第五章变质作用与变质岩

• 石英岩：原岩为石英砂岩，粒状变晶结构， 块状构造 ，坚硬。
• 2.接触交代变质作用 • ⑴定义：引起变质作用的因素除温度外，从 岩浆中分泌出来的挥发性物质所产生的交代 作用具有重要意义。新矿物大量产生，化学 成分显著变化，发生于侵入体与围岩接触带 上，常常既使围岩变质，又使侵入体边缘变 质（外变质带、内接触交代变质带）。 • ⑵代表性岩石—矽卡岩 • 矽卡岩：石榴子石、绿帘石、透辉石、阳起 石、硅灰石等，常为暗绿色或暗棕色，岩石 常为粒状或不等粒状变晶结构，块状构造。
是粉砂岩、硅质页岩、复成分砂岩、中酸性火山岩和火山碎屑岩等。常为细粒粒状变晶结构。 矿物成分主要是石英和长石（长石含量>25％），有时含有黑云母、白云母、角闪石，其总量 不超过30%。
6.麻粒岩：是一种变质程度较深（高温、较高压条件）
的岩石。具粒状变晶结构（粗、中、细粒不限）。主 要由长石、辉石、石榴子石、石英等粒状矿物组成。 含水矿物（角闪石、黑云母等）较少或没有。块状、 片麻状、条带状构造。麻粒岩的原岩可有基性、中酸 性岩浆岩、火山碎屑岩、铁镁钙质沉积岩和碎屑岩等。
• 二．变质岩中的矿物 • 变质岩中具有某些特征性矿物，这些矿物只能由 变质作用形成，称为变质矿物。有：红柱石、蓝 晶石、夕线石、硅灰石、石榴子石、滑石、十字 石、透闪石、阳起石、蓝闪石、透辉石、蛇纹石、 石墨等。 • 除了这些典型的变质矿物外，还有一些矿物三大 类岩石中均有的矿物，它们或是继承而来，或是 在变质作用中形成：石英、钾长石、钠长石、白 云母、黑云母等。 • 云母在火成岩与沉积岩中为次要矿物，大量出现 在变质岩中。粘土、蛋白石、玉髓、石膏在变质 岩中较难存在。
7.榴辉岩 : 主要由浅红色的石榴石和鲜绿色的绿辉石组成，有时含蓝晶石（或夕
线石）、顽火辉石、金红石、石英和角闪石（蓝闪石、蓝绿钠闪石、钛角闪石等）。 榴辉岩的颜色一般较深。比重较大，可达3.6-3.9，是变质岩中密度最大的岩石。一般 认为它是基性-超基性岩浆岩在极大的压力条件下变质形成的，而温度条件不限，低温 塞到高温的范围内部可形成。
第二节 变质作用与原岩的变化
• 一．矿物成分的变化 • 1.挥发性成分的逃逸或获得，使化学成分重新组合，形成 新矿物。例如：原岩是沉积岩，其中粘土、方解石、白云 石、石膏、蛋白石等矿物都含有H2O或CO2，在变质温度 影响下，这些成分会分离或逃逸，导致原矿物改组，其化 学成分重新组合成新矿物。 • 比如粘土矿物脱水可以变成红柱石与石英（500℃） • 方解石受热释放CO2，CaO+SiO2→CaSiO3（硅灰石） （400℃） • 2.由体积大、密度低的矿物变成密度大、体积小的矿物， 其决定条件是静压力。 • 3.化学成分的交换—交代作用 • 岩浆在固体状态下，某些成分的原子、离子、分子从原岩 中带出，而另一种成分的原子、离子、分子从外部带入， 从而使岩石的化学成分与矿物万分发生根本性改变，这种 作用称之为交代作用。 • 交代作用是岩石在固体状态下发生的，其体积不变。
红柱石、堇青石、石榴子石、夕线石、角闪石、辉石等。原岩可以是泥质、 粉砂质、砂质沉积岩，也可以是各种火山岩。具显微粒状变晶结构，主要为 块状，原岩为泥质、砂、粉砂，也可为火山岩
• • • •
主要由方解石、白云石等碳酸盐类矿物组成的变质岩。在中国由于云南省大理县盛产这种岩石而得 名，一般常称大理石。 大理岩是由石灰岩、白云质灰岩、白云岩等碳酸盐岩石经区域变质作用和接触变质作用形成，方解 石和白云石的含量一般大于50％，有的可达99％。但是除少数纯大理岩外，在一般大理岩中往往含 有少量的其他变质矿物 。 大理岩一般具有典型的粒状变晶结构，粒度一般为中、细粒，有时为粗粒，岩石中的方解石和白云 石颗粒之间成紧密镶嵌结构 大理岩除纯白色外，有的还具有各种美丽的颜色和花纹，常见的颜色有浅灰、浅红、浅黄、绿色、 褐色、黑色等，产生不同颜色和花纹的主要原因是大理岩中含有少量的有色矿物和杂质，如含锰方 解石组成的大理岩为粉红色，大理岩中含石墨为灰色，含蛇纹石为黄绿色，含绿泥石、阳起石和透 辉石为绿色，含金云母和粒硅镁石为黄色，含符山石和钙铝榴石为褐色等。
• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •
三．引起变质作用的因素 1.温度：温度是引起岩石变质的基本因素。 ⑴其下限为150～180℃或180～230℃ 上限为800～900℃ 低于下限就为固结成岩作用，高于上限就属岩浆作用。 ⑵温度来源： ①地热：地下温度随深度增大而增大。 ②岩浆热：岩浆侵入时，固岩处于新的热力条件下。 ③地壳岩石断裂：断裂块体错动、挤压能够产生热量。 2.压力： 根据压力性质，可分为静压水、定向压力及液体压力。 静压力是由上覆岩石重量引起的压力，静压力各向均等，随深度增加而增高。 定向压力由岩石块体运动而引起，具有方向性，可分为挤压力和剪切力。 流体力：循环于岩石裂隙中流体所形成的压力。如果裂隙处于岩石封闭系统，流体压力等于上覆 岩石静压力；裂隙与地表相通，岩石处于开放系统，压力由流体本身重量决定。 一般情况下： 静压力使岩石压缩，矿物中分子、原子、离子间距离缩小，促使矿物结构发生变化，形成密度大、 体积小的新矿物。 定向压力导致岩石结构、构造发生变化，形成片理（矿物定向排列），也可以使岩石破碎或变形。 流体压力控制了变质作用中化学反应进程。 3.化学活动性流体 化学活动性流体是以H2O、CO2为主，并含其它一些易挥发、易流动的物质。它们有多种来源： ①岩石粒间孔隙及裂隙中所含以水为主的液体。 ②许多造岩矿物尤其是沉积矿物，其结构中的H2O和CO2，在温度、压力作用下能分离出来。 ③从岩浆中分泌、逃逸出来的气体。 ④地壳深处热液。这些热液含有K、Na、SiO2等化学成分。
等粒状变晶结构
不等粒变晶结构
斑Biblioteka Baidu变晶结构
镶嵌粒状变晶结构
鳞片状变晶结构
纤维状变晶结构
• （二）变余结构：变质程度不深时，残留的部 分原岩结构。其命名是在原岩前面加“变余” 二字，如变余斑状结构、变余砾状结构、变余 砂状结构。
• 四．变质岩构造 • （一）变成构造：通过变质作用新形成的构造。 • 1.斑点状构造：岩石中某些矿物成分集中为或疏或密的斑点。 （变质初期的一种构造） • 2.板状构造：岩石具有平行、密集而平坦的破裂面，沿此破裂面 易分裂成薄板。 • 3.片理构造：岩石中片状或长条状矿物呈连续的平行、定向排列， 形成平行、密集而不甚平坦的破裂面—片理面，沿该面岩石易劈 开。 • 如果岩石矿物细小且片理面上出现丝绢光泽与细小皱纹称为千枚 状构造。 • 如果矿物颗粒较粗，肉眼能清楚加以识别者称为片状构造。 • 4.片麻状构造：岩石中主要是以长石为主的粒状矿物，同时伴有 部分成平行定向排列的片、柱状矿物，后者在前者中成断续的带 状分布。（岩石中的深色矿物和浅色矿物相间呈条带状分布，构 成黑白相间的断续条带状分布）（长石特别粗大，称为眼球状构 造） • 5.块状构造：矿物成分均匀，无定向排列。 • （二）变余构造：变质岩残留的原岩构造。 • 如变余气孔构造、变余杏仁构造、变余层状构造、变余泥裂构造
第五章变质作用与变质岩
• 变质岩是组成地壳的三大类岩石之一，占 地壳总体积的27.40%，主要产于地壳较下 层位，由于地壳抬升才部分出露地表，但 分布范围较小。 • 变质岩是岩浆岩、沉积作用以及原前形成 的变质岩通过变质作用形成的，这些形成 变质岩的岩石就叫做原岩。
第一节 变质作用概述
一．变质作用概念 岩石在固体状态下，由于温度、压力以及 化学活动性流体的作用，发生矿物的成份、 化学成份、结构、构造变化的地质作用。 由变质作用形成的岩石就是变质岩。
2.千枚岩：具千枚状构造，性质与板岩相似， 结晶程度较高。
• 3.片岩：具片状构造岩石，原岩已全部重结晶
云母 片岩 绿片 岩
角闪石片岩 蓝闪 石片 岩
4.片麻岩：具片麻状构造、中粗粒状变晶结构并 含长石较多岩石。
5.变粒岩: 是一种片理不发育的粒状变晶结构的中等变质程度的区域变质岩。其原岩主要
• 三．变质岩结构（三类） • （一）变晶结构 • 1.定义：原岩在变质过程中发生重结晶而形成的结构，它表现为 矿物成长、长大而且晶粒紧密嵌合，其特点与火成岩的晶质结构 相似。 • 2.分类 • ⑴据变晶大小可以分为： • ①粗粒变晶结构：d>3mm • ②中粒变晶结构：1～3㎜ • ③细粒变晶结构：0.1～1㎜ • ④显微变晶结构：d<0.1mm • 同一岩中矿物粒径大致相等，称为等粒结构。粒径不等但是连续 变化，称为不等粒结构。粒径相差悬殊，明显分为大小两类，称 为斑状变晶结构，粗大者为变斑晶。 • ⑵根据变晶形态可以分为： • 粒状变晶结构：粒状，等轴状矿物 • 鳞片状变晶结构：鳞片状矿物 • 纤状变晶结构：长条状、针状、纤维状
块状状构造 斑点状构造 千枚状构造
片理构造
片麻状（条带） 构造
板状构造
变余鲕状构造
变余层状构造
第三节 变质作用类型及其代表性岩石
一．接触变质作用 （一）定义：发生在火成岩与围岩之间的接 触带上并主要由温度和挥发性物质所引起 的变质作用称之为接触变质作用 （二）接触变质作用的分类 1.接触热变质作用 ⑴定义：引起变质的重要因素是温度。岩石 受热后发生矿物重结晶、脱水、脱碳及物 质成分重组合，形成新矿物及变晶结构， 但总化学成分无显著改变。
二．变质作用与岩浆作用、沉积作用的区别与联系 • 1.变质作用其温度并未使原岩熔融，原岩并未失去原有整 体性，如果原岩受热熔融变为岩浆然后冷凝就属于岩浆作 用，因此变质作用与岩浆作用的界线在于原岩是否熔融。 如果变质作用温度进一步提高，岩石熔融，变质作用就会 转变为岩浆作用，因此二者有发展上的联系。 • 2.①引起变质作用的温度、压力等因素主要来自地球内部， 而引起沉积作用的温度、气候、水、生物等因素主要来自 于外部。②与此相对应，变质作用主要发生在地表以下一 定深度，而沉积作用主要发生在地表或地表以下不太深的 地方。③在沉积岩形成的固结成岩阶段，与温度、压力有 关，因此固结成岩作用与变质作用在温度、压力方面有相 似之处，不过固结成岩作用温度、压力较变质作用要低， 所要求深度也小。④固结成岩作用是松散的沉积物转变为 沉积岩，而变质作用使沉积岩转变为变质岩。
8.斜长角闪岩：这是主要由角闪石和斜长石组成的岩石，是角闪岩相的典型代表。由基性
岩（侵入岩、火山岩、火山碎屑岩）和富铁白云质泥灰岩在中至高温区域变质条件下形成。 矿物成分除角闪石和斜长石外，常见铁铝榴石、绿帘石、黝帘石和少量黑云母、透辉石等。 具粒状变晶结构，其中角闪石多呈短柱状，斜长石为中酸性斜长石或中性斜长石，呈粒状。 块状构造或微显片理构造。斜长角闪岩的分布也很广泛，在区域变质岩发育地区，常见它与 片岩、片麻岩伴生一起。
• 二．区域变质作用
• （一）定义：区域变质作用是在广大范围内发 生，温度、压力以及化学活动性流体等多种因 素引起的变质作用。其范围可达数千至数万平 方公里以上。
（二）代表性岩石 1.板岩：原岩粘土岩、粘土质砂岩、中酸性 凝灰岩。重结晶作用不明显。常为变余泥 状结构，具板状构造。主要矿物是石英、 绢云母、绿泥石等。
• 三．混合岩化作用 （一）定义：即超深变质作用，它是由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，特别是在温度很高时，岩石受热 而发生部分熔融并形成酸性成分的熔体，同时由地下深部也能分泌出富含K、 Na、Si 的热液， 这些融体和热液沿着已形成的区域变质岩的裂隙或片理渗 透、扩散和变质岩发生化学反应，以形成新的岩石这就是混合岩化作用。 混合岩是由混合岩化作用形成的岩石，其基本物质系由基体和脉体两部分组 成。基体指的是混合岩形成过程中残留的变质岩，是区域变质作用的产物， 主要是斜长角闪岩、片麻岩、片岩、变粒岩等。颜色较深。脉体指的是混合 岩形成过程中处于活动状态的新生成的流体相结晶部分，通常是花岗质、长 英质、伟晶质和石英脉等。和基体相比，其颜色较浅。 基体和脉体的相对数量关系及相聚在状态不同，反映了混合岩化作用的不同 程度，相应地有不同特征的混合岩。
• ⑵代表性岩石： • 斑点板岩：原岩：泥质、粉砂质沉积岩及部分中酸性凝灰岩、沉凝灰岩等；
• 主要矿物成分：原岩中矿物没有明显的重结晶现象，新生矿物少，仍以隐晶质为主，显微镜 下可见不均匀分布的石英、绢云母、绿泥石矿物； 结构构造：由矿物微粒聚集成斑点构造，变余泥状结构。
•
• 角岩：又称角页岩。岩石中新生成的矿物有石英、长石、黑云母，可见