岩石学_变质岩课件 第一章变质作用概述
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P=gh
P=9.81h×103（深度：km; 压力：GPa） 地表向下P随深度的变化速率为： 0.0275GPa / km
静压力的常用单位换算关系：
1大气压＝101325 Pa 1bar=105Pa
1bar=0.987个大气压
常用为：1kbar=1000大气压
1GPa＝10kbar =1万大气压
地壳岩石按照比重计算：100 km = 30 kb
238U206Pb+8+6－+E 235U207Pb+7+4－+E 232Th208Pb+6+4－+E
• 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：
• 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)
108pa, 6700C
静压力范围：
➢ 动力变质作用和接触变质作用多在5 km 范围内，压 力低于0.1GPa；
➢ 区域变质作用 深度大于5 km，压力高于0.1GPa，按 压力大小分为不同的压力型（低压、中压、高压、超 高压）
• 变质作用的控制因素
2. 流 体 压 力
岩石系统中常存在少量的流体相, 它们所具有的内压称流 体压力。对变质作用的影响分两种情况: (1). 流体压力与静压力相等：流体压力不构成独立的控
➢ 温度（T） ➢ 压力（ P） ➢ 流体成分（x) ➢ 时间(t)
• 变质作用的控制因素
一、 温 度
它是变质作用的主导因素。 ➢ 温度范围: 200 - 8000 C， 超高压可达10000 C。 ➢ 变化原因: 岩浆；深部热流；地壳放射热；机械摩擦；
地热增温（正常情况 25-30 C / km)。
定义：指在地壳形成和发展的过程中，由于物理化学条 件的改变， 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、 结构构造的变化的过程。
1) 是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，还可以发生重熔（溶），形成部分流
体相（岩浆）； 4) 变质作用是一个动态过程。
• 变质作用的概念
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。 如果原岩为沉积岩，变质后的岩石称为副变质岩； 如果原岩为岩浆岩，变质后的岩石称为正变质岩。
（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。 岩浆作用强调矿物从硅酸盐熔融体中结晶，是晶体-液态的平衡， 并强调温度下降过程。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。当熔体数量较多时转变为典型的岩浆作用。 广义的变质作用：包括岩石在固态下的变质作用和有部分熔体出 现的混合岩化作用。
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
例如： CaCO3+SiO2 CaSiO3 + CO2↑
方解石
石英
硅灰石
PCO2↗,反应的T ↗ (2) 流体压力增大可以促进岩石颗粒重结晶
• 变质作用的控制因素
3、应 力
一种侧向压力（各方向压力不等） ➢ 应变：岩石遭受应力作用所产生的反应。 （弹性变形、永久变形） ➢ 分类：张应力、压应力、剪应力。 ➢ 作用 1. 机械改造。是岩石优选组构的主要因素。 2. 影响变质反应、重结晶作用、流体活性。 3. 产生构造超压，增加静压力。
第四篇 变质岩石学
Metamorphic Petrology
第一章 变质作用概述
1.变质作用的概念 2.变质作用的控制因素 3.变质作用的类型
• 变质作用的概念
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 。
Baidu Nhomakorabea
变质岩的重要地位
(1) 前寒武纪之前的岩石几乎均为变质岩,占 大陆面积的1/5
(2) 变质岩在我国分别很广，而且有大量的 金属和非金属矿产
例如：鞍山式铁矿—含铁石英岩型 石英脉型金矿—如山东
• 变质作用的控制因素
控制变质作用的因素：
➢ 大地构造位置：岛弧、海沟、洋中脊 ➢ 构造过程：沉降、隆升等 ➢ 岩浆作用等地质因素 ➢ 取决于物理化学条件，即外部因素
因此：一般 Moho面＝10kb
地心压力＝350 GPa
实验室能达到＝550 GPa
➢ 作 用:
（1）控制变质反应方向，影响变质反 应温度
（2）有利于形成分子体积小、密度大 的矿物。石英－柯石英—斯石英
（3）改变岩石的熔点
CaCO3 + SiO2 105Pa, 4700C CaSiO3 + CO2
➢ 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。
1. 温度升高引起的变化
(1) 导致重结晶作用
随着T增加，岩石内部质点活动能力增加，质点重新排列—— 晶粒由小变大，由细变粗。例如
石灰岩(沉积岩) T 升高 大理岩(变质岩)
(2) 促进矿物之间的化学反应, 形成新的矿物与矿物组合,
制因素； (2). 流体压力与静压力不相等：流体压力则构成独立的
控制因素。
流体压力
流体——指存在于岩石的颗粒间、显微裂隙和毛细孔隙中的流体， 包括水、CO2，O2等。
流体对其存在的空间壁会有一定的压力，即粒间流体压力。其总压 力为各组分分压之和。
P流体＝PH2O＋PO2＋………
流体压力的作用：
(1) 对有流体参与的变质反应的温度有影响，
P=9.81h×103（深度：km; 压力：GPa） 地表向下P随深度的变化速率为： 0.0275GPa / km
静压力的常用单位换算关系：
1大气压＝101325 Pa 1bar=105Pa
1bar=0.987个大气压
常用为：1kbar=1000大气压
1GPa＝10kbar =1万大气压
地壳岩石按照比重计算：100 km = 30 kb
238U206Pb+8+6－+E 235U207Pb+7+4－+E 232Th208Pb+6+4－+E
• 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：
• 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)
108pa, 6700C
静压力范围：
➢ 动力变质作用和接触变质作用多在5 km 范围内，压 力低于0.1GPa；
➢ 区域变质作用 深度大于5 km，压力高于0.1GPa，按 压力大小分为不同的压力型（低压、中压、高压、超 高压）
• 变质作用的控制因素
2. 流 体 压 力
岩石系统中常存在少量的流体相, 它们所具有的内压称流 体压力。对变质作用的影响分两种情况: (1). 流体压力与静压力相等：流体压力不构成独立的控
➢ 温度（T） ➢ 压力（ P） ➢ 流体成分（x) ➢ 时间(t)
• 变质作用的控制因素
一、 温 度
它是变质作用的主导因素。 ➢ 温度范围: 200 - 8000 C， 超高压可达10000 C。 ➢ 变化原因: 岩浆；深部热流；地壳放射热；机械摩擦；
地热增温（正常情况 25-30 C / km)。
定义：指在地壳形成和发展的过程中，由于物理化学条 件的改变， 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、 结构构造的变化的过程。
1) 是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，还可以发生重熔（溶），形成部分流
体相（岩浆）； 4) 变质作用是一个动态过程。
• 变质作用的概念
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。 如果原岩为沉积岩，变质后的岩石称为副变质岩； 如果原岩为岩浆岩，变质后的岩石称为正变质岩。
（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。 岩浆作用强调矿物从硅酸盐熔融体中结晶，是晶体-液态的平衡， 并强调温度下降过程。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。当熔体数量较多时转变为典型的岩浆作用。 广义的变质作用：包括岩石在固态下的变质作用和有部分熔体出 现的混合岩化作用。
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
例如： CaCO3+SiO2 CaSiO3 + CO2↑
方解石
石英
硅灰石
PCO2↗,反应的T ↗ (2) 流体压力增大可以促进岩石颗粒重结晶
• 变质作用的控制因素
3、应 力
一种侧向压力（各方向压力不等） ➢ 应变：岩石遭受应力作用所产生的反应。 （弹性变形、永久变形） ➢ 分类：张应力、压应力、剪应力。 ➢ 作用 1. 机械改造。是岩石优选组构的主要因素。 2. 影响变质反应、重结晶作用、流体活性。 3. 产生构造超压，增加静压力。
第四篇 变质岩石学
Metamorphic Petrology
第一章 变质作用概述
1.变质作用的概念 2.变质作用的控制因素 3.变质作用的类型
• 变质作用的概念
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 。
Baidu Nhomakorabea
变质岩的重要地位
(1) 前寒武纪之前的岩石几乎均为变质岩,占 大陆面积的1/5
(2) 变质岩在我国分别很广，而且有大量的 金属和非金属矿产
例如：鞍山式铁矿—含铁石英岩型 石英脉型金矿—如山东
• 变质作用的控制因素
控制变质作用的因素：
➢ 大地构造位置：岛弧、海沟、洋中脊 ➢ 构造过程：沉降、隆升等 ➢ 岩浆作用等地质因素 ➢ 取决于物理化学条件，即外部因素
因此：一般 Moho面＝10kb
地心压力＝350 GPa
实验室能达到＝550 GPa
➢ 作 用:
（1）控制变质反应方向，影响变质反 应温度
（2）有利于形成分子体积小、密度大 的矿物。石英－柯石英—斯石英
（3）改变岩石的熔点
CaCO3 + SiO2 105Pa, 4700C CaSiO3 + CO2
➢ 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。
1. 温度升高引起的变化
(1) 导致重结晶作用
随着T增加，岩石内部质点活动能力增加，质点重新排列—— 晶粒由小变大，由细变粗。例如
石灰岩(沉积岩) T 升高 大理岩(变质岩)
(2) 促进矿物之间的化学反应, 形成新的矿物与矿物组合,
制因素； (2). 流体压力与静压力不相等：流体压力则构成独立的
控制因素。
流体压力
流体——指存在于岩石的颗粒间、显微裂隙和毛细孔隙中的流体， 包括水、CO2，O2等。
流体对其存在的空间壁会有一定的压力，即粒间流体压力。其总压 力为各组分分压之和。
P流体＝PH2O＋PO2＋………
流体压力的作用：
(1) 对有流体参与的变质反应的温度有影响，