板块构造与变质作用
变质作用与板块构造
二. 变质相系 (metamorphic facies series)
(一) 变质相系的概念和意义
• 同一变质地区往往不能用一个变质相表示。 • 不同变质地区变质相的组合往往不同。
• Miyashiro(1961)提出了变质相系或压力类型。
• 一个地区的温度、压力变化可以用一个变质相的系 列（组合）表示。变质相系就是在一个递增变质地 区观察到的变质相的系列. • 变质相系反映的是 P/T 比值，不同变质地区的 P/T 比值与其所处的构造背景有关。
三.变质作用 P-T-t 轨迹
(五) .几个有关的基本概念 4. 退变质与退化变质
退变质：岩石在热峰条件之后伴随温度降低所发生的变
质作用，
退化变质： 有两种含义 (1)同退变质；（2）复变质中， 晚期温度较低的变质叠加于早期温度较高的变质。
3.冷却期: 热峰过后，岩石遭受侵蚀作用，逐渐接近地表 并出现冷却（△dt / dp >0 ）, 最后回到稳态的地热梯度。 • 变质作用是一个动态过程，这是 P-T-t 轨迹思想的核心。
图8. 地壳增厚的 仰冲模式
a-a’仰冲前; b-b’仰冲后; c. PTt 轨迹.
时间大约20Ma
图9. 地壳增厚的 纯剪切模式
图3. 环太平洋变质双带的分布（引自 Miyashiro 1994)
图4. 日本的变质双带（引自 Miyashiro 1994)
低压变质带 高压变质带
二. 变质相系 (metamorphic facies series)
(三). 变质双带及成因
• 变质双带成因 Miyashiro (1972,1973)用板块构造理论解释了变质双带的成 因。他认为变质双带成因与大洋板块俯冲到大陆板块之下 这种运动有关。 高压变质带的成因：大洋板块沿消减带下插到较深部位， 形成一个局部的高压低温环境，形成高压变质带。 低压变质带的成因：大洋板块沿消减带下插的同时，引起上 覆楔形地幔部分熔融产生岩浆，岩浆上升并加热地壳，在岛 弧下部形成一个局部的低压高温环境，形成低压变质带。
第十二章 变质作用地球化学
第十二章变质作用地球化学变质作用是自然界早期形成的岩石，当外界物理化学条件产生变化后，形成了新的岩石结构构造及矿物组合。
这一变化过程记录了变质作用的发展及地壳演化的历史。
本章介绍变质作用的类型、影响变质作用的主要因素：温度（T）、压力（P）、流体（F）及岩石的化学成分（X）。
在不同的温度、压力物理化学条件下变质岩（X）形成的矿物共生组合——变质相，变质相系与板块构造之间的关系以及变质流体的作用。
着重阐明如何将变质作用地球化学应用于区域构造演化历史的研究，通过P-T-t轨迹再造区域构造历史以及变质岩原岩的恢复和构造环境的判别。
第一节变质作用及其类型一、变质作用地壳形成及演化过程中，原来已存在的各种岩石（如沉积岩、岩浆岩等），由于地质环境及物理化学条件的改变，使原来岩石的矿物成分及结构构造发生了改变，形成新条件下的稳定矿物组合及结构构造，这一过程称为变质作用。
变质作用是内动力地质作用，使岩石在非地表特征温度、压力下发生的变化。
一般这种变化是在固体状态下进行的，如果岩石不发生化学成分变化，称为等化学变质作用，仅仅失去挥发分（H2O，CO2等）的变质作用通常也被认为是等化学的。
如果在变质过程中，由于有流体及物质的加入而发生了化学变化，则属异化学变质作用。
接触变质作用就属于后者，常包含了实质性的物质增减。
二、变质作用的类型为了阐明不同类型变质岩岩石组合，形成条件，成因机制及其与地壳形成演化的关系，许多学者提出了各种变质作用分类方案，其中以基于地质背景及板块构造背景的分类最具使用价值。
现将基于地质背景的分类介绍如下：1．区域变质作用是指具有广泛扩展空间，大面积或是大的带状区域的变质作用。
他有三种基本类型：埋藏变质作用：见于沉积盆地，由于上覆沉积岩随着深度增加，在稳定的温度，压力梯度影响下发生的变质作用。
这类岩石一般仅见低温重结晶作用，缺乏变形特征。
洋脊变质作用：它沿着洋中脊出现，由于洋底扩张、热流升高及流体循环而引起的变质作用，其表现多由基性和超基性岩变化而形成绿岩及角闪岩。
第一篇第六章板块构造与变质作用
板块构造与变质作用
3.区域变质作用与构造作用的关系 3.区域变质作用与构造作用的关系
板块活动与变质作用之间有着紧密的联系。 板块活动与变质作用之间有着紧密的联系。在分离 型板块边界的洋脊轴部附近， 型板块边界的洋脊轴部附近 ， 由于岩浆不断上涌形成新 的洋壳，因而具有较高的地热梯度及热液作用， 的洋壳 ， 因而具有较高的地热梯度及热液作用 ， 使先形 成的洋壳岩石发生中—低级变质作用 低级变质作用， 成的洋壳岩石发生中 低级变质作用 ， 并随海底扩张分 布于整个洋底，都成秋穗（1971）称之为“ 布于整个洋底 ， 都成秋穗 （ 1971 ） 称之为 “ 洋底变质作 在平错型板块边界，则主要为动力变质作用。 用 ” 。 在平错型板块边界 ， 则主要为动力变质作用 。 例 如圣安德烈斯转换断层就发育一条宽达几公里的动力变 质岩带。 质岩带 。 接触变质作用常常与板块活动引起的岩浆作用 伴随。但变质作用中最主要的还是区域变质作用， 伴随 。 但变质作用中最主要的还是区域变质作用 ， 这种 变质作用与汇聚型板块边界的活动关系密切。 变质作用与汇聚型板块边界的活动关系密切
①碰撞带区域变质作用复杂； 碰撞带区域变质作用复杂； 低压型－中压型是其主要变质作用类型； ②低压型－中压型是其主要变质作用类型； ③造山带变质作用 • 地壳的纵向、横向增生过程和加厚过程； 地壳的纵向、横向增生过程和加厚过程； • 弥散性的变形作用 • 岩浆作用 • 热作用
③形成折返过程及其构造动力学意义 中国高压、 ④中国高压、超高压变质研究问题思考 • 原生组成及性质：外来、原生 原生组成及性质：外来、 • 形成深度 • 形成过程 • 折返过程 • 形成时代
7. P-T-t轨迹的类型及意义 P①依据轨迹演化的主导方向分为: 依据轨迹演化的主导方向分为 • 顺时针型：先加载后加热 顺时针型： • 逆时针型：先加热后加载 逆时针型： 依据温度、压力变化的相对速率分为： ②依据温度、压力变化的相对速率分为： • 降压冷却型 • 等压冷却型 • 等温降压型
四变质作用与变质岩
（二）变质岩的结构、构造
1、结构 指矿物组分的形状、大小和相互关系反映出的岩石特征。分为：变余 结构、变晶结构、交代结构、碎裂结构四种。 A、变余结构（残留结构）：改造不彻底，残留有原岩结构特点，在原 岩结构名称前加“变余”二字，如变余砂状结构。 B、变晶结构：经过重结晶以后所形成的。与岩浆岩的结构相似，变晶 结构也可进一步细分，如等粒变晶结构，斑状变晶结构等。 按晶粒大小分为： 粗粒变晶结构－>3mm 中粒…………－1－3mm 细粒…………－<1mm
2、压力 压力按物性不同，分静压力和应力。 （1）静压力——是指地下某深度处，由上覆物质的重量产生的负荷压力。 静压力各向均等，大小随深度增加，大致深度每增加1000米，静压力增加 0.275kPa。变质作用的静压力范围，一般认为在1-2kPa到7-8kPa之间，相当 于距地面深5公里-30公里的区间。 静压力的增加，有利于形成体积小、密度大的矿物。 如： 镁橄榄石 + 钙长石 = 石榴石 分子体积缩小17.6% 体积：43.9 101.1 121 比重：3.2 2.7 3.4--4.3
第三节
变质岩
一、变质作用与变质岩的概念
变质作用：原岩基本在固态的条件下，受温度、压力和化学活动性流体 的作用使原有的矿物成分和结构、构造发生变化，形成新的岩石的过程。变 质作用的结果是形成变质岩。 1、岩石基本保持固态，物质成分一般不发生大规模的迁移，原岩在变质前后 总的化学成分保持不变； 2、在地下深处高温高压下进行，和常温下的风化作用不同。变质作用的温压 条件：温度一般大于150º c，上限大致在700º c-900º c，高于此上限属于岩浆作 用范围。 3、变质作用与地壳形成和发展密切相关，在不同时期，地壳状况、热流的强 度和分布、构造运动的特点有差异，即影响到变质作用。 正变质岩：指由岩浆岩经变质作用形成 副变质岩：指由沉积岩经变质作用形成
地壳运动与板块构造
对地表形态 的影响
高低起伏，形成 高山和盆地
内力作 用
外力作 用
地壳活动、岩浆 活动、变质作用
地球外部 的能量
风化、侵蚀、搬运 堆积、固结成岩
削低高山，填平 盆地，使地表趋 于平坦
二、地壳运动与板块构造
1.地壳运动及其影响：
水平运动 地
使岩层弯曲或断裂，形成褶 皱山系、裂谷或海洋 地表起伏和海陆变迁
背斜 山
褶皱
向斜 谷
(二)、断层
什么叫断层？
当地壳运动产生的强大压力或张力超 过了岩石所能承受的限度，岩体会发生破裂， 并且断裂面两侧的岩块沿断裂面有明显错动， 位移。
c
a
b
四、外力作用与地貌
风化 侵蚀 搬运 堆积
固结成岩
四、外力作用与地貌
1. 流水作用:
(1) 流水的侵蚀地貌：
河谷、瀑布、峡谷，如黄土高原的千沟万壑
壳 运 动
垂直运动
六大板块： 亚欧板块、非洲板块、美洲板块、
南极洲、太平洋板块、印度洋板块 板块内部比较稳定，板块交界处地 主要观点:： 壳比较活跃，多火山、地震
2 板 海上----海洋、海岭 张裂区 块 陆上----裂谷、断层 (生长边界) 构 形成的 大洋板块与 海上---海沟 造 地 形： 相撞挤压区 交界处----岛弧 大陆板块 : 学 (消亡边界) 陆上----海岸山脉 说 大陆板块与大陆板块----高大山脉
(2) 流水的沉积地貌：
冲积扇、冲积平原、河口三角洲
四、外力作用与地貌
2. 风力作用：
(1)侵蚀地貌:
风蚀沟谷、风蚀洼地、戈壁、裸岩、荒漠
(2)沉积地貌：
沙漠中的沙丘、沙垄、黄土高原等
(精品)普通地质学_舒良树_第九章板块构造
大洋的生与亡
Wilson 旋回的六个演化阶段
演化阶段 开 胚胎期
幼年期 成年期 合 衰退期 终结期 遗迹期
力学状态 抬升 扩张 扩张 收缩 碰撞 隆升
形态
火成岩类
裂谷 碱性与拉斑玄武岩
狭海 碱性与拉斑玄武岩
洋脊洋盆 大洋拉斑及碱性玄武岩
岛弧海沟 安山岩及花岗闪长岩
造山带 火山岩及 S型花岗岩
前陆带
c.地震 根据浅源、中源、深源地 震集中分布在环太平洋边缘带,证 明海洋板块与大陆板块在不同深 度的摩擦与破裂作用是有规律的。
大陆
浊积岩
大洋
弧前浊积岩
地 震分 布与板块构造
4).深海钻探（包括深潜器） ● 证实了洋底确切地貌、洋中脊高热流、枕
状熔岩的存在。 ●发现蛇绿岩套 Ophiolite，完善了洋壳剖面。
敛合边界: 1.板块俯冲带，形成沟、弧、盆体系，
为地震、火山高发带，存在对变质带。
2.陆-陆碰撞带，印度与欧亚两个大陆碰撞,
形成双地壳厚度的世界屋脊：青藏高原。
接合性质
分离
敛合
洋壳-洋壳 大西洋中脊
阿留申海沟
洋壳-陆壳 无 南美西海岸、日本海沟
陆壳-陆壳 东非 喜马拉雅、阿尔卑斯
4.活动大陆边缘 1).太平洋型：沟、弧、盆复合体系 2).安第斯型：海沟-山弧构造体系。
A 沉积岩 - B 枕状熔岩 - C 席状岩脉 - D 辉长岩 - E 橄榄岩
●海洋地质调查表明,海底没有比中生代更早 的岩石，海底岩石以洋中脊为中心向二侧 依次对称变老。
红 色
-
北
冰 岛
大
热
西
点
洋 的 演
上 是 古 新
变
大地构造学 第四章 变质、变形作用与大地构造环境
第四章 变质、变形作用与大地构造环境变质岩全部是次生的，有正变质、副变质岩。
所有的变质岩都发生了一定的重结晶，重定向，出现大量新生矿物，面每种矿物和岩石在一定的物理、化学环境下保持稳定，所以变质岩反映了温度、压力及流体状态等物理化学条件的变化，因而变质矿物组合和结构的研空对区域构造分析具有重要意义。
第一节 变质作用与大地构造环境一 变质相带变质带是Barrow在苏格兰东南部的达拉德多（Dalradian）中首次证实卫区域变质作用的递增性质。
1893年Barrow（巴罗式变质带）提出递增变质带：绿泥石带――黑云母带――石榴石――十字石带――蓝晶石带――夕线石带变质带的分界线是古变质面与地表的交线（图1）。
图1 变质带变质带的划分是根据单个变质矿物的出现为标志的，但单一矿物的出现可以在较宽的P －T条件下，这样就难以记变质矿物形成时的P－T环境，如：钾长石，矽线石，石榴石各自具有较宽的P－T稳定区，但是正长石＋矽线石＋铁铝榴石组合确实只在最高级的变质作用中出现，因此，爱斯科拉提出了变质相的概念。
变质相――是变质岩中一套在空间上多次出现的变质矿物组合。
它的矿物成分和化学成分之间存在着恒定的和可以预测的关系，爱斯科拉共提出了八个变质相（图2）。
其中警戒变质有5个：1蓝片岩相：高压－低温条件蓝闪石＋硬玉蓝闪石＋绿辉石蓝闪石＋硬玉＋石英2 绿片岩相：低级变质钠长石＋绿帘石白云母＋绿泥石＋或－榍石（泥质岩）阳起石＋绿泥石＋硬绿泥石（基性岩）3 绿帘石－角闪岩相：介于绿片岩相与角闪岩相之间绿泥石＋绿帘石＋角闪石＋钠长石4 角闪岩相：中高级变质石英＋白云母＋黑云母＋矽线石（泥质）角闪石＋斜长石＋和（epsod）+矽线石（基性）方解石＋透闪石＋和方解石＋石榴石＋帘石（钙质）透闪石＋镁橄栏石和＋蛇纹石等（镁质）5 麻粒岩相：高温变质石英＋钾长石＋矽线石＋石榴石（泥质）方解石＋透辉石＋镁橄栏石（方柱石、刚玉）（钙质）镁橄栏石＋顽火辉石＋尖晶石（镁质）图2变质相二 变质带1变质相系变质相系：压力控制或影响变质矿物组合。
板块构造学
俯冲带岩浆作用和变质作用俯冲带岩浆作用和变质作用位于板块俯冲边界的岛弧—海沟系以及活动大陆边缘，热流值出现急剧的变化。
在海沟地带，热流值极低；而位于火山岛弧地带的热流值相当的高。
这种热异常是地球深部动力的地表的反映。
板块俯冲所导致的压力和热力效应，又在很大程度上控制着俯冲带的岩浆活动和变质作用的发生。
一、板块俯冲带的岩浆活动岛弧和活动大陆边缘石火山活动的强烈地区，常平行于海沟呈弧形展布，俯冲带的火山活动以中酸性，特别是安山岩类为主；并且富含气体（主要为水蒸气），表现出爆发的性质。
喷出物以碎屑物质占优势，这是岩浆弧火山岩与其他构造环境火山岩的主要区别。
有火山碎屑、侵入岩以及变质岩屑构成的厚层杂砂岩，泥岩经常与火山岩互层，这种互层系是识别岩浆弧火山岩的重要标志之一，在岩浆弧区与火山岩共生的还有大量中酸性深成岩，它们广泛的侵入到火山岩和沉积岩堆积中。
俯冲带岩浆活动产生的主要岩石系列有：a、岛弧拉斑玄武系列；b、钙碱系列；c、岛弧碱性系列，以及其间的过渡系列（表1-1）。
岛弧拉斑系列与洋脊拉斑系列的区别是：铁镁比较高，SiO2较高，稀土丰度偏低，初始锶比值较高；钙碱系列与岛弧拉斑系列相比，很少有铁的富集，SiO2较多，明显富集大离子亲石元素，轻稀土略富集，随SiO2的增加K2O 增长较快；岛弧碱性系列少有或没有铁的富集，碱元素含量高，随SiO2的增加K2O急剧增长（如图），进一步分为两组：由碱性橄榄玄武岩、橄榄粗安岩、粗面岩、碱流岩组成的钠质组和由橄榄粗安岩、安粗岩等组成的钾质组（表1-2）。
表 1-1三种火山岩系列在诸构造中的分布表 1-2不同系列火山岩化学成分比较火山岩系列的鉴别由于钙碱系列火山岩可以作为岛弧的标志性岩石，故火山岩系列的鉴定在识别古岛弧，回复古构造环境中具有重要意义。
稀土元素的分配形式在判别火山岩的共生系列中很有价值。
如图4-9所示，随着从拉斑玄武岩系到钙碱性系列、碱性系列，稀土元素的分配型式从平坦型转变为富集型至强富集型。
区域变质作用
区域变质作用区域变质作用是地壳板块运动和构造活动造成的，它是地球表层产生的一种重要地质现象。
区域变质对地球外层地质活动和地壳构造有重要意义，具有以下几个作用。
首先，区域变质作用可以改变岩石的物理性质和化学性质。
在高温、高压和热液等条件下，岩石中的矿物质发生物理和化学变化，形成新的矿物质和岩石组分。
这种变质作用可以改变岩石的结构和组成，使其具有更强的抗压性和抗拉性。
例如，在区域变质过程中，火成岩和沉积岩可以转变为变质岩，从而形成硬度更高、结构更稳定的岩石体。
其次，区域变质作用对岩石的矿物质和矿床生成有重要影响。
在区域变质作用过程中，矿石中的金属元素和有用矿物质会发生富集和重分布，进而形成矿床。
这种作用对经济地质学有重要意义，可以为矿产资源的勘探和开发提供重要依据。
例如，在区域变质过程中，铜矿石中的铜元素可能集中富集，形成铜矿床。
再次，区域变质作用参与了地球的物质循环过程。
在区域变质过程中，岩石中的碳、氧、氮等元素会发生变化，进而参与碳循环、氮循环和氧循环等地球物质循环过程。
这种作用对地球生态系统和气候演变具有重要影响。
例如，在区域变质过程中，岩石中的碳酸盐岩可能发生溶解作用，释放出大量的二氧化碳，进而影响大气中的气候等环境因素。
最后，区域变质作用对地壳板块运动和构造活动具有反馈作用。
地壳板块的运动和构造活动可以产生局部的高温、高压和变形应力，进而引发区域变质作用。
反过来，区域变质作用也可以通过改变岩石的物性和化学性质，进一步影响地壳板块的运动和构造变形。
这种反馈作用在地球的构造演化和构造地貌形成过程中起到至关重要的作用。
综上所述，区域变质作用对地球外层地质活动和地壳构造有重要意义。
它可以改变岩石的物理和化学性质，影响矿床的生成，参与地球物质循环过程，以及对地壳板块运动和构造活动具有反馈作用。
因此，研究区域变质作用对于理解地球的演化和资源勘探具有重要意义。
板块构造理论
板块构造理论板块构造理论简介：板块构造理论是一种地质学理论，它用来描述地壳圈内大构造单元的形成、演化和变形过程的。
它的核心思想是说地球表面构成的由块状岩浆和液体物质构成的板块，它们在地质学意义上所组成的主要构造形态，称之为构造板块。
它们在地壳内演化、相互碰撞、取向和位移等过程，以及中央太平洋及其周边等特殊活动带上的火山和地震活动的全局复杂性的变化，都是板块构造理论的重点研究内容。
一、板块构造理论的概念：1、构造板块：指大构造单元，它们在地质学意义上由块状岩浆和液体物质构成，形成特定的主要构造形态，它们以特定的速度移动着，出现在地壳内的大构造单元，统称为构造板块。
2、板块构造理论：是一种地质学理论，它描述由构造板块出现的运动、演化、变形等情况，以表现出地壳的复杂变形性，以及活动的特征。
二、板块构造理论的内容：1、板块构造理论的定义：板块构造理论用来描述构造板块出现时所发生的大构造变形、演化、运动等情况，以及这些情况对地壳构成和变形的影响，以及中央太平洋及其周边火山和地震活动的变化等情况的研究。
2、板块构造的分类：板块构造可以按照大小不同划分为大小块，中小块和特小块等；板块构造可以分为单盐构造、双盐构造、三盐构造等；板块构造可以分为热带构造、温带构造和寒带构造等；板块构造可以分为火山构造、火山地震构造、深海地震构造等。
3、板块构造的形成机制：板块构造的形成机制主要包括沉积作用、变质作用、剥蚀作用、密度不平衡作用、重力滑动作用等。
4、板块构造理论的应用及其进步：板块构造理论有助于地质学家对于地质历史和构造发育积淀的变形机制和物理力学解释有更深入的了解，并且极大的促进了自然界的地质解剖。
在它的应用中，已经取得一定的进展，比如，可以用来解释地壳形成、变形等过程，以及中央太平洋及其周边的火山和地震活动的变化规律；可以帮助研究人员进行构造格局的识别和空间模式的建立，以及理解古今活动带始终给定的块体特征等等。
奇石中的地质现象——变质岩的结构和构造
奇石中的地质现象——变质岩的结构和构造地球上存在着各种形态的石头，其中有些不仅仅是美丽的奇石，还隐藏着丰富的地质现象。
变质岩就是其中之一，它源于早期岩石在高温高压环境下发生变化，形成了新的矿物和结构。
本文将探讨变质岩的结构和构造，以便更加深入地了解地球的地质过程。
一、变质岩的结构与特征变质岩是地球上最广泛分布的岩石之一，包括片麻岩、页岩、石英岩、云母岩、大理岩、绿片岩和蛇纹石等。
变质岩的最大特点是由早期岩石在高温高压环境中发生变化形成的新的岩石，因此它们具有一些独特的结构和特征。
1. 片理结构变质岩中最常见的结构是片理结构，它是由岩石中不同矿物质的成份不同、硬度不同所引起的现象。
这些矿物质在变质作用下被重新排列，形成了一定方向性的层理。
在岩石中的各个层面上可以看到不同矿物质的明显界限，这种结构称为片理。
片理是变质岩中一个十分重要的结构，它能反映岩石中的应力状态、变形程度等变化。
2. 石英化结构石英化是变质岩中常见的变质作用之一，它是指酸性矿物和硅质沉积岩在高温高压环境下与地下水中高浓度的二氧化硅反应，形成新的矿物质——石英矿。
石英化的效果是使矿物质原来颗粒粗大的岩石细腻，结构坚实，而且让岩石具有一定的耐腐蚀性和抗风化能力。
3. 斑岩结构斑岩是变质岩中最基础的类型之一，通常它由辉石和斜长石组成，并含有许多小的晶体，称为地理化学元素。
在形成斑岩过程中，早期岩石的一部分矿物质会被高温高压下中的热水溶解，并将元素和矿物物质重新混合，然后在高温高压下结晶形成新的岩石。
这种结构称为斑岩结构，它是变质岩中的典型构造之一。
二、变质作用与变质岩的形成变质作用是指岩石在高温高压和化学反应作用下发生的变化过程，导致了早期岩石的成分、结构和形态发生改变，形成了新的岩石类型。
变质作用的形成以及变质岩的生成起源与以下几个方面有关。
1. 高温高压变质作用是在高温高压的条件下发生的，因此变质岩的形成需要有一定的温度和压力。
正常的岩石形成温度一般在1000度左右以上，而压力也巨大，约为1万倍以上，所以这些变质过程具有很强的灵敏性和难以预测性。
4、地质培训-第四讲变质作用与变质岩
变质作用主要类型与板块构造关系
区域变质作用 接触变质作用
动力变质作用
一、接触变质作用
接触变质作用------在岩浆岩体与围岩的接触部位 接触变质作用------在岩浆岩体与围岩的接触部位 上，由岩浆散发的热量和流体引起的一种变质作 用。 其温度范围大致为300一800℃ 有的达1000℃ 其温度范围大致为300一800℃〈有的达1000℃以 属高温低压变质作用。 上〉,属高温低压变质作用。 温度和活动性流体是主要因素, 温度和活动性流体是主要因素, 接触变质作用又可分为两种类型： 接触变质作用又可分为两种类型： 接触热变质作用; 接触热变质作用; 接触交代变质作用。 接触交代变质作用。
注意以下几个概念的区别
1、变质岩的原岩可以是沉积岩、岩浆岩或早先的变质岩。如果原 、变质岩的原岩可以是沉积岩、岩浆岩或早先的变质岩。 岩是沉积岩,则形成的变质岩称副变质岩 如果原岩是岩浆岩,则形 则形成的变质岩称副变质岩;如果原岩是岩浆岩 岩是沉积岩 则形成的变质岩称副变质岩 如果原岩是岩浆岩 则形 成的变质岩称正变质岩。 成的变质岩称正变质岩。 2、变质作用与岩浆作用、风化作用和成岩作用的区别： 、变质作用与岩浆作用、风化作用和成岩作用的区别： （1）变质作用通常在高压和高温条件下进行，变质作用的温度一 ）变质作用通常在高压和高温条件下进行， 般大于150--250℃,但基本在固态下发生的 但基本在固态下发生的; 般大于150--250℃,但基本在固态下发生的; （2）岩浆作用也是在高温、高压条件下进行，使原岩从固态转变 ）岩浆作用也是在高温、高压条件下进行， 成熔融的液态后再结晶或凝固; 成熔融的液态后再结晶或凝固 （3）风化作用是地表岩石在常温、常压条件下进行，主要由外动 ）风化作用是地表岩石在常温、常压条件下进行， 力引起的各种变化; 力引起的各种变化 它是在较低的温压（ （4）成岩作用不属于变质作用范围 它是在较低的温压（压力 ）成岩作用不属于变质作用范围,它是在较低的温压 <1×108Pa,温度低于 温度低于150--250℃）条件下进行的。 × 温度低于 ℃ 条件下进行的。 3、引起岩石变质作用、岩浆作用的动力为内动力 而风化作用属外 、引起岩石变质作用、岩浆作用的动力为内动力,而风化作用属外 动力不同。 动力不同。
变质作用类型介绍
2022
3
区域变质作用的定义
区域变质作用是一种地质作用，主要发生在 地壳的浅部。
区域变质作用通常发生在地壳的构造板块边 界附近，如断层带、褶皱带等。
区域变质作用会导致岩石的矿物成分、结构、 构造等发生变化，形成新的岩石类型。
区域变质作用是地壳演化的重要过程，对地 球内部的物质循环和演化具有重要意义。
局部变质作用：小范 围内，岩石与岩浆接
触发生变质作用
06
变质作用叠加：不同 变质作用类型在同一 地区发生，形成复杂
的变质作用类型
接触变质作用的实例
2019
碧玉：由超基 性岩与海水接
触变质而成
2021
石英岩：由砂 岩与海水接触
变质而成
01
02
03
04
蛇纹石：由玄 武岩与海水接触变质而成20源自0玛瑙：由火山 岩与海水接触
变质作用对地质灾害的影响：变质作用可以引发多种地质灾害， 如滑坡、泥石流等，对地质灾害的防治具有重要意义。
动力变质作 用是指由地 球内部能量 驱动的变质 作用。
02
这种变质作 用通常发生 在地壳和地 幔的交界处， 即构造活动 带。
03
动力变质作 用包括区域 变质作用和 接触变质作 用两种类型。
04
动力变质作 用可以导致 岩石的变形、 变质和矿物 的生成。
动力变质作用的类型
变质作用：岩石在高温高压下发生化学变化，形 成新的矿物
作用下，发生变形、破碎、
等因素的变化，发生变质作用
重结晶等变质作用
04
热液变质作用：岩石与热液
05
混合变质作用：岩石同时受
到多种变质作用的影响，形
接触，发生化学反应，形成 新的矿物
板块构造与变质作用
②、高压和低压带之间有一条大的断层，常为 thrust。 thrust。 ③、变质带的结构在高压带是不对称的，变质程度 变质带的结构在高压带是不对称的， 向大陆方向增强。 向大陆方向增强。变质重结晶年龄和沉积物年龄向 大陆方向变老。相反，在低压带则比较对称， 大陆方向变老。相反，在低压带则比较对称，变质 程度自热轴（最高温度线）向两侧递降。 程度自热轴（最高温度线）向两侧递降。 ④、变质带内共生的火成岩及其与变质作用的关系： 高压带常常伴有蛇绿岩，它的年龄比变质时代要老， 高压带常常伴有蛇绿岩，它的年龄比变质时代要老， 许多高压变质矿物组合就形成于蛇绿岩中。 许多高压变质矿物组合就形成于蛇绿岩中。在低压 带，总是伴有安山质—花岗质深成岩和火山岩。因 总是伴有安山质—花岗质深成岩和火山岩。 此，低压带可以看成是一条花岗质深成作用和安山 质火山作用带。 质火山作用带。花岗质岩石的侵位多半发生在区域 变质作用晚期或变质结束之后。 变质作用晚期或变质结束之后。 ⑤、高压带内的原岩沉积时代与变质时代 高压带的沉积岩一般较低压带年轻，或时代相近。 高压带的沉积岩一般较低压带年轻，或时代相近。
第四节 转换断层 可使岩石发生碎裂 变质作用， 变质作用 ， 形成碎裂岩和 糜棱岩等。 糜棱岩等。
板块构造与变质作用
第一节 裂谷带的变质作用 自1966年以来，在大西洋中脊和印度洋中脊上多处挖掘到了 变质岩。从此，人们认识到变质作用不仅发生在造山带，而 且也发生在洋中脊。这种发生在洋脊的区域变质作用， Miyashiro称之为洋底变质作用。
第二节 俯冲带的区域变质作用 一、区域变质作用的压力类型 我们知道， 我们知道 ， 区域变质作用主要受温度和 压力控制的， 一个地区， 压力控制的 ， 一个地区 ， 由于反映温度 和压力之间关系的地温梯度一定， 和压力之间关系的地温梯度一定 ， 通常 将出现由低温到高温的一系列变质相， 将出现由低温到高温的一系列变质相 ， 这一套变质相序列叫做变质相系。 这一套变质相序列叫做变质相系 。 每一 个变质相系都有一套相应的变质矿物组 合及其变化系列。 合及其变化系列。 Miyashiro（1982） Miyashiro （1982 ）根据地温梯度将变质 相系划分为高压型、 相系划分为高压型 、 中压型和低压型等 三种，其详细划分见后表。 三种，其详细划分见后表。
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1离散型板块边界－ 洋底变质作用
1、整个洋壳都发生了洋 底变质作用； 2、Addition of water from the surface
洋底变质作用指洋中脊附近的岩石由于 受到来源于深部的热流和自上而下的热卤水 的影响发生变质作用，变质程度自上而下主 要为沸石相、葡萄石－绿纤石相和绿片岩相， 深部也可出现角闪岩相，为低压相系，由于 洋底扩张洋底变质作用的岩石遍布整个洋底。
Liu F L, Lithos 59 (2001) 199–215
1.现代板块离散边界－大洋中脊
What metamorphism occurs at MOR ?
Mid-Ocean Ridges
Passive
Plate separation-induced passive upwelling decompression melting for MORB
高压相系：板块俯冲 中压相系：大陆造山带 低压相系：岛弧、洋中脊、 热接触变质
变质作用 PTt 轨迹的概念
变质作用P-T轨迹是指一 个岩石从变质作用开始到 剥露至地表所经历的温压 条件变化的全过程。 变质作用PTt轨迹的研究 是变质地质学的最新进展， 反映与变质作用历史有关 的动力学过程，根据热传 导理论和现代热力学的原 理，把变质过程中的热体 制和构造作用联系起来。
板块构造与变质作用
The study of metamorphism is a key to crustal evolution
原岩 ＋
泥质系列 基性系列 长英质系列 碳酸盐系列 超基性系列
影响因素：
变质作用
变质作用类型：
区域变质作用 接触变质作用 动力变质作用 气液变质作用 混合岩化作用
＝
变质岩
During extension at mid-ocean ridges (red-orange), convection carries heat to very shallow levels, where 7-km thick oceanic crust（including 4 layers) forms; Hydrothermal circulation produces low P/T metamorphism, often called seafloor metamorphism
按照原岩：
泥质系列 基性系列 长英质系列 碳酸盐系列 超基性系列
按照岩相学：
板岩 千枚岩 片岩 片麻岩 麻粒岩…
温度（T）
压力（P） 流体 应力
变质作用方式：
重结晶作用 变质反应 变形作用 交代作用
按照PT条件：
不同的变质相等
变质作用、变质相
变质作用:在地壳形成和发展过程中，由于 物理化学条件的改变，早先形成的岩石(包 括岩浆岩和沉积岩）在固态条件下所发生 的矿物成分、结构构造的转化称为变质作 用。 变质相：指一定的温度、压力区间内的一 整套变质矿物共生组合，它们在时、空上 反复出现并密切伴生在一起，一个变质相 内部其矿物组合和岩石总体化学成分之间 有着固定的因而也是可以预测的对应关系。
Richardson & England, 1977)
1、首次强调剥蚀作用对变质作用的影响，变质作用发生于一个动态过程， 变质过程中的地热梯度是变化的； 2、Pmax 与Tmax不同时；Tmax是在抬升过程中达到的； 3、PT－点阵也称为变质梯度，不同于地热梯度和PT轨迹； 4、代表变质峰期条件的点阵对应地表出露的变质带，这些变质带是穿时的。
低级 中级 高级 中－高级
Sil Cord-Alm
Mineral assemblage
变质相系
1961年，日本岩石学家都城秋穗（ Miyashiro) 首次提出，每一个变质相 相当于一定的温压范围，然而，在某 一个变质地区和变质带中，其温压范 围一般很宽，不能用一个变质相来代 表，可能表示为一系列的变质相，这 就是变质相系。换句话说，在同一变 质地带的不同空间上，由变质相系所 表达的 峰期变质条件，在P－T图解上构成一 条曲线，它们代表当时某种 固定的地热梯度(geothermal gradient) ，后者又和固定的大地构造背景联系 起来。 变质相系的概念通过变质时的特 定地热梯度把变质作用的PT条件与大 地构造环境结合起来，对变质岩石学 的发展起了重要作用，它不仅为后来 的板块构造理论提供了岩石学上的证 据，而且为变质地质学理论的形成奠 定了理论基础。
2、俯冲型变质作用
俯冲带的分类
Maruyama et al. (1996): A-type (Amprefer-type)，Continental B-type (Benioff-type)， Oceanic
从洋壳（B型）→陆壳俯冲（A 型）→大陆碰撞
陆陆俯冲
超高压变质都发生在板块汇聚边缘, 与板块之间俯冲碰撞有关. 大洋向大陆俯冲的大洋俯冲带—形成低温榴辉岩和蓝片岩及蛇绿混杂岩; 大陆—大陆之间的大陆型俯冲带—中高温榴辉岩, 片麻岩及石榴橄榄岩
？
双变质带的概念及问题
双变质带在靠近大洋一侧为高压变质相 系，其中变质基性岩出现蓝片岩、榴辉 岩等高压岩石，而靠近大陆一侧为低压 相系，其中变质泥质岩石中出现红柱石矽线石型的变质作用。自Miyashiro(1961) 最早用板块构造理论解释变质带成因， 提出了双变质带的成因理论以来，随着 板块构造理论研究的不断深入，已取得 了一系列重要进展，如地体概念的提出 (Schermer et al., 1984)，造山带中平行伸 展构造带的发现(Ellis et al., 1987), 板块 会聚的斜俯冲作用(McCaffrey, 1992)等， 这些重要进展对重新认识双变质带的成 因具有重要意义。最近Brown(1998, 2002) 提出了双变质带成因的另一种构造模式： 即板块会聚斜俯冲作用过程中，由于平 行海沟方向的构造转换，使得高压和低 压变质地体倂置在一起形成了双变质带。 尽管双变质带成因可能有不同的构造模 式，但作为形成时代相近、空间上平行 分布的高－低压变质带与板块俯冲作用 相关还是为人们所接受的
EA AM 500 600
HGR GR 700
O
5
0
0 100 200 300 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500
T ( C)
不同年龄的洋壳俯冲可能的PT轨迹
Cold and warm Subduction zones
Peacock and Wang, 1999, Science
利用锆石生长环带及其包裹体 确定岩石 P-T 轨迹
锆石：Zr2SiO4 化学成分非常稳定 Growth in different stage Best container for previous formed mineral inclusions
Photomicrographs of mineral inclusion assemblages in zircons and CL image of host zircons from paragneiss.
Peacock and Wang, 1999, Science Kirby, 2000, Nature
(km)
10 9 8 7 200 6 5 4 3 2
BS
300
Dry Eclogite Lawsonite Eclogite
250
150
100 Zo Ec Am Ec
slab melting
1
PA GS 400
2.1 汇聚板块边界－洋壳俯冲型变质作用
Structural Zones
？
One of the best indicators of former subduction is the presence of paired metamorphic belts, a belt of typical Greenschist and Amphibolite metamorphism flanked by a belt of Blueschist metamorphism.
―Warm‖ subduction zones--a result of slow subduction or young subducted lithosphere. ―Cold" subduction zones--a result of rapid subduction or older subducted lithosphere, have different thermal regimes, dehydration depths, mantle wedge temperatures and circulation, and styles of volcanism
Peacock and Wang, 1999, Science
Beneath SW Japan, the maximum depth of intraslab earthquakes is 50 to 65 km. In SW Japan, Holocene volcanism is relatively sparse. Andesite and dacite erupted at Daisen and Sambe volcanoes in SW Japan are geochemically similar to adakites, which are interpreted to represent partial melts of subducted oceanic crust. In NE Japan, intraslab earthquake activity peaks at 125 km depth and extends to 200 km depth , and deep earthquakes occur down to 670 km depth. Abundant Holocene volcanism with a well-defined volcanic front located 100 km above the top of the subducting Pacific plate. Most NE Japan arc lavas exhibit calc-alkaline geochemistry, which reflects partial melting in the mantle wedge triggered by the infiltration of aqueous fluids derived from the subducting slab.