变质作用与变质岩

变质作用的基本类型：
（３）区域变质作用 是在大区域范围内发生
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，静岩压力可随埋深不同而变化，此外还存在 较强的定向压力（构造应力，几十到上百MPa）。
区域变质作用以变质结晶作用为主，还包括重 结晶、交代作用和变质分异作用，它们可以以上述 作用方式不同程度地改造原岩的矿物成分与结构、 构造。区域变质作用常发生在板块边界附近与大断 裂带附近。
•碎裂作用 地壳浅部，深度一般小于10 km，温度一般低250～ 300℃，静岩压力一般在250～350 MPa之下，岩石常表现为较强的 脆性，岩石以为主，形成的岩石称为碎裂岩类。
•韧性变形在地壳深部(深度大于10～15 km)，岩石表现出较强的韧 性（或称柔性）变形，而不出现明显的破裂，形成的岩石称为糜棱 岩类。
变质作用的方式：
（１）重结晶作用 指岩石在固态状态下， 同一种矿物经过有限的颗粒溶解、组分 迁移，然后又重新结晶成较粗大颗粒的 作用，在这一过程中矿物成分不发生变 化。
石灰岩（CaCO3) 方解石（CaCO3）。
变质作用的方式：
• 2）变质结晶作用 指在原岩总体化学成分基本不 变化的条件下，形成新矿物或新矿物组合的作用 （或称重组合作用）。
混合岩化作用（超深变质作用）
• 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）； • 代表岩石： 混合岩
§ 2. 变质岩的特征
1．变质岩的矿物成分 组成变质岩的矿物种类很多，一部分是与原 岩相同的，如火成岩和沉积岩中的长石、石英、 云母、方解石、粘土矿物等；另一部分则是在 变质过程中产生的，只有在变质岩中才出现的 矿物(称为变质矿物)，如绢云母、石榴子石、 绿泥石、滑石、蛇纹石、红柱石、硅灰石、石 墨等。变质矿物是在特定环境下产生的，可以
块状构造：岩石中矿物颗粒致密、坚硬，无定向排列，所显示的一种构造。部 分大理岩和石英岩具此种构造。它与火成岩的块状构造相似，但又不完全一样
从岩石的结构、构造的类别来看，泥质岩随着 变质程度的加深，变质岩类别变化最明显，可 以由变质最浅的板岩、依次变为千枚岩、片岩、 片麻岩直到麻粒岩；
中酸性的岩浆岩可变成片麻岩和麻粒岩； 偏基性的岩浆岩可变质为片岩和角闪片岩等。
２．定向压力 挤压力 剪切力
作用于地壳岩石的侧向挤压力，具有方 向性，主要是构造力的作用造成。
作用结果使岩石中片、柱状矿物定向 排列。
（三）化学活动性流体
以Ｈ２O、ＣＯ２为主，并含有易挥发的物质
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］ 岩浆中逃返的热气、热液 地壳深处的热液带入各种元素
埋到地下深处的沉积岩或岩浆岩，在温度不太高的条件下， 可以以固态的形式发生变质，变成变质岩.
不管什么岩石，一旦进入高温（大于700～800℃）状态， 岩石就将逐渐熔融成岩浆。岩浆在上升的过程中降低着自身的温度， 使自身的成分复杂化，并在地下浅处冷凝成侵入岩，或喷出地表而 形成火山岩。
在岩石圈内形成的岩石，由于地壳抬升，上覆岩石遭受剥 蚀，它们又有机会变成出露地表的岩石。
作为鉴别变质岩的重要标志。
2．变质岩的结构
•
(1)变余结构：亦称残留结构。由于原岩矿
物成分重结晶作用不完全，使变质岩仍残留有原
岩的结构特征。如沉积岩中的砾状、砂状结构可
变质成变余砾状结构、变余砂状结构等。
•
(2)变晶结构：是变质作用过程中，原岩在
固态条件下经重结晶作用而形成的新的结晶质结
构。由于与火成岩的结构名称相似，所以往往在
气成热液矿床
• 贵金属（Au、Ag）、有色金属（Cu、Pb、Zn）、 • 稀有金属（Ｗ、Sn、Mo、Bi、Hg、As、Sb、Co）、 • 放射性元素（Ｕ）、 • 绝大部分蛇纹石石棉、菱镁矿（MgCo３）、石墨
（Ｃ）、磷灰岩（磷酸钙）等有用物质聚集的主 要方式。 • 有用元素常可富集到上千倍或上万倍。 • 对地下流体及其成矿作用的研究，已经成为 矿床学家与地球化学家特别注目的课题。
第八章 变质作用与变质岩
§１. 变质作用概述 § 2． 变质作用类型及其代表性岩石 § 3. 变质岩的特征 § 4． 三大类岩石的转化 § 5． 内生成矿作用
§１. 变质作用概述
• 变质作用—是指在地下特定的环境中， 由于物理化学条件的改变，使原有物体 基本上在固体状态下发生物质成分、结 构、构造变化而形成新岩石的地质作用
• 压力可以从上百兆帕斯卡到上千兆帕斯卡； • 流体以H２O与CO２为主，溶解了许多易挥发
的物质及SiO２等许多矿物质。
(一) 温度： 是影响变质作用的最基本因 素 150°（200°） ～800°（900°）
来源
地热 岩浆热 岩石的断裂挤压
（二） 压力 1． 静压力——上覆岩石自重引起的。
静压力是各向同性的。使岩石中矿物 变为密度大，体积小的新矿物。
岩浆岩
沉积岩
岩
石
的
转
变质岩
化
三大岩类的相互转化
三大类岩石的分布状况
•三大类岩石的分布状况为：
在岩石圈表层的大陆及其邻近海域内， 沉积岩覆盖面积约占70％，岩浆岩约占20％， 变质岩仅占10％左右。
如果从全球岩石圈表层总面积来看，海洋 底几乎都是玄武岩，故岩浆岩占总面积的76 ％以上，而沉积岩仅占全球总面积的20％多 一点，变质岩仅占不足4％。
结构的命名中冠以“变晶”字样，以示区别。如
“等粒变晶结构”、“斑状变晶结构”等。
•
(3)碎裂结构：在不同应力作用下，岩石的
矿物颗粒被破碎成不规则的、带棱角的碎屑，甚
至被压碎成极细小的矿物碎屑和粉末，又被胶结
而形成新的结构，称为碎裂结构。是动力变质岩
具有的结构持征。
变质岩的构造
质岩中常见的构造有片理构造和块状构造。 片理构造：片理构造是岩石中所含的大量的片状、板状和柱状矿物在定向压力 作用下，平行排列所形成的类似层状的构造。根据矿物组合和重结晶程度，片 理构造又可分为如下几种。 片麻状构造：又称片麻理。其特征是岩石主要由长石、石英等粒状矿物组成， 但又有一定数量的呈定向排列的片状或柱状矿物，后者在柱状矿物中呈不均匀 的断续分布，致使岩石外表显深浅色泽相同的断续状条带。这是片麻岩特有的 构造。 片状构造：指岩石中大量片状矿物(如云母、绿泥石、滑石、石墨等)平行排列 所形成的薄层状构造。是各种片岩所具有的特征构造。 干枚状构造：其特征是岩石中的鳞片状矿物成定向排列，粒度极细，肉眼不能 分辨矿物颗粒，片理面具有较强的丝绢光泽，通常在垂直于片理面的方向可见 有许多小皱纹。这是干枚岩的特有构造。 板状构造：又称板理。指岩石中由显微片状矿物平行排列所成的具有平行板状 劈理的构造。岩石沿板理极易劈成薄板状，板面微具光泽，是板岩的持有构造
矽卡岩型矿床
• 中、酸性侵入体的上部接触带，当与 碳酸盐岩石，尤其与石膏岩盐层相接 触，围岩中的碱、氯化物、碳酸根、 硫酸根与岩浆发生接触交代变质作用。 可形成许多富铜、富铁、白钨、黄金 等矿床，这是我国东部地区常见的一 种矿床类型。
气成热液矿床
•中、酸性岩浆侵入活动晚期，常分泌出大量富含 气体、挥发分的流体（高于300时以气体为主， 低于300时以液体为主），它们一般聚集在岩体 顶部；
区域变质作用分类：
A.低压区域变质作用 一般形成深度较浅（小于15 km），静岩压力为200～400MPa，定向压力较小, 温度是 主要影响因素，一般可以较高，在200～700℃之间，可形 成沸石岩、角闪岩、绿片岩、角闪石片岩、麻粒岩等。 B.中压区域变质作用 具有高压与低压变质岩石过渡的特 征 C.高压区域变质作用 形成深度一般大于15 km，静岩压 力为300～1000 MPa，并伴有一定程度的定向压力，但形 成温度不一定很高，代表性岩石为兰闪石片岩与榴辉岩。
• 如高岭石在大于350℃左右的温度时可转变为叶腊石； • 在400℃以上的温度条件下可转为硬绿泥石， • 此时如静岩压力低于300MPa易形成红柱石，如高于
300MPa则形成兰晶石； • 当温度在500～660℃之间则变成十字石及石英； • 温度高于660℃则变成石榴子石与矽线石。
与石榴石共生的矽线石
• 由变质作用所形成的新岩石称为变质岩。
所谓原岩，可以是三大类岩石中的任何一 种，一旦它们所处的物理、化学环境与原 来不同，在一定的温度、压力或流体影响
下就可发生变质作用。
引起变质作用的因素
• 主要为温度、静岩压力、构造应力及各类 流体
• 变质作用的温度范围从150～200℃，直到 700～900℃；
石灰岩或石英砂岩，变质后的变化序列不 明显，一般都变成大理岩或石英岩。
四、三大类岩石的互相转化
当原先形成的岩石，一旦改变其所处的环境，岩石将随之 发生改造，可以转化为其它类型岩石。
出露到地表面的岩浆岩、变质岩与沉积岩，在大气圈、水 圈与生物圈的共同作用下，可以经过风化、剥蚀、搬运作用而变成 沉积物，沉积物埋到地下浅处就硬结成岩--重新形成沉积岩。
长英质糜棱岩特征
左－标本尺度糜棱岩；右－显微尺度糜 棱岩（白色为缎带状石英）
糜棱岩化大理岩中“”型碎斑 Kf－钾长石旋转碎斑，指示右行剪
切方向；M－糜棱岩化大理岩
变质作用的基本类型：
（１）接触变质作用 是在岩浆岩体与围岩接触带上，主要由 岩浆活动所带来的热量及活动性流体所引起的变质作用。 •接触变质作用的温度较高，一般在300～800℃之间，静岩压 力不太大（～300MPa） •单纯由于热量多而引起的接触变质叫接触热变质作用； •除温度因素之外，还有从岩浆中分泌的挥发性物质所产生的 交代作用，这种叫接触交代变质作用。 •当碳酸盐岩石与中、酸性侵入岩相接触时常形成矽卡岩。我 国大量中、小型含金的富铜、富铁矿床大多是与矽卡岩关系密 切的金属矿床。
变质作用的方式：
（３）交代作用 指化学活动性强的流体与固体岩 石之间发生物质置换与交换作用，产生新矿物， 岩石总体化学成分发生变化。
KAlSi3O8 + Na+ NaAlSi3O8 + K+ 交代作用的特点：在固态条件进行；交代前后岩石 的总体积基本不变；原矿物的溶解核新矿物的形成 几乎同时进行。交代作用在变质作用过程中是比较 普遍的。
变质作用的方式：
• ４）变质分异作用 指成分比较均一的原岩， 经变质作用后，形成矿物成分不均匀分布 的过程。
• 常见的例子为在变质作用过程中，当具有 定向压力作用时，原岩本身的某些矿物 （如暗色与浅色矿物）经过变形、扩散作 用、定向排列而不均匀地分别聚集起来， 分别形成暗色矿物与浅色矿物的条带，形 成片麻岩或片岩
如果从岩石圈的总体积来看，沉积岩仅产 在大陆岩石圈表层，约占总体积的5％，岩 浆岩约占35％，变质岩则占大部分，为60％ 左右。
五、内生成矿作用
在岩石圈内部，由于物理、化学条 件的变化使有用物质达到工业上有用、 并且成本上合算的程度，这种有用物 质的聚集就称为内生矿产资源。
这种在岩石圈内使有用物质聚集的作 用就叫内生成矿作用。
•另外大气降水渗入地下，水温升高，它也可溶解 并携带大量有用元素；
•在成岩作用与变质作用过程中，晶格中与晶格间 的水分子也会被排出，在地下聚集成富含有用元素 的流体。
上述三种流体中的任何一种，或者是它们的混合， 都可以向压力较小的方向流动。将金属元素堆积在 孔隙与裂隙较多的部位，就可形成气成热液矿床。
接触变质作用来自百度文库
变质作用的基本类型：
（２）动力变质作用 是指在构造变形、变位过程中所产生的定向 压力的作用下，使岩石发生变形、破碎以及伴随的重结晶等作用。 这种变质作用主要发生在相邻的两个岩石块体之间发生相对错动的 接触面附近。
•引起动力变质作用的主要因素是构造应力（也称定向压力），构 造应力在岩石圈上部一般为几十到200 MPa。温度与静岩压力也对 动力变质作用起着控制作用。
• 当岩浆自海底喷出时，携带了各种有用元素的气体挥发 分就可以与海水结合，迅速冷凝、堆积在海底形成富含 贵金属或有色金属的“黑矿”或其它硫化物矿床。热水 溶液喷出海底时，常在海底构成“黑烟囱”
基性侵入体的结晶分异作用相关 的铁矿床或铂矿床
• 当基性岩浆侵入作用发生时，少数 比重量较大的铁族、铂族元素易于 下沉到岩体下部，相对聚集，有时 就可形成铁矿床或铂矿床，如我国 四川渡口最著名的攀枝花铁矿床 （含钒、钛）。