1-变质作用的基本概念
变质岩1
第四篇变质岩一变质作用1、变质作用的概念：由于地质环境的改变，物理化学条件发生了变化，促使地壳中已经形成的矿物群体（岩石和矿石）发生矿物成分及结构构造的变化，有时伴有化学成分的变化，在特殊条件下，可产生重熔（溶），形成部分流体相，这些作用的总和称之为变质作用。
变质作用是一个基本保持固体状态下的转变过程，主要包括变质结晶、变形和变质分异作用等。
注意两种过渡的状态：在高级变质中可出现部分熔融，可以划在岩浆作用范畴；在很低级变质（埋藏变质）中还可出现压实作用，则主要属于沉积成岩作用范畴。
2、变质岩：地壳形成和发展过程中，由于地质环境的改变、物理化学条件也随之变化，致使固态岩石在矿物成分和结构构造方面遭受改造而变化成新的岩石。
其形成与地壳的发生和发展密切相关。
二变质作用机制（“方式”）：⑴重结晶⑵交代1、重结晶作用(recrystallization)（1）重结晶作用：岩石在基本保持固体状态的条件下，矿物重新组合和通过化学反应形成新矿物的过程。
（2）基本特征：除了H2O、CO2等挥发分以外，重结晶前后，岩石总化学成分不变。
（3）分类：①静态重结晶：一般发生在低应变区或应力消失以后, 是在没有应力或应力较弱的条件下发生的重结晶作用。
形成的矿物近等轴粒状，无定向组构，同种矿物之间往往发育三边平衡结构。
②动态重结晶：一般发生在强应变区, 是在有较强应力作用条件下发生的重结晶作用。
一般具有定向构造。
2、交代作用（metasomatism或replacement）（1）交代作用：在变质条件下，由于变质岩以外物质的带入和原岩物质的带出，而造成的岩石中一种矿物被另一种化学成分不同的矿物所置换的过程。
即固体岩石在化学活动性流体作用下通过组分的带入带出，使岩石总化学成分和矿物成分发生变化的过程。
（2）基本特征：在交代过程中岩石体积保持不变（开放系统）。
尽管岩石基本处于固态，但以H2O和CO2为主的流体流体的存在是必要条件。
变质岩教材
第一章变质作用概述一,变质作用概念(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)在特殊条件下,还可以产生重熔(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;物理化学环境. 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. 1 学时三,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.四,变质岩概念: 地壳已存岩石在基本保持固态条件下形成的一种转化岩石, 其形成与地壳的发生和发展密切相关. 学学 1 变质作用的影响因素有,它们的相互关生习2 不同变质作用类型起主要作用的变质作用因素. 课引外导3 述变质作用的类型及其特点第二章变质岩的基本特征与分类命名1,掌握变质岩的化学成分,矿物成分,结构,构造特征.2,变质岩的等化学系列划分3,掌握变质岩的分类依据,常见变质岩类型及主要特点一,变质岩的化学成分影响因素-体系的封闭程度及元素的活动性变质岩化学成分的一般特征等化学系列的概念/类型/主要特点1).富铝系列:富铝,贫钙;铁,镁低;钾>钠.原岩是泥质岩石(泥岩,页岩)或火山凝灰岩.出现许多特征变质矿物(硬绿泥石,十字石,堇青石,铁铝榴石,红柱石,蓝晶石,矽线石) . 2)长英质系列:富硅,贫钙;铁,镁,铝含量也较低.原岩是含长石的各种砂岩,粉砂岩和酸性—中酸性火山岩,花岗岩. 极少出现富铝系列特征变质矿物. 3)碳酸盐系列:富钙,镁;铝,铁,硅含量较低且变化范围大. 原岩是石灰岩和白云岩. 常见矿物有方解石, 白云石, 滑石, 蛇纹石,透辉石,透闪石,硅灰石,金云母,镁橄榄石,钙铝榴石4)铁镁质系列:贫硅,富铁,镁,钙;钠>钾;含一定量的铝. 原岩是基性火山岩,火山碎屑岩,辉长-辉绿岩,铁质白云质泥灰岩,基性岩屑砂岩等.出现辉石,角闪石,绿泥石,阳起石,绿帘石等大量铁镁矿物. 5)超铁镁质系列:富铁,镁;贫钙,铝,硅.原岩是超基性侵入岩,超基性火山岩和极富镁的沉积岩.常见矿物有滑石, 蛇纹石,透闪石,橄榄石,镁铝榴石,尖晶石,镁铁闪石等二,变质岩的矿物成分1 变质岩矿物成分的一般特征:注意特征变质矿物的一般特征及标定的条件. 2 等物理系列的概念,类型,主要特点1) 很低级变质: 特征是变质基性岩中出现浊沸石, 硬柱石, 葡萄石,绿纤石等矿物的出现为标志. 温度区间为200-3500C.2 学时2)低级变质:以变质基性岩中硬柱石,葡萄石,绿纤石等矿物反应形成黝帘石和阳起石为标志.温度区间为350-5500C 3)中级变质:标志是泥质岩石中十字石(堇青石)出现和绿泥石消失.在变质基性岩中以普通角闪石+斜长石(An17)为特征.温度区间为550-6500C. 4)高级变质: 标志是泥质岩石中白云母和石英反应形成矽线石和钾长石组合(变质成因的紫苏辉石代表高级变质条件),温度区间> 6500C. 3 有关术语解释1)稳定矿物:在特定变质条件下新形成的矿物或虽是原岩中的矿物,但在新的P-T 条件下仍然保持稳定的矿物. 2)不稳定矿物:指对某一变质作用的P-T 条件来说是不平衡的原岩中的矿物,因变质反应不彻底而保留下来.3)特征变质矿物:变质岩中有些矿物,稳定存在的温度和压力范围窄,能较好地反映特定的温度和压力条件. 4)贯通矿物:大部分矿物稳定存在的温度和压力范围较宽, 对温度和压力不敏感. 三. 变质岩的结构,构造(一)变质岩的结构按成因分四类:变余结构,变晶结构,变形结构和交代结构.重点为: 1,变晶结构的概念/类型/命名(1)变晶结构的分类依据:相对大小,绝对大小,形态,交生关系. (2)变晶结构的三级命名原则: 整体结构→基质结构→局部交生结构2,变形结构的概念/类型及特点(1).脆性变形结构和韧性变形结构的含义(2).脆性变形结构和韧性变形结构的区别(二)变质岩的构造(概念,常见类型及主要特征) 1 学时常见类型有板状构造,千枚状构造,片状构造,片麻状构造, 条带状构造,块状构造,碎裂构造,糜棱构造等. 1 学时四,变质岩的分类和命名(一)变质岩分类命名的依据和原则1,变质岩分类命名的依据:变质作用类型或变质岩成因,等化学系列和等物理系列,变质岩的矿物成分和结构构造2,变质岩分类的原则:一级分类采用变质作用类型或变质岩成因; 详细分类采用等化学系列(原岩成分) ,等物理系列(变质条件) ,变质岩矿物成分和结构构造(二)本课程采用的变质岩命名原则1,以构造命名的变质岩系列:板岩,千枚岩,片岩,片麻岩,糜棱岩, 碎裂岩六大类岩石的基本名称. 2, 以矿物组合及含量命名的变质岩系列:石英岩, 大理岩,斜长角闪岩, 麻粒岩,榴辉岩,超铁镁质岩,混合岩七大类岩石基本名称. 3,各类变质岩的矿物组合特征,结构构造特征;岩石进一步分类命名方法;常见岩石类型;所属等化学系列和变质条件. (三)其它常用的岩石名称变粒岩和浅粒岩,角岩,灰色片麻岩,钙硅质岩,矽卡岩学生课外学习引导1 2 3 4结结常见变质岩,岩,岩矿物分,结构构造方的.变质岩的岩石类型,结构,构造及变质条件等方的特征. , 类型,命名原则.变质岩结构的分类常见变结构的特,及命名原则.课结授课题目教室设备与教具教学目的实验一. 变质岩的结构构造和特征变质矿物多媒体课件,手标本,岩石薄片授课学时课型4 学时讲授( ) 实验( 4 ) ,1,认识和掌握变质岩中常见的结构构造类型及其鉴定特征. 2,学会变质岩结构构造的命名依据和命名方法. 3,认识和掌握几种特征变质矿物的鉴定特征及形成条件. 教学重点:变质岩矿物成分及结构构造的认识和掌握. 难点:特征变质矿物的鉴定. 路凤香等主编. 岩石学. 北京: 地质出版社, 2002 年. 贺同兴,李树勋等主编. 变质岩岩石学. 北京: 地质出版社, 1988. 教学内容提要学时分配及备注2 学时教学重点与难点教材与参考资料实验一. 变质岩的结构构造和特征变质矿物一. 变质岩的构造 1. 构造分类: 变余构造;变成构造(定向构造,非定向构造) 2. 观察内容: 板状构造,千枚状构造,片状构造,片麻状构造, 条带状构造,糜棱组构,碎裂构造. 3. 注意相似构造的区别. 二. 变质岩的结构 1. 结构分类变余结构; 变晶结构; 变形结构; 交代结构. 2. 命名原则斑状结构→ 基质结构→ 局部交生结构. 3. 观察内容斑状变晶结构;粒状变晶结构;柱状变晶结构; 片状变晶结构及其过渡类型;,包含变晶结构. 三. 特征变质矿物及光性特点 1.硬绿泥石 2.十字石 3.红柱石 4.蓝晶石 5.矽线石 6.堇青石四. 观察内容手标本: 特征变质矿物/结构/构造的观察矿物: 硬绿泥石, 红柱石, 蓝晶石, 夕线石石榴石, 十字石构造: 板状构造,千枚状构造,片状构造, 片麻状构造, 条带状构造,糜棱组构,碎裂构造. 结构: 变余结构; 变晶结构; 变形结构学学掌握特征变质矿物的鉴定特征及标定的变质条件. 生习课引外导教课2 学时33#, 34# , 35# , 36#,38# , 薄片结授课题目教室设备与教具实验二富铝系列的变质岩多媒体课件,手标本,岩石薄片授课学时课型4 学时讲授( ) 实验( 4) ,教学目的1. 掌握几种变余结构,变晶结构和变成构造的特点及命名方法;2. 认识几种常见的特征变质矿物, 并掌握其所标定的温度,压力条件;3. 掌握板岩,千枚岩,云母片岩,片麻岩的矿物组成,结构和构造特征以及其变质程度和原岩系列. 教学重点:富铝系列常见变质岩石类型的特征. 难点:特征变质矿物的鉴定路凤香等主编. 岩石学. 北京: 地质出版社, 2002 年. 贺同兴,李树勋等主编. 变质岩岩石学. 北京: 地质出版社, 1988. 教学内容提要学时分配及备注2 学时教学重点与难点教材与参考资料实验二富铝系列的变质岩一. 富铝系列变质岩的基本特征 1.化学成分:富Al2O3, 贫CaO, K2O > Na2O. 2.矿物成分:主要矿物有绢云母, 绿泥石, 白云母, 黑云母, 石英和长石; 特征变质矿物有石榴石, 硬绿泥石, 红柱石,蓝晶石, 十字石, 矽线石和堇青石等. 3.原岩类型: 粘土岩,粉砂质粘土岩,中酸性火山凝灰岩二. 主要岩石类型及特点主要类型: 板岩,千枚岩,云母片岩,富铝片麻岩. (一) 板岩: 是富铝系列低级变质岩;具有典型的板状构造,常保留有变余层理构造;常具有变余(粉砂)泥质结构和变余火山碎屑结构;主要矿物为隐晶质粘土矿物,次要矿物可以有绢云母,绿泥石,石英和长石. 定名原则: 颜色+ (成分) + 板岩例如:黑色炭;质板岩, 紫红色板岩(二)千枚岩富铝系列低级变质岩,比板岩的变质程度略高,岩石具有典型的千枚状构造,变余构造也经常存在,主要为显微鳞片变晶结构.有特征变质矿物出现时为斑状变晶结构,基质结构同上. 定名原则: 颜色+ 特征变质矿物+ 次要矿物+ 主要矿物+ 千枚岩例如:灰绿色石榴绢云母千枚岩,灰绿色绿泥石绢云母千枚岩(三)云母片岩主要是低—中级变质的富铝变质岩,变质程度比千枚岩高.典型片状构造;矿物粒度比千枚岩的粗,常具斑状变晶结构基,质主要为细-中粗粒粒状鳞片变晶结构,有的为细--中粗粒鳞片粒状变晶结构. 主要矿物为白云母,黑云母和石英,一般情况:白云母+黑云母>30%, 长石<25%,石英>长石.次要矿物为长石特征变质矿物:硬绿泥石,石榴石,红柱石,蓝晶石,矽线石,十字石等,常以变斑晶形式出现定名原则: 特征变质矿物+ 云母种类+ 片岩根据云母的种类分为黑云母片岩,白云母片岩和二云母片岩三种类型, 有特征变质矿物时,在其前面加上特征变质矿物名称. 例如:十字石榴黑云母片岩 2 学时(四)片麻岩 1.富铝片麻岩片麻岩类中的一种重要类型,属于富铝系列的高级变质岩. 岩石具有片麻状构造; 中细粒- 粗粒鳞片粒状变晶结构. 斑状变晶结构, 包含变晶结构, 反应边结构.主要矿物: 钾长石,石英和黑云母.长石>25%, 黑云母<30%.次要矿物: 斜长石.特征变质矿物: 石榴石, 堇青石, 矽线石和蓝晶石等. 定名原则: 颜色+ 特征变质矿物+ 片状矿物+ 长石种类+ 片麻岩例如:灰黑色矽线堇青钾长片麻岩 2.蓝闪白云母片岩低温高压矿物合: 常见矿物除了蓝闪石, 钠长石, 石英, 白云母, 绿泥石, 绿帘石, 阳起石等外, 还有硬柱石, 硬玉,霰石等高压矿物常出现红帘石. 原岩: 主要为基性火山岩和基性硬砂岩,以富含Na2O 为特征. 蓝闪白云母片岩: 含有大量白云母,化学成分特点除了富钠外还富铝,应属富铝系列. 实习报告要求1. 实习报告内容标本, 薄片各任选一块(片) 2. 岩石标本要求: 岩石颜色; 矿物成分; 结构构造; 岩石命名; 可能原岩系列及变质条件. 3. 岩石薄片要求: 矿物成分特征(特征变质矿物和主要造岩矿物,特征变质矿物要描述其主要光学特征; 造岩矿物要求估计含量); 结构构造特征;岩石命名; 可能原岩系列及变质条件.学生课外学习引导1 2结富铝系列各类岩石的结构构造特征及命名原则. 结富铝系列变质岩变质加,矿物成分,结构构造,岩石类型的变化.结构的三级分类的描述,应特学.在具描述时基质结构,结构结授课题目教室设备与教具教学目的教学重点与难点教材与参考资料实验三. 铁镁系列变质岩多媒体课件,手标本,岩石薄片授课学时课型4 学时讲授( ) 实验( 4 ) ,1. 掌握铁镁系列变质岩的化学成分特点和常见铁镁系列变质岩的矿物成分特征;2. 认识并掌握常见的铁镁系列变质岩的鉴定特征及其形成的温度和压力条件教学重点:常见铁镁系列变质岩的特征难点:常见铁镁系列变质岩形成的温度和压力条件路凤香等主编. 岩石学. 北京: 地质出版社, 2002 年. 贺同兴,李树勋等主编. 变质岩岩石学. 北京: 地质出版社, 1988. 教学内容提要学时分配及备注实验三. 铁镁系列变质岩一.铁镁系列变质岩的基本特征 2 学时 1. 化学成分富FeO,MgO,CaO; 贫SiO2 ; Na2O > K2O. 2. 矿物成分主要矿物有绿泥石,绿帘石,阳起石,斜长石,角闪石,单斜辉石, 斜方辉石和石英;;可见方解石和石榴石. 3. 原岩类型主要是基性的深成岩,火山岩,火山凝灰岩,基性岩屑砂岩,铁质白云质泥灰岩. 二.铁镁系列变质岩主要岩石类型绿片岩/ 蓝片岩/ 斜长角闪岩/ 麻粒岩/ 榴辉岩等. (一) 绿片岩: 岩石呈(暗)绿色, 是铁镁系列的低级变质岩.结构构造: 片状构造; 细粒粒状鳞片变晶结构或细粒片状柱状变晶结构等; 可见变余结构和变余构造,如变余火山碎屑结构, 变余斑状结构; 变余气孔构造等. 矿物组成: 绿色矿物> 50%;主要矿物为绿泥石,绿帘石,阳起石,钠长石;次要矿物可以有石英和方解石等. 定名原则: 颜色+ 次要矿物+主要绿色矿物+ 片岩例如:绿色绿泥石片岩(二)斜长角闪岩: 是铁镁系列中-高级变质岩, 比绿片岩的变质程度高.结构构造:块状构造, 片麻状构造, 条带状构造或片状构造; 细-粗粒粒状柱状变晶结构或柱状粒状变晶结构. 矿物组成:暗色矿物= 50 -- 90%.主要矿物:斜长石+ 普通角闪石次要矿物:石榴石,单斜辉石,黑云母,石英,绿帘石等. 定名原则:颜色+ 次要矿物+ 斜长角闪岩例如:黑色石榴辉石斜长角闪岩(三)麻粒岩 2 学时铁镁系列的高级变质岩, 变质程度比斜长角闪岩高. 结构构造:弱片麻状构造或块状构造; 细-中粗粒粒状变晶结构. 矿物组成:暗色矿物< 90% .主要矿物:斜长石+ 紫苏辉石+ 单斜辉石.次要矿物:石榴石,黑云母,普通角闪石,石英. (四) 榴辉岩是铁镁系列高压的变质岩,岩石比重大. 结构构造: 块状构造或片麻状构造;中-粗粒粒状变晶结构. 绿矿物组成: 岩石中不含斜长石. 主要矿物: 辉石+ 石榴石次要矿物:蓝晶石,金红石,石英. 定名原则: 颜色+ 次要矿物+ 榴辉岩例如: 绿色蓝晶石榴辉岩三.铁镁系列变质岩的观察内容(1) 岩石标本: 绿色绿泥石片岩,绿色石阳起石片岩, 斜长角闪岩, 二辉麻粒岩, 榴辉岩(2) 岩石薄片: 40 # (阳起绿泥片岩), 41 # (阳起石片岩), 42 # (斜长角闪岩), 43 #(石榴角闪二辉麻粒岩, 44 # (榴辉岩) 实习报告要求1. 实习报告内容标本, 薄片各任选一块(片) 2. 岩石标本要求: 岩石颜色; 矿物成分; 结构构造; 岩石命名; 可能原岩系列及变质条件. 3. 岩石薄片要求: 矿物成分特征(特征变质矿物和主要造岩矿物,特征变质矿物要描述其主要光学特征; 造岩矿物要求估计含量); 结构构造特征;岩石命名; 可能原岩系列及变质条件.学生课外学习引导1 2铁镁系列主要变质岩石特比的变结铁镁系列变质岩的矿物组成, 结构构造和岩石结授课题目教室设备与教具教学目的教学重点与难点教材与参考资料实验四其它变质岩类多媒体课件,手标本,岩石薄片授课学时课型4 讲授( ) 实验(4) ,掌握其它变质岩类的化学成分特点和常见岩石类型的矿物成分特征教学重点:长英质系列,碳酸盐系列和动力变质岩的特征难点:糜棱岩的组构路凤香等主编. 岩石学. 北京: 地质出版社, 2002 年. 贺同兴,李树勋等主编. 变质岩岩石学. 北京: 地质出版社, 1988. 教学内容提要学时分配及备注实验四其它变质岩类包括长英质系列变质岩, 碳酸盐系列变质岩,动力变质岩,混合岩一. 长英质系列变质岩化学成分富Si2O,贫FeO, MgO. 主要矿物:长石,石英. 岩石类型:石英岩,磁铁石英岩,透辉石石英岩长英质片麻岩等. 二. 碳酸盐岩系列变质岩化学成分:富CaO,MgO,CO2; 贫FeO,Si2O,低Al2O3. 主要矿物:方解石,白云石,透辉石,透闪石,硅灰石等. 岩石类型:大理岩, 透闪石大理岩,透辉石大理岩,蛇纹石化大理岩三. 动力变质岩: 是各种岩石受动力变质作用的产物, 是脆性构造断裂带和韧性剪切带中的岩石, 在不同性质应力作用下, 发生破碎,变形和重结晶等作用而形成的岩石. 1. 碎裂岩: 命名原则:颜色+ 碎裂岩.例如:灰绿色碎裂岩 2. 糜棱岩命名原则: 颜色+ 成分+ 糜棱岩例如:灰白色长英质糜棱岩四.混合岩变质岩基体+ 花岗质脉体组成可根据构造进一步命名:如眼球状混合岩; 条带状混合岩等.要求:掌握混合岩的基本特征命名原则学生课外学习引导2 学时2 学时1 2类动力变质岩的主要特征和结不同韧性变形条件下岩石结构,构造方的特点.教课结授课题目教室设备与教具教学目的教学重点与难点教材与参考资料第三章变质岩的原岩研究多媒体课件1,掌握变质岩原岩研究的目的,意义2,掌握变质岩原岩研究的方法教学重点:变质岩原岩研究的方法难点:变质岩原岩的判别授课学时课型讲授(22 学时) 实验( ) ,路凤香等主编. 岩石学. 北京: 地质出版社, 2002 年. 贺同兴,李树勋等主编. 变质岩岩石学. 北京: 地质出版社, 1988. 教学内容提要第三章变质岩的原岩研究学时分配及备注2 学时一,变质岩原岩研究的意义(一)研究意义1.理论意义变质岩成因研究的两个方面-变质作用和原岩性质原岩研究是变质岩岩石学研究的一个重要方面. 2.实际意义:为分析确定地质构造环境和找矿服务. (二)主要任务 1. 查明变质岩原岩的成因类型和具体岩石类型 2. 根据原岩自然共生组合等相关性质进行建造分析,确定原岩建造形成的大地构造背景,再造岩相古地理环境等. 3. 注重矿产的研究,在原岩建造分析的基础上,确定含矿建造(含有一定量成矿元素的岩石组合)的性质和特点. 原岩成因类型是原岩建造分析的基础和关键-以斜长角闪岩为例. 二,变质岩原岩研究的方法(一)变质岩原岩的主要类型按原岩形成作用,可大致分为下列成因类型1. 岩浆凝结的:即火成岩,包括侵入岩和熔岩. 2. 火山碎屑的:以火山碎屑物为主,如火山凝灰岩. 3. 过渡型的:火山碎屑物和正常沉积物都有一定含量.如凝灰质砂岩. 4 .正常沉积的:均由正常沉积物组成.如泥岩,灰岩. (二)研究方法(途径) 1.地质产状和岩石共生组合1) 岩浆凝结的原岩(注意与形成作用联系) 2)正常沉积的原岩3)火山碎屑的和过渡型的原岩2.岩相学标志1)组构标志(1)岩浆凝结的原岩(2)正常沉积的原岩(3)火山碎屑的原岩(4)过渡型的原岩复杂,既可出现变余沉积岩组构也可出现变余火山碎屑岩组构. 2)矿物及其组合标志(1)出现红柱石,矽线石,蓝晶石,十字石,堇青石,硬绿泥石等大量的富铝矿物,其原岩可能为富铝的泥岩,泥砂质岩(2)出现大量的碳酸盐类矿物和大量的钙硅酸盐类矿物,原岩可能为沉积的碳酸盐岩或富钙的沉积岩. (3)出现普通辉石和基性斜长石共生的某些绿片岩或角闪质岩石, 其原岩可能为基性火成岩. 必须注意:"可能"!必须结合其它标志方可确定原岩成因类型.3.岩石化学及地球化学1)不同成因类型的原岩,主要元素含量变化范围及其相关性常有一定的差别,据此讨论原岩成因类型.如所划分的正变质岩和副变质岩. 2)P.尼格里的化学计算及四面体图解介绍3)一些常用的参数及其它形式的变异图4)微量元素的应用:特点,原理简介4.副矿物1)副矿物种类和组合:不同成因原岩类型中种类和组合不同.例如,磁铁矿,榍石,磷灰石较多地出现在基性火山岩中,锆石,独居石,磷钇矿等较多地出现在酸性火山岩中. 2)副矿物的标型特征:晶型,颜色,光泽,磨圆程度,分选,延长系数等.如,晶型完整,五磨圆等常是火成岩特征;磨圆,分选较好,表面粗糙,有条纹,无光泽等主要为沉积成因. 学学 1. 复变质岩原岩有哪些标志习生引课 2. 用变质岩化学成分复原岩的据是导外结授课题目教室设备与教具教学目的教学重点与难点教材与参考资料第四章变质岩的形成作用多媒体课件1,掌握形成变质岩的各种作用类型2,掌握典型变质反应所指示的变质条件教学重点:变质结晶作用难点:典型变质反应所指示的变质条件授课学时课型讲授(44 学时) 实验( ) ,路凤香等主编. 岩石学. 北京: 地质出版社, 2002 年. 贺同兴,李树勋等主编. 变质岩岩石学. 北京: 地质出版社, 1988. 教学内容提要第四章变质岩的形成作用学时分配及备注2 学时一,变质结晶作用(变质反应) :概念,类型及实例,一些重要变质反应的温度压力条件. 常见变质反应的类型及实例: 1)根据反应物与生成物的状态分类(1). 固体—固体反应:在变质反应过程中没有流体相出现,可进一步分为: 同质多相变体的转变. 例如Al2SiO5 同质多相变体的转变. 单一固体分解反应. 多相固体反应. 例如Cord == Sill + Alm + Q. 例如Hy + Pl== Cpx + Ga + Q.(2). 脱--吸流体反应: 在变质反应过程中出现了流体相. 可进一步分为: 水化--脱水反应. 例如:Mis + Q == Kf + Sill + H2O.碳酸盐化--脱碳酸盐反应. 例如:Cc + Q == Wo + CO2. (3). 氧化—还原反应. 例如:6 Fe2O3 == 4 Fe3O4 + O2 2)根据反应物与生成物的关系分类: (4)连续反应(概念); (5)不连续反应(概念) 3)根据反应前后矿物原子数的变化分类: (6).静转移反应(概念); (7).交换反应(概念) 某些重要的变质反应所指示的温度和(或者)压力变化趋势. (反应向右进行) . 绿泥石+白云母+石英→红柱石+黑云母+H2O 绿泥石+石英→铁铝榴石+H2O 红柱石→ 夕线石(温度升高) 红柱石→ 蓝晶石(压力升高) 蓝晶石→ 夕线石(温度升高或压力下降) 方觧石+石英→ 硅灰石+CO2 (温度升高) (温度升高) (温度升高)绿泥石+白云母→十字石+黑云母+石英+H2O (温度升高)白云母+石英→ 夕线石+钾长石+H2O (温度升高) 黒云母+白云母+石英→ 夕线石+堇青石+硅酸盐流体(温度升高) +石榴石+石英→ 堇青石(压力下降) 紫苏辉石+斜长石→ 绿辉石+石榴石+石英(压力升高) 角闪石→ 紫苏辉石+斜长石+ H2O (温度升高)白云石+石英+ H2O→方觧石+透闪石+ CO2 (温度升高) 黑云母→磁铁矿+矽线石(毛发状) +含K 流体(温度升高) 二,变质重结晶作用:概念,类型(静态,动态重结晶) ,影响因素, 2 学时产物特点. 三,变质分异作用:概念四,交代作用:概念五,变形作用:类型(脆性,韧性变形) ,产物特点(碎裂岩,糜棱岩) ,相关术语解释.学生课外学习引导1 2 3 4 5 6 7变质作用方变质变质哪类型类型质温压特含.特,影响因素和重结晶作用和变质结晶作用静态重结晶和动态重结晶产物特点变质结晶作用变形作用关特点结授课题目教室设备与教具教学目的教学重点与难点教材与参考资料第五章变质带多媒体课件授课学时课型2 讲授( 2 ) 实验( ) ,1,掌握变质带的划分原则2,掌握泥质岩石和铁镁质岩石变质带的划分,矿物组合及等变线反应教学重点:变质带的划分原则及各类变质带的特征难点:变质带转化时的等变线反应路凤香等主编. 岩石学. 北京: 地质出版社, 2002 年. 贺同兴,李树勋等主编. 变质岩岩石学. 北京: 地质出版社, 1988. 教学内容提要第五章变质带学时分配及备注 1 学时一,变质带的概念及划分原则在一定变质时期形成的变质岩系中, 根据特定变质原岩中出现的特征变质矿物,可以将这些变质程度不同的带划分出来,同一个带的变质岩大致代表相同的变质条件,这些指示变质程度的带称为变质带. 划分标志: 特定原岩中出现的特征变质矿物(需特别注意) 代表人物: G.Barrow(1893),Tilley (1925), Harker (1932)等二,巴洛式递增变质带划分依据,适用条件及各带主要特点巴洛式递增变质带是以特定的原岩(泥质岩石)经过特定的变质作用(中P/T 型)后形成的特征变质矿物的首次出现来划分的, 这是递增变质带的划分原则. (1). 绿泥石带: 典型矿物组合Chl + Ser + Q + Ab (2). 黑云母带: 典型矿物组合Bi+Chl+Ms+Qz+Ab 特征是红棕色的黑云母开始出现.黑云母等变线反应: 6Ms + 3Chl =。
岩石学-第十一章+++变质岩的基本特征
第十一章变质岩的基本特征第一节变质作用和变质岩的基本概念副变质岩：原岩为沉积岩。
二．变质作用因素主要指引起岩石发生变质作用的外部因素，主要是温度、压力、以及具化学活动性的流体。
（一）温度变质作用中，温度是一个很重要的因素。
大部分变质作用是在温度升高的情况下发生。
1．促使矿物重结晶。
从而使原岩的结构和构造发生改变，而岩石矿物组分基本不变，如石灰岩重结晶成大理岩。
2．促进变质反应的进行。
使组分重新组合，致使矿物成分和结构、构造都发生改变。
如：吸热Al4[Si4O10](OH)8 2Al2[SiO4]O+2SiO2+4H2O高岭石放热红柱石石英吸热KAl2[AlSi3O10](OH)2+SiO2 Al[AlSiO5]+K[AlSi3O8]+H2O白云母石英放热矽线石钾长石引起变质作用的热源：1）岩浆熔融体所带来的热。
2）地热。
一般30℃/km3）构造运动所产生的热。
4）岩石中所含放射性元素蜕变放出的热。
5）地幔深部熔融体的重力分异，产生上升的热流。
变质作用温度下限，根据浊沸石等开始出现，大约在180—230℃；上限根据熔融实验确定的温度，约为700—900℃。
（二）压力可分为均向压力（负荷压力）、流体压力和定向压力（应力）。
1．均向压力（静水压力）以P l表示。
一般指地壳一定深处岩石所承受的上覆岩层的重力。
因而均向压力是深度和上覆岩层密度的函数。
平均为0.027GPa(0.27Kb)/km。
在一定温度下，由于均向压力的增加，往往形成密度较大，分子体积较小的矿物，如：1002．流体压力3．定向压力（应力）主要指由构造运动或岩浆活动所引起的侧向挤压力。
1）岩石在定向压力的作用下，当超过其弹性极限时可发生变形。
2）在定向压力的参与下还可引起变质岩中某些定向构造的形成，如片理、线理等。
3）促进粒间流体的活动，从而加速变质作用的进行。
（三）具有化学活动性的流体通常指气态或液态的水溶液。
由于压力差或者溶液中活动组分的浓度差而引起流动。
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。
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。
第五章变质作用
第五章变质作用目的要求变质作用的概念是根据对变质岩的观察、研究而建立起来的。
变质岩是组成地壳的三大岩类之一，占地壳总面积的27.4%，由于地壳的不均匀抬升、剥蚀才露出地表。
古老的变质岩常作为各大陆地壳的核心，广泛出露在前寒武纪的地盾中，或作为年青造山带的基底存在。
其后各地质时期造山带中的变质岩，又围绕着前寒武纪地盾分布，这说明研究变质作用，对查明地壳的早期状态和它的发展演化历史，具有重要的理论意义。
此外，世界上有70% 的铁矿，63%的锰矿以及大多数的铜、钴、镍矿都产生在前寒武纪的变质岩中，因而又具有实践意义。
课时：4学时授课内容一、变质作用的概念二、变质作用的因素和方式（一）变质作用的因素（二）变质作用的方式三、变质作用的基本类型（一）接触变质作用（二）碎裂变质作用（三）区域变质作用（四）混合岩化作用重点本章课讲授重点应放在：①变质作用的因素和变质作用方式中的重结晶、变晶作用及交代作用上；②变质类型的重点是接触变质、区域变质以及碎裂变质三个类型。
其它像脱水反应、脱碳反应等则留给后续诸课去完成。
混合岩化作用宜在小结中提示。
难点在课堂上讲授变质岩时，强调变质岩的重要特征以及变质岩中的标志矿物和主要构造即可。
其它内容较难理解，宜在实习中结合岩石标本去完成。
教学方法本节课以讲解为主，配合多媒体图件进行说明。
讲授重点内容提要一、变质作用的相关概念（一）变质作用（metamorphism）什么是变质作用？就是指先成岩在地下高温高压和化学活动性流体的参与下，在固态状态下改变其结构、构造或化学成分，从而形成新岩石的作用过程。
一般说来，岩石是否变质，是以有无重结晶现象或者出不出现变质矿物为标志（特别在温度升高的情况下）。
根据观察判断，变质作用的温度大体在150°—900℃之间，低于150℃属于成岩作用的范畴；高于900℃则又属于岩浆作用的范畴。
（二）变质作用与岩浆作用的区别变质作用与岩浆作用有何区别呢？岩石在变质过程中基本保持固体状态，一般不经过熔融。
变质岩绪论
⏹一、绪论（一）变质岩和变质作用的基本概念1.变质岩在地壳形成发展过程中，母岩由于内力地质作用（岩浆作用、地壳运动等），使得地壳环境的物理、化学条件发生变化，岩石基本在固态下改变成分、结构、构造，形成新的岩石。
与岩浆岩、沉积岩的不同点：2.变质作用形成变质岩的各种内力地质作用（岩浆作用、地壳运动等）的总和。
（二）研究意义1.形成时间长。
约为40亿年，占地球形成历史的7/8。
前震旦纪~新生代，时代越久、数量越多。
2.分布广泛。
约占地球面积的1/5。
遍及大陆、岛弧、海洋等区域，出露在造山带、褶皱带和大洋底部区域。
既可以是区域型分布，也可以是局部出露。
前寒武纪的变质岩是面状分布，显生宙变质岩是线型分布。
主要特点为：（1）前寒武纪的变质岩是区域型，面状分布，多次变质，变质程度深，如秦岭地区变质岩普遍发生过三次变质作用。
（2）古生代的变质岩是带状，线型分布，如造山带。
（3）中生代、新生代的变质岩是分布在板块结合部位，如海沟-岛弧地带。
（4）现代的变质岩是分布在洋脊、海沟、喜山一带。
3.理论研究。
有助于了解一个地区地壳发展演化历史、规律，了解地球深部物质组成。
4.实际意义。
（1）变质作用是重要的成矿作用，矿产资源种类多。
如F e、A u、A g、C u、P b、Z n、C r等金属矿床，以及石墨、石棉、滑石、云母、硅灰石、蓝晶石、红柱石等非金属矿床。
（2）变质岩的结构、构造特性、岩石的强度、透水性等特征，是水文地质、工程地质的直接研究对象。
二、变质因素⏹内因母岩成分——决定了变质产物。
岩石粒度——决定了变质作用的先后次序。
粒度越细，越易变质。
构造、孔隙度——越发育者，越易变质。
外因压力（P）温度（T）流体时间（t）即“P–T–t”轨迹。
（一）温度1.温度范围上限：＞600~900°C，至岩石熔化前。
下限：＜150~200°C。
以片沸石、辉沸石、方沸石等矿物作为后生作用的结束。
以浊沸石、葡萄石、绿纤石、黑硬绿泥石、硬柱石等矿物作为变质作用的开始。
变质作用基本概念
变质作用基本概念变质作用是指地壳中矿物质或岩石在一定的温度和压力条件下经历化学、物理和结构上的改变过程。
变质作用广泛存在于地球上，是构造活动、岩浆活动和地壳运动的结果之一、下面详细介绍变质作用的基本概念。
1.变质作用的类型变质作用主要可分为热变质作用和动力变质作用两大类型。
热变质作用是指岩石在高温条件下经历的物质和结构上的改变。
高温使矿物中的原子和离子运动加剧，使原有矿物的晶型、晶粒大小、组成、结构等发生变化。
常见的热变质作用有岩浆侵入、火山喷发、地壳深部断层带等。
动力变质作用是指岩石在高压强应力条件下经历的物质和结构上的改变。
高压使原有矿物分解、复合，形成新的矿物，改变岩石的结构和组成。
常见的动力变质作用有地壳挤压、岩石变形、大地震等。
2.变质程度和变质带变质程度是指变质作用对岩石的影响程度。
变质作用可以引起岩石中矿物的相变、结构改造、部分或完全熔融等变化。
根据变质作用的强弱程度，可以将岩石的变质程度分为低变质、中变质和高变质。
变质带是指一定范围内，岩石普遍发生变质作用的地区。
在变质带中，不同岩石受到相同或相似的变质程度影响，从而形成一定的变质序列，如片麻岩带、角闪岩带等。
变质带的分布和范围与构造运动、岩浆活动等密切相关。
3.变质作用对岩石的影响变质作用对岩石的影响主要表现在物质和结构上的改变。
物质上，变质作用促使原有矿物发生相变、分解、结合等，同时形成新的矿物。
这些变化使岩石的成分发生变化，产生新的矿物组合，如角闪石、石英、云母等。
此外，变质作用还能引起原有矿物的形态改变，如片麻岩中斜长石的晶体变形、云母的排列等。
变质作用还能使岩石的密度、硬度和矿物颗粒的大小发生变化。
结构上，变质作用使岩石的结构发生变形和重排。
原有的岩石结构可能会被断裂、密集折叠、褶皱等。
变质作用还会影响岩石的纹理、层理和构造特征。
岩石的变形是变质作用最直观的表现。
4.变质作用对人类的重要性变质作用对地球的岩石和矿产资源具有巨大的影响。
变质作用基本概念
白云母花岗岩在过量 水条件下的液相线
白云母花岗岩在无水 添加条件下的液相线
图17-9 P259 可见 ：1）流体的加入可以显著降低部分熔融的起始温度
2）在流体的作用下岩浆作用与变质作用之间的界线将显著 偏向低温方向
岩浆作用与变质作用的过渡关系
拉斑玄武岩在过量水 条件下的固相线
4--白云母花岗岩在无水添加条件下的液相线 6--拉斑玄武岩在过量水条件下的液相线 8--拉斑玄武岩在无水添加条件下的液相线
岩浆作用与变质作用的过渡关系
白云母花岗岩在无水 添加条件下的固相线
白云母花岗岩在无水 添加条件下的液相线
图17-9 P259
1--白云母花岗岩在过量水条件下的固相线 2--白云母花岗岩在过量水条件下的液相线
二、变质作用方式
1.变质结晶（metamorphic cryatallization） 2.变形(deformation ) 3.变质分异(metamorphic differentiation )
变质作用的方式 1.变质结晶（metamorphic cryatallization） 2.变形(deformation ) 3.变质分异(metamorphic differentiation )
根据反应物与生成物之间的关系，变质反应可分为 不连续反应和连续反应两类。
不连续反应：偏离了平衡条件，不是反应物消失（ 生成物稳定）就是反应物稳定（生成物消失）。
连续反应或滑动反应：在双变区中，成分不断调整 ，反应的P-T条件取决于岩石成分。
硬玉+石英=钠长石
不连续反应 连续反应
石榴石+ H2O = 绿泥石+ 石英
固-固反应
普通地质学—变质作用与变质岩
普通地质学—变质作⽤与变质岩第五章变质作⽤与变质岩第⼀节变质作⽤概述⼀、变质作⽤概念指岩⽯基本处于固体状态下，受到温度、压⼒和化学活动性流体的作⽤，发⽣矿物成分、化学成分、岩⽯结构构造的变化，形成新的结构、构造或新的矿物与岩⽯的地质作⽤。
变质岩：由变质作⽤所形成的新岩⽯。
新形成的岩⽯⽆论是岩⽯的矿物成分，还是结构、构造，均可与原岩不同。
1、变质作⽤与岩浆作⽤的区别：岩浆作⽤是⾼温、⾼压，使原岩从固态转变成熔融的液态后再成岩。
⽽变质作⽤过程中，原岩基本处于固态，温度⽐岩浆作⽤要低。
2、变质作⽤与沉积作⽤的区别：沉积作⽤只发⽣在地球的表层，与⼤⽓、⽔、⽣物等外因有关。
⽽变质作⽤主要发⽣在地表以下⼀定深度，与温度、压⼒等因素有关,温度⽐沉积作⽤要⾼。
⼆、引起变质作⽤的因素引起变质作⽤的因素有温度、压⼒以及化学活动性流体。
1、温度：温度是引起岩⽯变质的主要因素。
其作⽤是提供变质作⽤所需要的能量，促使⼀系列的化学反应和结晶作⽤得以进⾏；同时温度增⾼还可使矿物的溶解度加⼤，增强了流体的渗透性、扩散性及化学活动性，促进了变质作⽤的过程。
变质作⽤的温度范围⼀般介于（150）180℃～800（900）℃之间。
低于此温度，就属于固结成岩作⽤（沉积岩）。
⼀旦温度⾼到使原岩熔融，那么就进⼊到岩浆作⽤的范畴。
因此，变质作⽤基本上在固态下进⾏。
变质温度的基本来源有三个⽅⾯：（1）地热：地下温度随着深度增加⽽增⾼。
如果地表岩⽯因某种原因沉陷到⼀定深处，就能获得相应的温度。
（2）岩浆热：岩浆是⾼温熔融体，当岩浆侵⼊时，岩浆热会传到围岩，使围岩增温。
（3）地壳岩⽯断裂：断裂块体相互错动和挤压，能产⽣剪切热，使岩⽯升温。
2、压⼒：压⼒可分为静压⼒、流体压⼒及定向压⼒。
（1）静压⼒与流体压⼒：静压⼒是由上覆岩⽯重量引起的，它随着埋藏深度增加⽽增⼤。
静压⼒对岩⽯的作⽤⼒各项均等。
流体压⼒：静压⼒在岩⽯中的传递不只是通过固体的岩⽯质点，也可以通过循环于岩⽯空隙中的流体传递，形成流体压⼒。
变质岩岩石学
▲ 脱水反应——反应矿物中有含水矿物，反应后有水生成。如
KAl2[AlSi3O10](OH)2 + SiO2
白云母(Mr)
KAlSi3O8 + Al2SiO5 + H2O ↑
正长石(Or) 铝硅酸盐
Al2Si4O10(OH) 2
叶腊石(Pyp)
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： ● 造山变质作用：发生在前寒武纪结晶基底和寒武纪以后的造山带
中，是区域变质作用的代表。常称区域变质一般就指造山变质。 ● 混合岩化作用：高级区域变质作用向岩浆作用的过渡，已有部分
积岩。
除发生交代作用的岩石外，变质岩的化学成 分主要取决于原岩的成分。当变质作用过程中有交 代作用参与时，由于有组分的带出带入，变质岩的 化学成分就发生了明显变化。
研究变质岩的化学成分可以帮助了解原岩类型、 变质作用和交代作用的特点。
等化学系列：是指具有同一原始化学成分的所有岩石。这些 岩石中矿物共生组合的不同，是由变质作用的类型和强度不 同所决定的。随着变质程度增加，泥质岩出现板岩——千枚 岩——片岩——片麻岩系列。
（2）压力：包括静压力、粒间流体压力和应力。
静压力：由上覆岩石荷重所引起的，随岩 石所处深 度增加而加大。根据岩石的平均比重计算，每加深1 公里，静压力增加0.28千巴。
静压力加大使岩石空隙减小，
P(GPa)
变得致密坚硬。在一定温度下，
1.0
静压力增大，可生成比重增大、
Jd+Q
Ab
变质地质课件之变质作用基本概念
第一讲
第一讲 变质作用基本概念
变质作用的概念 变质作用的分类 变质作用机制 变质作用因素 变质作用P-T-t轨迹
变质作用及有关概念
●变质岩岩石学：研究变质岩的成分、结构、构造、产状、分布、分 类、 命名、共生组合和变质岩形成、演化的机制与条件以及其在 地球（天体）形成、演化中的地位及作用、与矿产的关系等内容的 独立的学科
含石英大理岩的结构演化（Mason（1999）绘，有修改补充）
1. 石英；2. 方解石； 3. 硅灰石 a. 低温下Cc+Q平衡结构 b. 温度超越Cc+Q=Wo+ CO2↑反应温度时，粒度增大的同时Q与Cc反应，
形成Wo反应边。在Wo集合体内有少量Q残留，不平衡结构 c. 反应完全，粒度进一步增大，形成新的高温条件下稳定的矿物组合
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
变质作用P-T-t轨迹
所谓P-T-t轨迹（P-T-t path）就是“岩石在变质作用过程中P-T 条件随时间（t）的变化而变化的历程（course）或在P-T图解中
表示该历程的曲线” （Miyashiro, 1994）
晶内塑性变形包括直线滑移（translation gliding）、 双晶(twinning)滑移和单个晶体的扭折(kinking)，它 们与晶体位错(dislocation)移动相联合
晶界塑性变形包括颗粒边界的滑移和扩散流动 (diffusive flow)
变质分异（ metamorphic differentiation ） 就是使原先均匀的岩石发育成分层的变质过程 （Raymond, 1995）
从现有资料看，变质分异产生成分层的机理主要 有下列三种解释 （1）成分层代表扩散反应带。 （2）成分层的发育是构造重结晶的结果。 （3）成分层是强烈压扁（塑性变形）的结果。
变质作用
第五章变质作用目的要求变质作用的概念是根据对变质岩的观察、研究而建立起来的。
变质岩是组成地壳的三大岩类之一，占地壳总面积的27.4%，由于地壳的不均匀抬升、剥蚀才露出地表。
古老的变质岩常作为各大陆地壳的核心，广泛出露在前寒武纪的地盾中，或作为年青造山带的基底存在。
其后各地质时期造山带中的变质岩，又围绕着前寒武纪地盾分布，这说明研究变质作用，对查明地壳的早期状态和它的发展演化历史，具有重要的理论意义。
此外，世界上有70% 的铁矿，63%的锰矿以及大多数的铜、钴、镍矿都产生在前寒武纪的变质岩中，因而又具有实践意义。
课时：4学时授课内容一、变质作用的概念二、变质作用的因素和方式（一）变质作用的因素（二）变质作用的方式三、变质作用的基本类型（一）接触变质作用（二）碎裂变质作用（三）区域变质作用（四）混合岩化作用重点本章课讲授重点应放在：①变质作用的因素和变质作用方式中的重结晶、变晶作用及交代作用上；②变质类型的重点是接触变质、区域变质以及碎裂变质三个类型。
其它像脱水反应、脱碳反应等则留给后续诸课去完成。
混合岩化作用宜在小结中提示。
难点在课堂上讲授变质岩时，强调变质岩的重要特征以及变质岩中的标志矿物和主要构造即可。
其它内容较难理解，宜在实习中结合岩石标本去完成。
教学方法本节课以讲解为主，配合多媒体图件进行说明。
讲授重点内容提要一、变质作用的相关概念（一）变质作用（metamorphism）什么是变质作用？就是指先成岩在地下高温高压和化学活动性流体的参与下，在固态状态下改变其结构、构造或化学成分，从而形成新岩石的作用过程。
一般说来，岩石是否变质，是以有无重结晶现象或者出不出现变质矿物为标志（特别在温度升高的情况下）。
根据观察判断，变质作用的温度大体在150°—900℃之间，低于150℃属于成岩作用的范畴；高于900℃则又属于岩浆作用的范畴。
（二）变质作用与岩浆作用的区别变质作用与岩浆作用有何区别呢？岩石在变质过程中基本保持固体状态，一般不经过熔融。
M1岩石学基础宝石08(变质作用及变质岩的基本概念-第一章)
三、变质作用类型
4、气液变质作用 、 • 具有化学活动性的热水溶液和气体对岩石进 行交代， 行交代，而使岩石发生变质的作用 主要因素：化学活动性流体， 主要因素：化学活动性流体， 温度来源：岩浆的挥发分， 温度来源：岩浆的挥发分，地壳内的热水 结果：岩石化学成分变化 结果：
• • •
三、变质作用类型
二、变质作用的因素
4、时间 、 实验室的化学反应——瞬间 瞬间 实验室的化学反应 地球系统的化学反应——漫长 漫长 地球系统的化学反应 在实验室短时间内无法发生的变质反应和变质 作用（以天、月计算）， ），在地球系统的地质演 作用（以天、月计算），在地球系统的地质演 化历史中是可以发生的（ 为单位）， 化历史中是可以发生的（以Ma为单位），以百 为单位），以百 万年为单位。 万年为单位。 • 归纳变质作用因素为：T、P、流体、时间 归纳变质作用因素为： 、 、流体、
第三篇
变质岩
Metamorphic Rocks
红柱石角岩
第一章 变质作用及变质岩的基本概念
一、变质作用及变质岩的概念 二、变质作用的因素 三、变质作用类型 四、变质作用的方式 五、变质岩的物质成分 六、变质岩的结构和构造 七、变质岩的分类
一、变质作用及变质岩的概念
一、变质作用及变质岩的概念
2、变质岩——由变质作用形成的岩石，即为变质岩。 、变质岩 由变质作用形成的岩石， 由变质作用形成的岩石 即为变质岩。 3、变质岩的类型 、 正变质岩：由岩浆岩经过变质作用形成的变质岩 正变质岩： 副变质岩：由沉积岩———————————— 副变质岩：由沉积岩 4、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 前寒武纪之前的岩石几乎均为变质岩，占大陆面积的 前寒武纪之前的岩石几乎均为变质岩 (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 变质岩在我国分别很广， 变质岩在我国分别很广 例如：鞍山式铁矿—含铁石英岩型 例如：鞍山式铁矿 含铁石英岩型 石英脉型金矿—如山东 石英脉型金矿 如山东
岩石学-01变质作用基本概念
（1）接触－热变质作用（contact-thermal metamorphism）
（2）动力变质作用（dynamic metamorphism） （3）冲击变质作用（impact metamorphism） （4）交代变质作用（metasomatic metamorphism）
变质岩岩石学
第一讲
第一讲 变质作用基本概念
变质作用的概念 变质作用的分类 变质作用机制 变质作用因素 变质作用P-T-t轨迹
变质作用及有关概念
●变质岩：原来已经存在的各种岩石（沉积岩、岩浆岩及变质岩）， 由于地壳的构造运动、岩浆活动、地热流的变化等内力地质作用，使 原来的岩石所处的地质环境及物理、化学条件发生变化，为了适应这 种变化，在基本保持固体状态的情况下，岩石的结构、构造、物质成 分发生变化而形成的一种新的岩石。使岩石发生这种变化的地质过程 就总称为变质作用
（2）洋底变质作用（ocean floor metamorphism）
洋底变质作用是洋壳岩石在大洋中脊附近上升热流和海水作用下 产生的变质作用。温度和流体（海水）中活动组分化学位是主要的变 质因素。P/T比很低。变质作用机制是重结晶作用并伴随有交代作用， 岩石面、线理不发育。洋底变质不仅使岩石矿物成分、结构构造发生 变化，也可导致岩石化学成分变化，因而是区域规模的异化学变质作 用。典型的洋底变质岩为绿岩，是一种主要由钠长石、绿帘石、和阳 起石、绿泥石组成的绿色块状区域变质岩。
●区域变质作用：区域变质作用（regional metamorphism）是在岩石圈范围，规模巨大（其体 积大于数千km3）的变质作用。其变质因素复杂，往 往是温度、压力和流体综合作用，P/T比范围很大，高、 中、低、很低都有。其变质机制也多样，主要是重结 晶和变形，有时还伴有明显的交代和部分熔融。在区 域变质地区，难找到变质岩与未变质岩的界线。区域 变质作用地质环境多样，可发生在大陆地壳、大洋地 壳甚至发生在岩石圈地幔中（Mason, 1990; Miyashiro, 1994）。区域变质作用可划分为4个地质 类型。
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。
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高温下的塑性变形主要有：晶内塑性变形 (intracrystalline plastic deformation)和晶界塑性变 形(intercrystalline plastic deformation)两种机制。
晶内塑性变形的机制：直线滑移和双晶滑 移的宏观变化(Vernon,1976) a.未变形的；b.直线滑移；c.双晶滑移
钾长石 带入 钠长石 带出
2、变形
*偏应力施加于岩石，当应变很小时，岩石显示弹性行 为(elastic behavior)。 应变在应力施加时立即发生，应力撤消时，岩石立即 恢复至原先未变形状态。 *当应变增加至超越弹性极限，岩石就会产生永久变形 (deformation)。 在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。 而在地下高温高压特别是当应变速率低时，岩石显示 塑性行为(plastic behavior)，岩石永久变形主要由于塑性 流动(plastic flow)产生，导致矿物畸变和褶皱而没有破裂。
红柱石-蓝晶石-矽线石三者之间的同质多象转变
2）、交代作用（metasomatism） 由于流体的迁移使固态岩石与外界产 生复杂物质交换，从而改变岩石化学成 分的一种变质方式。 要求条件：有流体存在，干体系中很 难发生。 如：
2Mg2SiO4+3H2O→H4Mg3Si2O9+Mg(OH)2 Fo(镁橄榄石) Ser(蛇纹石) Brc(水镁石) KAlSi3O8 + Na+ NaAlSi3O8+K+
1. 石英；2. 方解石； 3. 硅灰石; a.低温下 Cc+Q 平衡结构；b. 温度超越 Cc+Q=Wo+ CO2↑反应温度时，粒度增大的同时 Q 与 Cc 反应，形成 Wo 反应边。在 Wo 集合体内有少量 Q 残留，不平衡结构；c. 反应完全，粒度进一步增大，形成新的高温条件 下稳定的矿物组合 Cc+Wo 和平衡结构
s1
s1 > s2 = s3 foliation and no lineation s1 = s2 > s3 lineation and no foliation s1 > s2 > s3 both foliation and lineation
Flattening of a ductile homogeneous sphere (a) containing randomly oriented flat disks or flakes. In (b), the matrix flows with progressive flattening, and the flakes are rotated toward parallelism normal to the predominant stress. Winter (2001) An Introduction to Igneous and Metamorphic Petrology. Prentice Hall.
一、变质作用机制
1.变质结晶作用 1）重结晶作用 2）交代作用
2.变形 3.变质分异
1A)、重结晶作用 (Recrystallization) 同种矿物，经过 重新溶解、组分迁 移，再结晶形成原 矿物的方式。重结 晶作用的结果是晶 粒由小变大。 受控因素：成分 愈单一、粒度愈小， 愈容易发生。 举例：石灰岩— —大理岩
(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, 例如
Al4[Si4O10](OH)8
高岭石 吸热 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 , 例如一般地区 为25℃/km， (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，
(5) 放射性元素的衰变能，U, Th—Pb。
2. 压力
1). 负荷压力（静压力）
压力：单位面积内应力的大小，由上覆岩石的重力引起的。压力是一个均衡的 应力，在岩石的各个方向都相等。常用单位换算关系： 1大气压＝101325Pa 1bar=0.987个大气压 5Pa 1bar=10 常认为：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 因此：一般 Moho面＝10kb 地心压力＝350 GPa 实验室能达到＝550 Gpa 静压力的作用———岩石孔隙较小，密度增加，变致密坚硬，内部为原子紧密 例如： 石英－柯石英—斯石英 橄榄石：α – β - γ
第十七章 变质作用的基本概念
变质作用——在地球内力作用下，使已经形 成的岩石发生矿物成分、结构构造和/或 化学成分变化的作用。
*强调: (1) 已经形成的岩石包括先期形成的岩、沉、变三大岩， (2) 内力作用指物理化学条件(T、P)的改变， (3) 使得原来岩石发生改变包括矿物成分、结构构造 和化学成分等， (4) 变质作用的条件：基本上为固态，但是在高级变 质作用过程中，可以发生部分熔融，形成流体相 （混合岩化作体——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， 例如： CaCO3+SiO2 CaSiO3 + CO2↑
变质岩岩石学 苏尚国
susg@ 82321191 教二楼228室
第十一章 变质作用的基本概念
听课指南 1. 变质作用的基本概念与类型。 2.变质作用的机制及其控制要素，如何理 解变质作用过程？ 3.变质作用发生在什么样的地质环境中？ 为什么？ 4.变质岩在我们理解地壳演化、板块构造 以及地球演化方面的作用？
Metamorphic Agents and Changes
• Temperature: typically the most important factor in metamorphism
Estimated ranges of oceanic and continental steady-state geotherms to a depth of 100 km using upper and lower limits based on heat flows measured near the surface. After Sclater et al. (1980), Earth. Rev. Geophys. Space Sci., 18, 269311.
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
3. 应力（Deviatoric Stress）
应力——指由构造运动和岩浆活动所产生 的侧向挤压力。Stresses acting in particular directions and exceeding the mean stress, commonly affect the rocks.
1B）变质结晶作用和变质反应： 在变质作用的温度、压力范围内，在原岩基本保持固态 条件下使旧矿物消失、新矿物形成的变质方式，一般通过 特定的化学反应来实现，这种化学反应称为变质反应。包 括同质多象转变和形成新的矿物组合。 举例：Cc（方解石）+Q（石英）=Wo（硅灰石）+CO2
图 17-2
含石英大理岩的结构演化（Mason（1999）绘，有所修改补充）
变质分异作用
高级片麻岩区四种典型的露头尺度递进变形 (a)岩脉网络的均匀变形；(b)岩石碎块的均匀变形；(c) 粒度不均匀的均质火成岩（例如斑状花岗岩）的均匀变 形；(d).均质火成岩（例如辉长岩）的不均匀变形 。
二、 变质岩 由变质作用形成的岩石，即为变质岩。 三、 变质岩的类型 正变质岩：由岩浆岩经过变质作用形成的变质岩 副———：由沉积岩———————————— 四、 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
4. 具化学活动性流体
粒间流体约占岩石体积的1-2%，其成分除H2O、CO2、 O2外，还有其他成分，如盐酸、硫化氢等，具有很大的化 学活动性（酸性或者碱性）。 在P、T较高时，会形成超临界流体，具有更大的化 学活动性。
具有化学活动性流体对岩石变质的作用： 1. 溶剂：促进岩石中一些组分溶解、迁移、变质反应进 行； 2. 流体直接参与变质反应，直接影响变质作用，影响变 质反应的方向与进度。例如： Bi+H2O 绢云母+绿泥石； 3. 流体有利于岩石的部分熔融。 岩石的熔点随H2O增加，熔点下降。
塑性扭折的几何特 征 （Vernon,1976）
位错示意图 b为Bergers矢量，它 表示已滑动部分的 滑移方向和距离
晶界塑性变形包括颗粒边界的滑 移和扩散流动(diffusive flow)
晶内塑性变形与压溶比较
3、变质分异作用
所谓变质分异（ metamorphic differentiation ） 就是使原先均匀的岩石发育成分层的变质过程 （Raymond, 1995）。 原因：（1）成分层代表扩散反应带。（2）成分 层的发育是构造重结晶的结果。（3）成分层是强 烈压扁（塑性变形）的结果。 辉长岩 斜长角闪岩
Metamorphic Agents and Changes