变质作用与变质岩

• 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。
• 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
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。
• 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）。
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。
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
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％。
•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：
（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。
•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。
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；
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。
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
接触变质作用
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。
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。
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
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。
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。
• 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℃；
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
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）。
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