第一章 变质作用概述优秀课件

低温高压带
高温高压带
高温低压带
洋壳
岩石圈
大陆壳
(据Tarbuck and Lutgens, 1997)
变质作用的温度、压力范围
现代岩石学通常把变质作用限定为一种内生地质作用， 是地壳演化过程中原先形成的岩浆岩和沉积岩在地壳 一定深处所发生的一种固态转变。
发生于地壳一定深处和固态转变是变质作用的两个基 本点，也是区别于其他矿物转变作用的关键所在。
第二节 变质作用的因素
控制变质作用的根本因素是地质因素，如：大地构造位置(岛弧、 海沟、洋中脊等)、构造过程(沉降、隆升等)、岩浆作用等。
1. 温度（T） 、压力（P）
从物理化学角度看 （物理化学因素）
2. 流体成分（x） 3. 时间（t）
1. 温度(T )、压力(P)
(1) 温度范围： 200 - 800℃， 超高压可达1000 ℃ 。 (2) 变化原因：岩浆；深部热流；地壳放射热；机械摩擦；
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第一节 变质作用和变质岩
为什么我们现在所见到的岩石不仅仅是岩浆岩和沉积 岩这两大类呢？
原因：地球动力学事件使早先存在的岩石所处的地质环境和物理 化学条件发生变化，偏离其初始形成时的地质环境及物理化学条 件。
在地壳形成和发展、演化过程中，早先形成的岩石 (包括岩浆岩、沉积岩以及先存的变质岩)在地壳一定深 处，为适应新的地质环境和物理化学条件，在基本保持固 态的条件下发生的矿物组成、结构构造甚至化学成分的变
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。
正变质岩和副变质岩
关于变质作用的概念应强调以下几点: (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。
(3) 上部地壳放射性元素蜕变引起的放射热。 (4) 深部物质重力分异而产生的热，其热流值为500~700 ℃。 (5) 构造运动产生的摩擦热。 (6) 地壳中物质相转变而释放出来的热能。
2．压力
除了温度条件外，岩石发生变质还需要在一定的压力 条件下进行。
根据作用的方式和性质分为： (1) 静压力 (2) 定向压力 (3) 粒间流利压力
地热增温(正常情况 25-30 ℃ / 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。
1. 温度 温度升高增加了岩石矿物分子运动能力和化学活动性，
使那些没有结晶的矿物结晶，已结晶的矿物晶体由小变大， 产生粗粒结晶结构。
由于温度的升高，加速了化学反应的进程，产生新的矿物组合。
(1) 静压力
负荷压力，指各个方面相等的围压，主要是由上覆岩石 重量引起的，其大小随深度的增加而增大。单位帕(Pa)；在 40km 范围 内与深度关系为0.0275GPa / km(P=gh。
化称为变质作用(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 。
* 地质环境和物化条件的改变可由地壳的构造运动、 岩浆活动、区域热流变化、应力变化等引起。
** 特殊条件下可发生部分熔融产生一定量的流体 相。
* 地壳一定深处的含义：是指变质作用发生于一定的温度 和压力范围，通常是T=200～800℃，P=0.02～1.5GPa。此 温度范围大致位于成岩后生作用和岩浆作用之间，压力范 围表明它要求处于地壳一定深处，即风化带之下。
* *变质作用不包括各种表生作用。
第一章 第一节 第二节 第三节 第四节
变质作用概述 变质作用及变质岩的基本概念 变质作用的因素 变质作用的类型 变质作用机制
第一章 变质作用概述
•变质岩-火成岩-沉积岩的联系与区别
• 形成过程 A-火成岩——原岩—熔融—结晶 B-沉积岩——原岩—风化—搬运—沉积 C-变质岩——原岩—P、T、C—变质
• 特征———继承与改造 • 特征变质矿物的出现
• 变质岩石学的内容/方法/目的
内容： 岩类学；岩理学；成矿岩石学。
目的： 基本特征；基本理论；基本方法。
热液可将原岩中某些组分迁移到较远距离或使其相对 富集。
在某些情况下，问题的进一步升高可使原岩在变质结 晶的基础上进一步选择性重溶，引起混合岩化现象。
在变质作用中，引起温度升高的热能来源是多方面的，主 要有以下几种：
(1) 岩浆侵入体所带来的岩浆热，使围岩发生接触变质作用。
(2) 地热增温，随深度增加而增高。不同地区的地热增温率有 差异，通常地热增温率为30~50m/℃。
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
变质岩研究的意义、任务和方法
一、变质岩研究的意义 变质岩是地壳的重要组成部分，是来自地壳深部的使
者，给我们带来了地壳深部的有关信息。 其研究意义是：
① 了解深部地壳的组成和早期地壳演化； ② 恢复变质时期地壳的热力学演化历史； ③ 恢复原岩建造； ④ 指导找矿。
变质岩研究的意义、任务和方法
二、变质岩石学的任务
➢ 对不同类型的变质岩进行全面、系统的岩石学研究 ➢ 研究变质作用的发生及其演化过程 ➢ 研究变质与变形的关系 ➢ 研究变质作用的时代
三、变质岩的研究方法 地质学方法、实验变质岩石学方法、理论综合方法
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变质作用概述 变质作用及变质岩的基本概念 变质作用的因素 变质作用的类型 变质作用机制
温度升高，变质反应伴随着脱水而形成变质热液。这 些热液积极参加反应，从而加速变质反应的速度，使其呈 指数倍增加。
热液可将原岩中某些组分迁移到较远距离或使其相对 富集。
在某些情况下，问题的进一步升高可使原岩在变质结 晶的基础上进一步选择性重溶，引起混合岩化现象。
温度升高，变质反应伴随着脱水而形成变质热液。这 些热液积极参加反应，从而加速变质反应的速度，使其呈 指数倍增加。