地概-7-变质

（三）化学活动性流体 化学活动性流体是一种以 是一种以H 为主， 化学活动性流体是一种以H2O和CO2为主，并包含多种 金属和非金属以及F Cl、 等组分的溶液。 金属和非金属以及F、Cl、B、P等组分的溶液。 化学活动性流体在变质过程中，可以促进组分的溶解， 化学活动性流体在变质过程中，可以促进组分的溶解， 加速扩散速度，增强重结晶作用及变质反应。 加速扩散速度，增强重结晶作用及变质反应。还可将一 些组分带入变质反应中， 些组分带入变质反应中，或带出某些组分从而使原岩成 分发生变化。另外，流体可以降低岩石的重熔温度。 分发生变化。另外，流体可以降低岩石的重熔温度。 因此，流体的存在， 因此，流体的存在，可能会降低各种变质级别的温 度界限， 度界限，使某些高级别变质作用在温度偏低的情况下就 能完成。 能完成。
接触变质晕： 接触变质晕：接触变质作用的强度随着距离增大而减 直至热力减小到一定限度而消失。 弱，直至热力减小到一定限度而消失。结果以岩体为中 在周围形成一个变质强度不同的环状带。 心，在周围形成一个变质强度不同的环状带。 接触变质晕的规模与岩体大小、性质、埋藏深度以 接触变质晕的规模与岩体大小、性质、 及围岩性质有关。 及围岩性质有关。 接触变质晕的研究通常是划分出由强到弱的变质带。 接触变质晕的研究通常是划分出由强到弱的变质带。 每一个变质带中都有能代表反应温度条件的变质矿物， 每一个变质带中都有能代表反应温度条件的变质矿物， 并以这种矿物给予命名。利用围岩的变质规律， 并以这种矿物给予命名。利用围岩的变质规律，在侵入 岩体未剥蚀出露的情况下能够迅速识别变质晕的变化方 以确定岩体位置，进而找寻接触变质矿床。 向，以确定岩体位置，进而找寻接触变质矿床。
c.Pt＜Pf：在侵入体附近，岩浆侵入带来大量挥发分，在局 ＜ ：在侵入体附近，岩浆侵入带来大量挥发分， 部聚集， 部聚集，使Pt＜Pf。另外，如果原岩中水含量高，当压力增 ＜ 。另外，如果原岩中水含量高， 大时，水压出， 大时，水压出，使Pt＜Pf。在温度升高很快的情况下，由于 ＜ 。在温度升高很快的情况下， 变质反应很快，去水反应快， 变质反应很快，去水反应快，使Pt＜Pf。 ＜ 。
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第二节
变质作用的基本类型
一、接触变质作用
接触变质作用（ 接触变质作用（contact metamorphism）是在岩浆岩体与 metamorphism） 围岩的接触部位上， 围岩的接触部位上，由岩浆散发的热量和流体引起的一种变质 作用。 作用。 通常认为接触变质属高温低压变质作用。温度和活动性流 通常认为接触变质属高温低压变质作用。 体是主要因素。 体是主要因素。 典型的接触变质作用是围岩受到岩浆热量的烘烤而产生的 变质，称为热接触变质作用 热接触变质作用。 变质，称为热接触变质作用。 如果在接触变质过程中有大量的挥发性组分参加， 如果在接触变质过程中有大量的挥发性组分参加，并且是由挥 发组分中带出的元素交代围岩形成新的变质矿物，称接触交代 发组分中带出的元素交代围岩形成新的变质矿物， 变质作用。 变质作用。 接触交代变质作用产生的典型变质岩是矽卡岩。 接触交代变质作用产生的典型变质岩是矽卡岩。矽卡岩的 非常重要特性是其中含有多种金属及衡有元素， 非常重要特性是其中含有多种金属及衡有元素，常可富集成有 巨大经济价值的矿床。 巨大经济价值的矿床。
（二）压力 压力同样可以使矿物重结晶并呈定向排列（在定向压力作用 时）和机械改造。 静压力 静压力是由上覆地层引起的负荷压力，它随深度而增 大，具有均向性。 动压力（构造应力） 它主要与构造运动有关，这种压力具有 动压力 方向性，而且强度变化幅度大，在时间上可显示一定的阶段性。 动压力使矿物在平行压力方向上溶解，在垂直压力方向上沉淀， 在垂直压力方向上形成片理构造。动压力更主要表现在使岩石矿 物发生机械改造，直接引起岩石的碎裂变质。
(四）交代作用 ：（metasomatism 交代作用：（metasomatism）是变质过程中， 交代作用：（metasomatism）是变质过程中，化学 活动性流体和固体岩石之间发生的物质置换（交换） 活动性流体和固体岩石之间发生的物质置换（交换）作 用。 其结果不仅形成新矿物，而且使岩石的总体化学成 其结果不仅形成新矿物， 份发生改变。 份发生改变。在强烈的变质作用下或岩浆活动中都可发 生交代作用。交代作用是在开放系统中进行的， 生交代作用。交代作用是在开放系统中进行的，和重结 晶作用截然不同，在岩石被交代变质的前后， 晶作用截然不同，在岩石被交代变质的前后，其化学组 分发生了明显变化。 分发生了明显变化。
2.脱水（及水化）反应 脱水（及水化） 脱水 含水岩石和矿物在变质反应中排出水分是变质作用的一种 前进变化趋势。这种作用不仅受温度、压力的控制， 前进变化趋势。这种作用不仅受温度、压力的控制，并且 有流体的参加。 有流体的参加。 高岭石—叶腊石 红柱石、蓝晶石（脱水） 叶腊石—红柱石 高岭石 叶腊石 红柱石、蓝晶石（脱水） 玄武岩+H2O—绿泥石片岩（水化） 绿泥石片岩（水化） 玄武岩 绿泥石片岩 3.脱碳反应 脱碳反应 碳酸盐类岩石在变质反应中释放出CO2，同时有新的变质 碳酸盐类岩石在变质反应中释放出 ， 矿物产生。 矿物产生。 CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2 4.氧化 还原反应 氧化-还原反应 氧化 这种反应在变质作用中广泛地存在， 这种反应在变质作用中广泛地存在，这对于含铁矿物特别 重要。 重要。
二、变质作用方式和变质反应 变质作用的基本方式有碎裂变形作用、重结晶作用、 变质作用的基本方式有碎裂变形作用、重结晶作用、重组 合作用、交代作用四种。 合作用、交代作用四种。 （一）碎裂变形作用 结构完整的原岩在应力作用下发生机械破碎， 结构完整的原岩在应力作用下发生机械破碎，从而产 生具碎裂结构的变质岩。或者原来岩石中的矿物、 生具碎裂结构的变质岩。或者原来岩石中的矿物、砾石的形状 以及层理构造等发生变形，诸如压扁、拉长或扭曲现象等。 以及层理构造等发生变形，诸如压扁、拉长或扭曲现象等。碎 裂和变形的程度视应力状况和场所而定，碎裂主要发生在温、 裂和变形的程度视应力状况和场所而定，碎裂主要发生在温、 压较低的地壳表层，而变形则发生在温、压较高的地下深部。 压较低的地壳表层，而变形则发生在温、压较高的地下深部。 在碎裂和变形过程中通常伴随着矿物的重结晶作用， 在碎裂和变形过程中通常伴随着矿物的重结晶作用，其结晶程 度由地表向下逐渐增高。 度由地表向下逐渐增高。
b.Pt＞Pf：在地壳浅部，岩层中裂缝发育，因此流体相和地 ＞ ：在地壳浅部，岩层中裂缝发育， 表连通，不呈密闭状态，此时其压力Ｐ 等于相应深度该流体 表连通，不呈密闭状态，此时其压力Ｐf等于相应深度该流体 相的重力，而不等于上覆岩层的重力，由于流体相的比重都 相的重力，而不等于上覆岩层的重力， 小于岩层，所以此时Pt＞Pf。 小于岩层，所以此时 ＞ 。 在高温变质条件下，由于岩层含水很少，有时呈不饱和状态， 在高温变质条件下，由于岩层含水很少，有时呈不饱和状态， 也能出现Pt＞Pf情况。 也能出现 ＞ 情况。 情况
一、变质作用的因素 引起岩石变质的主要因素是温度、 引起岩石变质的主要因素是温度、压力及化学活动 性流体。有时变质作用以某种因素为主， 性流体。有时变质作用以某种因素为主，有时是多种因 素起作用，形成复杂的地质环境，互相配合又互相制约， 素起作用，形成复杂的地质环境，互相配合又互相制约， 共同改造着岩石。 共同改造着岩石。 （一）温度 温度是引起变质作用的主导因素。 温度是引起变质作用的主导因素。温度升高会引起 岩石的重结晶、加速变质反应和交代作用。 岩石的重结晶、加速变质反应和交代作用。 混合岩化作用:当温度升高达到一定程度时， 混合岩化作用:当温度升高达到一定程度时，在变质 作用的基础上会引起岩石选择性重熔，形成花岗质流体， 作用的基础上会引起岩石选择性重熔，形成花岗质流体， 引起混合岩化作用。 引起混合岩化作用。 地下出现高温的地区通常是在侵入岩体周围、 地下出现高温的地区通常是在侵入岩体周围、断裂活 动带或地壳深部。 动带或地壳深部。
粒间流体压力（ ） 粒间流体压力（Pf） 粒间流体压力指存在于岩石颗粒之间， 粒间流体压力指存在于岩石颗粒之间，岩石的显微裂隙及毛 细孔中的流体物质，主要为水、二氧化碳、氧等。 细孔中的流体物质，主要为水、二氧化碳、氧等。这些流体物 质产生的压力称粒间流体压力。 质产生的压力称粒间流体压力。流体压力的总和等于各组分分 压之和， 压之和，即：Pf=PH2O+PCO2+PO2+… 静压力（ ）与粒间流体压力（ ）的关系： 静压力（Pt）与粒间流体压力（Pf）的关系： a.Pt=Pf：在地壳深部，岩层中构造裂隙不发育，固体岩石 ：在地壳深部，岩层中构造裂隙不发育， 所承受的压力能全部传导给流体相，所以一般是Pt=Pf，它们 所承受的压力能全部传导给流体相，所以一般是 ， 都决定于上覆岩层的重力，亦即决定于深度。 都决定于上覆岩层的重力，亦即决定于深度。
二、动力变质作用 动力（碎裂）变质作用（dynamic metamorphism） 动力（碎裂）变质作用（ metamorphism） 是由定向压力引起岩石发生的破碎、 是由定向压力引起岩石发生的破碎、变形和重结晶等的 一种变质作用。 一种变质作用。 在其变质过程中化学效应极微弱，主要为机械过程。 在其变质过程中化学效应极微弱，主要为机械过程。 但在不同部位和深度上，可有静压力及流体的参与， 但在不同部位和深度上，可有静压力及流体的参与，而 且其重结晶作用也是十分普遍的，不过发育程度较差。 且其重结晶作用也是十分普遍的，不过发育程度较差。 动力变质作用主要发生在断裂带或造山带中， 动力变质作用主要发生在断裂带或造山带中，其产 物分为两大类： 物分为两大类： 第一类称碎裂岩， 第一类称碎裂岩，由一些棱角分明的岩石和矿物碎 块组成。也称为断层角砾岩； 块组成。也称为断层角砾岩； 第二类是破碎程度很细的岩石称为糜棱岩， 第二类是破碎程度很细的岩石称为糜棱岩，其中破 碎程度极细者又称超糜棱岩 。
（二）重结晶作用（recrystallization） 重结晶作用（ ） 重结晶作用指同种矿物经过重溶使组分迁移 指同种矿物经过重溶使组分迁移， 重结晶作用指同种矿物经过重溶使组分迁移，然后再沉淀 结晶而不形成新矿物相的变质方式。 结晶而不形成新矿物相的变质方式。 如石灰岩中隐晶质的方解石在变质作用过程中随温度 升高可转变成较粗大的方解石晶体，使原岩成为大理岩。 升高可转变成较粗大的方解石晶体，使原岩成为大理岩。 重结晶作用的结果， 重结晶作用的结果，使相应组份重溶迁移并重新沉淀 使其粒度不断加大，相对大小逐渐均匀化， 使其粒度不断加大，相对大小逐渐均匀化，颗粒外形也变 得较规则，矿物间的接触界面也发生变化。 得较规则，矿物间的接触界面也发生变化。
（三）重组合作用（变质反应）： 重组合作用（变质反应）： 指在特定的温度、压力范围内， 指在特定的温度、压力范围内，固体岩石内部的化学成 分重新组合，结晶成新矿物的过程。 分重新组合，结晶成新矿物的过程。 1.纯固相转变 1.纯固相转变 反应物与生成物均为固体，没有流体的析出或加入， 反应物与生成物均为固体，没有流体的析出或加入， 影响反应的因素主要是温度和压力。 影响反应的因素主要是温度和压力。
地球科学概论
大庆石油学院地球科学学院
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主要内容
1
变质作用的原理
2
变质作用的基本类型
变质作用（metamorphism）是指原岩处在特定的地质环境中， 变质作用（metamorphism）是指原岩处在特定的地质环境中， 由于物理化学条件的改变，使其在固态下改变其矿物成份、结构 和构造，从而形成新岩石的过程。 变质岩（ rock） 变质岩（metamorphic rock）: 经受变质作用所形成的新岩 石。 原岩: 原岩:可以是沉积岩、岩浆岩或早先的变质岩。 变质标志： 变质标志：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。
变质作用通常在高压 高温和固态下的条件下进行， 变质作用通常在高压、高温和固态下的条件下进行，变质 高压、 下的条件下进行 作用的温度一般大于150℃ 低于这个温度， 作用的温度一般大于150℃。低于这个温度，沉积岩的成 岩作用范畴；高温限大致在700-900℃ 岩作用范畴；高温限大致在700-900℃。高于这个温度属 于岩浆作用范畴。 于岩浆作用范畴。