变质岩石学
第1讲 岩石学—变质岩
2）压力 ●静压力：由上复岩石重量引起，随深度增加而增加 ●流体压力：水、汽和岩浆等引起的压力 ●压力单位换算 bar Pa(帕斯卡) Mpa兆帕 GPa吉帕 1 105 10-1 10-4 1Gpa=103Mpa=10Kbar=109Pa, 1Mpa=106Pa, 1Kb=100Mpa 1bar ≈0.986923标准大气压； 1Pa=1牛顿 /m2 3)具化学活动性的流体 包括：存在于岩石粒间或裂隙中水；矿物结构中的 H2O、CO2；从岩浆分逸出来的K，Na，S，F，H2O， CO2，SiO2等。 流体从深部岩浆上升至浅部，T、P降低，分逸出易挥 发和易流动的物质K、Na、S、F、H2O、CO2、SiO2等
板岩
大理岩
石英岩
石英
灰至白色，致密，细粒，块状，坚硬，玻璃光泽， 贝壳状断口
蓝片岩（日本三波川）
眼 球 状 花 岗 片 麻 岩 （ 新 疆 冰 达 坂 ）
矽卡岩，接触变质（伊犁，石炭系）
片麻岩的眼球状构造，动力变质
糜棱片麻岩与拉伸线理(武功山)
N
S
花岗质糜棱岩中不对称长石残斑(武功山)
条带状混合岩
石英、长石、 片状 普通角闪石 构造 云母、石英 绿泥石 滑石 绢云母、绿 泥石 粘土矿物、 云母、绿泥 石 方解石、白 云石 千枚 片构 造 板状 构造 块状 构造
系板岩与片岩之间的过渡类型，变质程度较差， 矿物结晶细小，丝绢光泽，鳞片变晶结构，绿、 灰、黑等色 隐晶致密结构，变质程度差，矿物肉眼难认，颜 色不一，暗灰居多，敲打声清脆，易劈开成厚度 均匀的石板 灰至白色，粒状结构或变斑状结构，点盐酸起泡
浙西Pt3变余玄武岩，气孔构造明显
变闪长岩（新疆托克逊O2）
变 质 岩 的 肠 状 褶 皱
11 变质岩石学总结
大陆碰撞造山带的P-T-t 轨迹（a）造山带的变质带剖面构造演化两个阶段陆壳（或岩石圈）增厚阶段侵蚀阶段热演化三个阶段埋藏期加热期冷却期P-T-t 轨迹包括相应的三个段落野外野外PP -T 曲线热峰条件进变质递增变质退变质退化变质变质作用P/T 比类型（b）变质作用P-T-t 轨迹以视地热梯度划分高P/T 型（高压型）：＜20℃/km 中P/T 型（中压型）：20~40℃/km 低P/T 型（低压型）：40~80℃/km 很低P/T 型（很低压型）：＞80℃/km1230结晶程度可劈性易难劈开面平整光滑矿物肉眼不可分辩粗糙矿物肉眼可分辩黯淡丝绢光泽无微褶皱、褶劈强烈丝绢光泽微褶皱、褶劈定向且连续定向但不连续其它ACF 图：And Al 2O 3‧SiO 2A =1002(Mg Fe)O‧2Al 2共生分析、变质相和变质相系[Al 2O 3]＋[Fe 2O 3]Crd 2(Mg, Fe)O‧2Al O 3‧5SiO 2A =50, F =50An CaO‧Al 2O 3‧2SiO 2A =50, C =50DiCaO‧(Mg, Fe)O‧2SiO 2C =50, F =50Gro 3CaO‧Al 2O 3‧3SiO 2A =25, C =75Wo CaO‧SiO 2C =100[CaO]An –钙长石; Ant －直闪石; Cum －镁铁闪石; Gro －钙铝榴石; Hb－普通角闪石; Mi －微斜长石; Crd -堇青石; Ms –白云母[FeO]+[MgO]+[MnO]A’KF 图——矿物的标绘SiO 2过剩的岩石；泥质变质岩常含Pl或Ab和Ep(低3Al 2O 3·SiO 2·H 2O K :A ’=1:3的位温时取代Pl)不是标在的位置，而是在:A’=1:2(K =33、’=67)标在F =86位置，其成分可渐Ant －直闪石Cum －镁铁闪石红柱石变到K =14、F =71处堇青石Hb－普通角闪石Mi －微斜长石白云母ACF 与A’KF 图解联用共生分析、变质相和变质相系121岩石成分在ACF -ACF 图上不表示含钾矿物Ms、Bi; 图解外有Q、Ab2ACF图的A An-F 小三角形内时(泥质、长英质岩)，以A ’KF 图为主，其它情况以ACF 图为主。
变质岩石学：1第一章 变质作用概述
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
变质岩石学(2)
（二）变成构造
经变质结晶和重结晶过程形成的构造称为变成构造， 在变质岩中占有重要地位。
如斑点构造 板状构造 千枚状构造 片状构造 片 麻状构造 块状构造
斑点状构造
板状构造
在应力作用下，页岩或泥岩 等柔性岩石中常出现一组密 集平行的破裂面—劈理，此 破裂面一般与层面斜交，整 齐光滑。
原岩组份基本上没有重结 晶，有时有少量的新生矿物， 如绢云母、绿泥石等。岩石 晶粒细，肉眼分辨不出颗粒， 常有变余泥质结构。一般为 低级区域变质形成。
构造角砾岩在断层破碎带广泛分布。其厚度取决 于破碎的强度。有时可厚达数百米，延伸数十至数 百公里。
2、碎裂岩
具有碎裂结构或碎斑结构的岩石。矿物颗粒的边缘 有粒化作用，颗粒间的相对位移不大，原岩的特征 尚部分被保存下来---判断原岩的性质 刚性岩石中矿物除产生裂缝和机械破碎外，常发生 晶面、解理面、双晶结合面的弯曲，云母等片、柱 状矿物弯曲扭折，石英呈压扁凸镜状，并被细粒的 碎基围绕等现象 少量新生矿物的出现，如绢云母、绿泥石、绿帘石、 方解石等；也时可见石英微粒聚集、重结晶成较粗 晶粒，微粒间有铁质浸染痕迹。
糜棱岩或超糜棱岩
10~50 千枚糜棱岩（千糜岩） 50~90 >90 糜棱千枚岩 糜棱片岩或片岩 玻状岩或假熔岩
塑性变形
次显微颗粒或玻璃
动力变质岩主要类型
1、构造角砾岩 构造角砾岩指由于应力作用原岩破碎成角砾状（大 多数碎块的粒度为2毫米以上），并被破碎细屑充 填胶结或有部分外来物质胶结的岩石。 将这样的结构称之为破碎角砾结构。
柱状、片状等类矿物的定向排列可统称为片理。 有序的分布趋势---“优选方位”
由于变质作用不止一次发生，导致片理构造叠加出 现，晚生成的片理切割早生成的片理，呈现两向、 乃至多向片理交叉。藉此可以研究变质作用程度、 规模、次序和次数，具有重要科学意义。
5.1.3变质岩 - 变质岩岩石学1
流体、时间 （4）混合岩化作用：温度
五、变质作用的基本类型
（１）接触变质作用
发生位置：岩浆岩体与围岩接触带及其附近 原因：岩浆热量及活动性流体所引起的变质作用。 温度条件：温度较高，一般在300～800℃之间， 静
由变质作用所形成的新岩石称为变质岩。 变质岩的分类：
正变质岩—由岩浆岩变质形成的 副变质岩—由沉积岩变质形成的 变质岩再变质称为复变质岩，或叠加变质岩。
二、变质岩的基本特征
分 布：岩石圈内大部分岩石 形成的条件
温度较高：（700-200℃） （静岩）压力较大：（上百到上千MPa之间） 局部定向压力（即构造应力）较大 流体的作用
如：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）经过变质作用、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
四、变质作用的方式
（5）变形作用和碎裂作用
差异应力作用使岩石的结构、构造发生改 变，同时也会伴随有化学成分和矿物组成 的变化。
变形——塑性 碎裂——脆性
变质作用与岩浆作用、风化作用的区别： •变质与岩浆作用：变质作用基本固态；岩浆作用是高 温熔融的液态演化； •变质与风化作用：常温、常压下，主要由外动力引起 •变质作用与成岩作用（沉积）、岩浆作用无截然界限
三、引起变质作用的因素——温度
温度引起的变化 引起重结晶作用 如石灰岩变大理岩 促进化学反应：
高岭石→红柱石+石英+水(吸热)
温度升高反应向右进行，温度降低则向左进行
温度升高的原因
地热增温：平均30℃/km 岩浆热 构造增热（摩擦热）—作用有限 放射性元素衰变生热——变质作用主要热源
变质岩岩石学
一、概述
1、几个基本概念
●变质岩：已存在的岩石（源岩）经变质作用改变了成分和/或结构而形 成的岩石称变质岩。
▲正变质岩——由岩浆岩变质而成的岩石 ▲负变质岩——由沉积岩变质而成的岩石
●变质作用：在变质条件下、岩石在基本保持固态时发生的变化过程称 变质作用。它与岩浆作用和成岩作用衔接过渡。
●变质条件：指较高的温度和压力条件，以不超过源岩熔化温度为限。 ▲温度：大致在200—1000℃之间（与源岩成分有关） ▲压力：大致在0.1—1.0GPa之间 1GPa=109Pa=10kbar（10千巴） 1bar≈1个大气压
②新成结晶：指在保持固态和总化学成分不变的情况下（除流体以外）， 有新的矿物晶出。
新成结晶的类型较多，大致可分为： ●无流体（H2O、CO2等）参与（固—固反应） ●有流体（H2O、CO2等）参与
A.低温下矿物组合方解石（Cc）＋石英（Q）稳定 B. 温度超越方解石＋石英＝硅灰石（Wo）＋ CO2↑反应温度时，在粒度增
3、变质作用分类
1）局部变质作用：在局部位置发生，往往只有一个因素起主导作用，变质 岩和未变质的岩石逐渐过渡。又分为：
●接触热变质作用：发生在侵入体与围岩接触带中，温度起主导作用，变质机理 主要是重结晶。
●交代变质作用：也常发生在侵入体与围岩接触带中，具化学活性的流体起主导作用， 变质机理主要是交代。常常形成有用矿床。
构不同。如：
P(GPa)
1.0 Jd+Q
Ab
0.5
Ky
Sil
And
200
500
红柱石（And） Al2SiO5
蓝晶石（Ky）
T (℃)
石英 石墨
夕线石（Sil）
柯石英 超高压条件
地球科学大辞典变质岩石学
地球科学大辞典变质岩石学变质岩石学总论【变质岩石学】metamorphic petrology见83页“变质岩石学”。
【变质岩】metamorphic rock由变质作用所形成的岩石。
在变质作用条件下，使地壳中已经存在的岩石(火成岩、沉积岩及先前已形成的变质岩)变成具有新的矿物组合及变质结构与构造特征的岩石。
它们是组成地壳的三大岩类之一，约占地壳总体积的27%。
其岩性特征，一方面受原岩的控制，而具有一定的继承性；另一方面，由于受到变质作用的改造，在矿物成分和结构构造上具有与其他岩类不同的特征。
变质岩在中国和世界各地分布很广。
前寒武纪的地层绝大部分由变质岩组成；古生代以后，在各个地质时期的地壳活动带和一些侵入体的周围以及断裂带内，常有变质岩分布。
【等化学系列】isochemical series化学成分相同或基本相同的岩石，在不同的变质条件下形成的所有变质岩。
属于一个等化学系列的岩石，由于变质条件不同，可具有不同的矿物共生组合。
如原岩均为粘土质岩石，因变质条件不同，可形成板岩、千枚岩、片岩、片麻岩等不同的变质岩，它们属于一个等化学系列。
【等物理系列】isophysical series化学成分不同的岩石，在相同或基本相同的变质条件下形成的所有变质岩。
属于一个等物理系列的岩石，由于原岩的化学成分不同，可具有不同的矿物共生组合。
例如，粘土岩和石灰岩，在中级区域变质作用下，前者形成云母片岩，后者形成大理岩，二者属于一个等物理系列。
【构造超压】tectonic overpressure由应力的垂直分力所产生的超负荷压力。
在区域变质作用过程中，由构造运动产生的应力是一种侧向压力，但它的垂直分力可使局部地区的负荷压力增大。
因为它是由构造应力所产生的附加压力，故称为构造超压。
它和负荷压力的性质相似，有时可达0 2～0 3 吉帕。
一般认为构造超压只在地壳浅部，岩石保持刚性状态，且应变迅速时才具有实际意义。
在地壳深部，由于温度较高和负荷压力较大，岩石具有一定的塑性，应力可通过岩石的塑性变形而释放，因此不能起附加压力的作用。
变质岩石学-变质岩基本特征
原岩是含長石的各種砂岩, 粉砂岩和酸性—中酸性火山岩, 花崗岩. 3. 碳酸鹽系列：化學成分特徵是富鈣, 鎂; 鋁, 鐵, 矽含量較低且變
化範圍大. 原岩：石灰岩和白雲岩.
第一節 變質岩的化學成分
四. 等化學系列概念和類型
（二）等化學系列類型
按變質岩化學成分特點可分為五個等化學系列： 4. 鐵鎂質系列： 化學成分特徵是貧矽; 富鐵, 鎂, 鈣; 鈉 > 鉀；含
一定量的鋁. 原岩是：基性火山岩; 火山碎屑岩; 輝長-輝綠岩; 鐵質白雲質泥灰岩; 基性岩屑砂岩等.
5. 超鐵鎂質系列：化學成分特徵是 富鐵, 鎂; 貧鈣,鋁, 矽. 原岩是：超基性侵入岩; 超基性火山岩和極富鎂的沉積岩。
反應結構
i
包含嵌晶變晶結構
篩狀變晶結構
雪球結構
圖片3-1. 綠泥石片岩 細粒粒狀鱗片變晶結構; 片狀構造
圖片3-2. 雲母片岩 中細粒鱗片粒狀變晶結構; 片狀構造
圖片3-3. 黑雲斜長片麻岩 細粒鱗片粒狀變晶結構; 片麻狀構造
圖片3-4. 斜長角閃岩 中粒粒狀柱狀變晶結構; 弱片麻狀構造
圖片3-5. 硬綠泥石黑雲母片岩
第二節 變質岩的礦物成分
一. 變質岩礦物成分一般特徵
4. 變質岩礦物化學方面的特徵 1）廣泛出現鋁的矽酸鹽類礦物（Al2SiO5）； 2）可以出現不含鐵的鎂矽酸鹽類礦物，如Fo，並可出現
複雜的Ca-Mg-Fe-Mn-Al的矽酸鹽類礦物，如Grt；岩 漿岩-Fe-Mg成類質同像的正矽酸鹽。 3）可以出現Fe -Mg-Al的鋁矽酸鹽類礦物，Cord，St；岩 漿岩——K-Na-Ca的鋁矽酸鹽類礦物，如長石。 4）純鈣的矽酸鹽（矽灰石）為變質岩所特有。 5）變質岩中含（OH）的礦物比岩漿岩為多。 6）變質岩中碳酸鹽類礦物分佈更廣泛。
变质岩的岩石学特征与鉴定方法
变质岩的岩石学特征与鉴定方法变质岩是一种在地壳中经历了高温、高压和化学反应作用的岩石，其形成过程中的物理和化学变化赋予了它独特的岩石学特征。
了解变质岩的特征及其鉴定方法对于地质学研究和矿产资源勘探具有重要意义。
本文将介绍变质岩的岩石学特征以及常用的鉴定方法。
一、岩石学特征1. 成岩矿物变质岩的成岩矿物是其岩石学特征之一。
在变质过程中，原先的矿物会发生改变或生成新的矿物。
例如，在压力下，粉状的矿物例如黄铁矿、蛇纹石等会发生重新结晶从而形成新的矿物。
而在高温环境下，矿物的晶体结构也会发生变化。
不同的变质程度和变质条件会导致不同的成岩矿物，进而影响到岩石的特征。
2. 岩石结构在变质过程中，岩石的结构也会发生变化。
变质岩常常具有层状、块状或片麻状结构。
层状结构是指岩石中成分或性质有规则地在岩石中分布形成层状结构，如云母片麻岩。
而块状结构则表示变质岩中的矿物成分或性质均匀分布而不呈现层状结构。
片麻状结构则是指岩石中大块状矿物被细晶状矿物包围的结构，如花岗岩片麻岩。
3. 变形构造变质过程中，岩石会发生变形。
变形构造是变质岩的另一个重要特征。
在变形过程中，岩石可以出现折叠、断层、推覆等结构。
这些变形构造记录了地质过程中的应力变化以及岩石的变形历史。
二、鉴定方法1. 岩石薄片观察岩石薄片观察是鉴定变质岩的常用方法之一。
通过显微镜观察岩石薄片可以查看岩石的成分、结构和矿物组合等特征。
可以通过测量矿物的晶体形态、光学性质、颜色等来识别矿物种类，从而进一步鉴定岩石的类型。
2. 化学成分分析化学分析是鉴定变质岩的重要手段。
通过对岩石进行化学成分分析，可以确定岩石中不同矿物的含量及其相对比例。
常用的化学分析方法包括X射线荧光光谱、电感耦合等离子体发射光谱等技术。
3. 矿物学鉴定矿物学鉴定是鉴定变质岩的关键方法之一。
通过对变质岩中的矿物进行鉴定，可以揭示岩石的成因和变质环境。
常用的矿物学鉴定方法包括X射线衍射、扫描电子显微镜等。
变质岩石学实验报告
变质岩石学实验报告
实验目标：通过模拟高温高压条件下的变质作用，观察不同前驱岩石在变质过程中的变化，并分析变质作用对岩石结构和性质的影响。
实验步骤：
1.准备实验所需岩石样本，将其粉碎并筛分成相同大小的颗粒。
2.将样本加入高压釜中，注入所需要的变质剂和溶液，调整温度和压力，启动高压釜的变质程序。
3.变质完成后，取出样本，用显微镜观察其微观结构和组成成分，对比原始岩石样本的变化情况。
实验结果：
经过变质处理的样本表现出明显的结构和成分改变，主要表现为晶粒生长和矿物相变。
在高温高压条件下，岩石中的矿物相互作用，形成新的矿物物种。
同时，由于高温和压力的作用，造成原有矿物结构重新排列, 晶粒尺寸的改变和方向的稳定化。
此外，当岩石中含有水的时候，矿物相变的过程中会释放出有害甚至有毒的物质，对环境和生命造成威胁，例如含石棉的岩石在变质过程中可能释放出致癌物质。
结论：
变质作用是在地球内部高温和压力的作用下，对原有岩石进行结构和成分改变的一种地质作用。
通过实验，我们可以看到，变质作用对岩石性质和结构产生了明显的影响，例如晶粒生长、矿物相变等。
在实际地质过程中，变质作用也是岩石演化的重要因素之一，不同前驱岩石会在不同的变质条件下形成不同类型的变质岩石。
因此，了解变质作用对岩石性质和结构的影响，对研究和理解地球内部演化和岩石形成具有重要意义。
变质岩石学名词
词目：变质地质图英文：metamorphic map释文：反映各地区不同时期变质作用的特征及时空变化规律的专门性地质图。
变质地质图的主要内容包括变质相和变质相系、变质岩系的地层时代和变质期、混合岩和花岗质岩石、变质作用类型和变质地质单元等。
它是研究各地区变质作用与大地构造环境和地壳演化之间关系的重要图件,也是研究区域变质成矿作用的基础图件词目：变质相英文：metamorphic facies释文：在一定的温度和压力范围内,不同成分的原岩经变质作用后形成的一套矿物共生组合。
它们在时间上和空间上重复出现和紧密伴生,每一个矿物共生组合与岩石化学成分之间有着固定的对应关系。
这一概念首先由埃斯科拉(P.Eskola,1920)提出。
根据形成时温度和压力条件的不同,可将所有的变质矿物组合划分为若干个变质相。
不同的变质相往往以特征矿物组合或相当的特征性岩石来命名。
例如,浊沸石相、蓝闪石硬柱石片岩相、绿片岩相、角闪岩相、麻粒岩相、榴辉岩相等。
研究一个变质地区内每一个变质相的特点,能确定这一地区变质作用的温度和压力范围及其时空变化关系词目：变质相系英文：metamorphic facies series释文：简称相系(facies series)。
在一个变质地区内反映温度和压力之间变化特征的一系列变质相,称为变质相系。
这一概变质相系的分类念首先由都城秋穗于1961年提出。
他认为一个变质地区内,由于温度和压力的变化范围较大,往往需要用一系列变质相来表示。
不同变质地区可具有不同的变质相系,反映不同变质地区的地热梯度有所不同,它们与当时的大地构造环境有密切关系。
根据特征的矿物组合和地热梯度,可将变质相系分为三个基本类型(如图)：①低压变质相系(low pressure metamorphic facies series),即红柱石矽线石型,以泥质变质岩中出现红柱石、矽线石、堇青石为特征,地热梯度大于25℃/千米；②中压变质相系(medium pressure metamorphic facies series),即蓝晶石矽线石型,以泥质变?恃抑谐鱿掷毒 ⑽ 呤 ⑹ 质 ⑻ 亮袷 卣?,地热梯度大约为20℃/千米；③高压变质相系(high pressure metamorphic facies series),即硬玉蓝闪石型,以泥质变质岩中出现蓝闪石、硬柱石、硬玉和石英为特征,地热梯度大约为10℃/千米或更低词目：变质相组英文：metamorphic facies group释文：在一定的温度范围内不同压力条件下形成的一组变质相。
岩石学中的岩石变形与变质过程
岩石学中的岩石变形与变质过程岩石学是地球科学中的重要分支，研究的是岩石的形成和变化过程。
其中，岩石变形与变质过程是岩石学中的两个重要方面。
本文将探讨岩石变形与岩石变质过程的特点和机制，并介绍其在地质学和矿产资源开采中的重要意义。
一、岩石变形的特点及机制岩石变形是指在地质作用下，岩石发生形状、结构和体积上的改变。
岩石变形通常分为塑性变形和脆性变形两种类型。
塑性变形是岩石在高温或高压条件下，由于岩石内部微观构造的改变而发生的。
这种变形在岩石学中占据主导地位。
岩石在塑性变形过程中，原有的晶体结构会发生变化，晶体中的晶粒会发生旋转、滑移和再结晶，从而产生新的岩石结构。
这种变形形式使岩石具有了一定的韧性和可塑性，有助于岩石在地壳中的变形和运动。
脆性变形则是在低温和低压条件下，岩石发生的破碎、断裂和滑动等变形。
这种变形形式使岩石表现出脆性和不可形变的特点。
脆性变形主要发生在岩石的表层，如地壳的上部和地震的震源带等地方。
岩石变形的机制与地质力学和板块构造密切相关。
地质力学研究了岩石受力后的应力、应变和变形规律。
而板块构造理论则解释了地球上的地震、火山和地壳运动等现象。
这些理论为岩石变形的机制提供了解释基础。
二、岩石变质的特点及机制岩石变质是指由于地温、地压以及地球内部物质交换而引起的岩石结构和组成的改变过程。
在地壳深部，岩石会受到高温和高压的作用，使得其中的矿物质和岩石结构发生变化，形成新的岩石类型。
岩石变质通常分为接触变质、区域变质和动力变质三种类型。
接触变质是岩石在热液或岩浆的侵入下受热和周围岩石的物质交换作用而引起的变质。
这种变质作用通常发生在侵入岩和周围围岩的接触带内。
接触变质使原岩石的矿物质和结构发生改变，形成了特定的岩石类型，如大理岩、角闪岩等。
区域变质是指在大范围的构造作用下，岩石受到高温、高压和物质交换的影响，发生结构和组成的改变。
这种变质作用通常发生在板块碰撞带、造山带以及地中海沿岸等地区。
变质岩石学
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变质岩石学
变质作用均在一定的压力环境下进行， 所以压力是控制变质作用 的重要物理因素。按压力的性质可分为二大类： 静压力：是指岩石在地壳内一定深度时，所承受的重力，其大小 随埋藏深度的增加而增加，上覆岩层厚度的增加而增加，增加的速率 是 25-30×10Pa/KM。不同类型变质作用的压力变化很大，一般接触 变质和动力变化发生在地表 3-5km 范围内，故压力不超过 0.1GPa。 区域变质作用的压力范围为 0.1GPa－0.8GPa。 应力：当物体遭受定向外力作用，其内部就会产生一种抵抗力， 称为应力。应力通常和地壳活动带的构造运动有关。应力是引起岩石 变质和变形的重要因素。地壳中岩石变形、板状流劈理和碎裂构造都 和应力有关，而且它能增加变质反应和重结晶的速度，促使变质作用 的进行。 介质条件 在变质作用过程中，虽然岩石保持完整的固态，但其中仍有少量 流体相。流体相存在于矿物粒隙之间或岩石的裂隙中，成分以水和 CO2，还可含有其它挥发份。它们在较高的温度和压力条件下，具有 较大的活性。 由于许多变质矿物可以在不同温度、压力条件下，由不同变质反 应形成，因而由标志矿物划定的等变线往往不是等变质条件的。因此 温克勒提出，根据常见岩石中，反映矿物共生组合重要变质变化的特 定矿物反应来划分变质带，成为变质级。温克勒讲整个变质作用区间 分为四个变质级：
变质岩岩石学
变质岩是由于岩石在高温、高压和/或含有流体的条件下经历了物理和化学变化而形成的岩石。
变质岩岩石学主要研究变质岩的形成机制、岩石学特征及其演化规律等方面的内容。
变质岩的形成过程可以分为三个阶段：
1. 热变质阶段：岩石受到高温、高压的作用，导致原有的矿物发生晶格畸变、结构变化和化学反应，形成新的矿物。
在这个过程中，岩石的物理性质和化学性质也会发生变化。
2. 水变质阶段：岩石受到含有流体的高温、高压作用，导致原有的矿物发生晶格畸变、结构变化和化学反应，形成新的矿物。
在这个过程中，岩石的物理性质和化学性质也会发生变化。
3. 动力变质阶段：岩石受到机械力的作用，导致原有的矿物发生晶格畸变、结构变化和化学反应，形成新的矿物。
在这个过程中，岩石的物理性质和化学性质也会发生变化。
变质岩的岩石学特征主要包括以下几个方面：
1. 矿物组成：变质岩的矿物组成通常比较复杂，包括多种矿物。
这些矿物的形态、结构、晶格畸变等特征可以提供关于变质过程的信息。
2. 岩石结构：变质岩的岩石结构通常比较复杂，包括片麻状结构、云母片状结构、糜棱状结构等。
这些结构的形成与变质过程有关，可以提供关于变质过程的信息。
3. 岩石颜色和条纹：变质岩的颜色和条纹可以提供关于变质过程的信息。
例如，绿色的条纹通常与绿泥石的形成有关，而黑色的条纹通常与石墨的形成有关。
4. 岩石化学成分：变质岩的化学成分可以提供关于变质过程的信息。
例如，岩石中含有的铁、镁、钙等元素的含量可以反映出岩石在变质过程中所经历的高温、高压和/或含有流体的条件。
变质岩岩石学
分类
动力变质岩
接触变质岩
动力变质岩
由动力变质作用形成的变质岩称为动力变质岩，动力变质作用常与构造运动有关。在不同性质的应力影响下， 岩石和矿物主要发生塑性变形（表现为矿物的粒内滑移和扭折）和脆性变形（矿物发生碎裂）。
变质岩岩石学
岩石学分支学科
01 定义
03 分类
目录
02 构造特征
基本信息
研究变质岩的组分、结构、构造、分布、成因、成矿、原岩性质、变质作用类型和变质作用条件，以及与矿 产和地演化发展的关系等。变质岩石学（metamorphic petrology）是岩石学分支学科。主要内容为：研究各种 变质岩的岩性特征，包括化学成分、矿物成分、结构构造和地质产状；查明不同类型变质岩的原岩性质和形成时 的物理化学条件；探讨变质岩组合与大地构造环境和地壳演化过程的关系；寻找与变质岩有关的各种矿产。
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定义
定义
变质岩变质岩石学（metamorphicpetrology）是岩石学分支学科。主要内容为：研究各种变质岩的岩性特 征，包括化学成分、矿物成分、结构构造和地质产状；查明不同类型变质岩的原岩性质和形成时的物理化学条件； 探讨变质岩组合与大地构造环境和地壳演化过程的关系；寻找与变质岩有关的各种矿产。
根据岩石碎裂的特征将动力变质岩划分为以下主要类型，以岩石碎裂特征定出基本名称。
接触变质岩
由接触变质作用形成的岩石成为接触变质岩。它们分布在紧靠岩浆岩侵入体的围岩中。围岩由于温度升高， 发生重结晶作用，形成新的岩石，称为热接触变质岩，而由于岩浆中逸出的气态、液态溶液的影响使围岩发生交 代作用，形成新的岩石，称为接触交代变质岩。热接触变质岩中常见的有角岩类，斑点板岩，大理岩，而接触交 代变质岩最常见的是矽卡岩。
变质岩石学
变质岩石学变质岩的矿物成分，既决定于原岩性质，还与变质作用的性质、强度密切相关，因此变质岩具有自己的矿物成分特点，又和火成岩、沉积岩有一定联系，且比它们更复杂多样。
主要造岩矿物在三大类岩石中分布情况列入下表：岩石中矿物的粒度、形态和晶体之间的相互关系等特征，称之为结构。
变质岩的结构，颇为特别，因为其是一种转化改造原岩的岩石。
根据成因，其结构一般可分为四类：碎裂结构，变晶结构，变余结构和交代结构。
变质岩的构造是指岩石组分在空间上的排列和分布所反映的岩石构成方式，着重于矿物集合体的空间分布特征。
按其成因可划分为三类：变余构造，变成构造和混合岩构造。
结构构造是变质岩的重要特征，常用作变质岩分类命名的重要依据。
通过对结构和构造的研究，还可以了解变质岩的原岩，判断原岩所经受的变质作用、环境、方式和程度等特点。
由动力变质作用形成的变质岩称为动力变质岩，动力变质作用常与构造运动有关。
在不同性质的应力影响下，岩石和矿物主要发生塑性变形（表现为矿物的粒内滑移和扭折）和脆性变形（矿物发生碎裂）。
根据岩石碎裂的特征将动力变质岩划分为以下主要类型，以岩石碎裂特征定出基本名称。
变形裂的具碎裂结构或碎斑结构碎基含量<50%碎基含量>50%碎裂××岩碎裂岩塑性变形糜棱的糜棱结构，有或无少量碎斑重结晶物质的含量（%）<10 糜棱岩和超糜棱岩10-50 千枚糜棱岩（千糜岩）50-90 糜棱千枚岩>90 糜棱片岩或片岩次显微颗粒或玻璃假玄武玻璃变质岩各论---接触变质岩由接触变质作用形成的岩石成为接触变质岩。
它们分布在紧靠岩浆岩侵入体的围岩中。
围岩由于温度升高，发生重结晶作用，形成新的岩石，称为热接触变质岩，而由于岩浆中逸出的气态、液态溶液的影响使围岩发生交代作用，形成新的岩石，称为接触交代变质岩。
热接触变质岩中常见的有角岩类，斑点板岩，大理岩，而接触交代变质岩最常见的是矽卡岩。
变质岩各论---区域变质岩区域变质岩是原岩经区域变质作用所形成的岩石。
变质岩石学
第五篇变质岩岩石学第十九章变质岩及变质作用一、基本概念变质岩是变质作用形成的岩石。
是三大类岩石之一。
广泛分布在地壳表层及地下一定深度内，如片麻岩、片岩、千枚岩和大理岩等都是十分常见的变质岩。
它们可以与各类岩浆岩共生组合在一起。
在一些地方它们往住与混合岩、花岗岩共生，如泰山“杂岩”；在另外一些地区，它们又和一些超基性岩形成特殊的岩石组合，如共同组成蛇绿岩。
这种共生组合关系对于指导找矿和研究地壳发展与演化有着重要意义。
在地壳发展演变的历史进程中，先期形成的岩浆岩和沉积岩，也包括原生的变质岩，在地壳运动、岩浆活动等内力地质作用下，使其所处的地质环境发生改变，在新的物理、化学条件下，就会发生矿物成分和结构、构造等方面的变化。
这种使原岩在新的物理、化学环境中为建立新的平衡以达到相对稳定的自然现象，称之为变质作用。
变质作用具有以下特点：1．变质作用是一种地球内力作用，是由地壳运动及岩浆活动所引起的、不同于地表外力所引起的风化作用。
2．变质岩是由沉积岩和岩浆岩（称其为原岩）以固体状态变化而来，故在成份、结构和构造等方面与原岩有着紧密联系，有些变质岩残留有原岩的结构、构造，并常保持原岩的产状特点。
3．由于变质作用是使岩石发生质变的过程，故变质岩又常具有特殊的变质矿物和结构、构造而区别于岩浆岩及沉积岩。
变质作用主要表现为重结晶作用及交代作用。
视原来岩石的种类不同，变质岩可分为两大类：原岩为岩浆岩经变质作用后形成的变质岩称为正变质岩。
原岩为沉积岩经变质作用后形成的变质岩称为副变质岩。
变成岩在我国分布较广，从前寒武纪至新生代都有变质岩的形成，但多数分布在古老的结晶地块和构造活动带中。
它们既可成区域性的广泛出露，也可成局部的分布。
前者如东北的鞍山群及中南、西南地区广泛出露的昆阳群、板溪群浅变质岩系等；后者如岩浆侵入体周围的接触变质岩及构造错动带出现的动力变质岩。
变质作用同其它地质作用一样，乃是地壳发展演化的结果，因而对变质作用及其产物的研究，对于重溯一个地区地壳发展和演化的规律是有用的。
岩石学 变质岩 名词解释
1.变质作用由地球内力作用促使岩石发生矿物成分及结构构造变化的作用称变质作用。
2.混合岩化作用变质岩中低熔点的长英物质可能被熔融，形成部分流体相，这些熔融的部分与不熔的残留体混合而形成一种新的岩石，这种作用称为混合岩化作用。
3.变质岩由变质作用形成的岩石称为变质岩。
4.正变质岩由岩浆岩变质形成的岩石称为正变质岩。
5.副变质岩由沉积岩变质形成的岩石称为副变质岩。
6.变质作用的因素是指在变质过程中起作用的物理化学条件，即引起岩石变质的外部因素。
促使岩石变质的因素有温度、压力、具化学活动性流体及时间。
7.静压力又称均向压力，是指各个方向相等的围压，主要是由上覆岩石荷重所引起的。
8.粒间流体压力它们的存在会对周围的物质，包括孔隙四周的避、顶、底赋予一定的压力，这种压力就称为粒间流体压力。
9.应力又称定向压力，是一种侧向压力。
它与地壳的构造运动及岩浆活动有关。
10.片理在地壳的深处，由于静压力较大，温度较高，岩石的塑性程度较高，在应力的作用下，组成岩石的矿物常沿垂直于应力的方向上平行排列，形成片理。
11.构造超压应力还能通过各种途径来加速变质反应的速度，促进反应的进行，尤其是在地壳的浅处，岩石处于刚性状态时，应力的垂直分力可以迭加到静压力之上，这部分叠加的压力称为构造超压。
12.动力变质作用又称为碎裂变质作用，是在构造运动产生的定向压力作用下，主要使岩石发生破碎的一种变质作用。
13.区域变质作用它是在大面积内发生的区域性的变质作用，是地壳活动带伴随强烈造山运动所发生的一种变质作用。
14.埋藏变质作用在大范围内遭受变质，但无片理化的，纯粹由于埋深而引起的低温区域变质作用称为埋藏变质作用。
15.混合岩化作用这是在区域变质作用的基础上由地壳内部热流升高而产生的深部热流和局部重熔熔浆渗透、交代、贯入于变质岩中并形成混合岩的一种变质作用。
16.接触变质作用是在岩浆岩体边缘和围岩的接触带上，由于岩浆的高温和从岩浆中分出的溶液的影响而使岩石发生变质的作用。
变质岩的基本特征
变质岩的基本特征变质岩是岩石学中的一个重要概念，指通过地壳深部的高温、高压作用而形成的岩石。
其基本特征包括：成岩时代、成岩温度、成岩压力、岩石类型和变质作用。
下面是对这些特征的详细解释。
一、成岩时代：变质岩的成岩时代可以从它的构成物质的岩石或岩石单体上推断。
由于变质作用通常发生在时间较长的地质历史中，因此变质岩的成岩时代一般比原岩石要古老得多，可以从几亿年到几十亿年。
根据成岩时代的差异，可将变质岩分为早变质岩和晚变质岩。
二、成岩温度：成岩温度是变质岩形成的重要条件之一、变质作用是通过提高温度来改变岩石中的矿物组成和结构。
成岩温度可以根据矿物组合和矿物间的反应关系进行估算。
根据成岩温度的不同，变质岩可以分为低温变质岩（<400℃）、中温变质岩（400～550℃）和高温变质岩（>550℃）三类。
三、成岩压力：成岩压力是变质岩形成的另一个重要条件。
成岩压力会改变岩石中的矿物组成和形态，并影响岩石的结构和纹理。
成岩压力可以通过测定岩石中的矿物产物或其他形态特征进行估计。
根据成岩压力的大小，变质岩可以分为低压变质岩（<3kb）、中压变质岩（3-6kb）和高压变质岩（>6kb）三类。
四、岩石类型：变质岩的类型取决于原岩石的成分和结构，以及变质作用的强度和持续时间。
常见的变质岩类型包括片麻岩、云母片岩、石英岩、绿帘石岩、角闪片岩、石榴子石岩等。
不同的岩石类型具有不同的矿物组合、纹理和结构特征，反映了不同的成岩温度、压力和变质作用。
五、变质作用：变质作用是形成变质岩的关键过程，主要包括矿物的重结晶、熔融和固-液相变等。
这些过程可以改变岩石中的矿物组成、结构和纹理，从而形成具有新特征的变质岩。
变质作用的强度和类型取决于成岩温度、压力以及岩石类型和成分。
根据变质作用的特点，变质岩可以分为接触变质岩、区域变质岩、深变质岩和动力变质岩等。
总之，变质岩是通过地壳深部的高温、高压作用形成的岩石。
其基本特征主要包括成岩时代、成岩温度、成岩压力、岩石类型和变质作用。
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Shock metamorphism
Regional metamorphism
Regional high-pressure metamorphism Contact metamorphism
Depth, km 0 35 75
Regional metamorphism
Oceanic crust
Foliation
a. b.
c.
d.
e.
f.
Flattening Grain Rotation Solution New Minerals Partial Melting Shearing
Metamorphic Rock Foliation
Foliation resulting from directed stress
Agents of metamorphism
Heat • Most important agent • Recrystallization results in new, stable minerals
Ions are freed from the crystalline structure and migrate Minerals may be unstable in the new pressure/temperature regime Minerals may recrystallize into larger grains Metamorphic reaction
温度、流体压力、流体中 CO2的含量（以摩尔分数表 示）与CaCO3＋SiO2＝ CaSiO3＋CO2的平衡关系图 （按格林伍德，1962；XCO2
即CO2的摩尔分数）
结论：流体压力能影
响变质作用的温度。
3.Stress
当物体受到定向外力作用时，其内部就 会产生一种抵抗力，称为应力。不能起到 控制变质反应的独立控制因素。
1.3变质作用与沉积作用的界限 极低级变质作用: 一般认为极低级变质作用是指绿片岩相出 现之前的最低级变质作用，包括成岩作用的高 级部分和浅层变质作用，其变质温度介于 150°-370°之间。
K.I>0.42:成岩作用 K.I介于0.42-0.25:为极低级变质作用 K.I<0.25:低级变质作用
Ｂ）流体压力(Pf)
流体相所具的内压称为流体压力。 在封闭条件下：Ｐf=Pl 如果流体相是单一组分，则Pf不成为独立的 影响平衡的独立参数；如果流体相是多组分，且这些组分中的某一组 分参与了变质反应，则Ｐf变为影响化学平衡的独立参数。 在开放体系中：Ｐf<Pl 二者都是独立的变质反应平衡控制因素 Pf>Pl Ｐf是独立的控制因素（岩体附近或气液交 代变质作用）
4. Chemically active fluids
Chemically active fluids
Mainly water with other volatile components Enhances migration of ions Aids in recrystallization of existing minerals
其他类型的变质作用
2)冲击变质作用
由陨石冲击而产生的一类变质作用。 特点：极高的温度(10000℃左右) 极大的压力（1-10GPa） 极短的作用时间（10-9Sec） 出现高压矿物：如柯石英，霰石等
其他类型的变质作用
冲击变质作用 洋底变质作用
其他类型的变质作用
3)洋底变质作用 是在大洋中脊一定范围内所发生的一类变质 作用。
Where Does the Pressure Come from?
Increases with depth
• Confining pressure applies forces equally in all directions
Lithostatic Pressure - equal from all directions
பைடு நூலகம்
1.3变质作用与沉积作用的界限
1.3变质作用与岩浆作用的界限 变质作用 岩浆作用
固态
液态
固态
固态
与岩浆作用的界线：岩石全部重熔， 转化为从液态到固态结晶的过程。
1.5变质作用的温压范围
T：200℃-800℃ P：０.1GPa∽0.7-0.8GPa.
2 变质作用的类型
根据地质成因、变质作用因素和变质作用方式，将变质作
用分为五种类型：
热接触变质作用（contact thermal metamorphism） 动力变质作用（dynamometamorphism）
气液变质作用（pneumatolytic hydrothermal metamorphism）
区域变质作用（regional metamorphism）
混合岩化作用（migmatitization）
2.Pressure 2.1 Load pressure 2.2 Fluid pressure
Ａ）负荷压力(Pl)
岩石在一定深度所承受的上覆岩层的重力。常以Pa 或Gpa表示。 0.1-0.3GPa为低压;0.3-0.5GPa中压,>0.5GPa为高压。 能独立确定矿物组合的稳定性及通过特定变质反应形成新矿物组合的 可能性。 对于多数吸热反应来说，随着压力的增高，将使平衡温度增加。 随压力的增高，易于形成大比重体积小的高压矿物。
This slide is indicative of a phyllite.
The foliation in this rock is a crenulation cleavage, and is developed after the horizonal foliation.
This slide is indicative of a schist.
Temperature
B
Deeper in Crust
A
Temperature increases with depth at a rate of 20-30oC/km in the crust.
Where Does the Heat Come from?
Contact metamorphism – heat from magma
其他类型的变质作用
冲击变质作用
Impact metamorphism
Occurs when meteorites strike Earth’s surface Products are called tektites(玻陨石)
冲击变质岩屑
Meteor crater, AZ
High P-T impact Shock melted ejecta
固态
新成岩石
The Rock Cycle
1.3变质作用与沉积作用的界限
成岩作用的结束就标志着变质作用的开始。
一般以浊沸石、葡萄石-绿纤石的出现作为低温变质作用开始的标志，并建立了浊沸石相和葡萄石-绿纤石相 两个不同的变质相。 浊沸石也出现在温度为100-175°的火山碎屑岩（Kübler et al.,1979;Hoffman et al.,1979;Frey et al.,1987）和砂岩之中(Helmold et al,1984;朱国华，1985；Zhao,1993) . 浊沸石相和葡萄石-绿纤石相变质的岩石，实际上还处于成岩作用的范畴（Kübler et al.,1979;Weaver,1989；赵孟为，1995）. 绿泥石存在的范围也不仅仅是限于低级变质作用阶段，它可以向前延伸到成岩作用的中期-极低级变质作用 阶段 .
第三章 变质作用方式
地质作用
地质因素
母岩
T P f σ
Why?
物化因 素
固态
固态
How?
1.1.3 变质作用的方式
变质作用方式——变质作用过程中，导致岩石的 矿物成分，结构构造转变的机制。 主要的变质作用方式有五种： 重结晶作用 变质结晶作用 交代作用 变质分异作用 变形和碎裂作用
提示：
不要将
Oceanic lithosphere
Water
Seafloor metamorphism
其他类型的变质作用
1) 复变质作用（polymetamorphiam）(亦称叠加变
质作用)，指不同时期所发生的不同类型或同一类型 的变质作用相互叠置于一起。
退变质作用（retrogressive metamorphism） ： 晚期叠加的变质作用强度低于早期变质作用的强度。 表现为高温矿物组合部分为低温矿物组合所替代。 进变质作用（progressive metamorphism ） ：晚 期叠加的变质强度高于早期先存的变质强度。常表现 为低温矿物组合为高温矿物组合所替代，低温矿物组 合在其中呈残留形式存在。
stress
• Rocks may also be subjected to differential stress which is unequal in different directions • Rocks may be shortened in one direction and lengthened in the other • Brittle deformation = fracturing • Ductile deformation = flow • Mineral grains flatten and elongate
变质作用方式
与变质作用类 型两者相混！
1．重结晶作用（recryatallization）
同种矿物的溶解、组分
迁移和再次沉淀结晶而不形 成新的矿物相的过程。