變質(zhì)作用概述

1、整理課件整理課件 內(nèi)容：內(nèi)容： 巖類學；巖理學；成礦巖石學。巖類學；巖理學；成礦巖石學。 方法：方法： 多學科交叉與現(xiàn)代技術(shù)的應用多學科交叉與現(xiàn)代技術(shù)的應用 目的：目的： 基本特征；基本理論；基本方法?；咎卣?；基本理論；基本方法。圖圖1. 變質(zhì)巖形成及研究的框架圖變質(zhì)巖形成及研究的框架圖整理課件 第一章第一章 變質(zhì)作用概述變質(zhì)作用概述（2 2學時）學時） 第二章第二章 變質(zhì)巖的基本特征（變質(zhì)巖的基本特征（3 3學時）學時） 第三章第三章 變質(zhì)巖的分類命名（變質(zhì)巖的分類命名（1 1學時）學時） 第四章第四章 變質(zhì)巖的形成作用變質(zhì)巖的形成作用(4(4學時學時) ) 第五章第五章 變質(zhì)反應和變質(zhì)帶

2、變質(zhì)反應和變質(zhì)帶(2(2學時學時) ) 第六章第六章 共生分析和變質(zhì)相（共生分析和變質(zhì)相（4 4學時）學時） 第七章第七章 變質(zhì)作用與大地構(gòu)造變質(zhì)作用與大地構(gòu)造(2(2學時學時) ) 實習一實習一 變質(zhì)巖的結(jié)構(gòu)構(gòu)造和特征變質(zhì)礦物變質(zhì)巖的結(jié)構(gòu)構(gòu)造和特征變質(zhì)礦物 (4 (4學時學時) ) 實習二實習二 富鋁系列變質(zhì)巖（富鋁系列變質(zhì)巖（4 4學時）學時） 實習三實習三 鎂鐵質(zhì)系列變質(zhì)巖（鎂鐵質(zhì)系列變質(zhì)巖（4 4學時）學時） 實習四實習四 其它巖石類型（其它巖石類型（2 2學時）學時） 實習五實習五 巖石類型鑒定巖石類型鑒定 (2 (2學時學時) ) 實習六實習六 礦物共生組合分析及礦物共生組合分析及

3、演化（演化（6 6學時）學時）整理課件 1. 1.變質(zhì)作用的現(xiàn)代概念變質(zhì)作用的現(xiàn)代概念 2. 2.變質(zhì)作用的影響因素變質(zhì)作用的影響因素 3. 3.變質(zhì)作用的類型變質(zhì)作用的類型 4. 4.變質(zhì)作用的研究范疇變質(zhì)作用的研究范疇整理課件 1). 是與地殼形成和發(fā)展密切相關(guān)的一種地質(zhì)作用。是與地殼形成和發(fā)展密切相關(guān)的一種地質(zhì)作用。 2). 地殼已存巖石在基本保持固態(tài)條件下的轉(zhuǎn)變過程地殼已存巖石在基本保持固態(tài)條件下的轉(zhuǎn)變過程. 3). 在特殊條件下，還可以產(chǎn)生重熔（溶），形成部在特殊條件下，還可以產(chǎn)生重熔（溶），形成部 分流體相（巖漿）分流體相（巖漿） 4). 變質(zhì)作用是一個動態(tài)過程。變質(zhì)作用是一個動態(tài)

4、過程。 變質(zhì)作用（變質(zhì)作用（Metamorphism）一詞是由法國學者一詞是由法國學者Boue (1820)年首次年首次提出來的，后來由英國學者提出來的，后來由英國學者C. Lyell(1833) 在他的名著地質(zhì)學原理中在他的名著地質(zhì)學原理中比較系統(tǒng)地進行了論述比較系統(tǒng)地進行了論述 。系指在地殼形成和發(fā)展的過程中，由于物理。系指在地殼形成和發(fā)展的過程中，由于物理化學條化學條 件的改變，早先形成的巖石件的改變，早先形成的巖石(包括巖漿巖和沉積巖）在固態(tài)條件包括巖漿巖和沉積巖）在固態(tài)條件下所發(fā)生的礦物成分、結(jié)構(gòu)構(gòu)造的變化，稱變質(zhì)作用下所發(fā)生的礦物成分、結(jié)構(gòu)構(gòu)造的變化，稱變質(zhì)作用。整理課件關(guān)于變質(zhì)作

5、用的概念應強調(diào)以下幾點關(guān)于變質(zhì)作用的概念應強調(diào)以下幾點:（1）變質(zhì)作用是一種改造作用，這種改造發(fā)生在風化帶和膠結(jié)帶以下，）變質(zhì)作用是一種改造作用，這種改造發(fā)生在風化帶和膠結(jié)帶以下，原巖經(jīng)過改造后在固態(tài)下轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N新的巖石。如果原巖為沉積巖，變原巖經(jīng)過改造后在固態(tài)下轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N新的巖石。如果原巖為沉積巖，變質(zhì)后的巖石稱為副變質(zhì)巖；如果原巖為巖漿巖，變質(zhì)后的巖石稱為正變質(zhì)后的巖石稱為副變質(zhì)巖；如果原巖為巖漿巖，變質(zhì)后的巖石稱為正變質(zhì)巖。質(zhì)巖。 （2）變質(zhì)過程中巖石基本上保持固態(tài)，并且強調(diào)溫度的遞增過程，這）變質(zhì)過程中巖石基本上保持固態(tài)，并且強調(diào)溫度的遞增過程，這一點與巖漿作用不同。后者強調(diào)的是礦物從

6、硅酸鹽熔融體中結(jié)晶，所涉一點與巖漿作用不同。后者強調(diào)的是礦物從硅酸鹽熔融體中結(jié)晶，所涉及的是晶體液態(tài)的平衡，并強調(diào)溫度的下降過程。當變質(zhì)作用溫度較及的是晶體液態(tài)的平衡，并強調(diào)溫度的下降過程。當變質(zhì)作用溫度較高時，巖石可發(fā)生部分熔融，出現(xiàn)一定數(shù)量的熔體，這些熔體與固態(tài)殘高時，巖石可發(fā)生部分熔融，出現(xiàn)一定數(shù)量的熔體，這些熔體與固態(tài)殘余物之間可發(fā)生混合巖化作用。當熔體數(shù)量較多時轉(zhuǎn)變?yōu)榈湫偷膸r漿作余物之間可發(fā)生混合巖化作用。當熔體數(shù)量較多時轉(zhuǎn)變?yōu)榈湫偷膸r漿作用。廣義的變質(zhì)作用概念包括巖石在固態(tài)下的變質(zhì)作用和有部分熔體出用。廣義的變質(zhì)作用概念包括巖石在固態(tài)下的變質(zhì)作用和有部分熔體出現(xiàn)的混合巖化作用?，F(xiàn)的

7、混合巖化作用。整理課件 一、一、 溫溫 度度1. 溫度范圍溫度范圍: 200 - 8000 C， 超高壓可達超高壓可達10000 C。2. 變化原因變化原因: 巖漿；深部熱流；地殼放射熱；機械摩擦；地巖漿；深部熱流；地殼放射熱；機械摩擦；地熱增溫（正常情況熱增溫（正常情況 25-30 C C / km)。 3. 主要作用主要作用：可導致重結(jié)晶、變質(zhì)反應、重熔；增加流體活可導致重結(jié)晶、變質(zhì)反應、重熔；增加流體活性；性； 改變巖石變形性質(zhì)等。改變巖石變形性質(zhì)等。 它是它是變質(zhì)作用的主導因素變質(zhì)作用的主導因素. .一、一、 溫溫 度度整理課件 1. 靜靜 壓壓 力力 概念：概念：負荷壓力，單位帕（負

8、荷壓力，單位帕（Pa）；）；在在 40km 范圍范圍 內(nèi)與深內(nèi)與深 度關(guān)系為度關(guān)系為0.0275GPa / km（P= gh）. 范圍：范圍：動力變質(zhì)作用和接觸變質(zhì)作用多在動力變質(zhì)作用和接觸變質(zhì)作用多在5 km 范圍內(nèi)，范圍內(nèi)， 壓力低于壓力低于0.1GPa；區(qū)域變質(zhì)作用區(qū)域變質(zhì)作用 深度大于深度大于5 km， 壓力高于壓力高于0.1GPa，按壓力大小分為不同的壓力型按壓力大小分為不同的壓力型 （低壓、中壓、高壓、超高壓）（低壓、中壓、高壓、超高壓）二、壓二、壓 力力 ( (靜壓力和流體壓力靜壓力和流體壓力) )整理課件 圖圖1-1 1-1 不同變質(zhì)作用類型壓力分布范圍不同變質(zhì)作用類型壓力分布

9、范圍整理課件 1. 靜靜 壓壓 力力作作 用用: （1）控制變質(zhì)反應方向，影響變質(zhì)反應溫度）控制變質(zhì)反應方向，影響變質(zhì)反應溫度 （2）有利于形成分子體積小、密度大的礦物）有利于形成分子體積小、密度大的礦物 （3）改變巖石的熔點）改變巖石的熔點二、壓二、壓 力力 ( (靜壓力和流體壓力靜壓力和流體壓力) )CaCO3 + SiO2 CaSiO3 + CO2105Pa, 4700C108pa, 6700C整理課件 2. 流流 體體 壓壓 力力 巖石系統(tǒng)中常存在少量的流體相巖石系統(tǒng)中常存在少量的流體相, 它們所具有的內(nèi)壓稱流它們所具有的內(nèi)壓稱流體壓力。對體壓力。對變質(zhì)作用的影響分兩種情況變質(zhì)作用的影

10、響分兩種情況: : (1). 流體壓力與靜壓力相等：流體壓力不構(gòu)成獨立的控流體壓力與靜壓力相等：流體壓力不構(gòu)成獨立的控 制因素；制因素； (2). 流體壓力與靜壓力不相等：流體壓力則構(gòu)成獨立的流體壓力與靜壓力不相等：流體壓力則構(gòu)成獨立的 控制因素?？刂埔蛩?。二、壓二、壓 力力 ( (靜壓力和流體壓力靜壓力和流體壓力) )整理課件 一種側(cè)向壓力（各方向壓力不等）一種側(cè)向壓力（各方向壓力不等） 應變：巖石遭受應力作用所產(chǎn)生的反應。應變：巖石遭受應力作用所產(chǎn)生的反應。 （彈性變形、永久變形）（彈性變形、永久變形） 分類：張應力、壓應力、剪應力（圖）分類：張應力、壓應力、剪應力（圖） 作用作用 1.

11、機械改造。是巖石優(yōu)選組構(gòu)的主要因素。機械改造。是巖石優(yōu)選組構(gòu)的主要因素。 2. 影響變質(zhì)反應、重結(jié)晶作用、流體活性。影響變質(zhì)反應、重結(jié)晶作用、流體活性。 3. 產(chǎn)生構(gòu)造超壓，增加靜壓力。產(chǎn)生構(gòu)造超壓，增加靜壓力。三、應三、應 力力整理課件圖圖 1-2 張應力（張應力（s s3）及應變特點及應變特點產(chǎn)物主要是張性斷裂、拉斷組構(gòu)產(chǎn)物主要是張性斷裂、拉斷組構(gòu) (Winter, 2001)三、應三、應 力力整理課件 圖圖 1-3 壓應力（壓應力（s s3）及應變特點及應變特點主要是均勻壓扁或褶皺主要是均勻壓扁或褶皺 (Winter, 2001)三、應三、應 力力整理課件圖圖 1-4 剪應力（剪應力（s

12、 s 2）及應變特點及應變特點沿一組平行的面滑動或旋轉(zhuǎn)沿一組平行的面滑動或旋轉(zhuǎn) (Winter, 2001)三、應三、應 力力整理課件 在較高溫壓條件下在較高溫壓條件下, 具有較大的活性。具有較大的活性。主要作用如下主要作用如下：溶劑和媒介（載體）作用。溶劑和媒介（載體）作用。2. 控制變質(zhì)反應方向。例如控制變質(zhì)反應方向。例如 Cc + Q Wo + CO2降低巖石熔點。降低巖石熔點。 長英質(zhì)巖長英質(zhì)巖: 無水無水9500C, 含水含水6400C4. 變質(zhì)反應的催化劑。例如鐵橄欖石的合成實驗：變質(zhì)反應的催化劑。例如鐵橄欖石的合成實驗： 2 MgO + SiO2 Mg2SiO4 在干體系在干體系

13、 10000C條件下條件下, 須時近四天須時近四天, 只有只有26%轉(zhuǎn)化；轉(zhuǎn)化； 在濕體系在濕體系 4600C條件下條件下, 只須時間幾分鐘只須時間幾分鐘, 就全部轉(zhuǎn)化。就全部轉(zhuǎn)化。四、四、流流 體體整理課件 1.1.溫度溫度: : 一般是最重要因素，它不僅控制著變質(zhì)作用的發(fā)一般是最重要因素，它不僅控制著變質(zhì)作用的發(fā)生和發(fā)展，也制約著流體的活性和巖石變形性質(zhì)；生和發(fā)展，也制約著流體的活性和巖石變形性質(zhì)；2.2.壓力壓力: : 影響物化平衡的獨立因素，有時對礦物組合起決定影響物化平衡的獨立因素，有時對礦物組合起決定作用；作用；3.3.應力應力: : 不是物化平衡的獨立因素，但它是變質(zhì)巖組構(gòu)的最不

14、是物化平衡的獨立因素，但它是變質(zhì)巖組構(gòu)的最重要因素，此外還控制著變質(zhì)反應的速度和規(guī)模；重要因素，此外還控制著變質(zhì)反應的速度和規(guī)模；4.4.流體流體: :是變質(zhì)作用得以實現(xiàn)的基本因素，但溫度又是流體是變質(zhì)作用得以實現(xiàn)的基本因素，但溫度又是流體具有活動性的前提。具有活動性的前提。五、相互關(guān)系五、相互關(guān)系-相互促進又相互制約相互促進又相互制約整理課件 變質(zhì)作用分類簡表變質(zhì)作用分類簡表分類依據(jù)分類依據(jù): 分布規(guī)模分布規(guī)模 / 地質(zhì)背景或物化條件地質(zhì)背景或物化條件1.接觸變質(zhì)作用. : 2.動力變質(zhì)作用3.沖擊變質(zhì)作用4. 交代變質(zhì)作用1. 造山變質(zhì)作用2. 洋底變質(zhì)作用:3. 埋藏變質(zhì)作用:4. 混合

15、巖化作用:局部變質(zhì)作用局部變質(zhì)作用區(qū)域變質(zhì)作用區(qū)域變質(zhì)作用整理課件 分布于巖漿侵入體與圍巖接觸帶，主要由巖漿熱導致的分布于巖漿侵入體與圍巖接觸帶，主要由巖漿熱導致的變質(zhì)作用。主要因素是溫度，壓力較低，應力不明顯。變質(zhì)作用。主要因素是溫度，壓力較低，應力不明顯。變質(zhì)機制以靜態(tài)重結(jié)晶或靜態(tài)變質(zhì)結(jié)晶為主。變質(zhì)機制以靜態(tài)重結(jié)晶或靜態(tài)變質(zhì)結(jié)晶為主。動力變質(zhì)作用動力變質(zhì)作用: 分布于斷裂帶，由構(gòu)造作用導致的變質(zhì)作用。主要控分布于斷裂帶，由構(gòu)造作用導致的變質(zhì)作用。主要控制因素是應力，通常具較高的制因素是應力，通常具較高的P/T比。變質(zhì)機制以變形和比。變質(zhì)機制以變形和動態(tài)重結(jié)晶或動態(tài)變質(zhì)結(jié)晶為主動態(tài)重結(jié)晶或動

16、態(tài)變質(zhì)結(jié)晶為主1. 接觸變質(zhì)作用接觸變質(zhì)作用：整理課件 隕石沖擊地表產(chǎn)生強大的沖擊波所導致的變質(zhì)作用。主隕石沖擊地表產(chǎn)生強大的沖擊波所導致的變質(zhì)作用。主要因素是瞬時高壓和高溫。變質(zhì)機制以變形和伴隨的部要因素是瞬時高壓和高溫。變質(zhì)機制以變形和伴隨的部分熔融為主。分熔融為主。4. 交代變質(zhì)作用交代變質(zhì)作用: 分布于侵入體接觸帶及其附近和火山活動區(qū)，主要由巖分布于侵入體接觸帶及其附近和火山活動區(qū)，主要由巖漿熱液引起的異化學變質(zhì)作用。主要因素是流體活動組漿熱液引起的異化學變質(zhì)作用。主要因素是流體活動組分化學位。變質(zhì)機制主要為交代作用。分化學位。變質(zhì)機制主要為交代作用。3. 沖擊變質(zhì)作用沖擊變質(zhì)作用:

17、整理課件 圖圖 1-6 接觸變質(zhì)帶示意圖接觸變質(zhì)帶示意圖整理課件內(nèi)帶內(nèi)帶中帶中帶biotite muscovite cordierite andalusite quartz圖圖 1- 7 接觸變質(zhì)接觸變質(zhì)帶各帶粒度變化帶各帶粒度變化整理課件 （區(qū)域動熱變質(zhì)作用或區(qū)域動熱變質(zhì)作用或狹義的狹義的區(qū)域變質(zhì)作用）區(qū)域變質(zhì)作用） 與造山作用密切相關(guān)，大規(guī)模分布于前寒武紀結(jié)晶基底與造山作用密切相關(guān)，大規(guī)模分布于前寒武紀結(jié)晶基底 （面狀）和顯生宙造山帶（帶狀）的變質(zhì)作用。（面狀）和顯生宙造山帶（帶狀）的變質(zhì)作用。變質(zhì)因變質(zhì)因 素復雜，素復雜，P/TP/T比范圍寬（三種壓力類型）并與構(gòu)造環(huán)境比范圍寬（三種壓力

18、類型）并與構(gòu)造環(huán)境 密切相關(guān)，變質(zhì)機制為變質(zhì)（重）結(jié)晶和變形。形成的密切相關(guān)，變質(zhì)機制為變質(zhì)（重）結(jié)晶和變形。形成的 變質(zhì)巖常見面理和線理構(gòu)造。變質(zhì)巖常見面理和線理構(gòu)造。5. 造山變質(zhì)作用：造山變質(zhì)作用：整理課件圖圖 1-8日本的變質(zhì)雙帶及形成模式日本的變質(zhì)雙帶及形成模式整理課件 在大洋中脊附近，洋殼巖石在上升的熱流和海水的作用在大洋中脊附近，洋殼巖石在上升的熱流和海水的作用下發(fā)生的規(guī)模巨大的變質(zhì)作用下發(fā)生的規(guī)模巨大的變質(zhì)作用. 變質(zhì)因素主要是溫度、變質(zhì)因素主要是溫度、流體及活動組分化學位，流體及活動組分化學位，P/TP/T比低。變質(zhì)機制是變質(zhì)（重）比低。變質(zhì)機制是變質(zhì)（重）結(jié)晶作用和交代作用

19、。產(chǎn)物的面理和線理不發(fā)育。結(jié)晶作用和交代作用。產(chǎn)物的面理和線理不發(fā)育。7. 埋藏變質(zhì)作用埋藏變質(zhì)作用: 一套巨厚的巖層被快速埋藏到地下深處所發(fā)生的大規(guī)模一套巨厚的巖層被快速埋藏到地下深處所發(fā)生的大規(guī)模的很低級且無明顯變形的變質(zhì)作用。它是成巖作用與變的很低級且無明顯變形的變質(zhì)作用。它是成巖作用與變質(zhì)作用的過度類型，獨立分布于強烈坳陷盆地的沉積底質(zhì)作用的過度類型，獨立分布于強烈坳陷盆地的沉積底部或造山變質(zhì)、洋底變質(zhì)的很低級部分。部或造山變質(zhì)、洋底變質(zhì)的很低級部分。產(chǎn)物變質(zhì)程度產(chǎn)物變質(zhì)程度低且面理和線理不發(fā)育。低且面理和線理不發(fā)育。6. 洋底變質(zhì)作用洋底變質(zhì)作用:整理課件圖圖 1-9 洋底等溫面的分

20、布及洋底變質(zhì)作用洋底等溫面的分布及洋底變質(zhì)作用整理課件圖圖 1-10新西蘭島南部新西蘭島南部Otago區(qū)域埋藏變質(zhì)作用區(qū)域埋藏變質(zhì)作用（Turner ，1981) 整理課件 在高級區(qū)域變質(zhì)地區(qū)，由部分熔融產(chǎn)生的低熔物質(zhì)（新在高級區(qū)域變質(zhì)地區(qū)，由部分熔融產(chǎn)生的低熔物質(zhì)（新成體）與變質(zhì)巖基體（古成體）混合形成混合巖的過程。成體）與變質(zhì)巖基體（古成體）混合形成混合巖的過程。它是變質(zhì)作用向巖漿作用的過度類型它是變質(zhì)作用向巖漿作用的過度類型,又稱超變質(zhì)作用又稱超變質(zhì)作用 8. 混合巖化作用混合巖化作用: 圖圖 1-11 混合巖混合巖整理課件 1. 變質(zhì)作用的下限：與成巖作用的界限變質(zhì)作用的下限：與成巖作

21、用的界限-埋藏變質(zhì)作用埋藏變質(zhì)作用 2. 變質(zhì)作用的上限：與巖漿作用的界限變質(zhì)作用的上限：與巖漿作用的界限-混合巖化作用混合巖化作用 巖漿作用巖漿作用magmatism成巖作用成巖作用diagenesis700-900oC150-200oC混合巖化作用混合巖化作用migmatism埋藏變質(zhì)作用埋藏變質(zhì)作用burial metamorphism變質(zhì)作用變質(zhì)作用metamorphism整理課件對變質(zhì)作用與沉積成巖作用的界限可從兩個方面考慮：一個基于沉積巖石學的觀點，另一個基于變質(zhì)巖石學的觀點。當基于前者考慮時，沉積物中相互連通孔隙的完全封閉是成巖作用結(jié)束、變質(zhì)作用開始的標志，因此測定沉積巖石的孔隙度就可以確定這一界限。當基于變質(zhì)巖石學的觀點時，強調(diào)真正變質(zhì)礦物組合的出現(xiàn)是變質(zhì)作用開始的重要標志。這些變質(zhì)礦物包括濁沸石、硬柱石、鈉云母和葉臘石等。根據(jù)目前認識，最低溫的變質(zhì)礦