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）；
代表岩石：
混合岩
条带状混合岩
肠状混合岩
雄伟的泰山－－ 混合花岗岩
根据变质作用的不同可把变质岩分为以下几类。
混合岩化作用
混合岩
变质作用的类型与在地壳中发生的部位
变 质 作 用 的 类 型 及 其 对 应 的 温 压 范 围
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， 变质形成的岩石称为糜棱岩类。
韧性变形
碎裂岩
糜棱岩
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，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。常发 生在板块边界附近与大断裂带附近。由温度、压力、 化学活动性流体等多种因素引起的变质作用。 变质环境：温度在200-800℃之间， 静岩压力可随埋深不同而变化，存 在较强的定向压力（构造应力）。
5）眼球状构造 沿片状、片麻状构造的片理， 分布有类似眼球状大小的（如长石等）矿物晶体，组 成眼球状构造。

碎裂结构 岩石受定向压力作用后，其本身及组 成矿物发生破裂、移动、研磨等现象。部分矿物 被压碎为细粒，部分保留原形，但也出现裂纹。

糜棱结构 岩石中所有矿物均被压碎成细小的颗 粒，并呈锯齿状接触，其内部物质在滑动时可形 成一种类似流动的构造的排列。
碎裂结构
糜棱结构
五、 变质岩的构造
（一） 变成构造： 原岩构造消失，形成新的岩石构造。
片麻构造
二、变质作用的基本类型：
（１）接触变质作用 （２）动力变质作用 （３）区域变质作用 （４）混合岩化作用
变质作用的基本类型：
（１）接触变质作用 发生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。 变质环境：温度较高，一般在300～800℃之间， 静岩压力不太大（～300MPa）

开采中的矽卡岩矿床
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。
引起动力变 质作用的主要因 素是构造应力
（也称定向压
力），
碎裂作用
地壳浅部，深度一般小于10 km，温度50～ 300℃，静岩压力一般在250～350 MPa之下 岩石为较强的脆性 变质形成的岩石称为碎裂岩类，如构造角砾岩。
或新矿物组合的作用。
溶液参与下的离子（分子）的扩散、集中的复杂反应过程。
高岭石
大于350℃左右的温度时可转变为叶腊石； 400℃以上的温度条件，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； 温度在500～660℃之间则变成十字石及石英； 温度高于660℃则变成石榴子石和矽线石。
接触热变质作用
接触交代变质作用
接触热变质作用 单纯由于热量多而引起的接触变质（重结 晶为主要方式）
主要变质岩：
石英砂岩 石灰岩
石英岩 大理岩
接触变质作用
接触变质晕
高耸的嵩山 －－－石英岩
岩浆与石灰岩的接触热变质作用
接触交代变质作用 除温度因素之外，还有从岩浆中分泌的 挥发性物质参与，使侵入岩与围岩发生明显 的交代作用。 主要变质岩:矽卡岩

四、 变质岩的结构
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。

四、 变质岩的结构
斑状变晶结构：矿物颗粒粒径大小相差悬殊，在较细 粒的变质基质中有较大的变晶矿物。
假化石----菊花石
斑状变晶结构
Baidu Nhomakorabea
按变晶的形态可分为： 粒状变晶结构 鳞片变晶结构 纤维状变晶结构 石英、方解石 云母、绿泥石 阳起石、硅灰石
岩石中的长条状、片状（或板状）矿 物平行某一平面或某一方向排列形成的 构造。它是在定向压力参与下形成的。
1）板状构造 ：岩 石中矿物颗粒细小， 肉眼难以分辩，岩 性似薄板状，常出 现一组平行的破裂 面，且光滑平整， 破裂面具有微弱的 丝绢光泽，具变余 泥质结构。
2）千枚状构造 岩石中的鳞片状矿物呈定向排列，沿定向排 列方向可劈成薄片，具较强的丝绢光泽，断面参差不齐。为
一、 变质岩
先期已形成的岩石（岩浆岩、沉积岩、 变质岩）因物理化学条件的改变而使原岩的 矿物成分、结构、构造发生变化所形成的岩 石。 由岩浆岩变质而形成的称为正变质岩； 由沉积岩变质而形成的称为副变质岩；
三、 变质岩的特征
二、 变质岩的化学成分
（1）化学成分的继承性 类似于原岩成分 （2）化学成分的多样性 交代作用的带入带出作用 （3）正、副变质岩化学成分差异较大 SiO2、Al2O3、CaO、MgO等
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。
石英砂岩 石灰岩
石英岩 大理岩
紧 密 相 嵌 的 重 结 晶 矿 物
变质程度不同的大理岩
（２）变质结晶作用 （重组合）
指在原岩总体化学成分基本不变化的条件下，形成新矿物
粒状变晶结构
鳞片变晶结构
纤维变晶结构
(二) 变余结构（残留结构）： 变质程度浅，保留了部分原岩的结构。 变余结构的命名原则，在原岩结构之前加 “变余”二字即可。 变余花岗结构；变余斑状结构；变余砂状结构
变余斑状结构 变余砂状结构
变余鲕
上班井采石场灰色大理岩（见变余鲕状结构）
（三）压碎结构
根据矿物的机械破碎程度分为： 碎裂结构和糜棱结构
（4）现代岛弧和大洋中脊---多因素；
温度影响的结果：
（ 1 ）岩石中的矿物发生重结晶。矿物颗粒
由细变粗，由隐晶质变为显晶质。
（ 2 ）化学元素活性增加，矿物间发生化学
反应，并产生新的矿物。 导致混合岩化作用。
（ 3 ）石英、钾长石等低熔点矿物重新熔融，
压力：
1．静压力——上覆岩石自重引起的，各向等同。
“水成论”与“火成论”两大学派的争论持 续了大约三十年，最后以“火成论”胜 利告终。现在我们知道，组成地球的岩 石，不仅有“水成”的沉积岩，“火成” 的岩浆岩，还有 经变质作用形成的
变质岩
岩浆岩占地壳总体积的64.7%；
沉积岩占地壳总体积的7.9%， 占陆地表面积的75%；
变质岩占地壳总体积的27.4%。
无定向构造


块状构造 整个岩石的矿物分布均一，无 定向排列。这种构造反映岩石在变质过 程中，不具显著的定向压力，如大理岩 （变质程度深）。 斑点构造 岩石在发生变质过程中，有些 物质发生迁移、聚集成斑点（变质程度 浅）。
五、 变质岩的构造
（一） 变成构造： 原岩构造消失，形成新的岩石构造。
定向构造
接触交代变质作用形成的主要变质岩：
矽卡岩
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。
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。
4-7km为变质压力底 限（100-200MPa）
每公里厚的岩石压力约为27.5MPa； 地下10 公里 约275MPa ； 地下 20公里 约550MPa。
静压力是各向同性的，作用结果使岩石中 矿物变为密度大，体积小的新矿物。 ２．定向压力——
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 挤压力 片、柱状矿物定向排列。
变质形成的岩石：沸石岩、角岩、绿片岩、角闪石片岩、 麻粒岩等。
高压低温区域变质作用 形成深度一般大于15 km，静岩压力为300 ～1000 MPa，并伴有一定的定向压力，但 形成温度不一定很高， 变质形成的岩石：兰闪石片岩与榴辉岩。
歙砚 －－－板岩
花果山－－ 片麻岩
变质作用的基本类型：
（４）混合岩化作用（超深变质作用） 是由（区域）变质作用向岩浆作用转变的过渡性地 质作用，当区域变质作用进一步发展，特别是温度很高 时，岩石发生部分熔融。
主要变质岩： 板岩、千枚岩、片岩、片麻岩、麻粒岩 岩 石 构 造： 片理构造（板状构造、千枚状构造、片状构
板 岩
千 枚 岩
片 岩
片 麻 岩
区域变质作用环境：
低压高温变质作用 一般形成深度较浅（小于15km），静岩压力为 200～400MPa，定向压力较小, 温度是主要影 响因素（200～700℃），
三、 变质岩的特征
三、 变质岩中的矿物
（1）原岩保留下来的稳定矿物； （2）变质过程中产生的新矿物；
共有矿物（同原岩）： 石英、长石、云母、 角闪石、辉石、方解石、白云石 特有矿物变质矿物（鉴定变质岩的标志）： 石榴子石、 红柱石、夕线石、蓝晶石、蓝闪 石、十字石、蛇纹石


四、 变质岩的结构
第六章 变质作用与变质岩
一、 变质作用概述
变质作用 —— 岩石基本上在固态下，由于温度、
压力及化学活动性流体的作用，而使岩
石成分、结构、构造等发生变化的地质作用。
由变质作用形成的岩石
原 岩 岩浆岩 沉积岩
变质作用
变质岩 。
变质岩
正变质岩 负变质岩
引起变质作用的因素
温度： 影响变质作用的最基本因素
千枚岩所特有。
3）片状构造： 由云母、绿泥石、滑石、角闪石等片状、板状、 或针状矿物呈连续平行排列而成。沿片理面极易劈成薄片，而且 还常呈波状弯曲，显示强烈的丝绢光泽。
4）片麻状构造： 暗色的片状、柱状矿物（如云母、角 闪石等）呈平行排列，且被浅色粒状矿物（如石英等） 所隔开，呈现出黑白相间的条带。
变质岩中矿物的结晶程度、颗粒大小、形状及其 结合方式。 由于原岩在变质过程中的重结晶形成的结构。
（一） 变晶结构
按变晶的相对大小可分为
主要矿物粒径 粗粒变晶结构 >3mm 中粒变晶结构 1-3mm 细粒变晶结构 0.1-1mm 显微变晶结构 <0.1mm
等粒变晶结构
等粒变晶结构：变晶矿物颗粒大小大致相等
（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；原矿物的溶解和新矿物的形 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。
钾长石 钠长石
馒头组下段下部豹皮状白云质灰岩
（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。
原岩——————变质岩
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，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。 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。
三、 变质岩的特征