变质作用与变质岩

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第五章变质作用与变质岩

§1.变质作用概述

前面我们讲了岩浆岩和沉积岩,这两类大岩石是人们最先认识的两类组成地壳的岩石,在地质学的萌芽时期(约三百年前,十九世纪)曾经发生过所谓“火成论”与“水成论”的论战。

以德国人魏尔纳为代表的一些地质学家,认为所有的岩石都是从海水中结晶沉淀而成的(沉积岩)——“水成论”。

以苏格兰学者郝屯为代表的认为并非所有岩石都是水成的,而多数是像花岗岩,玄武岩这样的岩石,由地下熔融物质冷凝形成的。——“火成论”。

这两大学派的争论持续了大约三十年,最后以“火成论”胜利告终。现在我们知道,组成地球的岩石,不仅有“水成”的沉积岩,“火成都市”的岩浆岩,还有经变质作用形成的变质岩。三大岩类在地壳中分布大致是:

岩浆岩占地壳总体积的64.7%;

沉积岩占地壳总体积的7.9%,占地表面积的75%;

变质岩占地壳总体积的27.4%。

一、概念

变质作用——岩石基本上在固态下,由于温度、压力及化学活动性流体的作用,发生成分、结构、构造等变化的地质作用。

变质岩——由变质作用形成的岩石。

原岩变质变质岩

二、引起变质作用的因素

(一) 温度:

影响变质作用的最基本因素 150°-180°~800°-900°

升温意味着获得了新的能量,矿物中质点活性增强,可使原来的非晶质

变为晶质,原来小晶粒长大。

(二) 压力:

1. 静压力——上覆岩石自重引起的,各向等同。

每公里厚的岩石压力为275巴;

地下10 公里 约2750巴;

地下 20公里 约5500巴。

静压力是各向同性的,作用结果使岩石中矿物变为密度大,体积小 的新矿物。

2.定向压力 —— 作用于地壳岩石的侧向挤压力,具有方向性,主要是

构造力的作用造成。

定向压力的作用结果使岩石中片、柱状矿物定向排列。

(三)化学活动性流体

来源

地热

岩浆热

以H2O、CO2为主,并含有易挥发的物质

在变质作用过程中各种因素是相互配合的,而在不同的地质条件下,

三、原岩在变质作用中的变化方式(变质方式)

(一)重组合

沉积岩在常温、常压环境下形成,进入变质作用环境后,矿物中的H2O、CO2等在新环境下失去,而转化为新矿物。

岩浆岩在高温、高压环境下形成,进入相对较低的温压环境后,转为新矿物。

(二)、重结晶

固态下,矿物岩矿经有限的粒间溶解,迁移、重新结晶,使原岩矿物中的晶粒增大且紧密相嵌的作用。

石英砂岩石英岩

石灰岩大理岩

(三)交代作用

主要由于化学活动性流体的作用,使得某些成分的原子、离子、分子从原岩中带出,另一些成分的原子、离子、分子被带入原岩中,从而改变了原岩的成分。

交代作用是岩石在固态下发生的物质交换。由于化学活动性流体在岩石空隙中渗透或扩散,促成了交代作用的进行。

交代作用因为有新的成分带入,因此,是变质过程中原岩物质成分变化的最重要因素。

§2.变质岩的特征

一、变质岩中的矿物

特有矿物变质矿物:石榴子石、红柱石、夕线石、蓝晶石、蓝闪石、

十字石、蛇纹石……

共有矿物:石英、长石、云母

二、变质岩的结构

(一)变晶结构

由于原岩在变质过程中的重结形成的结构。

1. 按变晶的大小可分为

2. 按变晶的形态可以分为

(二) 变余结构:变质程度浅,保留了部分原岩的结构。

变余斑状结构

变余砂状结构……

三、 变质岩的构造

(一) 变成构造:原岩构造消失,形成新的构造。

斑点构造: 炭质、硅质、铁质、红柱石等呈斑点状。

板状构造: 岩石具平行、密集、平坦的破裂面,沿此面岩石

粗粒变晶结构 主要矿物粒径 >3mm

中粒变晶结构 1-3mm

等粒变晶结构 细粒变晶结构

0.1-1mm 粒状变晶结构 石英

鳞片变晶结构 云母、绿泥石

易分裂成薄板状。

片理构造:片、柱、长条状矿物平行定向排列。

片麻状构造:片柱状矿物(常为深色)与粒状矿物(常为浅色)

相间排列。

块状构造:矿物均匀分布。

(二)变余构造:

变质岩中残留了原岩的构造,变余气孔构造、变余杏仁构造、变余层状构造等。

§3.变质作用类型及其代表性岩石

根据引起变质作用的地质条件和主导因素不同,可分为接触变质作用,区域变质作用,动力变质作用,混合岩化作用。

一、接触变质作用

发生在火成岩与围岩之间的接触带上。

引起变质的主导因素:温度(300°-800℃)、挥发性物质(岩浆分泌)

(一)接触热变质作用

主要因素是温度

岩石受热后有重结晶,重组合现象,但化学成分无显著改变。

代表性岩石,斑点板岩、角岩、石英岩、大理岩。

接触变质晕——围绕侵入体,变质程度不同的岩石呈环带状分布,

由内向外变质程度加深

(二)接触交代变质作用

引起变质的因素:除温度外,岩浆分泌的挥发性物质很重要。

原岩岩石的化学成分显著变化,大量新生矿物产生。

代表岩石:矽卡岩。

矽卡岩成分复杂:暗色矽卡岩常含铁镁质硅酸盐矿物(石榴子石、绿帘石)浅色矽卡岩常含硅灰石,透闪石等矽卡岩中常伴随有金属元素的富集,形成金属矿床。

蚀变——地壳内热液(含某些化学元素)在岩石裂隙和孔隙中进行渗透扩散,与围岩发生的交代作用。

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。

影响范围几千——几万平方公里

区域变质作用与大构造运动有关:

对岩石施加强大定向压力;

下降到地下深处,上升到地表;

裂隙为岩浆活动及化学活动性流体提供有利条件。

代表性岩石:板岩、片岩、千枚岩、片麻岩。

我们知道了不同的原岩可以变质为不同的变质岩(石灰岩——大理岩;

石英砂岩——石英岩)

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