超高压变质岩的塑性流变：显微构造和变形机制
第四章变形机制介绍
填方解石细脉) , ③期的细脉切过②期的(单偏光)
二、晶内滑移作用
• 晶内滑动有三种形式：平移滑动、双晶滑移和扭折
• 1.平移滑动：晶体一部分相对另一部分发生了单位晶格的整数倍滑移。
• 滑动时角剪切应变发生变化,晶格内部质点排列不变.滑动后晶体形态发 生改变,结晶学优选方位发生改变 .形成变形纹,变形条带,拔丝构造,波状 消光等组构
太行山北段中新生代断层岩 碳酸盐岩区碎裂岩系列断层岩典型显微构造特征 Typical microstructures of cataclasite series in carbonate rock. a 计鹿村北灰质初碎裂岩(单偏光) ;b 蓬头村北灰质碎裂岩(单 偏光)
花岗岩岩体区碎裂岩系列断层岩的典型显微构造特征 Typical microstructures of cataclasite series in granitic rock. a 大河南岩体赵家蓬调和寺农场附近初碎裂岩(单偏光) ;b 王 安镇岩体康家沟村附近碎裂岩(正交偏光)
• 2.双晶滑动 在晶内滑移时,如果晶体的一部分相对另一部
• 分滑移的距离为单位晶格的非整数倍.其特点是: a 剪切应变是恒定的,其大小严格受地为双晶的几何要求所决 定的. b.滑移的结果造成了相对位移两侧晶体以滑移面为对称面成 镜像对称,即产生了机械双晶. c.双晶滑移也可以产生矿物集合体的形态和结晶方位优选. d.产生双晶滑移的剪应力比产生平移滑移所需要的剪应力高 许多. 平移滑移和双晶滑移是低温条件下塑性变形的唯一的变形机 制.
岩石的脆性破坏 ������ 试验和自然界宏观破裂的主要 形式 – 张裂——位移方向垂直于破裂 面 剪裂——位移方向平行于破裂面
–
库仑剪破裂准则： ������ 问题的提出–岩石 实验中破裂面与应力 圆中最大剪应力作用 面不一致–自然界岩石 实际共轭剪裂面夹角 也不是90° ������ 库仑准则的核心– 剪破裂不仅与剪应力 有关，而且与正应力 有关������ 经验公式
变质岩的结构类型
变质岩的结构类型变质岩的结构构造和化学成分、矿物成分一起，是变质岩的最基本的特征，是恢复原岩、再造变质作用历史及岩石分类命名的标志。
变质岩的化学成分主要反映原岩特点；变质岩的矿物成分主要反映变质作用条件下，那么结构构造则主要是变质作用机制的反映。
变质岩结构、构造的成因分类：变晶结构变余构造变余结构变成构造变形结构交代结构对结构、构造的研究，可以了解变质岩形成过程的变质作用类型、因素、方式和程度；再者，结构和构造是变质岩分类命名的重要依据之一。
1变质岩的结构(1)变形结构原岩在定向压力作用下，当压力超过岩石或矿物的弹性极限时，便发生塑性变形；当压力超过其强度极限时，则发生破裂和粒化作用，形成碎裂结构。
碎裂结构是以岩石、矿物的形变为主，可伴有矿物的重结晶和变质结晶。
根据破碎、变形特点和程度可细分为：碎裂结构、碎斑结构和糜棱结构等类型。
碎裂结构岩石或（和）矿物颗粒产生裂隙、裂开并在颗粒的接触处和裂开处被破碎成许多小碎粒（即碎边），因而矿物颗粒或其集合体的外形都呈不规则的棱角状、锯齿状；粒间则为粒化作用形成的细小碎粒和粉末；破碎的颗粒间一般位移不明显。
碎斑结构当破碎剧烈时，在粉碎了的矿物颗粒（称碎基）中还残留有部分较大的矿物碎粒，很象斑晶（即碎斑），称为碎斑结构。
碎斑形状不规则，其撕碎状边缘、裂纹，波状消光发育。
碎基是粒化的细小碎粒至隐晶质状的粉未；碎基颗粒往往也具波状消光等现象。
当碎斑很少时，过渡为碎粒结构；若碎基的粒径为＜0.02mm时，可称为碎粉结构。
糜棱结构矿物颗粒几乎全部破碎成细小颗粒（常为粒径0.5mm以下的细粒至隐晶质状，称为糜棱质），并在应力作用下形成矿物的韧性流变现象；糜棱质呈明显的定向排列，形成明显糜棱面理、片理或条带状、条纹状构造等；其中可残留少量稍大的矿物碎粒（即碎斑，常为具粒内变形的石英、长石等）。
当碎斑较多时，可称为初糜棱结构；当碎基粒径<0.02mm时，可称为超糜棱结构。
滇西哀牢山变质杂岩中含石墨岩石的变形-变质温度、构造特征及流
第９ ４卷 第２期２ ０ ２ ０年２月 地 质 学 报 ＡＣＴＡ ＧＥＯＬＯＧＩＣＡ ＳＩＮＩＣＡ Ｖｏｌ．９４Ｎｏ．２Ｆｅｂ．２ ０ ２ ０注：本文受国家重点研发计划（批准号２０１７ＹＦＣ０６０２４０１）、优秀青年基金项目（批准号：４１７２２２０７）及国家自然科学基金面上项目（批准号：４１４７２１８８，４１４３０２１１）联合资助。
收稿日期：２０１８－１２－２４；改回日期：２０１９－０２－２７；网络发表日期：２０１９－０４－１９；责任编辑：黄敏。
作者简介：吕美霞，女，１９９４生。
博士在读一年级，研究方向构造地质学。
中国地质大学（武汉）地球科学学院；Ｅｍａｉｌ：ｌｖ－ｅｒｉｃｓ＠ｆｏｘｍａｉｌ．ｃｏｍ。
通讯作者：曹淑云，女，１９７８年出生，教授、博导，构造地质学专业，中国地质大学（武汉）地球科学学院；Ｅｍａｉｌ：ｓｈｕｙｕｎ．ｃａｏ＠ｃｕｇ．ｅｄｕ．ｃｎ。
引用本文：吕美霞，曹淑云，李俊瑜，程雪梅．２０２０．滇西哀牢山变质杂岩中含石墨岩石的变形－变质温度、构造特征及流变弱化意义．地质学报，９４（２）：４９１～５１０，ｄｏｉ：１０．１９７６２／ｊ．ｃｎｋｉ．ｄｉｚｈｉｘｕｅｂａｏ．２０１９１３８．ＬüＭｅｉｘｉａ，Ｃａｏ Ｓｈｕｙｕｎ，Ｌｉ Ｊｕｎｙｕ，Ｃｈｅｎｇ Ｘｕｅｍｅｉ．２０２０．Ｔｈｅ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ－ｍｅｔａｍｏｒｐｈｉｃ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｎｄ ｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｗｅａｋｅｎｉｎｇ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｇｒａｐｈｉｔｅ－ｂｅａｒｉｎｇ ｒｏｃｋｓ ｉｎ ｔｈｅ Ａｉｌａｏｓｈａｎ ｍｅｔａｍｏｒｐｈｉｃ ｃｏｍｐｌｅｘ，ｗｅｓｔｅｒｎ Ｙｕｎｎａｎ．Ａｃｔａ Ｇｅｏｌｏｇｉｃａ Ｓｉｎｉｃａ，９４（２）：４９１～５１０．滇西哀牢山变质杂岩中含石墨岩石的变形－变质温度、构造特征及流变弱化意义吕美霞，曹淑云，李俊瑜，程雪梅中国地质大学（武汉）地质过程与矿产资源国家重点实验室，地球科学学院，武汉，４３００７４内容提要：前人研究表明石墨化作用与变质温度具有良好的相关性，同时室内摩擦实验研究认为少量石墨就能够有效地降低断层摩擦阻力，进而被认为对断层弱化起着重要的固体润滑作用而开始受到大家的关注。
岩石显微构造分析现代技术――EBSD技术及应用
第21卷第10期2006年10月地球科学进展A DVANCE S I N E AR TH S C I ENC EV o l.21 N o.10O c t.，2006文章编号：1001-8166（2006）10-1091-06岩石显微构造分析现代技术———E B SD技术及应用曹淑云，刘俊来（中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室，北京 100083；中国地质大学岩石圈构造、深部过程及探测技术教育部重点实验室，北京 100083）摘 要：E B SD技术的发展，为岩石显微构造分析开辟了一个全新的领域。
它与现代扫描电子显微镜和能谱分析等设备配合，可以同时对块状样品进行晶体结构与成分分析，从而使显微构造、微区成分与结晶学数据分析有机结合起来。
E B SD技术可以精确、快速定量标定包括各种晶系晶体颗粒的晶格方位和描述晶体颗粒的边界、形态等特征，对于具有低角度边界的晶体颗粒提供精确数据，为阐述岩石变形机制提供重要约束，并为高级晶族和不透明矿物结晶学组构与变形机制研究提供了有效的手段。
E B SD尤其使获取微米级甚至纳米级尺度上颗粒（亚颗粒）或相之间的定向差别（达到20n m的空间分辨率和0.3度角度分辨率）成为可能。
E B SD技术在矿物相鉴定、亚微域内的应变分析、矿物出溶作用等方面的应用，进一步证明了这一新技术在显微构造分析及相关领域的应用前景。
其广泛应用必将带来岩石显微构造研究的新突破，也将成为未来岩石变形机制与岩石圈流变学研究取得飞速发展不可或缺的技术手段。
关 键 词：E B SD技术；岩石；显微构造中图分类号：P585.1 文献标识码：A1 序 言E B SD（即电子背散射衍射）的原理早在20世纪50年代就已经清楚，但只是随着计算机技术、计算软件和照相技术的发展，直到20世纪80年代现代E B SD技术才真正问世，并广泛应用于材料科学分析与研究中［1］。
E B SD技术的发展经历了初期由手工标定菊池带到自动标定过程，从而实现了由几秒标定1个取向颗粒到1秒标定几十个取向颗粒的标定速度的飞跃，花样标定速率提高了约300倍。
岩石变形的微观分析机制
（1）早期方法是观察自由长大的螺形式晶体表面，例如验证了弗兰克 关于“位错台阶式”晶体长大方式设想。
（2）化学浸蚀或电解质浸蚀显示晶体表面的位错“露头方法”。由于 位错中心和附近的晶体点阵发生了畸变，因此杂质等溶质原子偏聚在这里， 显示位错蚀抗。
（3）缀饰法—溶质（或杂质）原子趋向于偏聚在位错线及其附近。缀 饰法是选择具有一定光学特性的沉淀粒子做溶质，以它缀饰位错，使位错 在光学显微镜被直接观察。橄榄石氧化法就是最典型的例子。
（4）透射电子显微镜分析法（TEM） 电子衍射显微分析法—利用位错对电子入射波的衍射强度不同，直接 观测位错的组态特征和测定位错取向和伯格斯b矢量大小和方法，从而准 确测定矿物塑性变形的滑移体系（即滑移面和滑移方向的指标化）。
iii. 扩散蠕变（Diffusion creep）—在高温低应力的变形条件下，通过 矿物中点缺陷（空位和杂质）和质点（原子和离子）沿颗粒内部或颗粒边界 产生物质扩散和运动，而导致蠕变。
2.1 晶体的缺陷（crystal defects）
晶体缺陷－－理想完整晶体中原子往往做周期性规则排列。 而偏离规则排列的晶体，常引起晶体缺陷。晶体缺陷包括点缺 陷、线缺陷和面缺陷。晶体的缺陷对晶体结构性能（强度、塑 性、相变、扩散、重结晶、氧化还原）产生重大影响。
2.2 扩散蠕变（Diffusion creep）
点缺陷
点缺陷在晶体点阵内的 迁移导致物质扩散和运 动、晶体变形，这个过 程即是扩散蠕变。
iii. 扩散蠕变（Diffusion creep）的分类，扩散蠕变按其 控制因素和作用方式不同可分为二类：
（a）晶内扩散蠕变，即纳巴洛—赫林（Nabbro-Herring creep）：在一定温度和应力作用下空位沿着晶粒内部从高密 度部位向低密度部位扩散而引起岩石或矿物的塑性变形。
5第五章II 岩石变形的微观机制
晶体缺陷（crystal defects）
1．点缺陷（Point defects）—是指晶体中空间点阵各个方向有很小的 缺陷，即空位、填隙原子和不纯交代组分。
空位（Vacancy）—是晶体点阵失去一个原子或离子，因而形成晶格点 陈中的空缺。
填隙（interstitial）—当原子从晶体正常点陈位置转移到点阵间隙位置， 叫Frenkle缺陷。空位和填隙原子的形成和运动会引起点阵畸变，造成原子 迁移，促使金属晶体自扩散和塑性变形。
2.2 扩散蠕变（Diffusion creep）
点缺陷
点缺陷在晶体点阵内的 迁移导致物质扩散和运 动、晶体变形，这个过 程即是扩散蠕变。
iii. 扩散蠕变（Diffusion creep）的分类，扩散蠕变按其 控制因素和作用方式不同可分为二类：
（a）晶内扩散蠕变，即纳巴洛—赫林（Nabbro-Herring creep）：在一定温度和应力作用下空位沿着晶粒内部从高密 度部位向低密度部位扩散而引起岩石或矿物的塑性变形。
位错理论的确定和发展，是与位错观测技术的发展密切相关的。位错 观测技术方法主要有：
（1）早期方法是观察自由长大的螺形式晶体表面，例如验证了弗兰克 关于“位错台阶式”晶体长大方式设想。
（2）化学浸蚀或电解质浸蚀显示晶体表面的位错“露头方法”。由于 位错中心和附近的晶体点阵发生了畸变，因此杂质等溶质原子偏聚在这里， 显示位错蚀抗。
第03讲_2010 变质岩的基本特征和分类
3、五大化学类型成分特点的化学图解表示
(p. 320 Fig. 20-6,矿物代号见附录一,p387-388)
二、变质岩的矿物成分
1。特点
• 复杂多样
原因：化学组成范围宽；变质作用特点（等化学/ 异化学）；应力和溶液参与.
• 变质矿物的成因类型
（1）贯通矿物；
（2）特征变质矿物（变质条件）； （3）稳定矿物/峰期矿物（组合）； （4）残余矿物； （5）矿物世代概念
•
•
2.2.2.2 晶内和晶界变形的结构表现
（１）晶粒脆性变形
• a.裂纹石榴石； • b.碎裂石榴石； • c.角闪石大晶体破碎成细小晶体集合体
• • • • •
（２）晶内塑性变形 a.石英的波状消光和变形纹； b.变形带； c.扭折黑云母； d.具变形双晶的斜长石。
• （３）扩散流动 • （a）亚颗粒、（b）压溶颗粒和 c、d（压力影） • a.糜棱岩中一纹带石英被亚颗粒（SG）替代； • b.受压溶的石英颗粒，尘点显示原颗粒轮廓； • c.围绕黄铁矿的压力裾；
第三讲 变质岩的基本特征和分类
Basic Characteristics, Classifications and Nomenclature of Metamorphic Rocks
岩石的化学成分、矿物成分、结构和构造构 成岩石的主要特征，矿物成分是化学成分的 宏观体现和直接反映。 变质岩与岩浆岩和沉积岩的区别，除宏观尺 度上即产状上的区别外，在矿物成分、结构 和构造特征上都有区别，必须扎实掌握。
• 结构（成因划分：变质[变晶+变形]，变余）
• 构造（成因划分：变质，变余） • 显微构造和组构
2. 结构类型
2.1变余结构
岩石学-动力变质岩
Dynamic Metamorphic Rocks
动力变质岩是以变形作为主要变质机制形成的岩石
通过学习，让同学们了解到： ●动力变质岩基本概念 ●动力变质岩的变形机制和显微构造 ●动力变质岩的结构构造特征 ●动力变质岩的类型和成因
动力变质岩基本概念
动力变质岩是动力变质作用的产物。是原有各种岩石在应力作用下发生不 同程度的破裂、粉碎、或者塑性变形及重结晶所形成的岩石。
晶内塑性滑移与压溶现象比较 (Best,1982;转引自王仁民等，1989) a.原始颗粒；b.晶内塑性滑移；c.压溶， 其中C代表溶解表面，O代表原始颗粒轮廓
动力变质岩的结构构造特征
一、变形结构 1 脆性变形：粒度的划分
0.01mm
0.1mm
0.5mm
碎粉
碎粒
2mm
碎斑
碎块（构造角砾）
结构类型： ●压碎角砾结构：90％以上为碎块； ●碎裂结构：碎基10～50％，其余为碎块； ●碎斑结构：碎基10～50％，其余为碎斑； ●碎粒结构：碎基50～90％，其余为碎粒； ●碎粉结构：碎基>90％。
（ 2）变形机制和变形方式：与外界条件特别是深度密切相关。 （ 3）岩石、矿物的变形行为（能干性）决定了动力变质岩石
的多样性。 （4）影响的因素：应力及其强度，原岩，时间，环境，
流体。
格陵兰西南部太古代片麻岩区Graede 峡湾地区有限应变图 （Passchier et al., 1990）
1. 低应变域；2．中应变域；3．高应变域；4．很高应变域
以塑性变形为主，其显著特征是具明显的面理（往往有线理） 构造、糜棱结构或变余糜棱结构。根据基质含量和重结晶强 度分为糜棱岩、千糜岩、变余糜棱岩等类型。
构造地质学 09章-变质岩构造研究
由于不整合常常渐变过渡为退变质带，或被片理化、构造
断裂以及混合岩化带所掩蔽，确定不整合往往依赖于不同 岩系之间变形－变质的序列对比-变质建造组合、变形特征、 岩浆活动史等方面对比。然后结合不整合的特定标志，把 两个构造层具体划分开来。一般来说，不同构造层在构造
扰图象。
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构造型式与岩石变形时代的密切性
变质岩区大型构造型式与地壳演化进程密切相关，不同 地壳发展阶段的变质岩构造型式各自有着独特的构造样式： 1) 在太古代深变质岩系中的主要构造型式是花岗-片麻岩 穹隆或片麻岩穹隆。
2) 在元古代及其之后的造山带中的变质构造，却以狭长
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一、 变质岩区构造的基本特点
（一）变质岩区构造有如下几个特点： 新生变质构造广泛出露 在变质岩石中出现残余(变余)构造与新生构造共存。 残余构造(变余构造)：原生构造或变质-变形前期构造经变质和 变形作用改造后，仍然残存其原来特征的构造； 新生构造(变质构造)：在变质和变形作用下新产生的构造 新生变质构造具有两个特点：
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第Ⅱ型
第一期褶皱为平卧褶皱，第 二期滑褶皱轴向与第一期褶 皱轴向(B1)成大角度相交， 但第二期褶皱的运动方向(a2) 与第一期褶皱的轴面垂直。 结果造成第一期褶皱轴面和 两翼沿a2方向差异性滑动而 被重褶成一系列背形和向形。 同时，第一期褶皱的枢纽也 随之上拱和下凹。
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2. 构造置换 构造置换-岩石的一种先存构造在经过递进变形之后，被 另一种构造所代替(取代)的现象。 在变形地质体的演化过程中，最常见和最重要的是面状 构造的置换，线状构造也随之相应发生置换。
变质岩
2）变质岩的矿物成分：取决于变质岩的化学成分和变质作用类型、强度。 ▲不同化学系列、不同变质类型的变质岩的矿物成分相差很大。
泥质系列——云母、石英、富铝矿物，如红柱石、蓝晶石、夕线石（Al2O3过剩） 、 钾长石、堇青石、钙铝榴石（K2O过剩）等等。
长英质系列——石英、钾长石、夕线石、石榴子石等等。 钙质系列——碳酸盐矿物（方解石、白云石）、钙镁硅酸盐矿物（硅灰石、透辉 石、透闪石、阳起石）；斜长石。有时有石英。
●无H2O、CO2等参与（固—固反应）的新成结晶： 指反应物和生成物均为固相，不涉及流体相。包括三种反应：
▲多形转变——又称同质多相转变，指转变前后矿物的化学成分相同，但晶体结
构不同。如：
P(GPa) 1.0 Jd+Q Ab 0.5 Ky And 200 500 T (℃) Sil
红柱石（And）
200
500
T (℃)
应力，又称为定向压力，是一种侧向压 力。与构造运动和岩浆活动有关。越向深 部，压力渐弱至消失。 在应力作用下，组成岩石的矿物常沿垂直 于应力的方向排列。 • 应力可加速变质反应。
（3）具化学活动性的流体
岩石裂隙中的流体，在较高的温度压力下， 活动性增强。这种流体的作用是： • 起溶剂的作用，促进岩石中某些组分的溶解 和迁移。有利于变质反应进行。 • 直接影响涉及流体的变质反应进行。 • 以水为主的流体存在有利于岩石发生重熔。
• 变质岩在地球的发展演化过程中占有 重要的地位 • 可作为地质温度计和压力计 • 具有高的经济价值，大理石，建筑材 料，铁矿、铜矿等
2、变质作用方式和机理
1）化学方式——变质结晶 ① 重结晶 ② 新成结晶 ●无流体（H2O、CO2）参与 ▲多形转变 ▲固溶体出溶 ▲固固反应
变质岩干货
第一章绪论变质作用（metamorphism）：在地壳、岩石圈形成和发展、演化过程中(地球内力作用)，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化的改造过程称为变质作用。
正变质岩（orthometamorphite）：原岩为岩浆岩的变质岩；副变质岩（parametamorphite）：原岩为沉积岩的变质岩。
变质岩研究的意义：变质岩是地壳的重要组成部分；带来了地壳深部的各种信息；了解深部地壳的组成和早期地壳演化；恢复变质时期地壳的热力学演化历史；恢复原岩建造；指导找矿评价。
变质岩的研究方法1 地质学方法：包括野外和室内研究。
2 实验变质岩石学方法：主要用于研究变质反应的平衡条件。
3 理论综合方法：对用上述方法所获得的资料进行全面综合、分析并上升为理论，即找出规律，以进一步指导实践。
第二章变质岩因素温度在变质过程中的作用温度升高可使原岩中一些矿物发生重结晶。
温度变化能引起原岩中矿物之间发生变质反应形成新矿物。
如： CaCO3＋SiO2⇌ CaSiO3＋CO2↑温度升高可为变质反应提供能量，并使岩石中流体的活动性增大，促进变质反应进行，使新矿物和新组构能以较快的速率和较大的规模形成。
温度持续升高可使原岩在重结晶和变质结晶基础上发生部分重熔，其中长英质组分成为流体相，引起混合岩化作用。
温度升高可改变岩石的变形行为，从脆性变形向塑性变形转化；温度升高产生脱水、脱碳酸等化学反应，形成变质热液作为催化剂、搬运剂和热媒介对变质作用施加影响。
因此，温度是变质反应中最重要的热力学平衡参数。
三大压力：负荷压力：改变发生变质反应的温度:压力增高，多数情况下可使吸热反应的平衡温度升高；压力的增高有利于形成分子积体较小、密度较大的高压矿物或矿物组合。
定向压力：对岩石和矿物的机械改造，发生破裂、塑变等; 通过多种途径提高变质反应和重结晶的速率，促进这些作用的进行。
变质岩——第十九讲 变质岩的基本特征(2)_2014
变 余 辉 长 结 构 （ 上 ） 变 余 辉 绿 结 构 （ 下 ）
高级变质岩中的一些变余结构
变 余 辉 长 结 构 （ 上 ） 变 余 辉 绿 结 构 （ 下 ）
四、变质岩分类
成因分类
• • • • • 区域变质岩（通常的造山变质岩） 接触热变质岩 气液交代变质岩 混合岩 动力变质岩
小结
• •
a. 板状构造；b. 千枚状构造； c. 片状构造；d. 片麻状构造； e. 层状（条带状）构造；f. 眼球状构造
片状构造
片麻状构造
条（纹）带状构造
眼球状构造
• 1.1.2 线状构造 • 变质岩中的线状构造以线理（lineation）为主，是岩 石中各种线状要素的平行或近平行定向排列。
• a.拉伸线理（矿物定向，整体呈拉伸线理构造的岩石称L-构造 岩） • b.同时发育面理和拉伸线理（矿物在面理上定向，S-L构造岩） • c. 皱纹线理（对应于小型柔皱如折劈脊的线理） • d. 交面线理 （晚期面理交切早期面理而产生的一组线理）
左（a）多边形粒状变晶结构 右（b）缝合线粒状变晶结构
下（a）鳞片变晶结构 下（b）纤状变晶结构 下（c）交叉变晶结构 下（d）束状变晶结构
（１）反映变晶粒度、自形程度和形状 特征的变晶结构
• 粒度： 从绝对粒度，变晶结构分为：粗粒（＞2mm）、中粒（21mm）、细粒 (1-0.1mm)和微粒 （＜0.1mm）变晶结构等。 从相对粒度，变晶结构分为： （a）等粒变晶结构，要进一步描述粒度绝对大小；
1. 变质岩的结构构造按成因分为“变质”和“变余”两类； 2. 变质结构又分变晶结构、交代结构和变形结构。变晶结 构与岩浆岩的全晶质结构相似，其结构内容也包括组成岩 石矿物或矿物集合体的自形程度、形状、粒度和相互关系 等。由于矿物在固态下生长能力不同和片、柱状矿物的广 泛发育，变晶结构中广泛发育他形变晶结构、包含变晶结 构和柱状和鳞片变晶结构，其粒度的粗细等级界线也相应 调低一个级序。 3. 变质反应结构是重建变质作用过程的重要依据，有关内 容将在双语课程“变质地质学”中介绍； 4. 变余结构构造是变质岩原岩恢复的重要证据，应努力掌 握。
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。
显微构造作业总结
流体在变质、变形中的作用变形作用：流体决定了地壳中的物资和能量的运动和交换，因而影响和控制地壳内部的成岩作用、岩浆作用、变质作用、构造作用和成矿作用等地质作用过程，以及地质动力学机制和演化。
1）均衡传递空隙压，水压越大裂隙末端越易扩张，使岩石强度降低；2）作为溶剂，促进物资的溶解和运移，改变岩石的成分和结构使得岩石易于变形；3）润滑作用，降低颗粒之间的粘结力，易于产生滑动。
最典型的实例是逆冲推覆构造；4）颗粒边界弱化作用，使岩石变形机制由位错蠕变向扩散蠕变转化，使岩石强度降低。
5)水解弱化:6)流体存在引起流体压力增高，引起脆性破裂。
变质作用：矿物组分溶解和迁移，引起原岩成分变化，形成新矿物在化学反应中起到媒介和催化的作用减低岩石重溶温度，使变质作用的高温界限降低利用位错理论来解释金属的锻造首先，滑移解释了金属的实际强度与根据金属键理论预测的理论强度低得多的原因。
其次，滑移赋予了金属材料的延性。
如果材料中没有位错，铁棒就是脆性的，也就不可能采用各种加工工艺，如锻造等将金属加工成有用的形状。
第三，通过干预位错的运动，把障碍物引入晶体就可以阻止位错的运动，造成固溶强化。
如板条状马氏体钢( F12钢)等。
第四，晶体成型加工过程中出现硬化，这是因为晶体在塑性变形过程中位错密度不断增加，使弹性应力场不断增大，位错间的交互作用不断增强，因而位错运动变得越来越困难。
第五，含裂纹材料的疲劳开裂和断裂、材料的损伤机理以及金属材料的各种强化机制都是以位错理论为基础。
利用显微构造判断剪切方向利用旋转残斑来判断方向，首先利用拖尾与参考面的形态来判断该残斑是δ还是σ型，一般参考面为糜棱剪切面，当旋转残斑的的拖尾没有茄船参考面且外表面品质即为σ型残斑；而当拖尾切穿了参考面且与碎斑形成内弯时即为δ型。
σ型旋转残斑的拖尾方向指示剪切方向，而δ型则利用内弯的指向来指示剪切方向。
当反向旋转时，δ指向可能与实际相反，σ正常。
判断低温、中温、高温条件下，同一类矿物形成那些显微构造低温：显微破裂、碎裂流动、矿物光性异常、消光带、扭折带、变形纹、机械双晶、碎裂斑、矿物鱼、书斜构造、条带状构造、显微褶皱、压熔构造、出熔构造中温：显微破裂、碎裂流动、矿物光性异常、消光带、扭折带、变形纹、碎裂斑、矿物鱼、书斜构造、条带状构造、显微褶皱、压熔构造、出熔构造高温：显微破裂、碎裂流动、矿物光性异常、消光带、扭折带、亚晶粒、动态重结晶颗粒、静态恢复重结晶颗粒、核幔结构、碎斑系、矿物鱼、书斜构造、条带状构造、倾斜叶理、显微褶皱、S-C组构、伸展劈理、压熔构造、出熔构造、变斑晶包围构造叶理的形成机制有哪些（主要回答次生）原生叶理：岩石在形成过程中形成的1. 先存颗粒机械旋转机制:变形过程中岩石中原有的矿物颗粒发生以旋转为主，同时伴有压扁、拉长等变形现象的变形机制。
第五章显微构造
• c.机械双晶与生长双晶区别
具有代表性的几种机械双晶形态特征
6-015-016-斜长石（Pl）的变形双晶呈分叉、尖灭，斜长石晶 体扭折 正交偏光 西藏;017-斜长石（Pl）的变形双晶 正交偏 光 内蒙古.陈曼云
6-018-;019-方解石（Cal）的变形双晶，双晶发生弯曲、分 叉和尖灭 正交偏光 甘肃;020-方解石（Cal）的变形双晶 正 交偏光 新疆.陈曼云
同，消光位与主晶稍有偏差。其成因是位错滑移产生 的。
•
Carter(1971)年将石英中变形纹与C轴之间的夹角
大小分为四类：
• （1）底面变形纹，变形纹面法线与C轴之间的夹角为 0~5°；
• （2）次底面Ⅱ变形纹，变形纹面法线与C轴之间的夹 角为 6°~15°。
• （3）次底面Ⅰ变形纹，变形纹面法线与C轴之间的夹 角为16°~30°。
• 特征：
• S面理先形成，是由矿物长轴定向排列构 成， C面发育于S面之后，切割改造了于 S面；
• S面与C面之间夹角的大小与与应变量有 关，利用二者之间夹角可以测量应变量。
10、碎(残)斑系
• 刚性的残斑常形成拖长的尾部，构成残斑系，也 有称眼球构造。其内部也常常发育有裂隙，或碎 成几个颗粒，有时也表现出向塑性转变的一些变 形现象。
第五章 常见的显微组构及其特征
• 岩石中的变形结构主要取决于岩石中占 主导地位的变形机制，不同变形机制形 成不同的显微构造。有时几种不同的变 形机制同时起作用，形成一些复合成因 的变形结构。
• 1.显微破裂：是指位于岩石和矿物中的微观尺 度上破裂。可以分为（1）张性破裂和（2）剪 切破裂，（3）剪切阶步。
• 2.变形条带：指矿物中呈带状消光的现象，不同的消光区
自然地质学07 变质岩
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（二）糜棱岩系列
1.糜棱岩类 具糜棱结构，定向构造。碎斑常呈卵圆状、眼 球状、透镜状，常发育波状消光、带状消光、 变形纹、扭折带等晶内和晶界塑性变形结构； 基质主要由亚颗粒和细小的重结晶颗粒组成， 且常呈条带状绕过碎斑，显示塑性流动迹象， 因而常称为流状构造。
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2.千糜岩
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Байду номын сангаас
按引起接触变质的主导因素及变 质作用方式的不同，接触变质作用可 分为两种： (1) 接触热变质作用
(2) 接触交代变质作用
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当碳酸盐岩石与中、酸性侵入岩 相接触时常形成矽卡岩。 矽卡岩(钙质矽卡岩)：主要由钙、 镁硅酸盐组成的接触交代变质岩。 我国大量中、小型含金的富铜、富铁 矿床（如湖北铜绿山铜矿床、大冶铁 矿床、安徽铜官山铜矿床）大多是与 矽卡岩关系密切的金属矿床。
4.热穹隆核部的区域变质作用 穹隆构造的核心部分变质 程度高、出现片麻岩、混合岩和花岗岩，向边部变质程 度逐渐降低。 5.洋底变质作用 由于洋中脊和热点附近热流值的增加和 深部上升的含Mn、Fe、Zn、Pb等元素的热水溶液的作用， 使洋壳岩石发生不同程度的变质作用。
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区域变质岩的主要类型
区域变质岩常具有区域性大面积分布，多发育区 域性的劈理、结晶片理。
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(二 )
变质作用的主要方式
1、重结晶作用
重结晶作用是指在变质作用条件下，原岩中矿物 颗粒的重新组合，只有矿物颗粒形状和大小的变 化，而不形成新的矿物相。重结晶前后，岩石总 化学成分（除H2O、CO2等挥发分外）保持不变。
例如，石灰岩
隐晶
大理岩
显晶
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2、变质结晶作用 是指在变质作用的温度、压 力范围内，在原岩总体化学成分 基本保持不变的情况下（挥发分 除外），原有矿物或矿物组合转 变为新的矿物或矿物组合的作用。
变质岩的形成过程
1.2 变质作用温度范围
变质作用温度-压力范围图解
实验确定的白云母花岗岩(1～4)和拉斑玄武岩(5～8)的熔融间隔(引自Miyashiro,19Байду номын сангаас4) 。实线表示无水
条件，虚线表示过量水条件。白云母花岗岩过量水条件下的固相线和液相线分别为1、2，无水条件下的
固相线和液相线分别为3、4；对拉斑玄武岩，过量水条件下的固相线和液相线分别为5、6，无水条件下
的固相线和液相线分别为7、8。DG.成岩作用条件区；MG.岩浆作用条件区；MT.变质作用条件区；NU.
自然界未知的条件区。变质作用条件(MT)与岩浆作用条件(MG)间有一个范围广大的P-T过渡区，在熔融
曲线1～8之间
按变质作用的温度范围分：极低温、低温、中温、高温和超高温变质，相应的变质程度划分为极低、低、
Fo
溶液中
Ser
思考题：地质学和岩相学证据？
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2. 变形 （Deformation)
岩石在变质作用的温压条件范围内，受到超过 其最高弹性模量的应力作用，将发生永久变形， 使岩石的结构和构造受到破坏，岩石化学成分 可变可不变，从而形成变质岩的地质作用过程。 依据变形性质可分脆性变形和韧性变形两种。
页岩和玄武岩变质的H2O含量变化 (after Kurt Rucher & Rodney Grapes, 2011 who redrawn from Fyfe et al. 1978) 28
变质作用过程当液体相呈超临界状点（H2O: 374oC， 21.77 MPa）或以上温度时，液体相和蒸汽相具有相同的密度。 流体成分以H2O, CO2, 为主体；含卤素和碱金属元素或大半径 亲石元素的流体，常具有极强的交代能力，习称具化学活动性 的流体； 流体的作用与影响： 1. 流体中的成分可成为矿物晶格的一部分（变质反应），直接构 成岩石的一部分组成； 2. 影响某种流体组分的分压，影响相关变质反应的平衡温度； 3. 流体作为介质为组分运移提供载体，或媒质促进矿物的溶解速 率、促进深熔作用和交代作用，降低脆-韧性变形的转变温度等。
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图 !" 仰口地区构造地质图 #$%& !" ’()*+(*), -./ %,010%2 3-4 05 6-.%70* 矿物： 如石英、 斜长石、 云母、 角闪石和辉石等， 转变为柯石 兰晶石和多硅白云母等在上地幔 英、 石榴石、 绿辉石 8 硬玉、 环境下稳定的超高压变质矿物。研究这些超高压变质矿物 的变形机制和显微构造特征是深入了解其流变学行为的关 键。在过去的二十年， 尽管构造地质学工作者在已经发现的 超高压变质带开展了大量的构造地质研究， 揭示了大量的角 闪岩相和绿片岩相变质岩构造， 然而却未找到超高压变质岩 构造 （ 9,.)2 !" #$& ， !::; ；<$+=-)/ !" #$& ， !::> ；9-+7,) !" #$& ， ?@@@ ；A*, !" #$& ， !::B ； #-*,) !" #$& ， ?@@; ； ’(0+7=,)( C D,..,)， !::E ；’(0+7=,)(，?@@? ；D,..,) !" #$& ，?@@! ） 。与此 同时， 在超高压变质岩中发现了许多原生岩浆岩和火山岩构 造 （ F=-.% -./ G$0*，!::H ；I)*.0 !" #$& ，?@@! ；JK,)=L.M1$ !" #$& ， ?@@? ） 。因此， 有的研究人员提出在深俯冲带内， 应力强 度较低， 只有几个兆帕 （ <N- ） ， 小于位错蠕变所需的应力强 度 （ ’(O+7=,)( C D,..,)， !::E ；’(O+7=,)(， ?@@? ） 。我国地质工 作者在苏鲁超高压变质带的仰口地区首次发现了超高压韧 性剪切构造岩， 并开展了详细的构造地质填图和研究工作， 揭示了在超高压变质条件下， 位错蠕变仍然是矿物和岩石的 主要变形机制， 在大陆深俯冲带内应力强度应在几十个兆帕 以上 （ F=-0 !" #$& ，?@@> ） ， 而高应变主要集中在韧性剪切带 内 （ 赵 中 岩 等， ?@@? ；方 爱 民 等， ?@@P ；F=-0 !" #$& ，?@@; ， ?@@> ） 。本文重点描述该地区超高压韧性剪切构造岩的显微 构造并探讨其变形机制。
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