第1章 变质作用基本概念
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第一章 变质作用的基本概念
晶界塑性变形
扩散流动 diffusive flow
化学迁移从晶体的较大应 力边界区向其他部位迁移 并在那里产生晶体生长
恢复
使变形晶体降低应变能而 回到未变形状态的过程。 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
变质作用与岩浆作用的区别： 变质作用的发生过程主要是一个升温过程， 先存岩石伴随温度升高发生变质反应产生新的矿物
组合，或者发生重结晶改变原有的结构构造；而岩
浆作用主要是降温过程，是高温岩浆在温度下降条
件下不断晶出矿物的过程。
变质作用主要是在固态条件下的矿物转变，而岩浆作 用则是在液态条件下的矿物晶出。 这一点明显地表现在岩石结构上，变质岩是固态下矿 物成核、生长的产物，多呈变晶结构，晶粒的自形程度取 决于矿物的结晶势或成面能，而与矿物的结晶顺序无关；
程中存在流体相的直接证据。
早先，人们认为下地壳和上地幔是缺乏流体的。然而，近30 年来变质岩和上地幔岩的流体包裹体研究证明，即使在麻粒 岩和地幔岩中流体也是广泛存在的。 对整个岩石圈而言，H2O、CO2是流体的最主要成分，可近
似看成流体相由H2O和CO2组成。
图17--11 0.05GPa（1）和0.1Gpa（2）下随着温度降低流体不混溶图解
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
1.2 交代作用
固体岩石在化学活动性流体作用下通过组分带入带
出而使岩石总化学成分和矿物成分发生变化的过程。岩
石在交代过程中保持体积不变(开放系统)。
• 渗透：裂隙溶液中组分迁移驱动力为压力差 • 扩散：粒间孔隙溶液中组分迁移驱动力为浓度差
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
第一章食品腐败变质详解
泛指有 益或有 害变化
食品的腐败变 质,指食品在一定 的环境因素影响 下,由微生物为主 的多种因素作用 下所发生的食品 失去或降低食用 价值的一切变化, 包括食品成分和 感官性质各种变 化.
第一节 腐败变质与发酵
腐败变质
基本概念
发酵
腐败变质与发酵的比较
狭义的发酵
是指微生物在
无氧条件下分解 碳水化合物(蔗糖、 淀粉类等)产生各 种有机酸(乳酸、 乙酸等)和乙醇等 产物的过程。
3．硫醇的 生成
硫醇是
通过含硫化 合物的分解 而生成的。 例如中硫氨 酸被甲硫氨 酸脱硫醇脱 氨基酶进行 如下的分解 作用。
CH3SCH2CHNH2COOH＋H2O→ 甲硫氨酸 CH3SH ＋NH3 ＋
CH3CH2COCOOH 甲硫醇 ɑ—酮酸
第三节 食品腐败变质的生化过程及产物
蛋白质类
脂肪类
碳水化合物类
人的嗅觉刺激阈值在空气中的浓度（mol/L）为： 氨2.14x10-8、
三甲胺5.01xl0-9、 硫化氢1.91×10-10、 粪臭素1.29X10-10。
第三节 食品腐败变质的生化过程及产物
蛋白质类
脂肪类
碳水化合物类
5．蛋 白质 分解 造成 的食 品腐 败变 质的 鉴定
(2)活菌数的测定和TTC试验 检查食品中的活菌数是判定食品腐
脂肪类
碳水化合物类
第三节 食品腐败变质的生化过程及产物
蛋白质类
脂肪类
碳水化合物类
1、氨基 酸的分 解 氨基
酸通过 脱氨基、 脱羧基 被分解。
脱氨脱羧同时进行 通过加水分解、氧化和还原等方式 生成醇、脂肪酸、碳氢化合物和氨、二氧化碳。
第三节 食品腐败变质的生化过程及产物
食品的腐败变 质,指食品在一定 的环境因素影响 下,由微生物为主 的多种因素作用 下所发生的食品 失去或降低食用 价值的一切变化, 包括食品成分和 感官性质各种变 化.
第一节 腐败变质与发酵
腐败变质
基本概念
发酵
腐败变质与发酵的比较
狭义的发酵
是指微生物在
无氧条件下分解 碳水化合物(蔗糖、 淀粉类等)产生各 种有机酸(乳酸、 乙酸等)和乙醇等 产物的过程。
3．硫醇的 生成
硫醇是
通过含硫化 合物的分解 而生成的。 例如中硫氨 酸被甲硫氨 酸脱硫醇脱 氨基酶进行 如下的分解 作用。
CH3SCH2CHNH2COOH＋H2O→ 甲硫氨酸 CH3SH ＋NH3 ＋
CH3CH2COCOOH 甲硫醇 ɑ—酮酸
第三节 食品腐败变质的生化过程及产物
蛋白质类
脂肪类
碳水化合物类
人的嗅觉刺激阈值在空气中的浓度（mol/L）为： 氨2.14x10-8、
三甲胺5.01xl0-9、 硫化氢1.91×10-10、 粪臭素1.29X10-10。
第三节 食品腐败变质的生化过程及产物
蛋白质类
脂肪类
碳水化合物类
5．蛋 白质 分解 造成 的食 品腐 败变 质的 鉴定
(2)活菌数的测定和TTC试验 检查食品中的活菌数是判定食品腐
脂肪类
碳水化合物类
第三节 食品腐败变质的生化过程及产物
蛋白质类
脂肪类
碳水化合物类
1、氨基 酸的分 解 氨基
酸通过 脱氨基、 脱羧基 被分解。
脱氨脱羧同时进行 通过加水分解、氧化和还原等方式 生成醇、脂肪酸、碳氢化合物和氨、二氧化碳。
第三节 食品腐败变质的生化过程及产物
《变质地质学》第1章 变质作用概论(d)变质岩分类
变质岩的化学分类 （II）长英质变质岩。包括变质的砂岩、硅质凝灰岩、中酸性 岩浆岩。 SiO2含量高，通常K2O过剩、Al2O3不足。
变质岩的化学分类 （III）钙质变质岩。导源于灰岩和白云岩（可含石英、粘土 矿物等杂质）等钙质沉积物。 CaO含量高，可含一定量的MgO、FeO、Al2O3。
变质岩的化学分类 （IV）基性变质岩。由基性岩浆岩、凝灰岩及含显著数量的 Ca、Al、Fe、Mg的不纯泥灰质沉积物变质而成。 MgO、FeO、CaO含量高，含一定量的Al2O3。
第一章 变质作用概论
变质岩的化学分类、岩相学分类、最年 轻的变质岩
变质岩的化学分类 Turner (1955)提出了一个简明的变质岩化学类型划分方案，将 常见的变质岩划分为五大化学类型，这一分类得到了地质学 界的普遍接受。这五大类型分别是： （I）泥质变质岩。 （II）长英质变质岩。 （III）钙质变质岩。 （IV）基性变质岩。 （V）镁质变质岩。
变质岩的化学分类 （I）泥质变质岩。来源于泥质沉积物。Al2O3、K2O含量高， 但相对含量变化大。 Al2O3过剩的变质岩，含富铝矿物（蓝晶石、夕线石、红 柱石）。低温时无钾长石，高温时有钾长石。 K2O过剩的变质岩，含钾长石，高温时可出现富铝矿物。
泥质变质岩的平均化学成分 (Caddick and Thompson, 2008)
变质岩的岩相学分类
最年轻的变质岩 (Rossetti et al., 2008)
最年轻的变质岩 (Rossetti et al., 2008)
最年轻的变质岩 (Rossetti et al., 2008)
最年轻的变质岩 (Rossetti et al., 2008)
最年轻的变质岩 (Rossetti et al., 2008)
变质作用与变质岩
三大岩类之间的演变：
原已形成的岩石(火成岩、沉积岩、变质岩)通
过风化、剥蚀而破坏，破坏产物经过搬运、堆积
而形成沉积岩；
沉积岩、变质岩经过高温融熔而转变为(岩浆，
冷凝后形成)火成岩；
火成岩、沉积岩遭受变质作用转变为变质岩。
三大岩类不断相互转化。
三、动力变质作用(dynamic metamorphism) 又
称破裂变质作用(cataclastic metamorphism)。
形成与地壳发生断裂有关，出现在断裂带两
侧，在地壳的不同深度有不同的表现：在地壳的
浅部，表现为岩石的破碎，形成构造角砾岩；在
地壳的深部，在较高温度和静压力条件下，矿物
可产生塑性变形、重结晶以及出现新矿物，形成 糜棱岩。
第三节 变质作用类型及其代表性岩石
变质作用类型 区域变质作用 接触变质作用 动力变质作用 混合岩化作用
一、区域变质作用(regional metamorphism) 在广大范围内发生，由温度、压力以及化学活 动性流体等多种因素引起的变质作用。影响范围 几千－几万km2 ，深度达20km以上。200－800℃， 1×108－14×108Pa。 其发生常常与构造运动有关，伴随岩石变形。 形成的岩石以具有鳞片变晶结构及片理构造、片 麻状构造为特征。
动压力－剪切力
静压力
在最大压力方向上物质的熔点将降低从而发生 溶解，并在最小压力方向上沉淀。因此，岩石在 定向压力作用下，其中的矿物便在平行压力方向 溶解而沿垂直压力方向迁移并沉淀。 矿物在这种定向压力下重新结晶，新生成的片 状、柱状矿物的长轴便垂直压力方向而排列，于 是形成了岩石的片理构造。
三、具有化学活动性的流体
片麻岩－片麻状，变晶结构。长石、石英、云 母、角闪石、辉石。长石含量大于30%。由砂岩、 花岗岩等变质而成。 大理岩－块状构造，粒状变晶结构。方解石、 白长石。由碳酸盐岩变质而成。得名于云南大理。 洁白者称汉白玉。 石英岩－块状构造，变晶结构。石英，少量长 石、白云母。由砂岩或硅质岩变质而成。 矽卡岩－石榴石、绿帘石、磁铁矿。伴生矿床 Fe，Cu，Pb，Zn.
1 第一章变质作用概述
动力变质作用和接触变质作用多在5 km 范围内，压 力低于0.1GPa；
区域变质作用 深度大于5 km，压力高于0.1GPa，按 压力大小分为不同的压力型（低压、中压、高压、超 高压）
第二节
变质作用的影响因素
二、压 力 (静压力和流体压力)
2. 流 体 压 力
岩石系统中常存在少量的流体相, 它们所具有的内压称流 体压力。对变质作用的影响分两种情况: (1). 流体压力与静压力相等：流体压力不构成独立的控 制因素； (2). 流体压力与静压力不相等：流体压力则构成独立的 控制因素。
岩浆作用强调矿物从硅酸盐熔融体中结晶，是晶体-液态的平衡， 并强调温度下降过程。当变质作用温度较高时，岩石可发生部分 熔融，出现一定数量的熔体，这些熔体与固态残余物之间可发生 混合岩化作用。当熔体数量较多时转变为典型的岩浆作用。
广义的变质作用：包括岩石在固态下的变质作用和有部分熔体出 现的混合岩化作用。
流体压力
流体——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↑
热接触变质作用 接触交代变质作用
变质机制以静态重结晶或 静态变质结晶为主。
二、动力变质作用
在构造运动产生的压力下，使岩石发生破碎 的变质作用 分布位置：断层，破碎带 导致结果：使岩石发生变形、破碎，还有轻 微的重结晶现象 正断层
变质机制以变形和动态重结晶 或动态变变质反应
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。
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。
变质岩岩石学
变质岩岩石学
Metamorphic Petrology
课程内容
变质作用基本概念
变质反应及其控制因素
变质岩的基本特征
共生分析和共生图解
变质相、变质相系和变质作用PTt轨迹
接触变质作用及岩石
区域变质作用及岩石
其他变质作用及岩石
变质岩研究方法
变质作用与地壳演化
主要参考书：
王仁民, 1989,《变质岩石学》, 地质出版社
(2) 研究变质岩石的重要经济价值
据前苏联学者A. B. CиДоренκо(1963) 统计，西方国家前寒武纪矿产储量占国家总储量比为：铁矿70%、锰63％、铬铁矿73％、铜73－26％、镍硫化物72％、钴93％、铀66％、金云母（白云母）100％。此外金、铂等贵金属亦占绝大部分。而前寒武纪地层大部分变质岩，从而可见变质岩对国家资源的重要性。
主要为地球表明出露的地壳岩石
少量来自较深的地幔岩石
变质岩石学的主要任务之一就是研究不同构造环境、不同深度岩石的变化
离散块边界－大洋中脊的变质作用
汇聚板块边界－俯冲带和岛弧的变质作用 双变质带
变质岩的研究意义
(1) 理论意义
变质岩石约占地壳总体积的27.4%，是地壳的重要组成部分。
Regional Burial Metamorphism
Otago, New Zealand
Isograds mapped at the lower grades:
1) Zeolite
2) Prehnite-Pumpellyite
3) Pumpellyite (-actinolite)
动力变质作用 dynamic metamorphism
Metamorphic Petrology
课程内容
变质作用基本概念
变质反应及其控制因素
变质岩的基本特征
共生分析和共生图解
变质相、变质相系和变质作用PTt轨迹
接触变质作用及岩石
区域变质作用及岩石
其他变质作用及岩石
变质岩研究方法
变质作用与地壳演化
主要参考书：
王仁民, 1989,《变质岩石学》, 地质出版社
(2) 研究变质岩石的重要经济价值
据前苏联学者A. B. CиДоренκо(1963) 统计，西方国家前寒武纪矿产储量占国家总储量比为：铁矿70%、锰63％、铬铁矿73％、铜73－26％、镍硫化物72％、钴93％、铀66％、金云母（白云母）100％。此外金、铂等贵金属亦占绝大部分。而前寒武纪地层大部分变质岩，从而可见变质岩对国家资源的重要性。
主要为地球表明出露的地壳岩石
少量来自较深的地幔岩石
变质岩石学的主要任务之一就是研究不同构造环境、不同深度岩石的变化
离散块边界－大洋中脊的变质作用
汇聚板块边界－俯冲带和岛弧的变质作用 双变质带
变质岩的研究意义
(1) 理论意义
变质岩石约占地壳总体积的27.4%，是地壳的重要组成部分。
Regional Burial Metamorphism
Otago, New Zealand
Isograds mapped at the lower grades:
1) Zeolite
2) Prehnite-Pumpellyite
3) Pumpellyite (-actinolite)
动力变质作用 dynamic metamorphism
变质岩
（三）交代作用
在岩石基本保持固态、有外来组分加入的变质过程 中，具化学活动性的流体使岩石组分发生带出和带入（除 H2O、CO2以外），以化学置换方式使岩石总成分、矿物成分 改变。
1.特点： 岩石总成分、矿物成分发生变化——随交代程度而变。
置换方式——旧矿物的消失与新矿物的形成同时进行。
岩石总体积基本不发生改变。 岩石基本保持固态下，流体参与进行。
3.影响因素
（1）温度：升温使组分的活动性增强。 （2）压力：影响PCO2。 （3）流体中组分的浓度：同等条件下，流体中组分的浓度变 化，控制着交代反应的进行方向。 只有流体中浓度高、矿物中含量低的组分，才可以进 入矿物中，并将流体中浓度低、矿物中含量高的组分置换 出来。如钾长石的钠长石化：
Na++KAlSi3O8
2）影响变质反应温度 如上例硅质灰岩，随PCO2加大时，增高变质温度，仍然可以保持 变质反应连续向右进行，形成硅灰石。 （4）流体的来源 1）沉积岩中的孔隙水体——埋藏变质。 2）海水——洋底变质、俯冲带变质。 3）岩浆结晶晚期形成的气化热液——接触变质、交代变质。 4）变质过程中矿物相变形成的流体—— 各种变质。 5）地下深处上升热流——高级变质。 6）混合岩化过程形成的流体 ——高级变质。
第四篇
第二十三章
变质岩
变质作用与变质岩
一、绪论
（一）变质作用和变质岩的基本概念 1.变质岩 在地壳形成发展过程中，母岩由于内力地质作用，地壳环境的物理、 化学条件变化，基本在固态下使成分、结构、构造改变，形成新的岩石。
与岩浆岩、沉积岩的不同点：
沉积岩
沉积作用
常温 （T＜150~200°C）
变质岩
化、相邻晶面夹角120°。
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。
5.变质作用与变质岩
千枚状构造－－矿物颗粒细小，肉眼不能分辨，
片理面上出现丝绢光泽和细小皱纹。
片状构造－－矿物颗粒较粗，肉眼能清楚辨别。
（4）片麻构造 以粒状矿物为主，伴随定向排列 的片状、柱状矿物。后者被粒状矿物隔 开，断续排列 （5）块状构造 矿物均匀分布，无定向排列
2.变余构造：
变质岩中残留了原岩的构造特征。 如变余气孔构造、变余流纹构造、变余层状 构造等。
石灰岩（隐晶质）
成分CaCO3 石英砂岩（细小） 成分SiO2
大理岩（显晶质）
石英岩（粗大）
（三）变质结晶作用
指在原岩总体化学成分基本不变化的条件下， 原有矿物或矿物组合形成新矿物或新矿物组合的作 用。 特点：新矿物形成和旧矿物消失，反应前后岩石 的总体化学成分基本不变 红柱石（Al2SiO5） 蓝晶石（Al2SiO5）
矽卡岩主要产于中、酸性侵入体与碳酸盐 岩石的接触带上，碳酸盐岩经受变质所形 成的变质岩石。
可形成许多富铜、富铁、白钨、黄金等矿 床，这是我国东部地区常见的一种矿床类 型。
二、区域变质作用
在广大范围内发生，并由温度、压力、化学活动 性流体等多种因素引起的变质作用 影响范围:数千---数万平方公里 区域变质作用与大构造运动有关：
温度的影响：矿物中原子、离子或分子的活动 性增强，引发各种反应： • 重结晶 石灰岩（隐晶质） • 促进新矿物的形成
Al4[Si4O10](OH)8 高岭石 CaCO3 + 方解石 SiO2 石英
大理岩（显晶质）
2Al2[SiO4]O + 红柱石 CaSiO3 + CO2 硅灰石 2SiO2 + 4H2O 石英
按变晶相对大小，分为:
等粒变晶结构 斑状变晶结构
变质作用与变质岩
变质静压力最低为108Pa～2×108Pa，最高可达 13×108Pa～14×108Pa，即可在地下几公里到40公里深处 出现变质作用。
（2）流体压力 静压力通过循环于岩石空隙中的流体而形成流体压 力。 岩石处于封闭状态时，全部岩石重量传递给各部位流体，则流 体压力值等于静压值。
当岩石中有大量彼此连接而又与地面沟通的裂隙时，流体本身 为开放性系统，此时流体压力仅由流体本身重量决定，所以它低于 岩石静压值。 （3）定向压力 指作用于地壳岩石的侧向挤压力，具方向性，且两 侧作用相反： 当位于同一直线上时称为挤压力； 不在同一直线上时称为剪压力。 成因：地壳岩石相邻块体的相对运动所致。
第五章
变质作用与变质岩
变质岩占地壳总体积的27.4%
第一节
变质作用概述
一．概念
1．定义：固态岩石，受温度、压力及化学活动性液 体作用，发生矿物成分、化学成分、岩石结构构造变化的 地质作用，叫变质作用。 2．注意几个问题 （1）岩石基本不发生熔融，原岩未失其整体性，否则 成火成岩、岩浆作用了。但一旦温度达到熔点，变质作用 将转为岩浆作用，二者有成因联系。 （2）引起变质作用的温度、压力主要来自地球内部， 所以它发生在地表以下一定深度中，这与发生在地表的沉 积作用不同，沉积作用固结成岩的温度压力也比变质作用 小，深度也小。 （3）特殊情况下，变质作用可在地表进行：陨石撞击、 地下热流
2．其它稳定型矿物，如石英、钾长石、钠长石、白云母、黑云母 等属于沉积岩、火成岩的矿物也存在于变质岩中。
3．只适宜常温常压下的矿物：粘土、蛋白石、玉髓、石膏在变质 岩中是难存在的。 4．大量云母出现成为岩石主要矿物时，则为变质作用所成。
三．变质岩的结构
1．变晶结构 原岩发生重结晶而形成的结构，表现为矿物形成、 长大、晶粒相互紧密嵌合。新成晶体叫变晶，它可以粗、 中、细粒。也可以分为等粒变晶和斑状变晶（二种颗粒大 小相差悬殊）。 2．变余结构 浅变质时所留下的原岩结构： 变余斑状结构 变余砾状结构 保留原岩斑状结构 保留原岩砾状结构
第一章 地壳及地质作用-内力地质作用概述
第二节 地质作用概述
概述 1.地质作用概念:所有引起矿物,岩石的产生和 破坏,从而使地壳面貌发生变化的自然作用. 2.地质营力:引起这些变化的自然动力. 3.地质作用的分类:按作用能源不同,分为内力 地质作用和外力地质作用. 海枯石烂,沧海桑田,山崩地裂,地震,火山 爆发,海陆变迁等改变着地壳的面貌. 4.变化形式: 1)渐变:如珠穆朗玛峰的崛起,荷兰海岸的 下降; 2)突变:地震,火山爆发等.
2.岩浆作用 1)岩浆:地壳深处的一种富含有挥发性物质的高温高压的粘稠 状硅酸盐熔融体,其中还含有一些金属硫化物和氧化物. 2)岩浆分类:根据SiO2含量 A.基性岩浆: SiO2小于52％,Fe,Mg氧化物较高(岩石色 深),比重大,含气体少,粘度较小,易流动. B.酸性岩浆: SiO2大于65％,Fe,Mg氧化物较少(岩石色 浅),比重小,含气体较多,粘度大,不易流动. 3)岩浆作用:在地壳运动影响下,由于外部压力的变化,岩浆 向压力减小的方向移动,上升到地壳上部或喷出地表冷却凝固 成为岩石的全过程. 4)岩浆作用方式:两种 A.喷出作用:岩浆直接喷出地表的作用,形成喷出岩.包括液 体,固体和气体三种物质. B.侵入作用:岩浆由地壳深处上升到地壳上部的活动过程.形 成浅成侵入岩和深成侵入岩.
火山口-在火山上圆锥状凹坑.几公里宽. 火山口
Crater Lake .国家公园 卡斯卡达山脉 俄勒冈州 国家公园,卡斯卡达山脉 国家公园 卡斯卡达山脉,俄勒冈州
Cinder Cone 火山渣锥 (Wizard Island)
Mount St. Helens before May 18th, 1980 8:32 a.m.
五大连池--火山地质遗迹 五大连池 火山地质遗迹
五大连池--木排状熔岩 五大连池 木排状熔岩
概述 1.地质作用概念:所有引起矿物,岩石的产生和 破坏,从而使地壳面貌发生变化的自然作用. 2.地质营力:引起这些变化的自然动力. 3.地质作用的分类:按作用能源不同,分为内力 地质作用和外力地质作用. 海枯石烂,沧海桑田,山崩地裂,地震,火山 爆发,海陆变迁等改变着地壳的面貌. 4.变化形式: 1)渐变:如珠穆朗玛峰的崛起,荷兰海岸的 下降; 2)突变:地震,火山爆发等.
2.岩浆作用 1)岩浆:地壳深处的一种富含有挥发性物质的高温高压的粘稠 状硅酸盐熔融体,其中还含有一些金属硫化物和氧化物. 2)岩浆分类:根据SiO2含量 A.基性岩浆: SiO2小于52％,Fe,Mg氧化物较高(岩石色 深),比重大,含气体少,粘度较小,易流动. B.酸性岩浆: SiO2大于65％,Fe,Mg氧化物较少(岩石色 浅),比重小,含气体较多,粘度大,不易流动. 3)岩浆作用:在地壳运动影响下,由于外部压力的变化,岩浆 向压力减小的方向移动,上升到地壳上部或喷出地表冷却凝固 成为岩石的全过程. 4)岩浆作用方式:两种 A.喷出作用:岩浆直接喷出地表的作用,形成喷出岩.包括液 体,固体和气体三种物质. B.侵入作用:岩浆由地壳深处上升到地壳上部的活动过程.形 成浅成侵入岩和深成侵入岩.
火山口-在火山上圆锥状凹坑.几公里宽. 火山口
Crater Lake .国家公园 卡斯卡达山脉 俄勒冈州 国家公园,卡斯卡达山脉 国家公园 卡斯卡达山脉,俄勒冈州
Cinder Cone 火山渣锥 (Wizard Island)
Mount St. Helens before May 18th, 1980 8:32 a.m.
五大连池--火山地质遗迹 五大连池 火山地质遗迹
五大连池--木排状熔岩 五大连池 木排状熔岩
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
普通地质学名词解释
普通地质学概念汇总第一章绪论1.地质作用：就是形成和改变地球的物质组成、外部形态特征与内部构造的各种自然作用。
它分为内力地质作用与外力地质作用两类。
22.内力地质作用：主要以地球内热为能源并主要发生在地球内部，包括岩浆作用、地壳运动、地震、变质作用3.外力地质作用：主要以太阳能以及日月引力能作为能源并通过大气、水、生物因素引起，包括风化作用、剥蚀作用、搬运作用、沉积作用、固结成岩作用。
2第二章矿物1.元素：有同种原子组成的物质称为元素。
52.同位素：具有不同原子量的同种元素的变种。
53.放射性同位素：有的同位素其原子核不稳定，会自行放射出能量，即具有放射性，成为放射性同位素。
54.稳定同位素：不具有放射性的同位素。
55.克拉克值：元素在地壳中平均质量分数%，称为克拉克值。
克拉克值又称地壳元素的丰度。
56.矿物：是自然产出且内部质点（原子、离子）排列有序的均匀固体。
其化学成分一定并可用化学式表达。
67.晶体：是内部质点（原子、离子）在三维空间周期性重复排列（即有序排列）的固体。
68.化学键：晶体中各质点间的结合力就是化学键，包括离子键、共价键、金属键和分子间作用力。
69.同质多像：相同化学成分的物质在不同的地质条件（如温度、压力等）下可以形成不同的晶体结构从而形成不同的矿物，这种现象成为同质多像。
610.类质同像：矿物晶体结构中某种原子或离子可以部分的被性质相似的它种原子或离子替代而不破坏其晶体结构，这种现象成为类质同像。
611.矿物集合体：矿物晶粒的聚集体成为集合体。
矿物集合体往往具有某种习惯性的形态。
712.矿物的光学性质①透明度：矿物透过可见光的能力。
7②光泽：矿物对可见光的反射能力。
7③颜色：是矿物吸收了白光中某种波长的色光后所变现出来的互补色。
7④条痕：是矿物粉末的颜色。
713.硬度：矿物抵抗外力机械作用的强度。
通常用摩氏硬度计作为标准进行测量。
714.解理：晶体受到外力打击时能够沿着一定结晶方向分裂成平面（即解理面）的能力。
变质作用的高相和低相-概念解析以及定义
变质作用的高相和低相-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述:变质作用是地质过程中重要的一环，它指的是岩石在高温高压等外部条件下发生组成成分、结构和性质等方面的变化。
变质作用的重要性不仅在于它能够改变地壳中岩石的性质，还在于它对构造演化、岩石圈循环以及资源勘探等方面有着深远的影响。
本文将会对变质作用中的高相和低相两种情况进行深入探讨，以便更好地理解和应用变质作用在地球科学领域的重要意义。
1.2 文章结构文章结构部分内容如下：文章结构部分会介绍本文的组织结构和内容安排。
首先，我们将介绍高相和低相变质作用的概念和定义，以及它们在地质学和科学研究中的重要性。
然后，我们将分别对高相和低相变质作用进行详细的讨论，包括其特点、影响因素和具体示例。
接着，我们将对比分析两种变质作用的异同，探讨它们在地质过程中的作用和意义。
最后，我们将总结高相和低相变质作用的特点和意义，并展望它们在地质学和相关领域的应用前景。
最后，我们将得出结论，总结全文的主要观点和内容。
通过本文的结构安排，我们将系统全面地介绍高相和低相变质作用，以及它们在地质学中的意义和应用。
文章1.3 目的：本文旨在探讨和比较高相和低相变质作用的特点、影响因素和应用前景，通过对这两种变质作用的分析，以期对地质学、资源勘探和工程实践等领域具有一定的指导意义。
同时，通过对高相和低相变质作用的对比分析，旨在深入了解它们在地质过程中的作用机制，为相关领域的研究和开发提供理论支持。
2.正文2.1 高相变质作用2.2 低相变质作用2.3 对比分析3.结论3.1 总结高相和低相变质作用3.2 应用前景展望3.3 结论。
重结晶的变质作用
另一类是变质作用产生的为变质岩所特有 的矿物，如石墨、滑石、石榴子石、红柱 石、蓝晶石、矽线石、硅灰石、十字石、 蓝闪石、阳起石、透辉石、蛇纹石、透闪 石、绿帘石等，称为变质矿物。
三、变质岩的结构
指岩石中矿物的结晶程度、颗粒大小、形状 及其结合方式。 根据岩石特点和结构的成因，可把变质岩的 结构分为变晶结构、变余结构、压碎结构等。
2.变质作用与岩浆作用的区别？
当引起变质作用的温度很高，达到了岩 石的熔点，使岩石完全熔化时，变质作用就 转变成岩浆作用。
界限在于：变质作用时岩石基本处于固体状 态、可能出现局部熔融，但并未失去其整体 性；当岩石基本被熔融，呈液态时，成为岩 浆作用。
二、引起变质作用的因素
引起变质作用的因素有温度、压力及化学活
1.变晶结构
在变质过程中，原岩发生重结晶形成变质矿 物，原岩的结构全部消失。变质形成的矿物的 晶粒称为变晶，由变晶组成的结构称变晶结构。
（1）按变晶的大小可分：
粗粒变晶结构 d > 3 mm 中粒变晶结构 d = 1- 3 mm 细粒变晶结构 d = 0.1-1 mm 显微变晶结构 d < 0.1 mm
2.流体压力：静压力在岩层中不仅仅是通过岩 石的固体质点来传递，并且通过岩层孔隙中的
流体来传递，这种压力称为流体压力。
当岩石处于密闭状态时岩石的 全部重量都传递给封闭在岩石 内的流体，这时流体压力值等 于静压力值。
当岩层裂隙时中有互相连通 的裂隙时，即成为开放系统 时，流体压力仅为其本身的 重量，显然要比静压力值小。
地壳中，可使周围岩石变 质。 （3）断层摩擦热
岩层产生断裂，断块互 相错动、挤压产生高温， 可使断裂面两侧的岩石变 质。
（二）压力：静压力、流体压力和定向压力
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黑云母-石榴石温度计（P.456）
镁铝榴石
羟铁云母
铁铝榴石
金云母
交代作用 （metasomatism / replacement）
定义：指固体岩石在化学活动性流体作用下通过组分
带入带出而使岩石总化学成分（除H2O、CO2等挥 发分外）和矿物成分发生变化的过程。岩石在交代 过程中为一开放系统,但系统保持体积不变。
形变类型:
弹性变形:
永久变形:
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 脆性变形(brittle 当应变增加并超 deforma-tion) 越弹性极限时岩 石产生不可恢复 的变形。 塑性变形(plastic deformation)
Figure 22-2. Schematic cross section through a shear zone, showing the vertical distribution of fault-related rock types, ranging from non-cohesive gouge and breccia near the surface through progressively more cohesive and foliated rocks. Note that the width of the shear zone increases with depth as the shear is distributed over a larger area and becomes more ductile. Circles on the right represent microscopic views or textures. From Passchier and Trouw (1996) Microtectonics. Springer-Verlag. Berlin.
晶内塑性滑移与压溶现象比较 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
Figure 23-2 a. Highest strain in areas near grain contacts (hatch pattern). b. High-strain areas dissolve and material precipitates in adjacent low-strain areas (shaded). The process is accompanied by vertical shortening. c. Pressure solution of a quartz crystal in a deformed quartzite (s1 is vertical). Pressure solution results in a serrated solution surface in high-strain areas (small arrows) and precipitation in low-strain areas (large arrow). ~ 0.5 mm across. The faint line within the grain is a hematite stain along the original clast surface. After Hibbard (1995) Petrography to Petrogenesis. Prentice Hall.
2.变质岩研究的基本要求:
回答什么样的原岩在什么样的变质机制下遭受 了何种程度的变质作用。
二、导致变质作用发生的因素
变质作用
=
复杂化学体系内的物理化学反应+/- 变形
• 温度（Temperature） • 压力（Pressure） • 化学活动性流体（active fluids） • 时间（time） • 原岩性质( bulk composition) •差异应力(deviatoric stress)
0.05GPa（1）和0.1Gpa（2）下随 着温度降低流体不混溶图解
3．时间（t）
变质作用时间因素通常从两个角度理解：
一是变质作用发生的地质时代，即不同时代
变质作用的特点不同，这是由地球发展的方
向性和不可逆性决定的；二是一次变质作用
自始至终所经历的时间，不同时间变质作用
的特点不同，关于这一点下面进一步阐述。
塑性变形机制
直线滑移 双晶 扭折 位错蠕变
晶内塑性变形
晶界塑性变形 恢复作用 动态重结晶作用 静态重结晶作用
压溶 颗粒边界滑移
• 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
• 塑性扭折的几何特征
• 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
导致温度变化的原因？
• 热传输方式 热传导：由热梯度导致，通过质 点震动方式传输热能。其强弱 决定于温度差和传导物质的导 热率。 热辐射：发光体以电磁波的形式 传输热量。 热对流：通过物质运动方式传输 能量。
岩石圈中的热源： • 岩浆侵入
• 地幔对流
• 放射性元素的衰变
压力(P) • 压力的标准国际单位为Pa(帕斯卡)、 GPa(=109Pa)，地质上也常用bar(巴)和 Kbar(=103bar)。它们之间的关系为： 1bar=105Pa,1Kbar=0.1GPa.
1.1 重结晶作用
•重结晶作用（recrystallization）
指岩石在基本保持固体状态下的矿物重 新组合和通过化学反应形成新矿物的过程。 重结晶前后，岩石总化学成分（除H2O、 CO2等挥发分外）保持不变(即岩石为封闭 系统)。
Exp.1 矿物重新组合（狭义的重结晶作用）
只涉及矿物形状、大小、 空间位置变化而无新矿物 的生成. 重新组合使得同种矿物颗 粒粒度增大，相对大小均 匀，颗粒外形规则。 在理想的单矿物岩石中， 三连点结构，即相邻颗粒 间的晶面夹角为120º，是 结构最稳态的表现，也是 化学平衡的表现。
• 概念 • 静水压力(hydrostatic pressure) • 负荷压力 (lithostatic pressure)
• 定向压力 (directed pressure) • 流体压力 (fluid pressure)
1km厚的岩石柱产生的压力增值估算： 花岗岩：P=2700kg m-3· 9.8m s-2· 1000m =264×105Pa=264bar 玄武岩：P=3000kg m-3· 9.8m s-2· 1000m =294×105Pa=294bar 橄榄岩：P=3300kg m-3· 9.8m s-2· 1000m =323×105Pa=323bar
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
交换反应与净反应
净反应涉及到矿物占位质点的原子数目变 化的反应。 例如： NaAlSi2O6 + SiO2 = NaAlSi3O8 硬玉+石英=钠长石
交换反应不涉及到矿物占位质点的原子数 目变化，仅改变各占位中类质同像元素之间比 例的变化，属于温度敏感型反应，因此是良好 的温度计。
1.温度(T )和压力(P )
温度（T）
• 温度升高有利于吸热反应(如脱水反应)，温度降低 反应向放热方向进行。 • 温度升高还可改变岩石的变形行为，从脆性变形 向塑性变形转化。 • 温度升高还会通过脱水反应、脱碳酸反应形成变 质热液作为催化剂、搬运剂和热媒介对变质作用 施加影响。 • 温度升高还会导致部分熔融而发生混合岩化。
交代作用的方式:
渗透（infiltration）: 组分在压力差驱动下，借助溶 液的流动，从压力高处向压力低处迁移。
扩散（diffusion）: 组分在浓度差驱动下，从浓度高 处向浓度低处迁移。
三、变质作用方式
1.变质结晶（metamorphic cryatallization） 2.变形(deformation )： 岩石在应力作用发生形变应变。 3.变质分异(metamorphic differentiation )
Fig.1 辉长岩体周围的变燧石岩中,粒度与 距岩体距离之间的关系
Exp. 2 变质反应
石英
方解石
硅灰石
Fig.2 含石英大理岩的结构随温度的演化
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
变质反应的基本类型:
★多形转变
固-固反应
★固溶体出溶 ★纯固相之间的反应 (连续反应与不连续反应)
有流体参加 的反应
★H2O,CO2参与的反应 ★化学活动性流体参与的反应
固-固反应之 ★多形转变phase transformation
文石
固-固反应之
0.2 Gpa的水压 下 钠长石-正长石体系 的T-X 相图
变质作用是一个岩石基本保持固体状态下的转变过程
岩石是如何在这种状态下实现矿物成分、结构构造
甚至化学成分变化的呢？这就是变质作用机制问题。与岩浆
作用、沉积作用相比，变质作用机制较复杂多样，主要包括 变质结晶、变形和变质分异等3类。 此外，在高级变质中还可出现部分熔融，在埋藏变 质中甚至可出现压实作用，它们主要分属于岩浆作用和沉积 作用范畴，故不在此叙述。
洋壳（以5km厚计）底部的负荷压力约为0.15GPa。 陆壳的(平均厚度33km计)底部的负荷压力约为1.0GPa。 增厚陆壳(以70-80km计)，底部的负荷压力可达2Gpa左 右。
作用于单位岩石的不同压力类型简图
σA
Pl σB σB Pl