第五章 变质作用与变质岩

变余构造，变成构造和混合岩构造 变余构造，变成构造和
结构构造是变质岩的重要特征， 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， 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。 判断原岩所经受的变质作用、环境、方式和程度等特点。
红柱石、蓝晶石、夕线石、十字石、阳起石、透闪石、滑石、蛇纹石、 红柱石、蓝晶石、夕线石、十字石、阳起石、透闪石、滑石、蛇纹石、 绿泥石、硅灰石、石榴子石、透辉石、篮闪石、石墨等。 绿泥石、硅灰石、石榴子石、透辉石、篮闪石、石墨等。 若这些矿物在岩石中出现，反映了原岩己变质，应属变质岩。 若这些矿物在岩石中出现，反映了原岩己变质，应属变质岩。
2、石英、钾长石、钠长石、白云母、黑云母等矿物，在火 石英、钾长石、钠长石、白云母、黑云母等矿物， 成岩、沉积岩、变质岩都可存在 成岩、沉积岩、
主要区别是，变质岩中的石英、长石具有波状消光，裂纹较发育。 主要区别是，变质岩中的石英、长石具有波状消光，裂纹较发育。而云 母作为主要矿物出现在岩石中，那肯定是变质作用形成的。 母作为主要矿物出现在岩石中，那肯定是变质作用形成的。
30Kbar
（钙长石） 钙长石） 101
（石榴子石） 石榴子石） 119（总体积减17%） （总体积减 ）
2.76
120Kbar
3.52
② 比重
石英 2.65
柯石英 2.93
斯石英 4.35
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3、化学成分的交换（交代作用） 化学成分的交换（交代作用） 某些元素从原岩中带出，另一些元素从外部带入， 某些元素从原岩中带出，另一些元素从外部带入，使岩石 的化学成分和矿物成分发生改变，这种作用称交代作用 交代作用。 的化学成分和矿物成分发生改变，这种作用称交代作用 比如，钾长石被Na＋交代，转变为钠长石并带走K＋。 K［AlSi3O8］＋ Na＋ →Na［AlSi3O8］＋ K＋ 交代作用在侵入岩与围岩接触带较典型。特别是当中酸性 岩浆侵入到碳酸盐围岩中，岩体中的SiO2、Al2O3等成分被带进 围岩，而围岩中的CaO、MgO等成分被带入岩体，在岩体与围岩 接触带两侧出现石榴子石、透辉石、透闪石、阳起石等矿物组 合。这些变质矿物的化学成分中都含有SiO2、Al2O3
熔融时的温度。 熔融时的温度。
因此，变质作用的温度变化范围应为650℃—150℃之间。低于150℃ 150℃属固 650℃ 之间 因此，变质作用的温度变化范围应为650℃—150℃之间。低于150℃属固 结成岩作用；大于650℃岩石熔化，属岩浆作用范畴。 结成岩作用；大于650℃岩石熔化，属岩浆作用范畴。 650℃岩石熔化
高温
CaCO3（粗晶） 大理岩（质纯、洁白者称汉白玉）
2、静压力产生矿物成分变化的两种形式 （1）使体积大、比重小的矿物转变成比重大、体积小的矿物。
P＜5.5×108 Pa 5.5×
红柱石（比重3.13－3.16） 粘土矿物 蓝晶石（比重3.53－3.65 ）
P＞5.5×108 Pa 5.5×
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（2）高压下，比重小、体积大的不同矿物可结合成比重大、体 ）高压下，比重小、体积大的不同矿物可结合成比重大、 积小的新矿物。 积小的新矿物。 如 ］＋Ca ① Mg2［SiO4］＋ ［Al2Si2O8］→CaMg2Al2 ［SiO4］3 （橄榄石） 橄榄石） 分子体积 42.6 143.6 比 重 3.3
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☆温度作用：非晶质 温度作用： 细 矿 晶 物
结晶质（岩石结构变，组分不变） 粗 晶（岩石结构变，组分不变） 新矿物（矿物成分、结构、构造变）
☆温度来源：◆地热增温率：1℃/33M ，需其它热源补充、迭加。 温度来源： ◆放射性元素衰释放的热量：特点是总量大，不均 匀，有时也极为可观。 ◆岩浆活动带来的热能：其强度和岩浆活动的规模有 关，有时范围很小，仅限接触带，即是所谓的接触 变质，有时也可能影响一个区域。 c ◆应力作用下的摩擦热：其较为局部，如断裂带。
挤压力
剪切力
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3、化学活动性流体
化学活动性流体，通常指气态或液态的水溶液，它对岩石的 变质作用起了重要作用。 成分： 成分：以H2O、CO2为主，含其它挥发分。 来源： 来源：① 存在岩石颗间孔隙及裂隙中以水为主的流体； ② 矿物结构中的流体(含H2O、CO2及其它挥发分) ； ③ 岩浆分逸的流体； ④ 地壳深部物质分逸出富含K、Na、SiO2等成分的热液。 存在于岩石孔隙和裂隙中的这些流体，在一定的温度、压力 条件下，将岩石中的一些元素溶滤出来，促使化学组分迁移，再 分配，形成与原岩性质完全不同的变质岩。 11
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2、压力
可分为静压力、流体压力、定向压力。 (1)静压力（均向压力） (1)静压力（均向压力） 静压力
一般指由上覆岩层的负荷重量所引起的压力。这种压力是随
深度增加而增大的，而且对岩石的作用力各向均等。 静压力的作用： 静压力的作用： ① 压缩岩石，使岩石孔隙减小， 变得致密坚硬； ② 矿物的原子、离子、分子间 距缩小，形成比重大、体积小的新矿 物。
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三、变质岩的结构和构造特征
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。变质岩的结构很特别，因为变质岩是一种转化改造原 岩的岩石。根据成因，其结构一般可分为四类：
变晶结构，变余结构，碎裂结构和交代结构。 变晶结构，变余结构，碎裂结构和
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：
高级变质
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◆很低级变质：其下限以基性岩中浊沸石开始出现为标志， 很低级变质：
其温度界限在200℃左右，它与低级变质之间的界限是基性岩 中绿纤石或葡萄石和绿泥石的反应形成黝帘石和阳起石，临 界温度在350℃左右或稍高；
5
低级变质： ◆低级变质：温度范围在350-550℃左右，与中级变质的界限
是泥质岩石中十字石的出现或黑云母存在时，堇青石的形成。
、CaO、MgO。
这说明通过交代作用，物质的化学成分发生了交换。
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二、变质岩的矿物成分
变质岩的矿物成分，既决定于原岩性质， 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 强度密切相关。因此，变质岩具有自己的矿物成分特点， 与火成岩、沉积岩有一定联系，而且矿物成分更为复杂多样。 与火成岩、沉积岩有一定联系，而且矿物成分更为复杂多样。 1、特征变质矿物
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◆中级变质：温度在550-650℃左右，与高级变质的界限是白 云母和石英反应形成矽线石+钾长石的组合。
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◆高级变质：温度>650℃时，属于高级变质，上限可达 800℃左右。
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(三) 变质相
所谓变质相，是指反映多种原岩成分，在一定的 P、T条件 所谓变质相，是指反映多种原岩成分， 下，与变质矿物组合之间的对应关系。变质相的概念是由爱斯科 与变质矿物组合之间的对应关系。
470℃ 500℃
Al2［ SiO4 ］O＋2 SiO2＋4H2O (红柱石) 红柱石) (石英) 石英)
CaSiO3 ＋ CO2↑ （硅灰石） 硅灰石）
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矿物的重结晶－ ② 矿物的重结晶－温度升高使岩石的小晶体，再次生长成大晶体。 这是岩石在固态下质点重新排列，而不形成新矿物。如， CaCO3（微晶） 石灰岩
第五章变质作用与变质岩
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一、变质作用、变质级与变质相的概念
(一) 变质作用的定义 岩石在固体状态下受到温度、压力和化学活动性流 体的作用，使原岩的矿物成分、化学成分、结构Байду номын сангаас构造 发生变化的地质作用，称为变质作用。 从定义我们可知，变质作用应包含如下内容：
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1、变质作用属于内动力作用。变质作用发生在地壳深部，T、 变质作用属于内动力作用。 P及化学活动性流体等因素的影响主要来自地球内部。这与沉积 岩形成的环境是不一样的。 2、变质物态 整体性。 3、变质方式 4、变质结果 分的改变。 由变质作用形成的岩石叫变质岩。根据原岩的类型不同，可 分两类： 正变质岩－ 正变质岩－原岩为火成岩经变质作用后形成的变质岩。 副变质岩－ 副变质岩－原岩为沉积岩经变质作用后形成的变质岩。
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变质作用一般在固态下发生，保持着原岩的 原岩的变形、破碎作用，重结晶作用，矿物 导致原岩的结构、构造，矿物成分及化学成
重组合和交代作用等。
(二) 变质级
变质级是指根据常见岩石中，反映矿物共生组合的 特定变质矿物反应来划分变质带，成为变质级。 变质作用的区间可分为四个变质级：
很低级变质
低级变质
中级变质
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（一）变质岩的结构
1、变晶结构
变晶结构是岩石在变质作用过程中发生重结晶和变质结晶 作用所形成的结构。这是变质岩最常见的结构。 作用所形成的结构。这是变质岩最常见的结构。
变晶结构的特点： 变晶结构的特点：
(1) 矿物的自形程度不高，多为它形或半自形，这与矿物颗粒的变晶生 矿物的自形程度不高，多为它形或半自形， 长同时进行有关。 长同时进行有关。 (2) 结晶力强的矿物较自形，结晶力弱的矿物呈它形，不能反映结晶先 结晶力强的矿物较自形，结晶力弱的矿物呈它形， 后顺序。 后顺序。 (3) 当变质岩具有斑状变晶结构时，变斑晶一般较自形。变斑晶与变晶 当变质岩具有斑状变晶结构时，变斑晶一般较自形。 基质几乎同时形成。变晶结构中的变晶是由重结晶作用形成的晶粒， 基质几乎同时形成。变晶结构中的变晶是由重结晶作用形成的晶粒，可根据 变晶的大小、形状和相互关系等特点可进一步划分： 变晶的大小、形状和相互关系等特点可进一步划分：
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第二节 变质作用中原岩的变化 一、物质成分的变化
在变质作用过程中物质成分的变化，温度和压力起了重要作用，表现在： 在变质作用过程中物质成分的变化，温度和压力起了重要作用，表现在： 1、温度变化，① 使岩石通过释放或获得某些挥发分，发生化学成分重新组合， 温度变化， 使岩石通过释放或获得某些挥发分，发生化学成分重新组合， 原矿物消失，新矿物生成。 原矿物消失，新矿物生成。如，高岭石脱水（高温）反应 高岭石脱水（高温） Al4［Si4O10］［OH］8 (高岭石) 高岭石) 方解石的脱CO2的反应 CaCO3 ＋ SiO2 石英） (方解石) （石英） 方解石)