4第三章变质作用分类及基本特征
变质作用与变质岩_普通地质学
片岩中矿物的定向排列(薄片)
二、变质岩的结构
• 3、碎裂结构:岩石受到机械力的破坏而产生的结构,
是动力变质的典型结构。可依碎裂程度进一步划分:碎裂 结构、碎斑结构、糜棱结构等。
• 4、交代结构:交代作用中,岩石原有矿物被溶解同时
被新生矿物所臵换,即形成交代结构。有的原矿物被臵换 后,仍保持原矿物的晶形者,为交代假象结构;交代作用 中还能形成斑晶者,为交代斑状结构等。交代结构的类型 很多,大多需在显微镜下才能鉴别。
片岩
片麻岩
压力增大往往伴随着温度升高,因此在温度、压
力的共同作用下,也会产生重结晶并形成新的矿物。
如:泥岩→板岩、千枚岩、片岩、片麻岩
母岩:泥岩
板岩
千枚岩
片岩
片麻岩
p.218-219b
original artwork by Gary Hincks
红柱石
Fig. 8.08
硅线石 兰晶石
W. W. Norton
变成构造
1、斑点状构造:岩石中某些组分集中成疏密不等的 斑点。斑点成分多为炭质、硅质、铁质、云母等。 如斑点板岩。
斑 点 板 岩
2、片理构造:岩石中片状或长条状矿物连续而平行
排列,形成平行、密集的纹理——片理,沿片理方向岩 石易劈开。主要是由于定向压力造成。
颗 粒 定 向
挤压力 方向
挤压力 方向
主要出现在沉积 岩中的矿物
粘土矿物 蛋白石 玉髓 海绿石 水铝石 褐铁矿 石膏 硬石膏 盐类矿物 有机碳质
主要出现在变质岩 中的矿物
红柱石 蓝晶石 硅线石 硅灰石 绿帘石 符山石 透闪石 透辉石 阳起石 硬绿泥石 蛇纹石 滑石 石墨 十字石 镁橄榄石 石榴石 刚玉
二、变质岩的结构
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
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。
第3章 煤化作用及煤变质作用类型-1
5000
剪切带 剪切带
5500
狄南阶 14°-18° 2°-5° 康德罗兹砂岩 5°-0° 法门阶
1°-3°
6000 1.0
弗拉斯+吉维特灰岩 基底石英岩 2.0 3.0 4.0
31
5.0 6.0 反射率 /% 7.0 8.0 9.0
第二节 煤化作用的影响因素
温度、压力和时间是促使煤变化的 重要因素,其中温度是煤化作用的主要 因素。
与氢碳原子比的急剧下降。碳含量随埋藏深度的
增加也明显地增大。 ② 硬度增大、光泽增强,到变无烟煤时几乎 呈金属光泽,宏观上微层理已不明显。
2014-5-22 29
一、煤化作用特点
16
无烟煤阶段镜质组反射 率随着煤化作用进一步 增高,进入变无烟煤以 后,由于最小反射率 ( Rmax 为 6 %时)迅速 减小,双反射率而急剧 加大。
2014-5-22 7
一、煤的成岩作用与变质作用
(3)成岩作用特点
1)成岩作用的化学作用结果
① 泥炭内的腐植酸、腐植质分子侧链上的亲水官能 团,以及环氧数目不断地减少,形成各种挥发性产物;
② 碳含量增加,氧和水分含量减少—脱水。
碳元素(C)主要集中于稠环中。稠环的结合力强,具 较大的稳定性。
2014-5-22
于石油的“死亡线” 。
2014-5-22
26
一、煤化作用特点
(3)第三次跃变(Ⅲ)发生于烟煤变为无烟煤阶 段 Cdaf=91%,Vdaf=8%,Romax=2.5%。煤化作 用的第三次跃变以后,就是有人称为无烟煤化作用 和半石墨化作用的阶段,代表了煤化作用的最终阶
段,其产物是无烟煤和变无烟煤的形成。
② 失去大量的含氧官能团(如羧基—COOH和甲氧基—
变质岩
1 变质作用
二、变质反应的主要外部因素
变质作用是自然界的一种内动力地质作用。
地壳中已有岩石变质的原因,从根本上来说,由 地壳发展一定阶段一定地区的地质环境所决定,并和
岩浆活动、构造运动或复杂的深成作用相联系。
具体而言,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发生当时的物化条件,其中主要 是温度、压力、具化学活动性的流体和时间等因素。
1 变质作用
1 变质作用
二、变质反应的主要外部因素 1.温度 温度产生的原因: (1)由于构造运动,地壳下降使岩层沉到地 下深处,就要受到地热的影响; (2)放射性元素衰变释放的热量:其特点是 总量大,不均匀,有时也极可观; (3)由于岩浆活动,岩浆侵入围岩,岩石就 要受到岩浆热能的影响; (4)由于岩石构造变形,发生断裂,岩石就 要受到机械摩擦热的影响。 热力的标志是温度,温度是变质作用的最积极 的外部影响因素。
四、变质作用的方式 2、变质结晶作用和变质反应
1)固体-固体反应
多形转变 Al2SiO5 === Al2SiO5
蓝晶石或红柱石
固溶体的出溶
夕线石
许多固溶体矿物在低温下生成条纹状交生体 纯固相反应 NaAlSi2O6+SiO2====NaAlSi3O8 硬玉 石英 钠长石
黄铜矿(黄色)的固溶 体出溶物,呈叶片状或 格状分布于斑铜矿(紫 红色)中
3)影响岩石的重融作用,如有实验证明,当岩体 处于水饱和状态时,花岗质岩石中的低温组分在 640±20 ℃即开始重融,但在完全不含水时,则需950 ℃。
1 变质作用
二、变质反应的主要外部因素 3.具化学活动性的流体 (2)O2的作用 不是主要组分,但PO 较大时,Fe大多呈Fe3+,它
变质作用的名词解释
变质作用的名词解释一、变质作用变质作用是指空间上物质穿越或演变的一种自然气候作用,是形成地质结构的基本因素之一。
它是影响地球表面的动力之一,也是地球演变的重要方式之一。
二、变质作用的分类1. 冲刷作用:是指水流流过河床,悬移物磨蚀岩床,从而塑造一些地表结构的作用。
2. 气蚀作用:是指沙尘、冰雹、雨滴等空气中气体和空气分子与岩石完全或部分反应,从而形成各种地质单元的作用。
3. 热蚀作用:是指大气温度变化和潮汐作用等导致岩石表面发生变化的作用。
4. 化蚀作用:是指地表水中的离子(如硫酸根、氯离子、硫离子和硝酸根)与岩石的反应,使其发生变质的作用。
5. 淋滤作用:是指水流经过地表孔洞或田,淋湿岩石后,将含有水溶解物质的水沉积在岩石表面,从而改变岩石的结构的作用。
6. 气固变质:是指在高压、高温条件下,矿物中的原子重新构建,使矿物形成新的结构,形成变质作用的一种类型。
三、变质作用机制1. 冲刷作用:当水流经过岩石,可能携带着碎片或矿物等研磨物,研磨岩石表面,从而形成不同岩性的地质作用。
2. 气蚀作用:气蚀作用可以改变岩石的化学和物理性质,改变岩石的形貌,降低岩石的硬度,让岩石易于磨蚀。
3. 热蚀作用:热蚀作用通常是指岩石与空气中气体直接反应,形成气体与岩石表面所形成的熔岩固液固、岩石形变、分层裂蚀等作用。
4. 化蚀作用:岩石在海洋或地表环境中,可被离子和酸性水溶解、分解,从而改变岩石的结构和形状。
5. 淋滤作用:淋滤作用通常是指岩石在水流的冲刷和渗透作用下,溶解离子由岩石淘洗出去,形成水溶物质的沉积作用。
6. 气固变质:当岩石受到压力、温度的变化,矿物的结构会发生变化,出现新的矿物。
变质岩总结
第一章 变质作用概述
三、变质作用方式(见后):
变质重结晶作用、变质结晶作用、变形作用、 交代作用、变质分异作用。
四、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.
一、变质作用概念
第一章 变质作用概述
(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)特殊条件可以产生重熔(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;物理化学因素。 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。
二、常见区域变质相的划分标志、主要特征及与温克勒变 质级的对比
重点掌握在中压地区,基性系列和富铝系列经受从绿片岩相到麻粒岩 相变质作用,可能出现的典型岩石及典型矿物组合
(1)低绿片岩相,低级变质。矿物组合及典型岩石类型为: 基性岩石:绿帘石+阳起石+绿泥石+钠长石±石英±方解石; 绿泥片岩等绿 片岩; 泥质岩石:白云母+黑云母+绿泥石+石英±硬绿泥石; 绿泥石黑云母片岩等。 (2)高绿片岩相,低级变质。矿物组合及典型岩石类型为: 基性岩石:普通角闪石+绿帘石+钠长石+绿泥石±石英 ; 角闪绿泥片岩等。 泥质岩石:铁铝石榴石+黑云母+白云母+石英; 石榴石黑云母片岩。 (3)低角闪岩相,中级变质。矿物组合及典型岩石类型为: 泥质岩石:十字石+铁铝石榴石+黑云母+白云母+石英±斜长石 ; 十字石二 云母片岩。 泥质岩石:蓝晶石+铁铝石榴石+黑云母+白云母+石英±斜长石 ; 蓝晶石白 云母片岩。 基性岩石:普通角闪石+斜长石(An>30)±黑云母±绿帘石±石英 ;斜长角 闪岩。 (4) 高角闪岩相,高级变质。矿物组合及典型岩石类型为: 泥质岩石:夕线石+石榴石+黑云母+钾长石+石英±斜长石; 石榴夕线钾长 片麻岩。 基性岩石:普通角闪石+斜长石±透辉石±石英; (透辉)斜长角闪岩。 (5)麻粒岩相,高级变质。矿物组合及典型岩石类型为: 基性岩石:紫苏辉石+透辉石+斜长石±石英±角闪石 ; 二辉麻粒岩。 泥质岩石:夕线石+石榴石+堇青石+钾长石+石英±斜长石; 夕线石榴堇青 钾长片麻岩。
变质作用的类型
变质作用的类型一、变质作用的类型依据引发变质作用的主要因素、变质规模,变质作用可分为下面几种常见的类型:区域变质作用:是岩石在大范围内,在温度增高及定向和均向压力、流体等多因素参与下经过重结晶、变质结晶、变形,有时伴随有变质分异或交代等作用的一类变质作用。
大面积的岩石普遍经历了程度不等的变质,所形成的岩石普遍具有结晶片理及其他定向性组构,一般地质构造复杂。
低变质区常保留了原岩某些矿物及结构、构造,而高级变质区常伴随混合岩化作用及岩浆作用。
区域变质作用广泛出现于太古代结晶基底及其他时代的变质活动带,里面状或带状分布,其地质成因极为复杂。
接触变质作用:这种类型变质作用是一种局部性变质作用,常规模不大,围岩主要受岩浆所散发的热量及挥发分的影响,发生重结晶及变质结晶作用而形成新的岩石;有时也可伴有热水溶液交代作用,引起化学成分的变化。
静压力和应力的作用较为次要。
当以温度升高为主时,围岩仅受岩浆体温度影响而发生重结晶、变质结晶作用,变质前后化学成分基本相同,挥发组分仅起催化剂作用。
这类接触变质作用称为热触变质作用。
当接触变质作用发生时,围岩除受岩浆体温度影响外,由于挥发组分的影响,在岩体与围岩之间发生交代作用(化学成分的交换),致使接触带附近岩体和围岩的化学成分发生变化,称接触交代变质作用。
当接触变质作用发生在与火山岩接触的围岩中时,由于火山岩的温度比深部岩浆高,但冷凝速度更快,可发生小规模的高温变质作用,称为高热(烘烤)变质作用。
特征是围岩被烘烤变色、脱水,甚至部分熔融,可出现一些特殊的低压高温矿物,如鳞石英、硅锌矿等。
动力变质作用:动力变质作用是在构造作用过程中所产生的强应力作用下,岩石发生破碎、变形的同时,伴一定的变质结晶、重结晶作用的一类变质作用。
其发育常受断裂构造所控制,原岩受动力变质作用后的变化也极为复杂,有时碎裂作用占主导地位(脆性状态下的岩石),变质结晶、重结晶作用轻微。
有时变形作用(塑性状态下的岩石)和变质结晶、重结晶作用都很显著,视动力变质作用发生时的地质环境及热动力条件而定。
变质作用类型及主要特征
变质作用类型及主要特征变质是指物质在一定条件下发生化学或物理性质的改变。
根据变质作用类型及其主要特征,我们可以将变质分为以下几类:热变质、压力变质、化学变质、生物变质和放射性变质。
一、热变质热变质是指物质在高温下发生的变质过程。
高温会使分子内部结构发生变化,甚至破坏分子之间的化学键,从而改变物质的性质。
热变质常见于矿物质岩石的形成过程中,如花岗岩的形成就是由于地壳深部的岩石在高温下发生了热变质。
二、压力变质压力变质是指物质在高压力下发生的变质过程。
高压力会改变物质的晶格结构,使其变得更加致密和均匀。
压力变质常见于地壳深部的岩石变形过程中,如板块碰撞造成的造山带中的变质作用。
三、化学变质化学变质是指物质在化学环境中发生的变质过程。
化学变质主要通过物质与周围环境中的化学物质发生反应,改变物质的化学成分和性质。
化学变质常见于岩石中的矿物质发生溶解、沉淀、脱水、氧化、还原等反应过程,产生新的矿物质。
四、生物变质生物变质是指物质在生物活动作用下发生的变质过程。
生物变质主要是由于生物体的代谢产物、分泌物和尸体在环境中发生化学反应,产生新的物质。
生物变质常见于有机物的分解过程,如植物叶片腐烂产生的腐殖质。
五、放射性变质放射性变质是指物质在放射性物质的辐射下发生的变质过程。
放射性变质主要是由于放射性衰变产生的高能射线与物质相互作用,导致物质结构发生改变。
放射性变质常见于放射性元素的衰变过程中,如铀系列元素衰变产生的放射线对岩石的变质作用。
变质作用包括热变质、压力变质、化学变质、生物变质和放射性变质。
每种变质作用都有其独特的特征和影响,对地球内部岩石和地壳岩石的形成、变形和演化起着重要的作用。
通过研究变质作用,可以深入了解地球的内部结构和演化过程,也对矿产资源的形成和分布具有重要意义。
变质作用及变质岩
三、变质作用的方式
1、重结晶作用:指在原岩基本保持固态条件下,同种矿物的化学组 重结晶作用: 重结晶作用 分的溶解、迁移和再次沉淀结晶,使粒度不断加大,而不形成新的矿 物相的作用。例如,石灰岩变质成为大理岩。 2、变质结晶作用:指在原岩基本保持固态条件下,形成新矿物相的 变质结晶作用: 变质结晶作用 同时,原有矿物发生部分分解或全部消失。这种过程一般是通过特定 的化学反应来实现的,又称为变质反应。在矿物相的变化过程中,多 数情况下岩石中的各种组分发生重新组合。在变质结晶作用中形成新 矿物相的主要途径有脱挥发分反应、固体-固体反应和氧化-还原反 应等。变质岩中新矿物相的出现首先受变质反应过程中物理化学平衡 原理的控制,其次受化学动力学有关原理的控制。
第四章 变质作用及变质岩
★变质作用的因素
高温高压带 低温高压带 高温低压带
及类型
洋壳
大陆壳
★变质岩的Байду номын сангаас般特
征
岩石圈
第一节 变质作用的因素及类型
一、变质作用的概念
变质作用
指地壳中已经形成的岩石在高温高压和化学 活动性流体作用下,引起岩石的结构、构造或成 分发生变化,形成新的岩石的一种地质作用。 岩石是否发生变质要看其有无重结晶现象或 有无变质矿物出现为标志。 岩石的变质作用是在固态状况下进行的。
如橄榄石和钙长石在一定的压力下就会形成石榴子石,如下式:
2)定向压力(应力):当物体遭受定向外力作用, )定向压力 其内部就会产生一种抵抗力,称为应力。应力是 由构造运动或岩浆作用产生的一种侧向压力,也 称为动压力。 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。例如当岩石受到挤压、断裂活动或岩 浆侵入,一方面可使它变形或破碎;另一方面也 可使它重结晶,并使岩石中片状或柱状矿物在垂 直于应力方向生长、拉长或压扁,形成明显的定 向排列,从而使岩石具有各种片理构造。
变质作用及变质岩
岩浆岩占总面积的76%,沉积岩20%, 变质岩不足4%。 岩石圈的总体积
沉积岩约占总体积的5%,岩浆岩35%, 变质岩60%。
地质作用与三大岩类的形成
岩浆作用
沉积作用
变质作用
沉积岩
变质岩
岩浆岩
三 大 岩 类 的 相 互 转 化
沉积岩
变质岩 岩浆岩
出露到地表面的岩浆岩、变质岩与沉积岩,在大气圈、水圈 与生物圈的共同作用下,可以经过风化、剥蚀、搬运作用而变成 沉积物,沉积物埋到地下浅处就硬结成岩--重新形成沉积岩。
韧性变形
变质作用的基本类型: (3)区域变质作用
是在大区域范围内发生,影响的范围可达数千 至数万km2以上,影响深度可达30 km以上。常发 生在板块边界附近与大断裂带附近。由温度、压力、 化学活动性流体等多种因素引起的变质作用。 变质环境:温度在200-800℃之间, 静岩压力可随埋深不同而变化,存 在较强的定向压力(构造应力)。
每公里厚的岩石压力约为275巴; 地下10 公里 约2750巴; 地下 20公里 约5500巴。
静压力是各向同性的,作用结果使岩石中 矿物变为密度大,体积小的新矿物。 2.定向压力——
作用于地壳岩石的侧向挤压力,具有方向性, 主要是构造力的作用造成。作用结果使岩石中 片、柱状矿物定向排列。
挤压力 剪切力
沉积岩
埋到地下深 处的沉积岩或 岩浆岩,在温 度不太高的条 件下,可以以 固态的形式发 生变质,变成 变质岩.
变质岩
岩浆岩
沉积岩
变质岩 岩浆岩
不管什么岩石, 一旦进入高温(大 于700~800℃)状 态,岩石就将逐渐 熔融成岩浆。岩浆 在地下浅处冷凝成 侵入岩,或喷出地 表而形成火山岩。
变质作用类型、概念、特点及代表性岩石
2.角岩又称角页岩。是由泥质岩石(粘土岩、页岩等)、粉砂岩、火山岩等经热接触变质作用而成的变质岩,原岩已基本上重结晶,细粒变晶结构,块状构造,致密坚硬,一般为灰、灰黑和近于黑色。矿物成分有长石、石英、云母、角闪石等,但肉眼常难分辨;有时具红柱石等变斑晶(呈柱状,横断面近方形,具黑心),称红柱石角岩;若红柱石呈放射状,则通称菊花石。
9.麻粒岩是在高温高压条件下形成的区域变质岩,温度大致为700—900℃,压力为0.7×1010—1.2×1010Pa,相当于地下25—40km的深度。浅色矿物成分主为斜长石,有时含有石英,暗色矿物主为不含或基本不含水的矿物,如紫苏辉石、透辉石等,有时含有黑云母、普通角闪石、石榴子石等。具中粗粒花岗变晶结构,片理构造不清楚,块状构造。暗色矿物含量若少于30%,称浅色麻粒岩或酸性麻粒岩;其含量若大于30%(甚至可达80—85%),称暗色麻粒岩或基性麻粒岩。麻粒岩是变质程度最深的岩石,关于其成因,普遍认为是原先位于地壳上部的岩石因构造运动而逐渐埋藏到地下深处,受到高温变质作用而成。70年代以后,有的地质学家认为是由上地幔派生的岩浆,上升侵入地壳底部,在高温高压下变质而成。还有一种看法,原岩是洋壳板块俯冲至地壳深处熔融的产物。麻粒岩广泛分布于太古宙古老地层中,并常富含金、银、铬、镍、铂、铜、铅、硼、石墨、压电石英、宝石、云母、金红石、磷灰石等矿产。
6.片麻岩具明显片麻状构造的岩石。主要矿物成分为长石、石英(二者含量大于50%,而长石一般多于石英)等,片状和柱状矿物有云母、角闪石、辉石等,有时含矽线石、石榴子石等变晶矿物。属于变质程度较深的区域变质岩,但在高温热接触变质作用下,也可形成片麻岩。原岩为粘土岩、粉砂岩、砂岩和中酸性火成岩等。根据岩石中长石种类和主要片状、柱状矿物,还可进一步命名。如角闪斜长片麻岩、黑云斜长片麻岩、黑云角闪斜长片麻岩、黑云钾长片麻岩等。若长石种类不定,则长石不参加命名。
4第三章变质作用分类及基本特征
4第三章变质作用分类及基本特征变质是指岩石在高温高压作用下发生的一系列物质结构、组分和矿物成分的改变过程。
变质可以将岩石从原岩石向变质岩转化,产生新的矿物组合和结构,改变岩石的物理、化学性质。
变质作用的分类主要有两种方法:根据变质作用的机制和根据变质作用的程度。
一、根据变质作用的机制,变质作用可以分为以下几种:1.热变质热变质是指岩石在高温作用下发生的改变。
高温是促使岩石发生变质的主要因素,可以导致矿物的熔融、晶体的长大、矿物的相变等。
热变质可以进一步分为接触变质和区域变质。
-接触变质:接触变质是指岩石接触到岩浆或岩浆脉时发生的变质作用。
岩浆的高温和热量会使得与其接触的岩石发生变化,形成接触变质岩。
接触变质岩主要由斜长石、石榴子石、角闪石等矿物组成。
-区域变质:区域变质是指广泛区域内的岩石受到地壳深处岩石的热力的影响而发生的变质作用。
区域变质作用通常发生在造山带和地壳板块运动的活跃区域,形成了大面积的变质带。
常见的区域变质岩有片麻岩、千枚岩、云母片岩等。
2.压力变质压力变质是指岩石受到巨大压力作用下发生的变质作用。
压力可以改变岩石的物理和化学性质,例如使岩石紧密堆积、成层排列、矿物更加排列有序。
压力变质可以分为两种形式:一是岩石受到的方向性应力压力,岩石中的矿物具有一定的方向性排列;二是岩石受到的等向性应力压力,岩石中的矿物没有特定的方向性排列。
常见的压力变质岩有片麻岩、石英岩、大理石等。
3.流体作用流体作用是指流体通过岩石内部,改变了岩石中的物质组成和结构的变质作用。
流体作用主要包括水蚀作用、热液作用、气体作用等。
这些流体既可以来自外部环境,也可以是由于岩石内部的变质和化学反应产生的。
流体作用使得岩石中的矿物溶解、迁移、重新沉淀,形成了许多矿床。
常见的热液作用是在岩石中形成金矿、银矿、铅锌矿等。
二、根据变质作用的程度,变质可以分为以下几种:1.低级变质低级变质是指岩石在相对较低的温度和压力条件下发生的变质作用。
变质作用类型
变质作用类型的划分对变质作用的类型进一步划分,自变质岩作为一门独立学科的出现就提出许多分类,下面简要介绍常见的变质作用类型:区域变质作用(regional metamorphism):最先是由法国学者 A.Daubree 于1859年提出,是指大面积的岩石,因为温度增高和压力的作用等多种因素下,发生了程度不等的重结晶和变形的一类变质作用。
区域变质作用形成的岩石普遍具有结晶片理及其他方向性组构。
接触变质作用(contact metamorphism):是指在岩浆作用影响下,围岩主要受岩浆体温度的影响而产生的一种局部性变质作用。
通常规模不大,围岩主要受岩浆散发的热量及挥发份的作用。
当围岩仅受岩浆体温度影响而发生重结晶作用、变质结晶作用,变质前后化学成分基本相同,这类变质作用称为热接触变质作用。
当围岩除受岩浆体温度影响外,由于挥发组分的影响,岩体和围岩发生交代作用,致使接触带附近的岩体和围岩的化学成分也发生变化,称为接触交代变质作用。
动力变质作用(dynamo metamorphism):是一种由于构造作用过程中所产生的强应力作用下,岩石发生破碎、变形,在破碎、变形的同时,伴有一定重结晶作用。
其发育常受断裂构造控制,原岩的变化主要以脆性变形和塑性变形为主。
气液变质作用(Pneumatolytic hydrothermal metamorphism):是由于热的气体及溶液作用于已形成的岩石,使已有的岩石产生矿物成分、化学成分及结构构造的变化,称为气液变质作用。
气液变质作用通常沿构造破碎带及矿脉边缘发育。
变质作用类型划分的目的,是把自然界出现的不同类型的变质岩石组合,进行综合分析、比较,找出他们内在联系,从成因上阐述他们的相互关系及矿产形成、分布的规律。
过去有很多分类,有的侧重于形成时的地质环境;有的强调形成时的物化因素;有的侧重于矿物组合及变形作用特点;也有的考虑到变质岩石的分布规律和引起变质作用的方式等等。
4第三章变质作用分类及基本特征
变质构造 (metamorphic structure)
变余(残余)构造 (palimpsest or relict structure): 变质不
等化学系列:等化学系列是指原始岩石化学成分相 同的所有岩石,其矿物组合不同是由变质作用类型 和变质作用强度决定的。
等物理系列:是指同一变质作用条件下形成的所有 岩石,其矿物组合的不同是由于原岩的化学成分决 定的。如一个变质带和变质相的岩石。
2.
变质岩化学类型的划分
Tuner( 1955 )简明等化学分类 (1)泥质岩类:原岩为泥质沉积物。
变晶结构 (blast texture): 变晶的大小、几何形态、自形程
度、相互关系统称之。
变形结构 (deformation texture): 与变形有关的,产生粒径
减小的结构效应称之。
变余结构 (palimpsest textuer): 变质岩(特别是浅变质岩 )中保留下来的原岩结构特征。又称之为残余结构(relict texture)
按粒度
粗粒(>2mm);中粒(2~1mm);细粒(1~0.1mm);微粒(<0.1mm)
按自形程度
自形变晶(idioblastic);半自形变晶(hypidioblastic);他形变晶(allotrioblastic)
按颗粒相对大小
等粒结构 (homogranular texture);不等粒结构 (heterogrannlar texture);若颗粒粒度 呈双模式分布,大颗粒 (变斑晶) 为小颗粒包围,呈斑状变晶结构 (porphyroblastic texture)
4 岩石学——变质岩
CO2 ↑
▲脱水-脱碳酸反应——兼有上述两种反应的特点。如 Ca2Mg5Si8O22(OH)2 + 3CaCO3 +2 SiO2
透闪石(Tr) Cc Q
5CaMgSi2O6 + 3CO2 ↑ + H2O ↑
透辉石(Di)
5Mg2SiO4 + 4H2O
镁橄榄石(Fo)
2Mg3[Si2O5](OH)4 + 4MgO + SiO2 (去硅、去镁)
叶腊石(Pyp)
Al2SiO5 + 3SiO2 + H2O ↑
铝硅酸盐
▲脱碳酸(CO2)反应——反应矿物中有含碳酸根的矿物,反应后有CO2生成。如 CaMg(CO3)2 + 2SiO2
白云石(Do)
CaMgSi2O6 + 2CO2 ↑
透辉石(Di)
CaCO3 + SiO2
方解石(Cc)
CaSiO3 + 硅灰石(Wo)
C 特征变质矿物和贯通矿物 • 特征变质矿物: 仅稳定存在与很狭窄的温度-压力 范围内的矿物。 如硅灰石、滑石、绿帘石和富铝矿物叶蜡石、红柱石、
蓝晶石、夕线石、堇青石、十字石、石榴子石等 • 贯通矿物: 在很宽的温度-压力范围内稳定存在的
矿物。 如石英、钾长石、斜长石、橄榄石、普通辉石、普通角
闪石、黑云母、白云母
●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。 ●动力变质作用:分布在构造断裂带中,应力起主导作用,变质机理主要是变形。
2)区域变质作用:发生在岩石圈的广大范围内,各种温压、化学活性流体 共同起作用,变质机理复杂多样,很难找到变质和未变质间的 界线。又分为:
化学变质知识点总结
化学变质知识点总结化学变质是指由于物质内部结构或组成发生变化而导致物质性质发生改变的过程。
化学变质是化学反应的一个重要概念,它不仅在实际生活中具有重要意义,也是化学学科中的一个重要研究内容。
化学变质包括有机物和无机物的变质,对于有机物的变质主要是指有机物在溶液中发生的酸碱中和、氧化还原等化学反应,而无机物的变质则通常是指固体物质的结构和性质的变化。
化学变质的表现形式化学变质的表现形式有很多种,一般包括以下几种:1.有机物的变质:有机物的变质主要是指有机物在溶液中发生的酸碱中和、氧化还原等化学反应。
比如蛋白质的变质就是其受热而变性,使蛋白质的空间结构发生改变,失去其原有的功能。
此外,植物和动物组织中的脂肪和糖类也能通过一系列的化学反应而发生变质。
2.无机物的变质:无机物的变质指的是固体物质的结构和性质的变化。
比如碳酸钙在酸性溶液中会发生溶解,使其变质。
另外,氧化还原反应也是无机物的变质的常见形式,比如铁的生锈和铜的变绿等。
化学变质的原因化学变质通常是由于外部条件的改变或内部原因引起的。
其中,外部条件的改变一般包括温度、压力、pH值、溶剂的变化等,而内部原因主要包括有机物和无机物本身的性质和结构。
1.温度:温度是引起化学变质的最常见原因之一。
当温度提高时,分子的运动速度加快,碰撞力增大,化学反应速率也随之增大。
除此之外,温度的变化还会直接影响物质的相变,比如固体经加热变成液态,或者气体经冷却变成液体。
2.压力:压力也是引起化学变质的重要原因。
当物质处于高压下时,分子之间的空间会变得更加狭窄,分子的运动会受到压制,化学反应速率也会受到影响。
3.pH值:pH值是影响化学反应的重要因素之一。
在有机物的变质中,pH值的变化会对蛋白质等大分子产生不可逆的变性。
在无机物的变质中,pH值的变化也会影响氧化还原反应的进行。
4.溶剂的变化:溶剂的变化也会引起物质的化学变质。
比如有机物在不同的溶剂中会发生不同的化学反应,甚至会发生化学变性。
变质作用的基本概念
高级(温)变质:深熔作用(部分熔融——岩浆岩成 因术语),总体属于岩浆作用范畴;
埋藏变质:成岩过程中得压实、重结晶与交代作 用,属于沉积作用范畴。
1、பைடு நூலகம்变质结晶作用
先存岩石(原岩)在变质作用温度压力条件 范围内发生得矿物再生长作用称变质结晶作 用。
狭义得重结晶:recrystallization ,Raymond, 2002)——矿物结构调整: 纯灰岩(沉)大理岩(变) 纯石英砂岩(沉) 石英岩(变) 矿物得成核、结晶生长受表面能最低原理 控制
细粒大理岩 粗粒大理岩
纯 灰 岩
原岩为单矿物岩 只有结构变化而 无成分变化
Raymond, 2002
扩散(diffusion):组分受浓度差驱动,从高浓度域向低浓度域 迁移,主要发生在粒间孔隙溶液中;粒间孔隙溶液中某种活动 组分浓度或化学位梯度就是运移与交代得主要动力;
交代作用也见于岩浆岩与沉积岩得形成过程;变质交代作用 仅指发生在变质作用条件范围内得交代作用。
大家有疑问的,可以询问和交流
可以互相讨论下,但要小声点
流体中得成分可直接参加岩石得形成(变质反应),成为矿物晶 格得一部分;
影响某种流体组分得分压,影响相关变质反应得平衡温度; 流体作为介质为组分运移提供载体,或媒质促进矿物得溶解速 率、促进深熔作用而混合岩化、交代作用、与降低脆-韧性变形得 转变温度等。
4、时间(t)
变质作用时间因素通常从两个角度理解:一就是变质作用发 生得地质时代(Geological age),即不同时代变质作用得特点不 同,这就是由地球演化得方向性与不可逆性决定得;二就是一次 变质作用事件自始至终所经历得时间跨度(time span),尤其就是 变质热峰持续时间,足够长得时间可以使变质反应得以彻底进 行。
变质作用的机制、基本概念和地质分类
开放系统 组分带入带出 矿物成分改变
岩石总化学成分不变 岩石总化学成分改变
体积改变
体积不变
变质结晶作用机制
2 变形 (deformation)
偏应力施加于岩石,当应变增加至超越弹性极限,岩石就会产生永久变形
不同环 境条件
a. 近地表低温低压和较高应变速率条件下,岩石显 示脆性行为(brittle behavior)永久变形机制为脆性 变形,表现为岩石沿裂缝破裂,产生碎裂和断裂
特征:在变形晶体中产生 大量细小(粒径一般小于 0.02—0.03mm) 的亚颗粒
重结晶
剩余应变能的消耗过 程
特征:发育和生长无 应变新颗粒
新颗粒首先从高应变区开始发育,通过亚颗粒的旋转及其边 界迁移、消耗老颗粒而生长。重结晶颗粒比亚颗粒稍大但仍 较细,颗粒形态为压扁拉长状,原始边界被破坏,显示不稳 定态。进一步重结晶使颗粒粒度增大,呈矩形状而达稳定态
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、碰撞带等)、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 )和压力(P )
变质岩形成于地下一定深处,其矿物组 合与一定的P-T条件相适应。当P-T条件改 变时,就会变得不稳定,就会发生化学反 应(变质反应)形成新P-T条件下稳定的新的 矿物组合
地下变质环境
存在3种压力:
负荷压力Pl来 自上覆岩石柱
(等于上覆单
位岩石柱的重
量)
图17-10 作用于单位岩石的不同压力类型
定向压力来自 简图
构造运动
σA. 垂直直应力;σB. 侧向直应力;
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变嵌晶(poikiloblast): 大颗粒包裹小颗粒.
筛状结构(sieve texture): 当包裹体很多时.
残缕结构(helicitic texture): 当包裹体呈定向排列时.
雪球结构(snowball texture): 若残缕强烈弯曲呈“S”形,
形如雪球.
这种包裹关系通常解释为大矿物比周围矿物生长的快,
• 鳞片变晶结构(lepidoblastic texture): 以板状或叶片状矿物为主组
成, 如云母、绿泥石、滑石等
片状矿物组成,
• 纤维状变晶结构(nematoblastic
texture): 以针状或长柱状矿物为主
组成. 如阳起石、透闪石、矽线石 、硅灰石等,它们常成平行排列或
呈束状、放射状、扇状、毛发状等
在等化学变质情况下,变质岩的化学成分(H2O、CO2除外)完 全取决于原岩成分。 根据原岩类型,变质岩可以分为:
正变质岩(orthmetamoprhite)-原岩为火成岩 副变质岩(parametamorphite)-原岩为沉积岩
在异化学变质作用情况下,变质岩的化学成分既取决于原岩的化 学成分,又取决于交代作用的类型合强度。 变质作用过程中,原岩的结构、构造可以完全发生改变,但 是化学成分则基本保持不变,即使是异化学变质,也或多或少保 留原岩化学成分变异的某些特征。因此,变质岩的化学成分是恢 复原岩和划分变质地层的标志重要。
等化学系列:等化学系列是指原始岩石化学成分相 同的所有岩石,其矿物组合不同是由变质作用类型 和变质作用强度决定的。
等物理系列:是指同一变质作用条件下形成的所有 岩石,其矿物组合的不同是由于原岩的化学成分决 定的。如一个变质带和变质相的岩石。
2.
变质岩化学类型的划分
Tuner( 1955 )简明等化学分类 (1)泥质岩类:原岩为泥质沉积物。
变质岩矿物成分取决于岩石化学成分和变质作用条件
三.变质岩的结构构造
1. 概述 2. 变质结构 (metamorphic texture) 3. 变质构造 (metamorphic structure)
1.
概述
• 变质岩的结构、构造和化学成分、矿物成分, 是
变质岩的重要特征. 是恢复原岩、再造变质作用
集合体。
• 交叉变晶结构(decussate
texture)或横交结构
(disblastic texture): 以板状、叶片状、柱状矿 物为主,没有定向分布时。
• 束状变晶结构(sheaf texture):由板状至针状 矿物的发散束状集合体 组成的结构。
变晶之间的包裹关系―― 嵌状变晶结构(poikiloblastic texture)
Feldspar, quartz, cordierite
Least Euhedral
反映变晶粒度、自形程度和形状特征的变晶结构
按粒度
粗粒(>2mm);中粒(2~1mm);细粒(1~0.1mm);微粒(<0.1mm)
按自形程度
自形变晶(idioblastic);半自形变晶(hypidioblastic);他形变晶(allotrioblastic)
①Al2O3过剩(K2O不足)的泥岩-高岭石蒙脱石; 粘土为主
② K2O过剩( Al2O3不足)的变质泥岩-以水云母(伊利 石 )为主的泥岩。 (2)长英质:包括砂岩、酸性岩浆岩等。 (3)钙质:原岩为各种灰岩、白云岩等。 (4)基性:包括基性侵入岩、火山岩 以及铁质白云质泥灰 岩 、杂砂岩等。 (5)镁质:原岩为相近的超基性岩以及与之成分泥岩、砂岩。
细粒自形 结构细粒半自 形结构 Nhomakorabea细粒半自 形结构
细粒他形 结构
花岗变晶结构( granoblastic texture):主要由等 轴或近等轴粒状矿物组成(长石、石英、方解 石等)所组成. 变粒粒岩、石英岩、大理岩以及 接触变质的角岩类常具有这种变晶结构. 花岗变晶多边形结构(granoblastic polygonal texture): 颗粒边界多为直线状. 花岗变晶多缝合结构(granoblastic polysutured texture): 颗粒边界多为锯齿状.
变晶结构 (blast texture): 变晶的大小、几何形态、自形程
度、相互关系统称之。
变形结构 (deformation texture): 与变形有关的,产生粒径
减小的结构效应称之。
变余结构 (palimpsest textuer): 变质岩(特别是浅变质岩 )中保留下来的原岩结构特征。又称之为残余结构(relict texture)
Bt+Ser
Cpx
2. 变质结构 (metamorphic texture)
①
变晶结构
变晶的自形程度、相对大小甚至包裹关系取决于晶体在固态下形成自 形晶的能力(成面能form energy)和生长速度。判断变晶的先后关系 需变晶之间的反应。成面能是一种物理性质,它随不同的矿物而有变 化。Becke(1913):区域变质岩中的矿物按照固态生长条件下结晶成完 好晶面的相对能力,提出变晶系。
雪球结构(snowball texture): 若残缕强烈弯曲 呈“S”形,形如雪球,又 称雪球结构.
Figure 23-48a. Interpreted sequential development of a polymetamorphic rock. From Spry (1969) Metamorphic Textures. Pergamon. Oxford.
按粒度
粗粒(>2mm);中粒(2~1mm);细粒(1~0.1mm);微粒(<0.1mm)
按自形程度
自形变晶(idioblastic);半自形变晶(hypidioblastic);他形变晶(allotrioblastic)
按颗粒相对大小
等粒结构 (homogranular texture);不等粒结构 (heterogrannlar texture);若颗粒粒度 呈双模式分布,大颗粒 (变斑晶) 为小颗粒包围,呈斑状变晶结构 (porphyroblastic texture)
第三章 变质岩的基本特征和分类命名
一.变质岩的化学成分和化学类型 二.变质岩的矿物成分 三.变质岩的结构构造 四.变质岩的岩相学分类和命名
一. 变质岩的化学成分和化学类型
1. 变质岩的化学成分
2. 变质岩化学类型的划分
1.
变质岩的化学成分
变质岩是原岩(岩浆岩、沉积岩)在固 态的条件下,经变质作用而产生的,所 以其化学成分与原岩成分关系密切,但 又和变质作用关系的特征有关。 根据统计分析,变质岩化学成分与岩浆 岩、沉积岩相比,成分变化范围大,相 当于两者变化的总范围。
按颗粒相对大小
等粒结构 (homogranular texture);不等粒结构 (heterogrannlar texture);若颗粒粒度 呈双模式分布,大颗粒 (变斑晶) 为小颗粒包围,呈斑状变晶结构 (porphyroblastic texture)
反应矿物结晶习性和几何形态
粒状变晶结构 (花岗变晶结构, granoblastic texture) );鳞片变晶结构 (lepidoblastic texture) ;纤状变晶结构 (nematoblastic texture) ;交叉变晶结构 (decussate texture)或 横交结构 (disblastic texture) ;束状变晶结构 (sheaf texture)
变质岩中三大结构类型:变晶结构 (blastic texture)、变形结构 (deformation texture)和残余结构 (relict texture)
变质构造 (metamorphic structure)
变余(残余)构造 (palimpsest or relict structure): 变质不
彻底保留下来得从原岩构造。
变质构造 (metamorphic structure) 定向构造 (directional structure): 变质矿物的定向排列,
出现优势方位。偏应力作用的结果。
无定向构造 (non-directional structure ): 变质矿物颗粒随
机分布,无定向性。
历史和变质岩分类命名的重要标志。 • 化学成分主要反应原岩的特点, 矿物成分主要反
应变质作用条件, 而结构构造则主要反应变质作 用机制. 因此在研究变质作用机制时, 结构构造 的作用是化学成分和矿物成分代替不了的.
变质结构 (metamorphic texture)
变晶(blast): 变质作用产生的变质矿物称之为变晶.
变质岩结构的基本类型
变余结构构造常是查明原岩成因类型的重要根据之一, 工作中应予以重视. 变余结构构造特点: 外貌上具原岩的结构构造特征, 成分上由变质矿物组成. 岩浆岩变余结构构造:变余辉长结构、变余辉绿结构、变余斑状结构等。变 余气孔构造、变余流纹构造、变余枕状构造和变余杏仁构造等。 火山沉积岩变余结构构造:变余岩屑、晶屑等。 沉积岩变余结构构造:变余砂状结构、变余层理构造等。
两者基本同时形成. 但这只有当被包裹矿物在基质中能
观测到才成立.
变嵌晶(poikiloblast): 大颗 粒包裹小颗粒, 前者称为变 嵌晶. 筛状结构(sieve texture):当 包裹体很多时, 称筛状结构
称残缕结构(helicitic texture):当包裹体呈定 向排列时,称残缕结构.