙,以及压力差形成物质的流动。
2)扩散作用
通过浓度差控制物质的流动,如富Na+的溶液会与钾长石
发生作用,可将其中的K+部分或全部溶解或带出,而Na+则从
溶液中沉淀取代K+的位置,并与其余组分组合成钠长石。
Na+十KalSi3O8====NaA1Si308十K+
(带入成分) 钾长石
钠长石 (带出成分)
地壳中已经存在的岩石(可以是沉积岩,火成岩, 乃至早先已形成的变质岩),因温度、压力及介质条件 的变化,在没有显著熔融和溶解的固体状态下形成的一 种新的岩石。此种岩石具有与新的物理--化学环境相平 衡的新的化学成分、矿物成分和结构、构造。
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。 由变质岩变质而成的岩石称为复变质岩。
四、变质作用的方式
4、变质分异作用
在变质作用过程中,由于各种不同的原因(岩石局部 重熔除外)使原来均一的岩石发育出各种不同的矿物集合 体而出现不均一的现象,这种作用统称为变质分异作用。
(3)接触变质作用(contact metamorphism) 是岩浆岩体的周围,由于温度的升高,而使岩石
(围岩)发生变质结晶和重结晶的作用。 变质带有不同的宽度,大多情况下为数米到上千
米,其形状或规模取决于侵入体的成分、产状、形态 及围岩的性质。
1 变质作用及变质岩基本概念
三、变质作用的类型
(4)气液变质作用(Pneumatolytic hydrothermal metamorphism) 是由于热的气体及溶液作用于已形成的岩石,使已
静压力对变质反应的主要作用是使吸热变质反应的 温度升高,从而有利于生成分子体积较小的矿物组合。
1 变质作用及变质岩基本概念
二、变质反应的主要外部因素
2、压力
(1)静压力
1)使吸热变质反应的温度升高,如上述CaSiO3的 形成反应,当:
压力1b→1kb时,反应温度由470℃ → 670℃ 。
2)压力升高有利于形成分子体积小,比重较大的 矿物。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3.5—4.3):
应力主要表现为对岩石和矿物进行机械改造。地壳 浅部岩石的变形,板状流劈理和碎裂构造的形成都和应 力直接有关。
定向压力具有方向性,且两侧的作用方向相反,它 们可位于一条直线上,也可以不在同一直线上,前者为 挤压力,后者为剪切力。
1 变质作用及变质岩基本概念
1 变质作用及变质岩基本概念
二、变质反应的主要外部因素 3、具有化学活动性的流体 以水和CO2为主,兼含其它易挥发组份的流体溶液。 它们在较高的温度和压力条件下,呈超临界状态,
1 变质作用及变质岩基本概念
二、变质反应的主要外部因素 3、具化学活动性的流体
(1)以水为主的流体溶液
作用: 1)起溶剂作用,促进组分的分解和扩散的进行, 促进重结晶和变质反应的进行。 2)水化和脱水反应,高温脱水,低温水化。
如白云岩或菱镁矿等在热水作用下形成滑石:
3MgCO3+4SiO2+H2O→Mg3[Si4O10][OH2]+3CO2
硬玉 石英
钠长石
黄铜矿(黄色)的固溶 体出溶物,呈叶片状或 格状分布于斑铜矿(紫 红色)中
由固溶体分解作用形成 的钛铁矿(白色)沿磁 铁矿(黑灰色)裂理分 布呈格状。
2)固体==固体+流体反应
水化和脱水反应
AL2Si4O10(OH)2===Al2SiO5十3SiO2十H20
叶蜡石
红柱石或蓝晶石
不形成新矿物相的变质方式称为重结晶作用。 岩石经重结晶作用后,主要表现为晶粒由小变大。 一般来说,原岩的成分愈单一、粒度愈小,则愈易
发生重结晶作用,
1 变质作用及变质岩基本概念
四、变质作用的方式 2、变质结晶作用和变质反应 变质结晶作用是指在变质作用的温度、压力范围
内,在原岩基本保持固态条件下,使旧矿物消失、新 矿物形成的一种变质方式。
总量大,不均匀,有时也极可观; (3)由于岩浆活动,岩浆侵入围岩,岩石就
要受到岩浆热能的影响; (4)由于岩石构造变形,发生断裂,岩石就
要受到机械摩擦热的影响。 热力的标志是温度,温度是变质作用的最积极
的外部影响因素。
1 变质作用及变质岩基本概念
二、变质反应的主要外部因素 1、温度 温度的作用范围:250℃ ~ 800℃ 其下限以蓝闪石、硬柱石、钠云母、叶腊石等变质
矿物的首次出现,作为变质作用的开始。这些矿物出现 时的温度范围是在150℃ ~ 250℃之间。
而其上限,则以岩浆作用的下限温度为限,如果温 度再高即属于岩浆作用的范畴。
温度作用的方式: (1)岩石的重结晶作用,例如,石灰岩中隐晶质 的方解石重结晶后可变成较粗大的晶体,使原岩变成大 理岩。
1 变质作用及变质岩基本概念
1 变质作用及变质岩基本概念
三、变质作用的类型 根据变质作用的地质环境和条件及主要因素,可以分
为区域、接触、动力、气-液、冲击、洋底及混合岩化等 七种变质作用。
(1)区域变质作用(regional metamorphism)
在温度增高和压力作用等多种因素下,岩石大面积区 域性地发生了程度不等的重结晶和变形的一类变质作用。 区域变质作用形成的岩石普遍具有结晶片理及其他方向性 组构。
1 变质作用及变质岩基本概念
四、变质作用的方式 变质作用的方式是指使岩石发生变质的途径或形
式。 变质作用的方式是复杂多样的,主要有: 重结晶作用 变质结晶作用和变质反应 交代作用 变质分异作用 变形作用和碎裂作用等。
1 变质作用及变质岩基本概念
四、变质作用的方式 1、重结晶作用 同种矿物经过重溶使组分迁移,然后再沉淀结晶而
具体而言,决定变质岩矿物和组构特征的直接控 制因素则是变质作用发生当时的物化条件,其中主要 是温度、压力、具化学活动性的流体和时间等因素。
1 变质作用及变质岩基本概念
1 变质作用及变质岩基本概念
二、变质反应的主要外部因素 1、温度 温度产生的原因: (1)由于构造运动,地壳下降使岩层沉到地
下深处,就要受到地热的影响; (2)放射性元素衰变释放的热量:其特点是
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