第三节 变质作用与变质岩

第三节变质作用与变质岩

变质岩约占大陆面积的1/5左右，是岩浆岩或沉积岩经变质作用所形成的岩石。

一、变质作用与变质岩

（一）变质作用

变质作用——岩浆岩、沉积岩或者先成变质岩在地壳运动、岩浆活动等作用下导致的物理、化学条件的变化，并使之成分、结构、构造产生一系列改变，这种变化和改变的作用称为变质作用。

（二）变质岩——指地壳中已有的岩石（岩浆岩、沉积岩、变质岩）在地壳运动或后来的岩浆活动的影响下，受到高温高压和化学活性物质的作用，使原岩的结构、构造甚至于化学成分都发生剧烈的变化而形成新的岩石---变质岩。（如粘土矿物在温度压力增高时可变为云母）

二、变质作用因素

主要因素为温度、压力和化学性质活泼的气体和溶液

（一）温度：影响变质作用的最基本因素

多数变质作用是随温度升高而进行的。变质作用发生的温度是有一定的范围，那么，变质作用的起始温度和终止温度是多少呢？目前的共同认识是：

◆起始温度：以浊沸石、蓝闪石、红柱石、钠云母、叶腊石等变质矿物的首次出现，作为变质作用的开始。这些矿物出现时的温度范围为是在150℃—250℃之间。这就是变质作用发生的起始温度。

◆终止温度：原岩发生大规模熔融时的温度。

因此，变质作用的温度变化范围应为650℃—150℃之间。低于150℃属固结成岩作用；大于650℃岩石熔化，属岩浆作用范畴。

温度作用：非晶质结晶质（岩石结构变，组分不变）

细晶粗晶（岩石结构变，组分不变）

矿物新矿物（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。

◆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。

◆应力作用下的摩擦热：其较为局部，如断裂带。

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：

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，原矿物消失，新矿物生成。如，高岭石脱水（高温）反应

Al4［Si4O10］［OH］8 Al2［SiO4］O＋2 SiO2＋4H2O

方解石的脱CO2的反应

CaCO3 ＋SiO2CaSiO3 ＋CO2↑

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）CaCO3（粗晶）

石灰岩大理岩（质纯、洁白者称汉白玉）

（二）压力

可分为静压力、流体压力、定向压力。

1.静压力（均向压力）

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：

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。

（2）高压下，比重小、体积大的不同矿物可结合成比重大、体积小的新矿物。

2.定向压力

指由构造运动所引起的侧向挤压力，分挤压力和剪切力。岩石在定向压力的作用下，当超过弹性极限时可发生变形，而当超过强度极限时则发生下破裂。

定向压力作用：①岩石结构、构造改变；②引起变质岩定向构造的形成（片理、线理构造）③促进粒间流体的活动，加速变质作用的进行。

作用结果使岩石中片状、柱状矿物定向排列。

（三）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：以H2O、CO2为主，含其它挥发分。

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。

控制反应进程；扩散、迁移元素，改变化学成分。

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，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。

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 、CaO、MgO。这说明通过交代作用，物质的化学成分发生了交换。

三、变质作用类型

五、变质岩的结构（变晶结构、变余结构、碎裂结构）

1. 变晶结构：是原岩在变质过程中发生重结晶形成的结晶结构。

粒状变晶结构

●斑状变晶结构

●鳞片状变晶结构

●◇变晶矿物颗粒形态——粒状变晶结构

●变晶矿物（石英、长石等）呈近于等粒。矿物颗粒成简单的多边形或浑

圆形，彼此接触线较为平直，有时称平直镶嵌粒状变晶结构，是热变质反应达到平衡的结构。

◇变晶矿物颗粒的相对大小－斑状变晶结构

在粒度较小的矿物集合体中有相对较大的斑状晶体，基质和斑晶粒度差别悬殊，基质是可以各种结构，因为这些斑晶是在变质作用中形成的，故称变斑晶。

一般情况，随着变质程度的加深，其晶体较大，晶形完好，包体减少，双晶、解理等光性特征渐明显。

◇变晶矿物颗粒形态——鳞片变晶结构

岩石主要由云母、绿泥石、

滑石等片状矿物组成，此种结构

常组成结晶片理发育的变质岩，

多数情况下，这些片状矿物都是

定向排列，但有时也可以是无定

向排列的，导致岩石呈块状结构。

2. 变余结构：是具有原岩结构和变质岩结

构的双重特征，相应地称为变余斑状、变

余粒状、变余泥状。