变质岩石学：1第一章 变质作用概述
变质作用
地 质 作 用 小 结
16.6
构造运动 主导下， 内外力地 质作用的 相互关系 以及岩石 的循环
侵入作用
地幔岩浆侵入
结晶作用
地幔岩浆
地壳重熔
地壳岩浆侵入结晶作用 岩浆岩
变质作用 搬风 运化 作剥 用蚀
变质岩
变质作用
风化剥蚀搬运作用
沉积物
风化剥蚀搬运作用 成岩作用
沉积岩
本章学习要求
了解变质作用的概念、因素、类型及有关矿产；初 步掌握变质岩的一般特征和常见变质岩；掌握内、外 力地质作用在地壳演变中的作用及它们之间的关系。
变 质 作 用 的 因 素
（ 化 学 活 动 性 流 体 ）
三、具有化学活动性的流体 1.来源：主要来自岩浆和深层热水溶液，也可以是原来的岩 石中的流体。
16.1
2.成分：主要是水、二氧化碳以及氧、氟、氯、硼、磷等易挥 发性组分。 3.作用方式：流体与温度、压力等共同作用，活动在岩石的破 碎带、接触带以及矿物颗粒间的空隙中，与周围物质进行一 系列反应，将岩石中的一些元素熔滤出来，引起岩石物质成 分的变化。如： 橄榄石
矿 ——原来不一定是矿或原来是别 床 的矿，在变质过程中形成新的变
质矿床。 如：石墨矿、石棉矿、刚玉、蓝晶石、矽线石、透辉石等矿 床以及滑石矿、蛇纹石矿、大理石矿等。
16.5
第六节 地质作用小结
一、内力地质作用小结 1.动力能源来自地球内部，作用范围包括整个岩石圈。 2.以构造运动为主导，互相联系，只是在某一区域某一时期以某种内力地 质作用为主。 3.内力地质作用不但促使地壳内部物质运动，而且改造、控制地表形态 （总的轮廓和海陆变迁）。 二、内、外力地质作用的相互关系（岩石的循环） 各种地质作用是相对独立的，又是相互依存的，是对立的又是统一的。 对地球既产生破坏作用，同时也产生建造作用。
M1岩石学基础宝石10(变质作用及变质岩的基本概念-第一章)
(1) 已经形成的岩石包括先期形成的三大岩类 (2) 内力作用指物理化学条件的改变:温度、压力、流体等 (3) 使得原来岩石发生改变包括化学成分、矿物成分、结
构、构造等 (4) 变质作用的条件：基本上为固态，但是在高级变质作
二、变质作用的因素
4、时间 实验室的化学反应——瞬间 地球系统的化学反应——漫长
在实验室短时间内无法发生的变质反应和变质 作用（以天、月计算），在地球系统的地质演 化历史中是可以发生的（以Ma为单位），以百 万年为单位。
• 归纳变质作用因素为：T、P、流体、时间
三、变质作用类型
• 考虑以上的变质作用因素和地质条件，可以分为 ： 1、 区域变质作用 2、 接触变质作用 3、 混合岩化作用 4、 气液变质作用 5、 动力变质作用 6、其他类型变质作用
（1）引起岩石的重结晶作用（晶粒由小变大） 石灰岩(沉积岩) T升高 大理岩(变质岩)
泥晶灰岩
大理岩
1重结晶作用——非晶质岩石变成结晶质岩石；隐晶质变 成显晶质；晶粒细小变成晶粒粗大。
泥晶灰岩显微镜下
大理岩显微镜下
二、变质作用的因素
1、温度
• （2）促进矿物成分间的化学反应（变质反应）。
T升高
Al4[Si4O10](OH)8
石英脉定变质作用的物理、 化学条件，即外部因素。包括： 1、温度（T）：150~180℃到800～900 ℃ 2、压力（ P）: 0.1~1.2GPa或3-40km 3、流体（F） 4、时间（t）
二、变质作用的因素
1、温度
• 温度升高有利于物质重新排列，发生吸热反应、脱水反 应和新矿物组合，以及加快变质反应速度、导致部分熔 融和混合岩化作用。
普通地质学—变质作用与变质岩
第五章变质作用与变质岩第一节变质作用概述一、变质作用概念指岩石基本处于固体状态下，受到温度、压力和化学活动性流体的作用，发生矿物成分、化学成分、岩石结构构造的变化，形成新的结构、构造或新的矿物与岩石的地质作用。
变质岩：由变质作用所形成的新岩石。
新形成的岩石无论是岩石的矿物成分，还是结构、构造，均可与原岩不同。
1、变质作用与岩浆作用的区别：岩浆作用是高温、高压，使原岩从固态转变成熔融的液态后再成岩。
而变质作用过程中，原岩基本处于固态，温度比岩浆作用要低。
2、变质作用与沉积作用的区别：沉积作用只发生在地球的表层，与大气、水、生物等外因有关。
而变质作用主要发生在地表以下一定深度，与温度、压力等因素有关,温度比沉积作用要高。
二、引起变质作用的因素引起变质作用的因素有温度、压力以及化学活动性流体。
1、温度：温度是引起岩石变质的主要因素。
其作用是提供变质作用所需要的能量，促使一系列的化学反应和结晶作用得以进行；同时温度增高还可使矿物的溶解度加大，增强了流体的渗透性、扩散性及化学活动性，促进了变质作用的过程。
变质作用的温度范围一般介于（150）180℃～800（900）℃之间。
低于此温度，就属于固结成岩作用（沉积岩）。
一旦温度高到使原岩熔融，那么就进入到岩浆作用的范畴。
因此，变质作用基本上在固态下进行。
变质温度的基本来源有三个方面：（1）地热：地下温度随着深度增加而增高。
如果地表岩石因某种原因沉陷到一定深处，就能获得相应的温度。
（2）岩浆热：岩浆是高温熔融体，当岩浆侵入时，岩浆热会传到围岩，使围岩增温。
（3）地壳岩石断裂：断裂块体相互错动和挤压，能产生剪切热，使岩石升温。
2、压力：压力可分为静压力、流体压力及定向压力。
（1）静压力与流体压力：静压力是由上覆岩石重量引起的，它随着埋藏深度增加而增大。
静压力对岩石的作用力各项均等。
流体压力：静压力在岩石中的传递不只是通过固体的岩石质点，也可以通过循环于岩石空隙中的流体传递，形成流体压力。
1变质作用
3、具化学活动性的流体 以H2O为主的流体溶液的作用 流体相的成分以水和CO2为主，还可 含有其它易挥发组份。它们在较高的 温度和压力条件下，成超临界状态， 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。
2、变质岩 在变质作用条件下所形成的岩石称变质 岩。 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 。
二、变质作用的主要因素 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当时的物化 条件，包括内因和外因：
内因：主要是成分，也有结构和构造； 如：蛋白石—玉髓—石英岩 （SiO2） 碳酸盐岩—大理岩 （CaCO3） 颗粒细，变质明显； 颗粒粗则变质不明显 外因：温度、压力、具化学活动性的流体 和时间等因素。
1、温度 温度的改变是引起变质作用的主要 因素，温度升高有利于发生吸热反应、 脱水反应和新矿物组合，以及加快变 质反应速度、导致部分熔融和混合岩 化作用。
因此温度可（1）引起岩石的重结晶 作用（2）促进矿物成分间的化学反 应。
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 是指各个方向相等的围 压，岩石在地壳一定深度所承受的上 覆岩层的重力。并随深度而增加。 静压力对变质反应的主要作用是有 利于生成分子体积较小的矿物组合， 静压力的主要作用是使吸热变质反应 的温度升高。
5、变形作用和碎裂作用 变形和碎裂是岩石在应力条件下产 生的一种变质作用方式，岩石或矿物 所受的应力超过弹性限度时产生的塑 性变形称为变形作用。 碎裂作用主要产生于地壳的浅部， 当岩石和矿物所受应力超过一定限度 时，岩石和矿物便会发生破裂、碎开 的变质作用方式。
变质岩石学总论
第21页，本讲稿共56页
辉石的交代残留
第22页，本讲稿共56页
辉石的交代残留
第23页，本讲稿共56页
变形和碎裂作用
各种岩石受应力超过弹性限度时，就会出现破碎或塑性 变形现象。变形和碎裂是变质过程中的一种重要作用。
地壳一定深处的含义是指变质作用发生于一定的温度和压力范围，通 常是T=200～800℃，P=0.02～1.5GPa。此温度范围大致位于成岩 后生作用和岩浆作用之间，压力范围表明它要求处于地壳一定深处， 即风化带之下。 但近年来在变质岩中柯石英、微粒金刚石及多种矿物出溶结构的发现 表明，变质作用已不局限于地壳范围，压力也已远远超出1.5GPa。
埋藏变质作用：岩层由于上覆沉积物的深埋而处于地下较深处， 由负荷压力和地热增温引起的一种大规模的重结晶作用。可看 作区域变质作用的一种。
特点是变质温度低，重结晶和变质反应不彻底，多形成很低级至低级变质岩石 ，常见原岩矿物残余和变余结构，缺乏显著片理。
第7页，本讲稿共56页
洋底变质作用：是指洋中脊附近的洋壳岩石在上升热流和热卤水作用下 发生的变质作用。
温度（热状态）改变的原因
地热增温：可从每千米十几度到每千米一百多度。 上地幔热流的运动
放射性元素衰变释放热能的积累 岩浆活动带来的热（局部）。 在应力作用下，变形和摩擦作用产生的热能，即
机械能转变的热能
第12页，本讲稿共56页
二、压力
1、压力类型：负荷压力、流体压力、应力 负荷压力（ Pl）：又称围压或固体岩石所承受的压力，是一种均向性的
行的。
温度升高 可使原岩中一些矿物发生重结晶
变质岩石学-1
稳 定 矿 物 不 稳 定 矿 物
2、按其稳定的范围划分为：
特征变质矿物：仅稳定存在于很狭窄的温度-压力范围 内的矿物，它对外界条件的变化反应很灵敏，对指示 原岩成分和说明变质作用性质、强度有特殊意义，因 此又称之为指示矿物。 如粘土岩经变质作用形成的矿物—绢云母和绿泥 石、蓝晶石和十字石、硅线石分别指示低级、中级和 高级变质作用。 贯通矿物：能在一个很大的温度-压力范围内稳定存在 的矿物，如方解石、石英。
A、镶嵌粒状变晶结构： 矿物颗粒呈现简单的多 边形或弯弧形，彼此接 触较为平直、紧密。
是热变质反应达到平衡 的结构
B、缝合线（齿 状）粒状变晶结 构：矿物颗粒外 形极不规则，彼 此接触线呈齿状， 是晶体增大互相 挤压嵌入的结果
C、角岩结构：一些泥质岩石由接触热变质作用形成的隐 晶质结构（显微粒状变晶结构），具有该结构的岩石呈灰 黑色，质地均一致密、坚硬，无定向排列，很似牛角质
显微变晶结构（在显微镜下
才能分辨）
粒状变晶结构
包含变晶结 构
筛状变晶结 鳞片变晶结构 构
纤状变晶结构
残缕结构
旋转结构
1、变晶矿物颗粒的相对大小
等粒变晶结构
斑状变晶结构
不等粒变晶结构
区别岩浆岩的斑状结构？
2、变晶矿物颗粒形态
1）粒状变晶结构（花岗变晶结构）：岩石大致由等 轴状矿物颗粒组成，镶嵌紧密，不具方向性。如大理 岩、石英岩、榴辉岩等。颗粒界面的形状分为：
第三节、变质岩的结构和构造
岩石中矿物的粒度、形态和晶体之间的相 互关系等特征，称之为变质岩的结构。着 重于矿物个体的性质和特征. 根据变质岩的成因，其结构一般可分为四 类： 变余结构，变晶结构，交代结构和碎 裂结构
1、变余结构
变质地质课件之变质作用基本概念
第一讲
第一讲 变质作用基本概念
变质作用的概念 变质作用的分类 变质作用机制 变质作用因素 变质作用P-T-t轨迹
变质作用及有关概念
●变质岩岩石学：研究变质岩的成分、结构、构造、产状、分布、分 类、 命名、共生组合和变质岩形成、演化的机制与条件以及其在 地球（天体）形成、演化中的地位及作用、与矿产的关系等内容的 独立的学科
含石英大理岩的结构演化（Mason（1999）绘，有修改补充）
1. 石英；2. 方解石； 3. 硅灰石 a. 低温下Cc+Q平衡结构 b. 温度超越Cc+Q=Wo+ CO2↑反应温度时，粒度增大的同时Q与Cc反应，
形成Wo反应边。在Wo集合体内有少量Q残留，不平衡结构 c. 反应完全，粒度进一步增大，形成新的高温条件下稳定的矿物组合
变质作用条件(MT)与岩浆作用条件(MG)间有一个范围广大的P-T过渡区，在
熔融曲线1～8之间
变质作用P-T-t轨迹
所谓P-T-t轨迹（P-T-t path）就是“岩石在变质作用过程中P-T 条件随时间（t）的变化而变化的历程（course）或在P-T图解中
表示该历程的曲线” （Miyashiro, 1994）
晶内塑性变形包括直线滑移（translation gliding）、 双晶(twinning)滑移和单个晶体的扭折(kinking)，它 们与晶体位错(dislocation)移动相联合
晶界塑性变形包括颗粒边界的滑移和扩散流动 (diffusive flow)
变质分异（ metamorphic differentiation ） 就是使原先均匀的岩石发育成分层的变质过程 （Raymond, 1995）
从现有资料看，变质分异产生成分层的机理主要 有下列三种解释 （1）成分层代表扩散反应带。 （2）成分层的发育是构造重结晶的结果。 （3）成分层是强烈压扁（塑性变形）的结果。
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。
总之，变质作用是岩石演化过程中重要的地质作用之一，通过改变岩石的物理、化学以及结构特征，形成多种岩石类型和矿产资源，对地壳演化和矿产资源的研究具有重要意义。
矿物岩石变质作用方式介绍
变质作用的研究意义
地质演化的探索
1
变质作用是地质演化的重要 过程，研究变质作用有助于
了解地球的演化历史。
2
变质作用可以揭示地壳的组 成和结构，为矿产资源的勘
探和开发提供依据。
3
变质作用可以揭示地球内部 的物理和化学条件，为地球 动力学的研究提供重要信息。
4
变质作用可以揭示地球环境 的变化，为全球气候变化的
研究提供重要依据。
矿产资源的开发
变质作用是形 成矿产资源的 重要途径
01
研究变质作用 有助于提高矿 产资源的开采 效率
03
研究变质作用有 助于保护环境， 减少矿产资源开 采对环境的影响
05
02
研究变质作用 有助于发现新 的矿产资源
04
研究变质作用 有助于降低矿 产资源的开采 成本
变质作用是地壳演化的重要过程，对地球资源的 形成和分布具有重要影响。
变质作用的分类
接触变质作用： 岩石与外来物 质接触，发生 化学变化
01
动力变质作用： 岩石在压力、 温度等作用下， 发生物理变化
03
混合变质作用： 岩石同时受到多 种变质作用影响， 发生化学变化
05
02
区域变质作用： 岩石在区域范 围内，发生化 学变化
的成分和性质
2
过程：外来物质 与岩石中的矿物 发生化学反应，
形成新的矿物
4
结果：形成新的 矿物组合，改变 岩石的性质和结
构
区域变质作用
区域变质作用是指在一定区域内发生的变质作用，通 常与地壳运动和岩浆活动有关。
区域变质作用的特点是变质程度较高，变质范围较大， 变质产物多样。
第1章 变质作用基本概念
• 概念 • 静水压力(hydrostatic pressure) • 负荷压力 (lithostatic pressure)
• 定向压力 (directed pressure) • 流体压力 (fluid pressure)
1km厚的岩石柱产生的压力增值估算： 花岗岩：P=2700kg m-3· 9.8m s-2· 1000m =264×105Pa=264bar 玄武岩：P=3000kg m-3· 9.8m s-2· 1000m =294×105Pa=294bar 橄榄岩：P=3300kg m-3· 9.8m s-2· 1000m =323×105Pa=323bar
0.05GPa（1）和0.1Gpa（2）下随 着温度降低流体不混溶图解
3．时间（t）
变质作用时间因素通常从两个角度理解：
一是变质作用发生的地质时代，即不同时代
变质作用的特点不同，这是由地球发展的方
向性和不可逆性决定的；二是一次变质作用
自始至终所经历的时间，不同时间变质作用
的特点不同，关于这一点下面进一步阐述。
Fig.1 辉长岩体周围的变燧石岩中,粒度与 距岩体距离之间的关系
Exp. 2 变质反应
石英
方解石
硅灰石
Fig.2 含石英大理岩的结构随温度的演化
a.低温下Cc+Q平衡结构； b. 温度超越Cc+Q=Wo+ CO2↑反应温度时，粒度增大的同时Q与Cc反应， 形成Wo反应边。在Wo集合体内有少量Q残留，不平衡结构； c. 反应完全，粒度进一步增大，形成新的高温条件下稳定的矿物组合 Cc+Wo和平衡结构
★固溶体出溶
固-固反应之
★纯固相之间的反应
硬玉+石英=钠长石
第一章变质作用概述
第一章变质作用概述变质作用是指岩石在地球内部或表面环境下发生的物理、化学变化的过程。
它可以改变岩石的化学性质和物理特征，从而对地质、生态、环境等方面产生重要影响。
在地球历史的长河中，变质作用在岩石的演化中起到了重要的作用。
本文将对变质作用的概述进行详细讨论。
首先，变质作用的主要影响因素有温度、压力和流体等。
岩石在地壳深部发生的变质作用一般受到高温和高压的影响。
温度的升高会引发岩石中矿物的变质反应，使岩石中的矿物重新组合和重新排列，形成新的矿物组成。
而压力的增加则会改变岩石的体积和物理性质。
流体的存在则会提供化学反应所需的物质，促进岩石中的变质作用。
其次，变质作用可以分为一系列的过程，包括变质前期、变质期和变质后期。
变质前期是指岩石开始变质之前经历的阶段。
在这个阶段，岩石可能经历了堆积、抬升、变形等过程，最终形成了变质作用所需的条件。
变质期是指岩石发生变质的过程。
在高温、高压和流体的作用下，岩石中的矿物会发生化学反应，产生新的矿物组成和结构变化。
变质后期是指变质作用结束后，岩石所处的环境和条件发生了变化。
在这个阶段，岩石可能会经历蚀变、变异、剥蚀等过程。
另外，变质作用还可以分为两种类型，即地壳变质和上地壳变质。
地壳变质主要发生在地壳深部，受到高温和高压的影响。
它广泛存在于造山带、岛弧带和大陆地壳中的高级变质岩。
上地壳变质则发生在地壳浅部，受到低温和低压的影响。
它主要存在于板块边缘的大陆地壳、地热活跃区和火山喷发区等地方。
最后，变质作用对地质、生态和环境等方面产生了重要影响。
在地质方面，变质作用是岩石演化的重要过程之一，可以改变岩石的物理、化学和结构特征，进而影响地质构造、矿产资源和地质灾害等方面。
在生态方面，变质作用可以改变土壤质地、影响植物的生长和分布，对生物多样性和生态系统功能产生影响。
在环境方面，变质作用可以释放出一些有害物质，如重金属元素和放射性物质，对环境造成污染和破坏。
综上所述，变质作用是岩石在地球内部或表面环境下发生的物理、化学变化的过程。
岩石学_变质岩课件 第一章变质作用概述
• 变质作用的控制因素
二、压 力 (静压力、流体压力和应力)
1. 静压力（均向压力）
概念：负荷压力，单位帕（斯卡）（Pa） 地质上也常用bar（巴）和kbar（＝103bar)
它各向相等，大小等于上覆岩石的重量。与深度h关系为：
举例：红柱石-蓝晶石-矽线石三者之间的同质多象转变
红柱石-蓝晶石-矽线石三者之间的同质多象转变
三、交代作用
由于流体的迁移使固态岩石与外界产生复 杂物质交换，从而改变岩石化学成分的一种 变质方式。
要求条件：有流体存在，干体系中很难发生。
举例：
Na++KAlSi3O8 NaAlSi3O8+K+
带入
例如
高岭石
红柱石
石英
吸热
Al4[Si4O10](OH)8 放热 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
• 变质作用的控制因素
a. 张应力（s3）及应变特点 主要产生张性断裂、拉伸组构 (Winter, 2001)
• 变质作用的控制因素
b. 压应力（s3）及应变特点 主要是均匀压扁或褶皱 (Winter, 2001)
变质岩石学复习资料
变质岩石学复习资料第一章变质作用概述一、变质作用概念（1）与地壳形成和发展密切相关的一种地质作用；（2）地壳已存岩石在基本保持固态条件下的转变过程.（3）在特殊条件下，还可以产生重熔（溶），形成部分流体相（岩浆）二、变质作用影响因素：包括原岩化学成分；地质条件；物理化学环境。
物理化学因素包括温度、压力、应力、流体。
它们通常是同时出现，相互促进又相互制约。
温度一般是最重要的因素，它不仅控制着变质作用的发生和发展，也制约着流体的活性和岩石变形性质；压力也是影响物化平衡的独立因素，有时对矿物组合起决定作用；应力不是变质反应物化平衡的独立因素，但它是变质岩组构的最重要因素，此外还控制着变质反应的速度和规模；流体是变质作用得以实现的基本因素，但温度又是流体具有活动性的前提。
三、变质作用类型：分类依据:分布规模/地质背景或物化条件。
有关术语（1）局部变质作用：接触变质作用;动力变质作用;冲击变质作用;交代变质作用.（2）区域变质作用:造山变质作用;洋底变质作用;埋藏变质作用;混合岩化作用.四、变质岩概念：地壳已存岩石在基本保持固态条件下形成的一种转化岩石，其形成与地壳的发生和发展密切相关。
第二章变质岩的基本特征1、变质岩的化学身分•影响因素-体系的关闭程度及元素的举动性•变质岩化学成分的一般特征•等化学系列的概念/类型/主要特点1).富铝系列：富铝、贫钙；铁、镁低；钾>钠。
原岩是泥质岩石（泥岩、页岩）或火山凝灰岩。
出现许多特征变质矿物（硬绿泥石、十字石、堇青石、铁铝榴石、红柱石、蓝晶石、矽线石）。
2)长英质系列：富硅、贫钙；铁、镁、铝含量也较低.原岩是含长石的各种砂岩、粉砂岩和酸性—中酸性火山岩、花岗岩。
极少出现富铝系列特性变质矿物。
3)碳酸盐系列：富钙、镁；铝、铁、硅含量较低且变化范围大。
原岩是石灰岩和白云岩。
常见矿物有方解石、白云石、滑石、蛇纹石、透辉石、透闪石、硅灰石、金云母、镁橄榄石、钙铝榴石4)铁镁质系列：贫硅、富铁、镁、钙；钠>钾；含一定量的铝。
岩石学-01变质作用基本概念
（1）接触－热变质作用（contact-thermal metamorphism）
（2）动力变质作用（dynamic metamorphism） （3）冲击变质作用（impact metamorphism） （4）交代变质作用（metasomatic metamorphism）
变质岩岩石学
第一讲
第一讲 变质作用基本概念
变质作用的概念 变质作用的分类 变质作用机制 变质作用因素 变质作用P-T-t轨迹
变质作用及有关概念
●变质岩：原来已经存在的各种岩石（沉积岩、岩浆岩及变质岩）， 由于地壳的构造运动、岩浆活动、地热流的变化等内力地质作用，使 原来的岩石所处的地质环境及物理、化学条件发生变化，为了适应这 种变化，在基本保持固体状态的情况下，岩石的结构、构造、物质成 分发生变化而形成的一种新的岩石。使岩石发生这种变化的地质过程 就总称为变质作用
（2）洋底变质作用（ocean floor metamorphism）
洋底变质作用是洋壳岩石在大洋中脊附近上升热流和海水作用下 产生的变质作用。温度和流体（海水）中活动组分化学位是主要的变 质因素。P/T比很低。变质作用机制是重结晶作用并伴随有交代作用， 岩石面、线理不发育。洋底变质不仅使岩石矿物成分、结构构造发生 变化，也可导致岩石化学成分变化，因而是区域规模的异化学变质作 用。典型的洋底变质岩为绿岩，是一种主要由钠长石、绿帘石、和阳 起石、绿泥石组成的绿色块状区域变质岩。
●区域变质作用：区域变质作用（regional metamorphism）是在岩石圈范围，规模巨大（其体 积大于数千km3）的变质作用。其变质因素复杂，往 往是温度、压力和流体综合作用，P/T比范围很大，高、 中、低、很低都有。其变质机制也多样，主要是重结 晶和变形，有时还伴有明显的交代和部分熔融。在区 域变质地区，难找到变质岩与未变质岩的界线。区域 变质作用地质环境多样，可发生在大陆地壳、大洋地 壳甚至发生在岩石圈地幔中（Mason, 1990; Miyashiro, 1994）。区域变质作用可划分为4个地质 类型。
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温度升高，变质反应伴随着脱水而形成变质热液。这 些热液积极参加反应，从而加速变质反应的速度，使其呈 指数倍增加。
热液可将原岩中某些组分迁移到较远距离或使其相对 富集。
在某些情况下，问题的进一步升高可使原岩在变质结 晶的基础上进一步选择性重溶，引起混合岩化现象。
温度升高，变质反应伴随着脱水而形成变质热液。这 些热液积极参加反应，从而加速变质反应的速度，使其呈 指数倍增加。
化称为变质作用(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 。
* 地质环境和物化条件的改变可由地壳的构造运动、 岩浆活动、区域热流变化、应力变化等引起。
** 特殊条件下可发生部分熔融产生一定量的流体 相。
关于变质作用的概念应强调以下几点: (1) 变质作用是一种改造作用，这种改造发生在风化带和胶结带以
下，原岩经过改造后在固态下转变为一种新的岩石。
正变质岩和副变质岩
关于变质作用的概念应强调以下几点: (2) 变质过程中岩石基本上保持固态，并且强调温度的递增过程，
这一点与岩浆作用不同。后者强调的是矿物从硅酸盐熔融体中 结晶，所涉及的是晶体－液态的平衡，并强调温度的下降过 程。当变质作用温度较高时，岩石可发生部分熔融，出现一定 数量的熔体，这些熔体与固态残余物之间可发生混合岩化作 用。
第一节 变质作用和变质岩
为什么我们现在所见到的岩石不仅仅是岩浆岩和沉积 岩这两大类呢？
原因：地球动力学事件使早先存在的岩石所处的地质环境和物理 化学条件发生变化，偏离其初始形成时的地质环境及物理化学条 件。
在地壳形成和发展、演化过程中，早先形成的岩石 (包括岩浆岩、沉积岩以及先存的变质岩)在地壳一定深 处，为适应新的地质环境和物理化学条件，在基本保持固 态的条件下发生的矿物组成、结构构造甚至化学成分的变
图1. 变质岩形成及研究的框架图
变质岩形成过程
原
变
质
作
用
变
质
岩
地球动力学
T. P. C
岩
变质岩研究层次
变质岩研究的意义、任务和方法
一、变质岩研究的意义 变质岩是地壳的重要组成部分，是来自地壳深部的使
者，给我们带来了地壳深部的有关信息。 其研究意义是：
① 了解深部地壳的组成和早期地壳演化； ② 恢复变质时期地壳的热力学演化历史； ③ 恢复原岩建造； ④ 指导找矿。
低温高压带
高温高压带
高温低压带
洋壳
岩石圈
大陆壳
(据Tarbuck and Lutgens, 1997)
变质作用的温度、压力范围
现代岩石学通常把变质作用限定为一种内生地质作用， 是地壳演化过程中原先形成的岩浆岩和沉积岩在地壳 一定深处所发生的一种固态转变。
发生于地壳一定深处和固态转变是变质作用的两个基 本点，也是区别于其他矿物转变作用的关键所在。
热液可将原岩中某些组分迁移到较远距离或使其相对 富集。
在某些情况下，问题的进一步升高可使原岩在变质结 晶的基础上进一步选择性重溶，引起混合岩化现象。
在变质作用中，引起温度升高的热能来源是多方面的，主 要有以下几种：
(1) 岩浆侵入体所带来的岩浆热，使围岩发生接触变质作用。
(2) 地热增温，随深度增加而增高。不同地区的地热增温率有 差异，通常地热增温率为30~50m/℃。
地热增温(正常情况 25-30 ℃ / km)。
(3) 主要作用：可导致重结晶、变质反应、重熔；增加流体
活性； 改变岩石变形性质等。 它是变质作用的主导因素。
1. 温度 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。
变质岩研究的意义、任务和方法
二、变质岩石学的任务
➢ 对不同类型的变质岩进行全面、系统的岩石学研究 ➢ 研究变质作用的发生及其演化过程 ➢ 研究变质与变形的关系 ➢ 研究变质作用的时代
三、变质岩的研究方法 地质学方法、实验变质岩石学方法、理论综合方法
第一章 第一节 第二节 第三节 第四节
变质作用概述 变质作用及变质岩的基本概念 变质作用的因素 变质作用的类型 变质作用机制
* 地壳一定深处的含义：是指变质作用发生于一定的温度 和压力范围，通常是T=200～800℃，P=0.02～1.5GPa。此 温度范围大致位于成岩后生作用和岩浆作用之间，压力范 围表明它要求处于地壳一定深处，即风化带之下。
* *变质作用不包括各种表生作用。
第一章 第一节 第二节 第三节 第四节
变质作用概述 变质作用及变质岩的基本概念 变质作用的因素 变质作用的类型 变质作用机制
(3) 上部地壳放射性元素蜕变引起的放射热。 (4) 深部物质重力分异而产生的热，其热流值为500~700 ℃。 (5) 构造运动产生的摩擦热。 (6) 地壳中物质相转变而释放出来的热能。
2．压力
除了温度条件外，岩石发生变质还需要在一定的压力 条件下进行。
根据作用的方式和性质分为： (1) 静压力 (2) 定向压力 (3) 粒间流利压力
第二节 变质作用的因素
控制变质作用的根本因素是地质因素，如：大地构造位置(岛弧、 海沟、洋中脊等)、构造过程(沉降、隆升等)、岩浆作用等。
1. 温度（T） 、压力（P）
从物理化学角度看 （物理化学因素）
2. 流体成分（x） 3. 时间（t）
1. 温度(T )、压力(P)
(1) 温度范围： 200 - 800℃， 超高压可达1000 ℃ 。 (பைடு நூலகம்) 变化原因：岩浆；深部热流；地壳放射热；机械摩擦；
(1) 静压力
负荷压力，指各个方面相等的围压，主要是由上覆岩石 重量引起的，其大小随深度的增加而增大。单位帕(Pa)；在 40km 范围 内与深度关系为0.0275GPa / km(P=gh。
第三篇 变质岩石学
•变质岩-火成岩-沉积岩的联系与区别
• 形成过程 A-火成岩——原岩—熔融—结晶 B-沉积岩——原岩—风化—搬运—沉积 C-变质岩——原岩—P、T、C—变质
• 特征———继承与改造 • 特征变质矿物的出现
• 变质岩石学的内容/方法/目的
内容： 岩类学；岩理学；成矿岩石学。
目的： 基本特征；基本理论；基本方法。