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第三篇 变质岩石学
Metamorphic Petrology
精选
• 变质岩石学的内容/方法/目的
内容： 方法： 目的：
岩类学；岩理学；成矿岩石学。 多学科交叉与现代技术的应用 基本特征；基本理论；基本方法。
图1. 变质岩形成及研究的框架图
变质岩形成过程
原
变
质
作
用
变
质
岩
地球动力学
T. P. C
岩
变质岩研究层次
精选
• 变质作用的影响因素
二、压 力 (静压力和流体压力)
1. 静 压 力
概念：负荷压力，单位帕（Pa）；在 40km 范围 内与深 度关系为0.0275GPa / km（P=gh）.
范围：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）
• 变质作用的现代概念
1). 是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） 4). 变质作用是一个动态过程。
变质作用（Metamorphism）一词是由法国学者Boue (1820)年首次 提出来的，后来由英国学者C. Lyell(1833) 在他的名著《地质学原理》 中比较系统地进行了论述 。系指在地壳形成和发展的过程中，由于物 理化学条 件的改变，早先形成的岩石(包括岩浆岩和沉积岩）在固态条 件下所发生的矿物成分、结构构造的变化，称变质作用。
控制因素。
精选
• 变质作用的影响因素
三、应 力
• 一种侧向压力（各方向压力不等） • 应变：岩石遭受应力作用所产生的反应。
（弹性变形、永久变形） • 分类：张应力、压应力、剪应力（图） • 作用
1. 机械改造。是岩石优选组构的主要因素。 2. 影响变质反应、重结晶作用、流体活性。 3. 产生构造超压，增加静压力。
2 MgO + SiO2 Mg2SiO4 在干体系 10000C条件下, 须时近四天, 只有26%转化； 在湿体系 4600C条件下, 只须时间几分钟, 就全部转化。
精选
• 变质作用的影响因素
五、相互关系---相互促进又相互制约
1.温度: 一般是最重要因素，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；
精选
• 变质作用的影响因素
原岩化学成分； 地质条件； 物理化学环境
一一、、温温度度
1. 温度范围: 200 - 8000 C， 超高压可达10000 C。 2. 变化原因: 岩浆；深部热流；地壳放射热；机械摩擦；地
热增温（正常情况 25-30 C / km)。
3. 主要作用：可导致重结晶、变质反应、重熔；增加流体活 性； 改变岩石变形性质等。 它是变质作用的主导因素.
精选
• 变质作用的影响因素
三、应 力 图 1-2 张应力（s3）及应变特点 产物主要是张性断裂、拉断组构 (Winter, 2001)
精选
• 变质作用的影响因素
三、应 力 图 1-3 压应力（s3）及应变特点 主要是均匀压扁或褶皱 (Winter, 2001)
精选
• 变质作用的影响因素
三、应 力 图 1-4 剪应力（s 2）及应变特点 沿一组平行的面滑动或旋转 (Winter, 2001)
精选
• 变质岩石学课程安排
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章
实习一 实习二 实习三 实习四 实习五 实习六
变质作用概述（2学时） 变质岩的基本特征（3学时） 变质岩的分类命名（1学时） 变质岩的形成作用(4学时) 变质反应和变质带(2学时) 共生分析和变质相（4学时） 变质作用与大地构造(2学时)
精选
• 变质作用的影响因素
四、流 体
在较高温压条件下, 具有较大的活性。主要作用如下： 1. 溶剂和媒介（载体）作用。 2. 控制变质反应方向。例如 Cc + Q Wo + CO2 3. 降低岩石熔点。 长英质岩: 无水9500C, 含水6400C 4. 变质反应的催化剂。例如铁橄榄石的合成实验：
精选
• 变质作用的影响因素
图1-1 不同变质作用类型压力分布范围
精选
• 变质作用的影响因素
二、压 wk.baidu.com (静压力和流体压力)
1. 静 压 力
作 用: （1）控制变质反应方向，影响变质反应温度
（2）有利于形成分子体积小、密度大的矿物
（3）改变岩石的熔点
CaCO3 + SiO2 105Pa, 4700C CaSiO3 + CO2
2.压力: 影响物化平衡的独立因素，有时对矿物组合起决定 作用；
3.应力: 不是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；
变质岩的结构构造和特征变质矿物 (4学时) 富铝系列变质岩（4学时） 镁铁质系列变质岩（4学时） 其它岩石类型（2学时） 岩石类型鉴定 (2学时) 矿物共生组合分精选析及演化（6学时）
第一章 变质作用概述
1.变质作用的现代概念 2.变质作用的影响因素 3.变质作用的类型 4.变质作用的研究范畴
精选
精选
• 变质作用的现代概念
关于变质作用的概念应强调以下几点:
（1）变质作用是一种改造作用，这种改造发生在风化带和胶结带以下， 原岩经过改造后在固态下转变为一种新的岩石。如果原岩为沉积岩，变 质后的岩石称为副变质岩；如果原岩为岩浆岩，变质后的岩石称为正变 质岩。
（2）变质过程中岩石基本上保持固态，并且强调温度的递增过程， 这一点与岩浆作用不同。后者强调的是矿物从硅酸盐熔融体中结晶，所 涉及的是晶体－液态的平衡，并强调温度的下降过程。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。广义的变质作用概念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。
108pa, 6700C
精选
• 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
Metamorphic Petrology
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• 变质岩石学的内容/方法/目的
内容： 方法： 目的：
岩类学；岩理学；成矿岩石学。 多学科交叉与现代技术的应用 基本特征；基本理论；基本方法。
图1. 变质岩形成及研究的框架图
变质岩形成过程
原
变
质
作
用
变
质
岩
地球动力学
T. P. C
岩
变质岩研究层次
精选
• 变质作用的影响因素
二、压 力 (静压力和流体压力)
1. 静 压 力
概念：负荷压力，单位帕（Pa）；在 40km 范围 内与深 度关系为0.0275GPa / km（P=gh）.
范围：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）
• 变质作用的现代概念
1). 是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） 4). 变质作用是一个动态过程。
变质作用（Metamorphism）一词是由法国学者Boue (1820)年首次 提出来的，后来由英国学者C. Lyell(1833) 在他的名著《地质学原理》 中比较系统地进行了论述 。系指在地壳形成和发展的过程中，由于物 理化学条 件的改变，早先形成的岩石(包括岩浆岩和沉积岩）在固态条 件下所发生的矿物成分、结构构造的变化，称变质作用。
控制因素。
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• 变质作用的影响因素
三、应 力
• 一种侧向压力（各方向压力不等） • 应变：岩石遭受应力作用所产生的反应。
（弹性变形、永久变形） • 分类：张应力、压应力、剪应力（图） • 作用
1. 机械改造。是岩石优选组构的主要因素。 2. 影响变质反应、重结晶作用、流体活性。 3. 产生构造超压，增加静压力。
2 MgO + SiO2 Mg2SiO4 在干体系 10000C条件下, 须时近四天, 只有26%转化； 在湿体系 4600C条件下, 只须时间几分钟, 就全部转化。
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• 变质作用的影响因素
五、相互关系---相互促进又相互制约
1.温度: 一般是最重要因素，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；
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• 变质作用的影响因素
原岩化学成分； 地质条件； 物理化学环境
一一、、温温度度
1. 温度范围: 200 - 8000 C， 超高压可达10000 C。 2. 变化原因: 岩浆；深部热流；地壳放射热；机械摩擦；地
热增温（正常情况 25-30 C / km)。
3. 主要作用：可导致重结晶、变质反应、重熔；增加流体活 性； 改变岩石变形性质等。 它是变质作用的主导因素.
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• 变质作用的影响因素
三、应 力 图 1-2 张应力（s3）及应变特点 产物主要是张性断裂、拉断组构 (Winter, 2001)
精选
• 变质作用的影响因素
三、应 力 图 1-3 压应力（s3）及应变特点 主要是均匀压扁或褶皱 (Winter, 2001)
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• 变质作用的影响因素
三、应 力 图 1-4 剪应力（s 2）及应变特点 沿一组平行的面滑动或旋转 (Winter, 2001)
精选
• 变质岩石学课程安排
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章
实习一 实习二 实习三 实习四 实习五 实习六
变质作用概述（2学时） 变质岩的基本特征（3学时） 变质岩的分类命名（1学时） 变质岩的形成作用(4学时) 变质反应和变质带(2学时) 共生分析和变质相（4学时） 变质作用与大地构造(2学时)
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• 变质作用的影响因素
四、流 体
在较高温压条件下, 具有较大的活性。主要作用如下： 1. 溶剂和媒介（载体）作用。 2. 控制变质反应方向。例如 Cc + Q Wo + CO2 3. 降低岩石熔点。 长英质岩: 无水9500C, 含水6400C 4. 变质反应的催化剂。例如铁橄榄石的合成实验：
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• 变质作用的影响因素
图1-1 不同变质作用类型压力分布范围
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• 变质作用的影响因素
二、压 wk.baidu.com (静压力和流体压力)
1. 静 压 力
作 用: （1）控制变质反应方向，影响变质反应温度
（2）有利于形成分子体积小、密度大的矿物
（3）改变岩石的熔点
CaCO3 + SiO2 105Pa, 4700C CaSiO3 + CO2
2.压力: 影响物化平衡的独立因素，有时对矿物组合起决定 作用；
3.应力: 不是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；
变质岩的结构构造和特征变质矿物 (4学时) 富铝系列变质岩（4学时） 镁铁质系列变质岩（4学时） 其它岩石类型（2学时） 岩石类型鉴定 (2学时) 矿物共生组合分精选析及演化（6学时）
第一章 变质作用概述
1.变质作用的现代概念 2.变质作用的影响因素 3.变质作用的类型 4.变质作用的研究范畴
精选
精选
• 变质作用的现代概念
关于变质作用的概念应强调以下几点:
（1）变质作用是一种改造作用，这种改造发生在风化带和胶结带以下， 原岩经过改造后在固态下转变为一种新的岩石。如果原岩为沉积岩，变 质后的岩石称为副变质岩；如果原岩为岩浆岩，变质后的岩石称为正变 质岩。
（2）变质过程中岩石基本上保持固态，并且强调温度的递增过程， 这一点与岩浆作用不同。后者强调的是矿物从硅酸盐熔融体中结晶，所 涉及的是晶体－液态的平衡，并强调温度的下降过程。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。广义的变质作用概念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。
108pa, 6700C
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• 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