变质作用介绍
变质作用
流体的作用
化学活动性流体可以促使矿物组分 的溶解和迁移，
引起原岩物质成分的变化；即流体 本身也积极参与了变质作用的各种化学 反应。
此外，流体的存在还会大大降低岩 石的重熔温度，使变质作用的高温界限 变低。
化学活动性流体来源： 岩石空隙中原存的孔隙水； 变质过程中从矿物结构中析出 的H２O及CO２等挥发性物质； 从岩浆中分离出的挥发性组分； 从地下深处分异上升的深部热 液等。
1、接触变质作用
是在岩浆侵入体与围岩的接触带上， 主要由岩浆活动所带来的热量及挥发性流 体所引起的一种变质作用。 接触变质作用的主要变质因素是温度 及化学活动性流体，压力居比较次要的地 位。接触变质作用的温度较高，一般为300 ～800℃， 接触变质作用发生的深度不大，通常 在10 km以内，为高温、低压的变质环境， 其地温梯度常达到6℃/100 m以上。
地壳深处的变质岩及岩浆岩，经 构造运动的抬升与表层地质作用的风 化与剥蚀又可上升并出露于地表，进 入形成沉积岩的阶段。 因此，三大类岩石是可以不断相 互转化的。
下课了！
断层带动力变质岩的剖面结构
3、区域变质作用
在广大范围内发生并由温度、压力 及化学活动性流体等多种因素共同引起 的一种变质作用。其范围可达数千至数 万平方公里以上，深度可达30 km以上。 区域变质作用的温度下限(最低)约 200～300℃，上限(最高)约700～800℃, 静压力随深度不同变化在几十到一千多 兆帕斯卡之间。 此外,还存在着较强的 定向压力作用。
1 第一章变质作用概述
2Al2[SiO4]O+2SiO2+4H2O
2. 导致温度升高的热源
(1) 地热：地热增温率7-60℃/km , 例如若一般地区为25℃/km，则在Moho附近，可 以达到800 ℃左右 (2) 岩浆侵入：岩浆侵入－冷却－散热
(3) 构造运动：摩擦作用
(4) 地球内部物质的相变释放能量 (5) 放射性元素的衰变能，U,Th—Pb
第四篇 变质岩石学
Metamorphic Petrology
第一章 变质作用概述
1.变质作用的概念 2.变质作用的控制因素 3.变质作用的类型
变质作用的概念
变质作用（Metamorphism）一词是由法国学者Boue (1820)年首次 提出来的，后来由英国学者C. Lyell(1833) 在他的名著《地质学原理》 中比较系统地进行了论述 。
动力变质作用和接触变质作用多在5 km 范围内，压 力低于0.1GPa；
区域变质作用 深度大于5 km，压力高于0.1GPa，按 压力大小分为不同的压力型（低压、中压、高压、超 高压）
第二节
变质作用的影响因素
二、压 力 (静压力和流体压力)
2. 流 体 压 力
岩石系统中常存在少量的流体相, 它们所具有的内压称流 体压力。对变质作用的影响分两种情况: (1). 流体压力与静压力相等：流体压力不构成独立的控 制因素； (2). 流体压力与静压力不相等：流体压力则构成独立的 控制因素。
变质作用
来源
岩石粒间孔隙及裂隙中以水为主的液体 结构水［含有矿物Ｈ２Ｏ、ＣＯ2］ 岩浆中逃逸的热气、热液 地壳深处的热液代入各种元素
在变质作用过程中温度、压力和化学活 动性流体等各种因素是相互配合的，而 在不同的地质条件下，主导因素不同， 显出不同的变质特征 。
变质作用的方式：
（１）
重结晶作用
150°（180°） ～ 800°（900°）
升温意味着获得了新的能量，矿物中质点活性增强，可使原 来的非晶质变为晶质，原来小晶粒长大。
• 地热（放射性元素衰变） 来源
• 岩浆热（岩浆活动） • 岩石的断裂挤压（构造运动）
出现高温的部位：
（1）侵入岩体周围---岩浆热； （2）断裂带附近----摩擦热； （3）地壳深处----地热；
3．流体压力—— 剪切力
H2O、CO2、O2等挥发性流体占据岩石颗粒间空隙所产生的压力。
（ 静 压 力 ） 围 压
定 向 压 力
不同压力作用下矿物颗粒的排列状况
化学活动性流体
制变质作用过程。
以Ｈ２O、ＣＯ２为主，并含有易挥发的物质，可控 （1）加快矿物间的反应---催化作用； （2）直接参与到变质反应中； （3）物质组分扩散、迁移的媒介； （4）降低岩石的熔点。
长英质的矿物溶解浸透、扩散、贯入 组成脉体（浅色）； 铁镁质的矿物组成基体（深色）；
变质作用名词解释
变质作用名词解释
变质作用指的是由于热、化学或生物因素而引起的有机质的一种化学反应。
例如：蛋白质在空气中长时间放置，表面的氨基酸就会和空气中的氮结合，这样它的分子量增加了，成为一种有鲜味的物质。二氧化碳在常温下，本来是一种没有颜色、没有气味的气体。但是，在高温下，由于受热不均，可能部分碳被烧掉了，或者是反应物中其他杂质(如水蒸汽)溶入了碳，碳原子被“玷污”了，从而使二氧化碳呈现出浅灰色，并且有刺激性气味。如果把这种气体装入钢瓶里，很快就会在瓶壁上结一层白霜。同样，冰块长期暴露在空气中，其内部的水分也会因逐渐蒸发而变成冰晶，积累起来就会成为我们所说的冰霜。
(1)化学变化:酸性的物质与碱性的物质发生的反应。(2)物理变化:一切物质发生的形态变化。如分子分成原子，原子重新组合成新的分子，这叫做物理变化。
在化学上，常把物理变化叫做“化学变化”。如糖类在淀粉酶的作用下分解为葡萄糖;有机物在人工培养基上经过一系列复杂的变化后，产生出酵母菌等微生物。当食品或食品原料进入人体后，人体的消化系统首先要使这些食品原料适应胃液、胆汁、胰液和小肠液等多种消化液，并改变这些食品原料的外形，使之成为一定的大小和结构，以利于消化道各器官的协调活动，促进各器官功能的正常发挥。这个过程称为消化。消化是消化系统的主要功能。人体所需营养物质主要通过消化系统获得。
(1)物理变化:一切物质发生的形态变化。如分子分成原子，原子重新组合成新的分子，这叫做物理变化。(2)化学变化:一切物质发生的形态变化。如糖类在淀粉酶的作用下分解为葡萄糖;有机物在人工培养基上经过一系列复杂的变化后，产生出酵母菌等微生物。当食品或食品原料进入人体后，人体的消化系统首先要使这些食品原料适应胃液、胆汁、胰液和小肠液等多种消化液，并改变这些食品原料的外形，使之成为一定的大小和结构，以利于消化道各器官的协调活动，促进各器官功能的正常发挥。这个过程称为消化。消化是消化系统的主要功能。人体所需营养物质主要通过消化系统获得。
第一章 变质作用的基本概念
(2) 流体压力
岩石系统中常存在少量的流体相, 它们所具有的内压称流体压
力。对变质作用的影响分两种情况:
a. 流体压力与静压力相等：流体压力不构成独立的控制因素；
b. 流体压力与静压力不相等：流体压力则构成独立的控制因 素。
2、流体成分
变质岩中含H2O矿物(云母、角闪石等)、碳酸盐矿物及这些矿 物包裹体的存在，特别是流体包裹体的存在，是变质作用过
变质作用的主导因素.
温度升高增加了岩石矿物分子运动能力和化学活动性，
使那些没有结晶的矿物结晶，已结晶的矿物晶体由小变大，
产生粗粒结晶结构。
由于温度的升高，加速了化学反应的进程，产生新的矿物组合。
1. 温度(Twenku.baidu.com)、压力(P)
(静压力、定向压力、流体压力)
(1) 静 压 力
概念：负荷压力，单位帕(Pa)；在 40km 范围内与深度关系为
可以在系统中带入带出的组分称为活动组分。
流体相是完全活动组分。 通常的变质作用也会造成岩石的 H2O、CO2和Fe的价态变化，岩石系统为封闭系统，从化学角 度称为等化学变质作用 。 伴随交代作用，K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Si4+等金属阳离子 也成为活动组分可带入带出时，岩石系统是开放系统，这种使 岩石总化学成分除H2O、CO2等挥发分外，其它组分也发生变
变质作用文档
变质作用
什么是变质作用？
变质作用是指在一定的温度、压力和化学环境条件下，岩石发生物理和化学改
变的过程。这种改变可能涉及岩石中的矿物组成、矿物结构、岩石的物理性质和化学性质等方面。
变质作用的分类
根据变质作用的不同特点和机制，可以将其分为以下几类：
1.温度变质：温度变质是指岩石在高温条件下发生的变质作用。高温可
以改变岩石中的矿物结构和矿物组成，使其发生相互转化或融化。常见的高温变质包括火山喷发过程中的岩浆生成、火山岩的结晶变质等。
2.压力变质：压力变质是指岩石在高压力条件下发生的变质作用。高压
可以使岩石中的矿物发生相变或形成新矿物。例如，当岩石处于深部地下时，由于上覆岩石的压力作用，岩石中的矿物可能会发生变化。
3.流体作用：流体作用是指岩石中的流体（如水、热液等）对岩石的变
质作用。流体作用可以改变岩石中的矿物组成、溶解矿物、形成新矿物、溶解岩石等。
4.化学作用：化学作用是指岩石中的化学反应对其产生的变质作用。化
学作用可以改变岩石中的矿物组成、矿物结构、岩石的物理性质和化学性质等。
例如，当硫酸盐溶液溶解岩石时，岩石中的矿物可能会发生溶解和沉淀，形成新的矿物。
变质作用的影响因素
变质作用的发生受到多种因素的影响，包括：
1.温度：温度是影响岩石变质作用的重要因素之一。温度的升高可以改
变矿物的结构，使其发生相互转化或融化。岩石的温度一般是由地壳深部的热流、岩浆活动等因素决定的。
2.压力：压力也是岩石变质作用的重要因素之一。压力的增大可以使岩
石中的矿物发生相变或形成新矿物。压力的来源包括上覆岩石的压力、地壳运动等。
变质作用的名词解释
变质作用的名词解释
一、变质作用
变质作用是指空间上物质穿越或演变的一种自然气候作用，是形成地质结构的基本因素之一。它是影响地球表面的动力之一，也是地球演变的重要方式之一。
二、变质作用的分类
1. 冲刷作用：是指水流流过河床，悬移物磨蚀岩床，从而塑造一些地表结构的作用。
2. 气蚀作用：是指沙尘、冰雹、雨滴等空气中气体和空气分子与岩石完全或部分反应，从而形成各种地质单元的作用。
3. 热蚀作用：是指大气温度变化和潮汐作用等导致岩石表面发生变化的作用。
4. 化蚀作用：是指地表水中的离子（如硫酸根、氯离子、硫离子和硝酸根）与岩石的反应，使其发生变质的作用。
5. 淋滤作用：是指水流经过地表孔洞或田，淋湿岩石后，将含有水溶解物质的水沉积在岩石表面，从而改变岩石的结构的作用。
6. 气固变质：是指在高压、高温条件下，矿物中的原子重新构建，使矿物形成新的结构，形成变质作用的一种类型。
三、变质作用机制
1. 冲刷作用：当水流经过岩石，可能携带着碎片或矿物等研磨物，研
磨岩石表面，从而形成不同岩性的地质作用。
2. 气蚀作用：气蚀作用可以改变岩石的化学和物理性质，改变岩石的
形貌，降低岩石的硬度，让岩石易于磨蚀。
3. 热蚀作用：热蚀作用通常是指岩石与空气中气体直接反应，形成气
体与岩石表面所形成的熔岩固液固、岩石形变、分层裂蚀等作用。
4. 化蚀作用：岩石在海洋或地表环境中，可被离子和酸性水溶解、分解，从而改变岩石的结构和形状。
5. 淋滤作用：淋滤作用通常是指岩石在水流的冲刷和渗透作用下，溶
解离子由岩石淘洗出去，形成水溶物质的沉积作用。
简述变质作用的类型及其代表性岩石
简述变质作用的类型及其代表性岩石
变质作用是指地壳内部的岩石受到外部环境的影响而发生变化的过程，它是地质学中重要的研
究内容。变质作用可以分为四类：
1、热变质作用：是指岩石在高温作用下发生变化的过程，其代表性岩石有花岗岩、玄武岩等。热变质作用可以分为热解作用、热液作用和热改造作用。热解作用是指岩石在高温作用下，矿
物结构发生变化，矿物组成发生变化，岩石结构发生变化，形成新的岩石。热液作用是指岩石
在高温作用下，热液中的离子可以溶解岩石中的矿物，使岩石结构发生变化，形成新的岩石。
热改造作用是指岩石在高温作用下，热液中的离子可以改变岩石的结构，使岩石发生变化，形
成新的岩石。
2、化学变质作用：是指岩石在化学作用下发生变化的过程，其代表性岩石有石英岩、石膏岩等。化学变质作用可以分为氧化作用、碱化作用和酸化作用。氧化作用是指岩石中的矿物受到
氧化作用而发生变化，形成新的岩石。碱化作用是指岩石中的矿物受到碱化作用而发生变化，
形成新的岩石。酸化作用是指岩石中的矿物受到酸化作用而发生变化，形成新的岩石。
3、物理变质作用：是指岩石在物理作用下发生变化的过程，其代表性岩石有砂岩、砾岩等。
物理变质作用可以分为压实作用、碎裂作用和拉伸作用。压实作用是指岩石在压力作用下发生
变化，形成新的岩石。碎裂作用是指岩石在拉力作用下发生变化，形成新的岩石。拉伸作用是
指岩石在拉伸作用下发生变化，形成新的岩石。
4、生物变质作用：是指岩石在生物作用下发生变化的过程，其代表性岩石有石灰岩、石膏岩等。生物变质作用可以分为氧化作用、碱化作用和酸化作用。氧化作用是指岩石中的矿物受到
变质作用类型及主要特征
变质作用类型及主要特征
变质是指物质在一定条件下发生化学或物理性质的改变。根据变质作用类型及其主要特征，我们可以将变质分为以下几类：热变质、压力变质、化学变质、生物变质和放射性变质。
一、热变质
热变质是指物质在高温下发生的变质过程。高温会使分子内部结构发生变化，甚至破坏分子之间的化学键，从而改变物质的性质。热变质常见于矿物质岩石的形成过程中，如花岗岩的形成就是由于地壳深部的岩石在高温下发生了热变质。
二、压力变质
压力变质是指物质在高压力下发生的变质过程。高压力会改变物质的晶格结构，使其变得更加致密和均匀。压力变质常见于地壳深部的岩石变形过程中，如板块碰撞造成的造山带中的变质作用。
三、化学变质
化学变质是指物质在化学环境中发生的变质过程。化学变质主要通过物质与周围环境中的化学物质发生反应，改变物质的化学成分和性质。化学变质常见于岩石中的矿物质发生溶解、沉淀、脱水、氧化、还原等反应过程，产生新的矿物质。
四、生物变质
生物变质是指物质在生物活动作用下发生的变质过程。生物变质主
要是由于生物体的代谢产物、分泌物和尸体在环境中发生化学反应，产生新的物质。生物变质常见于有机物的分解过程，如植物叶片腐烂产生的腐殖质。
五、放射性变质
放射性变质是指物质在放射性物质的辐射下发生的变质过程。放射性变质主要是由于放射性衰变产生的高能射线与物质相互作用，导致物质结构发生改变。放射性变质常见于放射性元素的衰变过程中，如铀系列元素衰变产生的放射线对岩石的变质作用。
变质作用包括热变质、压力变质、化学变质、生物变质和放射性变质。每种变质作用都有其独特的特征和影响，对地球内部岩石和地壳岩石的形成、变形和演化起着重要的作用。通过研究变质作用，可以深入了解地球的内部结构和演化过程，也对矿产资源的形成和分布具有重要意义。
变质作用名词解释
变质作用名词解释
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。
变质作用的方式
主要包括下列几种。
重结晶作用，在原岩基本保持固态条件下，同种矿物的再结晶，使粒度加大或减小，但不形成新的矿物的作用。如石灰岩变质成为大理岩。
变质结晶作用，在原岩基本保持固态条件下，原有矿物发生部分分解或全部消失，同时形成新的矿物的过程。这种过程一般是通过特定的化学反应来实现的，又称为变质反应。在矿物相的变化过程中，多数情况是各种组分发生重新组合。
变质分异作用，成分均匀的原岩经变质作用后，形成矿物成分和结构构造不均匀的变质岩的作用。如在角闪质岩石中形成以角闪石为主的暗色条带和以长英质为主的浅色条带。
交代作用，有一定数量的组分被带进和带出，使岩石的总化学成分发生不同程度的改变的成岩成矿作用。岩石中原有矿物的分解消失和新矿物的形成基本同时，它是一种逐渐置换的过程。
变形和碎裂作用，在浅部低温低压条件下，多数岩石具有较大的脆性，当所受应力超过一定弹性限度时，就会碎裂。在深部温度较高的条件下，岩石所受应力超过弹性限度时，则出现塑性变形。
变质作用的因素
主要是温度、压力和具化学活性的流体等。
温度的改变是引起变质作用的主要因素，多数变质作用是在温度升高（一般温度范围为200～900℃）的情况下进行的。
热能主要有两种来源：地壳中放射性同位素衰变释放的和深部重力分异引发地幔热对流而产生的。
变质作用的压力范围一般为0～2500兆帕以上。根据物理性质，压力分为岩石静压力、流体压力和偏应力。
变质作用及变质岩类型
广泛分布于低级变质地区，常构 成低山丘陵的顶盖或成为其他岩 石的夹层。
80%
用途
作为建筑材料、装饰材料，也可 用作制造玻璃的原料。
千枚岩
特征
具明显的千枚状构造，由泥岩 、页岩等岩石经浅变质作用形 成，片理发育，表面有丝状光 泽。
分布
广泛分布于低级变质地区，常 构成低山丘陵的顶盖或成为其 他岩石的夹层。
04
变质岩的鉴别与特征
变质岩的鉴别方法
岩石结构
变质岩通常具有独特的结构，如片状、 板状或粒状结构，与原岩的结构有显 著差异。
矿物组成
岩石共生组合
变质岩与相邻岩石的共生关系可以提 供鉴别依据，例如与沉积岩、火成岩 的共生关系。
变质岩的矿物组成与原岩不同，可以 通过观察和测试确定其矿物组成。
变质岩的物理性质
高压条件下仍能保持稳定。
蚀变
03
在某些情况下，变质岩会经历蚀变作用，形成新的矿物和岩石
类型。
05
变质岩的应用与意义
变质岩在地质学研究中的意义
01
提供地质历史和地壳演化的证据
变质岩记录了地壳的历史和演化过程，通过研究变质岩的特征和形成过
程，可以了解地壳的运动、板块构造和地质事件。
02
揭示地球深部过程
矿产资源
变质岩中常常含有丰富的矿产资源，如铁、铜、金、石墨等。研 究变质岩可以帮助我们寻找和开发这些矿产资源，为经济发展提 供支持。
简述变质作用的概念及其类型
变质作用是指物质在一定条件下发生化学或物理上的改变，导致其性质、组成或结构发生变化的过程。变质作用可以发生在食物、有机物、矿物等各种物质上。
以下是常见的变质作用类型：
1.生物变质：生物变质是由微生物（如细菌、霉菌等）引起的变质作用。这些微生物可以
通过分解和代谢食物中的有机物质，导致食物腐败、变酸、产生恶臭气味等不良变化。
生物变质在食品保存和卫生方面非常重要，因为它可以导致食品中的细菌和毒素的形成。
2.化学变质：化学变质是由化学反应引起的变质作用。例如，食物中的氧气、水分、酸碱
性物质、光照等条件可以引发氧化、水解、聚合、分解等化学反应，导致食物的色泽、口感、营养价值等发生变化。
3.酶促变质：酶促变质是由食物中的酶（如酪氨酸酶、淀粉酶等）引起的变质作用。酶能
够加速食物中的生化反应，例如水解蛋白质、碳水化合物和脂肪分子，导致食物发生质地松软、变色、变味等变化。
4.物理变质：物理变质是由物理条件引起的变质作用。例如，温度过高或过低、湿度、压
力、辐射等可以对食物产生影响，使其发生质地改变、结晶、冻结等物理性质上的变化。
5.自然变质：自然变质是指自然界中发生的一些不可控制的变质作用。例如，水果的成熟
腐烂、动物尸体的腐败等都属于自然变质。
这些变质作用类型在实际生活中常常交织在一起，同时影响着食物、有机物和其他物质的品质和稳定性。因此，正确的储存、处理和加工方法对于延缓变质作用、保持物质的质量至关重要。
第一章 变质作用及一些基本概念
Figure 21-4. A situation in which lithostatic pressure (Plith) exerted by the mineral grains is greater than the intergranular fluid pressure (Pfluid). At a depth around 10 km (or T around 300oC) minerals begin to yield or dissolve at the contact points and shift toward or precipitate in the fluid-filled areas, allowing the rock to compress. The decreased volume of the pore spaces will raise Pfluid until it equals Plith. Winter (2001) An Introduction to Igneous and Metamorphic Petrology. Prentice Hall.
变质作用是一个亚固态的过程，该过程导致了 矿物及其结构发生了改变，常常引起某个岩石 的化学成分发生变化。这些变化是由于物理或 化学条件的改变所致，且这些变化不同于在地 球表面发生的正常变化，以及在地球表面的固 结和成岩作用，也许这些变化可能于部分熔融 共存。
变质作用类型介绍
实验室分析
岩石薄片观察：通 过显微镜观察岩石 的矿物组成和结构
同位素分析：通过 测定岩石中的同位 素含量来研究变质 作用过程
电子探针分析：利 用电子探针分析岩 石的化学成分和结 构
热力学和动力学模拟： 利用计算机模拟变质 作用过程，研究变质 作用的条件和机制
01
Hale Waihona Puke Baidu
02
03
04
数值模拟与实验
数值模拟：利用计算机技术 对变质作用进行模拟，预测
接触变质作用的类型
01
热接触变质作用：高 温高压条件下，岩石 与岩浆接触发生变质
作用
02
冷接触变质作用：低 温低压条件下，岩石 与岩浆接触发生变质
作用
03
混合接触变质作用： 岩石与岩浆接触，同 时发生热接触变质作 用和冷接触变质作用
04
区域变质作用：大面 积范围内，岩石与岩 浆接触发生变质作用
05
演讲人
目录
01. 变质作用概述
02. 接触变质作用
03. 区域变质作用
04. 动力变质作用
05. 变质作用的研究方法 06. 变质作用的应用
1
变质作用的定义
01 变质作用是指岩石在
温度、压力、化学成 分等条件变化下发生 的变化过程。
03 变质作用是地壳中常
见的地质作用之一， 对岩石的形成和演化 具有重要影响。
论述变质作用概念、类型、方式及其影响因素。
论述变质作用概念、类型、方式及其影响因素。
变质作用是指岩石在受到高温、高压或化学溶液等外界条件作用下，发生物理、化学或结构性的改变的过程。变质作用是地壳演化的重要组成部分，能够改变岩石的矿物组成、结构、化学成分和物理性质，形成多种岩石类型，对地质学和矿产资源的研究具有重要意义。
变质作用可以分为热变质、压力变质和化学变质三种类型。热变质是指岩石在高温条件下发生的变质作用，主要由于地壳深部热流体、火山活动、岩浆侵入等因素引起。压力变质是指岩石在高压条件下发生的变质作用，主要由于地殼運動造成的岩石受到的压力增加而产生。化学变质是指岩石在化学溶液作用下发生的变质作用，主要由于地下水和地下水流造成的岩石物质交换和溶解沉淀作用。
变质作用的方式有几种，包括结构性变质、矿化作用和蚀变作用。结构性变质是指岩石在受到高温、高压作用下，形成新的矿物组合和结构调整的过程。矿化作用是指岩石中的某些元素在变质作用下逐渐逸出，然后重新结晶成矿物的过程。蚀变作用是指原岩中的矿物发生物理或化学的改变，如岩石中的斜长石逐渐转化为角闪石。
变质作用的影响因素较多。首先是温度。温度是变质作用的重要因素之一，影响岩石中矿物的稳定性和相变反应速率。其次是压力。压力随深度增加而增加，能够改变岩石中的结构和化学反应。此外，时间也是影响变质作用的重要因素，足够的时间能够促进变质作用的发生。地质条件和外界环境也是影响变
质作用的重要因素，如地壳运动、地下水的透入和流动等。
变质作用对于岩石和地质环境均有重要影响。首先，变质作用可以形成多种岩石类型，如片麻岩、细面岩、大理岩等，通过这些岩石类型的研究可以了解地壳深部的演化历史和构造特征。其次，变质作用能够改变岩石的物理性质，如硬度、密度、磁性和导电性等，这些性质的改变对于岩石的利用和勘探具有重要意义。此外，变质作用还可以促进矿物和矿石的生成，形成矿床和矿产资源，对于矿产资源的勘探和开发具有重要意义。
第十六章变质作用
动压力/定向压力（directional pressure）
其特征是具有定向性，主要由地壳运动引起的， 在地壳中分布不均，在地壳的上部发育，使岩层产生褶 皱、断裂；使矿物的晶格变形；使其中的片状矿物和柱 状矿物垂直于定向压力的方向排列，而成片理构造。晶 体在最大压力方向上解体，在最小压力方向上增长。
定向压力
定向压力是由构造运动或岩浆作用产生的一种侧向压 力，也称为动压力。
变质岩的结构
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
质岩的结构分为变晶结构、变余结构以及压
碎结构等。
1．变晶结构
变晶结构：原岩在变质过程中经重结晶作用而形成的 结晶质结构的总称。根据变晶矿物颗粒的相对大小可 分为： 1）等粒变晶结构 岩石中大部分主要变晶矿物颗粒大 小大致相等。 2）不等粒变晶结构 主要变晶矿物颗粒大小不等但呈 连续变化。 3）斑状变晶结构 矿物颗粒直径大小相差悬殊，在较 细粒的变质基质中，有较大的变晶矿物。
断层角砾岩
断层磨砺岩
糜棱岩（韧性变形）
在大区域范围内发生，并由温度、压力及化学活动 性很强的流体等多种因素，共同引起的一种变质作用。 区域变质作用影响的范围可达数千至数万km２以上，影 响深度可达30 km以上，温度在200-800℃之间。
区域 变质 作用
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2. 变质结晶作用
►在特定的温压范围内，固体岩石内部的不同 化学组分重新组合，结晶形成新矿物的过程。 作用在封闭的系统内进行，无物质的带入和 带出。
3. 交代作用
►化学活动性流体与周围岩石之间发生物质交 换的作用。过程中不仅有新矿物的产生和旧 矿物的消失，而且使岩石总体化学成分发生 改变。
4. 变质分异作用
片麻岩是矿物有定向排列习性(条带状、 片麻状构造、貌似沉积层理构造)的变质岩。
片岩主要由泥岩或页岩变质而成，由于泥 质、粘土质矿物转变成片状云母有良好片理 而得名。
大理岩是经历了重结晶的石灰岩或白云岩。
变质作用属内生地质作用，变质
矿物往往有较高的结晶程度，这与 岩浆矿物很相似；变质作用往往是 在定向压力下发生的，因此即使是 非等粒矿物在变质过程也往往发生 定向排列(呈现定向构造)，形成与沉 积岩相似的层状构造；这些是变质 岩的重要鉴别特征。
A 接触热变质作用
►由于岩浆带来的热能导致接触带发生的变质 作用。方式主要为重结晶和变质结晶作用。 如大理岩、角岩、石英岩等。
B 接触交代变质作用
►由于岩浆侵入带来的挥发性流体对接触带两 侧岩石产生交代反应导致的一种变质作用。 作用前后岩石总体成分有显著的变化，并有 新矿物的产生。
►典型的例子为矽卡岩：是在花岗闪长岩等中 酸性侵入岩与石灰岩等碳酸盐岩相接触的条 件下形成的。
B 地壳深部的动力变质作用
►深度一般大于10-15km，温度大于250300度，静压力较大，以塑性变形为主，最 后形成糜棱岩及构造片岩等。
3. 气液变质作用
指热的气体及溶液作用于已形成的岩石，使 其矿物成分、化学成分及结构构造发生变化， 形成新的岩石的过程。 变质方式是交代作用，通常沿构造破碎带及 矿脉两侧发育，故又称围岩蚀变，其产物称为 蚀变岩。
么？ 要求：
字数2000字左右 下周星期一
第二节 变质作用
变质作用的概念 变质作用的因素和方式 变质作用类型 变质岩的结构构造 常见的变质岩
变质作用英文术语
►Metamorphism, recrystallization, metacrystaclization, metasomatism, metamorphic differentiation, deformation and crush
►混合岩构造：混合岩化作用形成的特有构造。
▪ 眼球状构造、条带状构造、肠状构造等等。
常见的变质岩
►大理岩：碳酸盐岩变质而成 ►角岩：泥质岩经过接触热变质而成 ►板岩：具有板状构造的区域变质岩 ►千枚岩：具有千枚状构造的区域变质岩 ►片岩：具有片状构造的区域变质岩 ►片麻岩：具有片麻状构造的区域变质岩
特点？ ►成岩作用的主要方式？ ►岩层的产状要素有哪些？ ►V字形法则简单的说，是什么？
复习
岩浆岩的主要种类： 超基性岩：橄榄岩，苦橄岩，苦橄玢岩 基性岩：辉长岩，玄武岩，辉绿岩 中性岩：闪长岩，安山岩，闪长玢岩 酸性岩：花岗岩，流纹岩，花岗斑岩
作业
1、熔岩（熔浆）和岩浆的区别？ 2、熔岩成分不同和火山的形状有什么关 系？ 3、地球上火山作用强烈的地方有哪些？为什
（二）变质作用的方式
重结晶作用recrystalization 变质结晶作用metacrystalization 交代作用metasomatism 变质分异作用metamorphic
differentiation 变形和碎裂deformation and crush
1. 重结晶作用
►岩石在固态的情况下，原先存在的同种矿物， 经过有限的颗粒溶解、组分迁移，再重新结 晶成较大颗粒的作用。只是颗粒大小发生改 变，没有新矿物的产生。如灰岩变成大理岩。
引起温度改变的主要原因源自文库
►地热增温率：因埋藏深度发生改变而导致温 度的变化。
►上地幔热流的运动：地幔尤其是上地幔中热 状态的不均匀而导致热运动，使地壳的热状 态发生变化。
►放射性元素衰变释放热能的积累。 ►岩浆活动带来的热能。 ►应力作用下摩擦作用产生的热能。
引起变质作用的因素－压力
静压力——围压 动压力——应力
片麻岩及其中的淡色脉
糜棱岩化英云闪长质片麻岩
甘肃榆中新元古代片岩
青海乌兰古元古代花岗片麻岩
蓝闪片岩－含绿辉石
片麻岩
金云母 蓝晶石 大理岩
一、变质作用的因素和方式
（一）引起变质作用的因素
温度、压力、化学活动性流体
（二）变质作用的方式
重结晶、变质结晶、交代、变质 分异、变形和碎裂
引起变质作用的因素－ 温度
岩浆作用和变质作用英文术语
►Magma, magmatism, extrusion, lava, intrusion
►Volcano, volcanism, extrusive rock ►Deroofing eruption, fissure eruption, central
在地壳—地幔范围内，三类岩石处于不 断地循环演化过程中，即：
沉积岩和岩浆岩可以通过变质作用成为 变质岩；
在地球表面，岩浆岩、变质岩可以通过 风化—搬运—沉积转变成沉积岩；
当变质岩、沉积岩进入地下深处，在一 定的温度压力条件下被熔融形成岩浆，再经 历冷却结晶作用又可生成岩浆岩。
三类岩石的形成条件和相互转化
静压力
□ 又称围压，是上覆岩石的重量引起的压力。 随深度而增加，速率为25-30MPa/km。静 压力使岩石或矿物体积变小，形成密度更大 的新矿物，同时使岩石塑性变形。
动压力
• 又称应力，由构造运动产生的定向压力。可 引起矿物的压溶和重结晶，导致矿物在垂直 动压力的平面上定向排列，也可使岩石脆性 破裂变形。
变质岩
►Metamorphic rock：由变质作用形成的岩 石称为变质岩。可分正变质岩和副变质岩。
►正变质岩：由岩浆岩经变质作用而成的变质 岩。
►副变质岩：由沉积岩经变质作用而成的变质 岩。
从体积上看，变质岩约占地壳总体积的四 分之一(27.4%)，其中最常见的是片麻岩 (21.4%)，其次为片岩(5.1%)，板岩，千枚 岩和大理岩。
►Contact metamorphism, dynamic metamorphism, regional metamorphism, migmatization
变质作用
原已存在的各种岩石，由于受构造运动、岩浆作用 及地热流变化等内力地质作用的影响，使其所处 的地质环境及物理化学条件发生改变，从而导致 岩石的结构、成分、构造等发生一系列的变化而 形成新的岩石的过程。
火成岩
变质岩
沉积岩
三大岩类野外特征比较
沉积岩
1)在野外呈层状产生,并 经历分选作用。 2)岩层表面可以出现波 痕、交错层、泥裂等构 造。 3)岩层在横向上延续范 围很大。 4)沉积岩地质体的形态 可能与河流、三角洲、 沙洲、沙坝等的范围相 近。 5)沉积岩的固结程度有 差别，有些甚至是未固 结的沉积物。
1)岩石中的砾石、化石或晶体 受到了破坏。 2)碎屑或晶体颗粒拉长，岩石 具定向构造，但也有少数无定 向构造的变质岩。 3)多数分布于造山带、前寒武 纪地盾中。 4)可以分布于火成岩体与围岩 的接触带。 5)岩石的面理方向与区域构造 线方向一致。 6)大范围的变质岩分布区矿物 的变质程度有逐渐改变的现象 。
B 中压区域变质作用
►深度一般大于10km，压力一般为 300-800Mpa。
C 高压区域变质作用
►：深度一般大于15km，压力一般为3001000Mpa，并伴随有强烈的构造应力作用， 温度较低。
混合岩化作用
►变质作用向岩浆作用过渡的一种超变质作用 ►强烈的混合岩化作用将使变质岩几乎全部重
熔而改造为混合花岗岩。 ►混合岩由变质岩基体和长英质脉体两部分组
►变形结构：受应力挤压而使矿物颗粒破裂， 错动、塑性变形等形成：
▪ 角砾状结构、碎裂结构、糜棱结构……
►交代结构：新矿物伴随旧矿物的溶解而出现。 矿物晶粒边界常常不规则。
变质岩的构造
►变余构造：变余层理构造、变余气孔构 造……
►变成构造：变质过程中形成的特征构造。
▪ 斑点状构造、板状构造、千枚状构造、片状构造、 片麻状构造、块状构造。
岩浆岩（火成岩）
变质岩
1)形成火山及各类熔岩流。 2)形成岩脉、岩墙、岩株及 岩基等形态并切割围岩。 3)对围岩有热的影响致使其 重结晶，发生相互反应及颜 色改变。 4)在与围岩接触处火成岩体 边部有细粒的淬火边。 5)除火山碎屑岩外，岩体中 无化石出现。
6)多数火成岩无定向构造， 矿物颗粒成相互交织排列。
►成分均匀的岩石，在岩石总体化学成分不变 的前提下，经变质作用后造成矿物组分不均 匀的一种变质作用。
►组分在空间上有一定范围的迁移 －－不同于一般的重结晶作用 ►没有组分从体系中带出或带入 －－不同于交代作用。
5. 变形及碎裂
►岩石在应力的作用下，当应力超 过岩石塑性屈服强度时，会出现 塑性变形；当应力超过其弹性极 限时，则总体发生破裂。
复习
►地球内部圈层结构划分的依据有哪些？ ►地球内部圈层是如何划分的？ ►地质年代单位和年代地层单位的对应关系？ ►风化作用有哪些方式？ ►冰川谷与河谷的形态有什么区别？ ►什么是侵蚀基准面？ ►地下水的化学沉积作用会形成什么？
复习
►基岩海岸的平衡剖面与沙质海岸的平衡剖面 的形态有什么区别？
►海水的运动主要有哪些方式？ ►海洋各个环境分区的沉积物都有哪些种类？ ►干旱区的湖泊发展阶段有哪些？分别有什么
成。基体颜色深，脉体颜色浅。
变质岩的结构和构造
►变质岩的结构
▪ 变余结构、变晶结构、变形结构、交 代结构
►变质岩的构造
▪ 变余构造、变成构造、混合构造
变质岩的结构
►变余结构：变余砂状结构…… ►变晶结构：按晶粒的绝对大小、相对大小分
类。
▪ 粗粒变晶结构、等粒粒状变晶结构、斑状变晶结 构……
变质岩结构
►变质作用的温度范围大致由150-200度至 650-1100度之间，低于150-200度时就向 成岩作用过渡，高于650-1100度时就向岩 浆作用过渡。
►作用：增强矿物晶格中原子、离子或分子的 活动性，促使一系列化学反应和结晶作用得 以进行；使矿物溶解度加大，增强流体的渗 透性、扩散性及化学活动性；增强岩石的塑 性和变形能力。
矽卡岩产状示意图
2 动力变质作用
►是在构造运动产生的构造应力作用下，岩石 发生破裂、变形及与其伴随的重结晶作用。
►分两种： A 地壳浅部的动力变质作用和B 地 壳深部的动力变质作用
A 地壳浅部的动力变质作用
►深度一般小于10-15km，温度小于250300度，静压力小，以脆性破裂为主，最后 形成构造角砾岩和碎裂岩等。
实习安排
实习一 矿物实习 地点：主楼524
040101 本周三 7-8节 042101 下周三 7-8节 041101 本周五 3-4节 042102 下周四 7-8节
实习一 岩石实习 地点：主楼524
040101 下周五 7-8节 042101 第六周三 7-8节 041101 下周五 3-4节 042102 第六周四 7-8节
4. 区域变质作用
• 在大范围内发生的，由多种变质因素综合引 起的复杂的变质作用。按所处的变质环境的 压力、温度的差异，可分为： A 低压区域变 质作用、B 中压区域变质作用和C 高压区域 变质作用
A 低压区域变质作用
►：深度浅，通常小于10km，压力一般为 200-400Mpa，但温度通常较高，可达800 度以上。变质岩中出现特征性的低压矿物， 如红柱石、堇青石等。
引起变质作用的因素－ 化学活动性流体
►存在于岩石孔隙中的一种具有很大挥发 性和活动性的流体。主要成分是H2O和 CO2，此外还有多种易挥发分和易溶物 质。
►来源：孔隙水、变质反应过程中析出的 H2O和CO2、岩浆分异产生的挥发分和 地下深部热液。
化学活动性流体的作用
作用：使矿物组分溶解和迁移，产生各种化学 交代反应，引起原岩物质成分的变化，形成 新矿物；在化学反应中起媒介和催化作用； 降低岩石的重溶温度，使变质作用的高温界 限降低。
二、变质作用的类型
►接触变质作用 ►动力变质作用
►气－液变质作用 ►区域变质作用 ►混合岩化作用
1. 接触变质作用
►指岩浆侵入过程中，由于岩浆带来的热量和 挥发性流体的影响，引起侵入体与围岩之间 的接触带产生变质作用。变质作用的因素主 要是温度和化学活动性流体，据此可进一步 分为： A 接触热变质作用和B 接触交代变质 作用