變質巖石學教程

1、變質巖巖石學基礎變質巖石學史 1.變質巖石學從巖石學中劃分出來始于1862年馮科塔（Voncotta B.），但直至19世紀末尼科爾（Nico）發(fā)明偏光顯微鏡之后，才使變質巖巖石學成為獨立的學科。n 2. 二十世紀初，非均勻系統(tǒng)的相平衡規(guī)則-吉布斯相律，引入變質巖的研究。1911年戈爾得施密特V.M在研究奧斯陸地區(qū)輝長巖的接觸變質暈圈時，提出了吉布斯相律的地質學表現(xiàn)形式，即戈爾施密特礦物相律，開創(chuàng)了以物理化學基本原理研究變質巖之先河。1920年，艾斯科拉（Eskola,p.）提出了變質巖礦物共生分析的ACF簡介，后經溫克勒（Winkler，1976年），湯普遜（Thompon，1957年）的改

2、進和發(fā)展，變質巖的礦物共生分析逐漸完善。 變質巖石學史 變質巖石學史n3. 在二十世紀二十年代初，瑞士巖石學家格魯賓曼（Grubemmaim U.），將荷蘭物理學家施賴納瑪克斯（Schreinemkers F.A.）在研究多項系統(tǒng)平衡時，應用的拓撲學計算、零變平衡、單變平衡和雙變平衡等一系列幾何表示方法，引入變質巖巖石學；四十年代后，前蘇聯(lián)地質學家科爾任斯基（Kophcuhckuu B.C）又成功的將其應用在開放系統(tǒng)平衡研究上，這一系列建立在物理化學原理基礎的礦物相平衡研究，使變質巖巖理學和變質巖成因的理論，提高到一個新的高度，并指導了變質巖的實驗模擬研究，構成二十世紀初至中后期變質巖學的一大

3、方向。 變質巖石學史n4. 同一時期，變質巖巖石學的另一大方向，即將巖石學和地質環(huán)境的關聯(lián)研究也得到了迅猛的發(fā)展。早在1893年，英國人巴羅研究蘇格蘭高地部分地區(qū)的變質巖時，發(fā)現(xiàn)泥質巖石變質時隨著溫度的升高，有相應的標志礦物出現(xiàn)，提出了指示礦物帶的概念巴羅式變質帶。到1920年，艾斯科拉正是提出了變質相學說，完成了這個方向上的突破。1961年，日本人都城秋穗將變質巖相學說應用于區(qū)域變質作用的研究，并發(fā)展為變質相系的概念，劃分區(qū)域變質作用的三大壓力類型，即高壓，中壓，低壓變質相系，以對應于三種地質增溫環(huán)境下的地熱增溫率。n5.100多年來，變質巖巖石學的發(fā)展，以偏光顯微鏡應用，吉布斯相律的引入模

4、擬試驗，以及新的測年技術的應用為基礎，經歷了描述巖石學，成因巖石學和地質歷史巖石學的整個過程。 第一章 變質作用及其分類一、變質巖和變質作用的基本概念二、變質作用因素三、變質作用機制四、變質作用分類一、變質巖和變質作用的基本概念n變質巖（metamophicrock）是一種轉化的巖石。地殼中已經存在的巖石（沉積巖、火成巖、早先已形成的變質巖）因溫度、壓力及介質條件的變化，在沒有顯著熔融和溶解的固體狀態(tài)下而形成的一種新的巖石。n變質巖具有與新的物理-化學環(huán)境相平衡的新的化學成分、礦物成分和結構、構造。n變質巖包含了其原巖形成的歷史和變質作用的歷史。 n變質作用（metamorphism）這一詞是

5、Boue（1820）第一個使用，但變質作用的定義是Lyell（1833）比較系統(tǒng)地提出的。n變質作用是與地殼形成和發(fā)展密切相關的一種地質作用，是指在地殼形成和演化地過程中，由于地球內力的變化，使已存在在地殼形成和演化地過程中，由于地球內力的變化，使已存在的地殼巖石在基本保持固態(tài)的條件下發(fā)生轉變的過程的地殼巖石在基本保持固態(tài)的條件下發(fā)生轉變的過程。原巖的總體化學成分保持不變，形成新礦物組合和結構構造。n變質作用和沉積作用、巖漿作用之間存在一定的區(qū)別和聯(lián)系。變質作用與巖漿作用之間比較容易區(qū)別，它們之間的界線是完全熔融，而和沉積成巖作用之間的重要標志是礦物組合的變化，一般認為以濁沸石開始出現(xiàn)為標志。

6、 一、變質巖和變質作用的基本概念二、變質作用因素n溫度n壓力-靜水壓力和應力n具化學活動性的流體（流體成分）n時間1、變質作用因素 -溫度n 溫度是控制和影響變質作用的重要因素之一。多數(shù)變質作用是隨溫度升高而進行的。n有利于吸熱反應的進行（如脫水反應），提高分子的活化能，加快變質反應速率和晶體生長，可使原來巖石中的一些礦物重結晶，更重要的是會使各種原始組分重新組合成新礦物。n改變巖石的變形行為，從脆性變形向塑性變形轉化；n通過脫水反應和脫碳酸反應形成變質熱液，作為催化劑、搬運劑和熱媒介對變質反應施加影響；n導致部分熔融而發(fā)生混合巖化； 脫水反應脫水反應 Al4Si4O10OH8 2Al2SiO

7、4O+2SiO2+4H2O高嶺石高嶺石 紅柱石紅柱石 石英石英 脫碳酸反應脫碳酸反應CaCO3+SiO2 CaSiO3+4H2O方解石方解石 石英石英 硅灰石硅灰石1、變質作用因素 -溫度n首先要確定變質作用發(fā)生的溫度范圍，既起始和終止溫度。n起始溫度是由成巖作用向變質作用的轉化記錄；受壓力(深度)、流體相的有無和成分、受溫度支配的時間長短等有關。一般為150250，也可到更高如350 ；以濁沸石、藍閃石、硬柱石、鈉云母、葉臘石等變質礦物的首次出現(xiàn)，作為變質作用的開始。n變質作用不包括原巖的大規(guī)模的熔融，終止溫度就是原巖發(fā)生大規(guī)模熔融時的溫度，取決于巖石成分和流體的存在與否及其成分?？纱_定為6

8、501000之間。1、變質作用因素-溫度n其次是關于溫度變化的原因，導致溫度變化的地質因素和熱源具有多樣性。主要有下列幾種因素：n地熱增溫：巖石隨埋葬深度的增加而溫度逐漸增高，但其幅度一般不大，按地區(qū)的地質環(huán)境有所不同，從每千米十幾度到一百多度，然而其空間范圍較大。此變化為地熱增溫率或地溫梯度。n放射性元素衰變釋放的熱量：其特點是總量大，不均勻，有時也極可觀。n巖漿活動帶來的熱能：其強度和巖漿活動的規(guī)模有關，范圍很小時僅限接觸帶，即為接觸變質，有時也可能影響一個區(qū)域。n應力作用下的摩擦熱：較為局部，如斷裂帶。1、變質作用因素 -溫度n地熱增溫n地熱增溫率或地溫梯度（geothermal gra

9、dient）-地熱增溫率或地溫梯度是指該每向深處一千米，溫度的增加。不同的地區(qū)處于不同的地質環(huán)境，故其該值也不同。不同地溫梯度的有不同的變質巖組合。地殼環(huán)境地溫梯度（/km） 美國Gulf海岸 中東（油井） 活動火山帶（現(xiàn)代） 海溝（俯沖帶） 前寒武紀地盾 太古代硅鋁殼 30 30 50 50 100 100 10 10 20-25 20-25 5050 1、變質作用因素 -溫度n變質作用均在一定的壓力環(huán)境下進行，所以壓力是控制變質作用的重要物理因素。n按壓力的性質可分為靜壓力和應力（定向壓力）二大類； 2、變質作用因素-壓力壓力n靜壓力：是指巖石在地殼內一定深度時所承受的重力，其大小隨埋藏深

10、度的增加而增加，隨上覆巖層厚度的增加而增加，增加的速率是25-30106Pa/km。n不同類型變質作用的壓力變化很大，一般接觸變質和動力變化發(fā)生在地表3-5km范圍內，故壓力不超過0.1GPa。區(qū)域變質作用的壓力范圍為0.1GPa0.8GPa。n壓力增加，有利于體積縮小的反應，形成高密度礦物組合。2、變質作用因素-壓力壓力 輕比重礦物相大比重礦物轉變輕比重礦物相大比重礦物轉變 輕比重礦物相大比重礦物轉變輕比重礦物相大比重礦物轉變Mg2SiO4+CaAl2Si2O8 CaMg2Al2SiO43橄欖石橄欖石 斜長石斜長石 石榴子石石榴子石 3.3 2.6 3.52粘土礦物粘土礦物紅柱石（紅柱石（3

11、.13/3.16）藍晶石藍晶石（3.53/3.65）5.5KPa 高壓高壓2、變質作用因素-壓力壓力n應力：當物體遭受定向外力作用，其內部就會產生一種抵抗力，稱為應力。應力通常和地殼活動帶的構造運動有關。n應力是引起巖石變質和變形的重要因素。地殼中巖石變形、板狀流劈理和碎裂構造都和應力有關，而且它能增加變質反應和重結晶的速度，促使變質作用的進行。2、變質作用因素-壓力壓力n在變質作用過程中，雖然巖石保持完整的固態(tài)，但其中仍有少量流體相。n流體相存在于礦物粒隙之間或巖石的裂隙中，成分以水和CO2，還可含有其它揮發(fā)份。它們在較高的溫度和壓力條件下，具有較大的活性，作為催化劑可大大提高變質反應（包括

12、交代反應）的速率，且大大降低巖石的熔點。n含水礦物（云母、角閃石等）、碳酸鹽礦物以及這些礦物包裹體的存在，特別是流體包裹體的存在是變質作用過程中存在流體相的直接證據(jù)；3、變質作用因素-介質條件介質條件3、變質作用因素-介質條件介質條件 作用方式作用方式與已經存在的礦物發(fā)生反應與已經存在的礦物發(fā)生反應K4AlSi3O8+Na+ Na4AlSi3O8+K+ 鉀長石鉀長石 鈉長石鈉長石 n在上地殼中-低變質巖中，流體成分主要為H2O、CO2為主，以及CH4和少量N2、H2S；n下地殼麻粒巖變質巖和上地幔以CO2為主，少量H2O、CH4和H2S；n流體相呈超臨界狀態(tài)；3、變質作用因素-介質條件介質條件

13、n流體的來源：n原巖中的流體，如沉積巖中的孔隙水，在埋藏變質中起重要作用；n海水，在洋底變質和俯沖帶變質中起重要作用；n變質流體，源于變質過程中的脫流體反應；廣泛出現(xiàn)在各類變質環(huán)境；n巖漿流體，在接觸變質和交代變質中非常重要；n深源流體，來自地幔放氣作用，是高級變質流體相的主要來源；3、變質作用因素-介質條件介質條件4、變質作用-變質級 n由于許多變質礦物可以在不同溫度、壓力條件下，由不同變質反應形成，因而由標志礦物劃定的等變線往往不是等變質條件的。因此溫克勒提出，根據(jù)常見巖石中，反映礦物共生組合重要變質變化的特定礦物反應來劃分變質帶，稱為變質級。n熱峰條件-巖石在變質作用過程中經歷的最高溫度

14、狀態(tài)時的條件，包括熱峰溫度、熱峰壓力等，也稱為頂峰變質條件，由變質巖礦物組合所記錄；n注意，該條件不是埋藏停止、處于最大深度時刻的條件；n根據(jù)變質巖礦物組合，可劃分變質級，主要指示變質作用的熱峰溫度；4、變質作用-變質級 n溫克勒將整個變質作用區(qū)間分為四個變質級n很低級變質：其低限以基性巖中濁沸石開始出現(xiàn)為標志，其溫度界限在200左右，它與低級變質之間的界限是基性巖中綠纖石或葡萄石和綠泥石的反應形成黝簾石和陽起石，臨界溫度在350左右或稍高；n低級變質：溫度范圍在350-550左右，和中級變質的界限是泥質巖石中十字石的出現(xiàn)或黑云母存在時，堇青石的形成； 4、變質作用-變質級 n中級變質：溫度在

15、550-650左右，和高級變質的界限是白云母和石英反應形成矽線石+鉀長石的組合；n高級變質：溫度650時，屬于高級變質，上限可達800左右。4、變質作用-變質級 5、變質作用-變質相 n變質相，是指反映多種原巖成分，在一定的P、T條件下，與變質礦物組合之間的對應關系。P.愛斯科拉認為“在特定的溫度和壓力條件下，經過變質作用，并達到化學平衡，其所形成的任一種變質巖的礦物成分，僅受化學成分控制”。即一個變質相包括了在一定物化條件下形成的，代表多種原巖化學成分的變質礦物組合。 P.愛斯科拉最初劃分了八個變質相，隨著對變質作用的深入研究與發(fā)展。在此基礎上共劃分了十一個變質相，每個變質相都有一定的溫度、

16、壓力范圍。 四、變質作用類型 n對變質作用的類型進一步劃分，自變質巖作為一門獨立學科的出現(xiàn)就提出許多分類，下面簡要介紹常見的變質作用類型： 區(qū)域變質作用（regional metamorphism）：最先是由法國學者A.Daubree于1859年提出，是指大面積的巖石，因為溫度增高和壓力的作用等多種因素下，發(fā)生了程度不等的重結晶和變形的一類變質作用。區(qū)域變質作用形成的巖石普遍具有結晶片理及其他方向性組構。 n 接觸變質作用（contact metamorphism）：是指在巖漿作用影響下，圍巖主要受巖漿體溫度的影響而產生的一種局部性變質作用。通常規(guī)模不大，僅限于接觸帶附近。變質溫度大致為300

17、-800，壓力0.2-3Kb，反映出高溫、低壓的特點。圍巖主要受巖漿散發(fā)的熱量及揮發(fā)份的作用。 。 n當圍巖僅受巖漿體溫度影響而發(fā)生重結晶作用、變質結晶作用，變質前后化學成分基本相同，這類變質作用稱為熱接觸變質作用。n當圍巖除受巖漿體溫度影響外，由于揮發(fā)組分的影響，巖體和圍巖發(fā)生交代作用，致使接觸帶附近的巖體和圍巖的化學成分也發(fā)生變化，稱為接觸交代變質作用。四、變質作用類型 n 動力變質作用（dynamo metamorphism）：是一種由于構造作用過程中所產生的強應力作用下，巖石發(fā)生破碎、變形，在破碎、變形的同時，伴有一定重結晶作用。其發(fā)育常受斷裂構造控制，原巖的變化主要以脆性變形和塑性變

18、形為主。n氣液變質作用（Pneumatolytic hydrothermal metamorphism）：是由于熱的氣體及溶液作用于已形成的巖石，使已有的巖石產生礦物成分、化學成分及結構構造的變化，稱為氣液變質作用。氣液變質作用通常沿構造破碎帶及礦脈邊緣發(fā)育。 四、變質作用類型 變質作用的分類n根據(jù)其規(guī)模進行分類n1、局部變質作用 接觸-熱變質作用 動力變質作用 沖擊變質作用 交代變質作用（包括接觸交代變質）變質作用分類n2、區(qū)域變質作用 造山變質作用 洋底變質作用 埋藏變質作用 混合巖化作用二、變質巖的基本特征n變質巖的化學成分n變質巖的礦物成分n變質巖的結構n變質巖的構造n變質巖的分類1、

19、變質巖的化學成分 n對變質巖的化學成分進行研究，是恢復變質巖原巖性質的重要依據(jù)。n由于變質巖是一種轉化巖石，所以其成分與原巖的總化學成分和變質作用的類型、強度密切相關。在變質巖中的主要造巖氧化物仍為SiO2，Al2O3，F(xiàn)e2O3，F(xiàn)eO，MnO，CaO，K2O，Na2O，H2O以及P2O5等，但在不同的變質巖中其含量變化很大。n當原巖是火成巖時，常稱其為正變質巖，原巖是沉積巖時，常稱其為副變質巖。正變質巖副變質巖SiO234-80%0-95%Al2O340%從四分之一到90%以上； Fe2O3和FeO一般15%可高達30%以上MnO2%可高達20%以上CaO一般不超過23%可高達50%以上

20、K2O/Na2O1%，達到2-3%； P2O5通常3mm） 中粒變晶結構（平均直徑1-3mm） 細粒變晶結構（平均直徑1mm） 顯微變晶結構（在顯微鏡下才能分辨）鑲嵌粒狀變晶結構 縫合粒狀變晶結構 鱗片變晶結構 纖狀變晶結構 包含變晶結構 篩狀變晶結構 殘縷結構 旋轉結構 沙鐘結構 雪球狀結構Large hornblende crystals in a hornblende-muscovite schist. Charlemont, MA. 4、碎裂結構 n碎裂結構原巖在定向壓力作用下，當壓力超過巖石或礦物的彈性極限時，礦物便發(fā)生彎曲、變形。如定向壓力進一步增強，超過其強度極限時，則發(fā)生破裂和

21、?；饔茫踔廉a生韌性變形，形成各種碎裂結構。n根據(jù)破碎程度可分為： 1.碎裂結構礦物顆粒發(fā)生裂隙、裂開并在顆粒的接觸處和裂開處被碎裂成許多小顆粒（也稱碎邊），因而礦物顆粒的外形都呈不規(guī)則的棱角狀、鋸齒狀，粒間則為?；饔眯纬傻募毿∷榱：头勰?。但破碎的顆粒間一般位移不大。4、碎裂結構 n2.碎斑結構當破碎劇烈時，在粉碎了礦物顆粒中（稱碎基）還殘留有部分較大的礦物顆粒，很像斑晶（既碎斑），稱為碎斑結構。碎斑形狀不規(guī)則，具撕碎狀邊緣、裂紋，波狀消光發(fā)育。碎基是細小碎粒至隱晶質的粉末，小碎粒往往也具有波狀消光。 4、碎裂結構 n3.糜棱結構礦物顆粒幾乎全部破碎稱微粒狀（或細粒至隱晶質），并在應力作用

22、下發(fā)生了礦物的韌性流變現(xiàn)象，破碎的微粒呈明顯的定向排列，形成明顯的定向構造（條帶、條紋），其中可殘留少量稍大的礦物碎片（碎斑，常為石英、長石等），稱糜棱結構。當碎粒直徑0.02mm時，可稱超糜棱結構。4、碎裂結構 5、交代結構 n交代結構是交代作用形成的。發(fā)生交代變質作用時，原巖中的礦物被取代、消失，遇刺同時形成新生的礦物。常見的交代結構類型如下： 交代蠶蝕結構：交代礦物以不規(guī)則的外形伸入被交代的礦物之中； 交代殘留結構：交代作用進一步加強，被交代礦物被分割成零星孤立的殘留體包在新的礦物中； 交代假象結構：原來礦物被新生的交代礦物完全取代，但仍保持原料礦物的形態(tài)、晶形； 交代蠕蟲結構：由交代作

23、用形成的蠕蟲結構，如斜長石交代鉀長石，常見接觸處的斜長石中有蠕蟲狀石英。 6、變余構造n 巖石經變質后仍保持原巖的構造特征稱為變余構造。變余構造是恢復原巖性質的重要標志。 正變質巖中常見的變余構造有：變余氣孔構造，變余杏仁構造，變余流紋構造，變余枕狀構造，變余斑雜構造等。 副變質巖中常見的變余構造有：變余層理構造，變余斜層理構造，變余泥裂構造，變余波痕構造等。石英巖，變余層理構造7、變成構造 n經變質結晶和重結晶過程形成的構造稱為變成構造，在變質巖中占有重要地位。n變質構造分類：定向構造和非定向構造n面狀構造（面理）：板狀、千枚狀、片狀、片麻狀、層狀（條帶狀）、眼球狀等；n線狀構造：拉伸線理、

24、皺紋線理、交面線理；n無定向構造：塊狀、斑點狀、瘤狀、角礫狀、云染狀構造等；n常見類型如下： 斑點狀構造 板狀構造 千枚狀構造 片狀構造 片麻狀構造 塊狀構造 7、變成構造 8、混合巖構造 n混合巖中基體和脈體兩種組成的構造表現(xiàn)形式，是混合巖分類的主要依據(jù)。常見的混合巖構造有： 角礫狀構造 網脈狀構造 眼球狀構造 條帶狀構造 片麻狀構造 腸狀構造 霧迷狀構造 條帶狀構造條帶狀混合花崗巖 三、變質巖的分類n1、變質巖化學類型的劃分n2、變質巖的巖相學分類命名n3、變質巖的成因分類1、變質巖化學類型的劃分n等化學變質系列-具有同一原始化學成分的所有巖石，其中礦物組合不同是由變質作用類型和強度決定；

25、n如：基性巖石在區(qū)域變質的情況下，隨變質程度增加，出現(xiàn)綠片巖綠簾角閃巖角閃巖-斜長石-輝石麻粒巖；n如：泥質巖：板巖-千枚巖-片巖-片麻巖1、變質巖的化學類型n1、泥質：源于泥質巖；n2、長英質：包括變質砂巖、硅質凝灰?guī)r和中酸性巖漿巖；n3、鈣質：源于灰?guī)r和白云巖（可含雜質）n4、基性：由基性巖漿巖、凝灰?guī)r及含顯著數(shù)量的Ca、Al、Fe、Mg的不純泥灰質沉積物轉變而來；n5、鎂質：源于超基性巖漿巖和綠泥石質及其他富含鎂、鐵的沉積物；n其他特殊類型：如鐵質、硅質、鋁質、磷質等；n泥質和基性巖石對溫壓條件敏感，礦物組合變化快，故變質帶和變質相的劃分以其為依據(jù)。2、變質巖的巖相學分類命名n變質巖的礦

26、物學分類：常限于結晶質的區(qū)域變質巖，用礦物含量在雙三角分類圖解上的投影點的位置得出巖石的基本名稱；n結構構造分類：變質巖巖相學分類的主流，命名時遵循的原則為（1）“礦物名稱+基本名稱，礦物含量從低到高排列；（2）變余結構構造發(fā)育時，即原巖清楚時，則以“變質-巖” 命名之。n面理化變質巖： 糜棱巖、板巖、千枚巖、片巖、片麻巖、眼球狀混合巖、條帶狀混合巖；n 無面理弱面理化變質巖： 構造角礫巖、碎裂巖、大理巖、石英巖、蛇紋巖、綠巖、角閃巖、麻粒巖、榴輝巖、粒巖、角巖、角礫狀混合巖、云染狀混合巖、夕卡巖、云英巖、次生石英巖、黃鐵絹英巖、滑石菱枚巖2、變質巖的巖相學分類命名3、變質巖的成因分類 根據(jù)變

27、質作用類型和成因的不同，可將變質巖分為五大類： 動力變質巖類 接觸變質巖類 1. 熱接觸變質巖類 2. 接觸交代變質巖類 區(qū)域變質巖類 混合巖類 交代變質巖類第三章 變質巖各論一、接觸變質巖一、接觸變質巖 n由接觸變質作用形成的巖石。圍巖由于溫度升高，發(fā)生重結晶作用，形成新的巖石，稱為熱接觸變質巖，而由于巖漿中逸出的氣態(tài)-液態(tài)溶液的影響使圍巖發(fā)生交代作用，形成新的巖石，稱為接觸交代變質巖。n局限分布在緊靠巖漿巖侵入體的圍巖中。分布寬度變化很大。變質程度從接觸帶向外而逐漸降低；n熱接觸變質巖的形成過程中，缺乏偏應力，故多為無定向構造；常具變余結構和構造；n熱接觸變質屬很低p/t變質，形成深度淺；

28、n礦物以紅柱石、堇青石、硅灰石等低壓礦物為主；n常見的有角巖類，斑點板巖，大理巖，而接觸交代變質巖最常見的是矽卡巖。一、接觸變質巖一、接觸變質巖 閃長玢巖巖墻大理巖， 圍巖1、斑點板巖 n 原巖：泥質、粉砂質沉積巖及部分中酸性凝灰?guī)r、沉凝灰?guī)r等； 主要礦物成分：原巖中礦物沒有明顯的重結晶現(xiàn)象，新生礦物少，仍以隱晶質為主，顯微鏡下可見不均勻分布的石英、絹云母、綠泥石礦物； 結構構造：由礦物微粒聚集成斑點構造，變余泥狀結構。Rock type spotted hornfelsA hornfels is a fine-grained contact-metamorphosed rock. The m

29、ineral responsible for the spots is probably cordierite or andalusite.2、大理巖 n原巖：各種碳酸鹽巖類； 主要礦物成分：礦物組成以方解石、白云石等碳酸鹽類礦物為主，含量大于50%，常含有其他鈣硅酸鹽、鈣鋁硅酸鹽礦物如硅灰石、滑石、透輝石等； 結構構造：一般為粒狀變晶結構，塊狀構造。 3、角巖類 n 由熱接觸變質作用所形成的一類變質巖，由于熱接觸變質作用而引起的重結晶、變質結晶作用為主，應力作用不明顯，因此巖石具有典型的等粒狀變晶結構（角巖結構）而得名。n原巖主要為長石石英砂巖、長石砂巖、酸性火山巖、凝灰?guī)r等泥質巖，經熱接觸

30、變質后，原巖發(fā)生重結晶，成分以長石、石英為主，可含少量白云母、黑云母、紅柱石、堇青石等礦物。n常見類型為長英質角巖、云母角巖、紅柱石角巖和堇青石角巖等。 Rock type biotite hornfelsHornfels is a fine-grained contact metamorphosed rock. The layers of biotite in this sample probably respresent original sedimentary bedding.4、矽卡巖 n矽卡巖是在中酸性侵入巖與鈣鎂質碳酸鹽類巖石的接觸帶，經接觸交代變質作用形成的巖石。由鈣硅酸鹽礦物組

31、成的矽卡巖稱鈣質矽卡巖，其原巖主要為石灰?guī)r，由富鎂的硅酸鹽礦物組成的矽卡巖稱鎂質矽卡巖，其原巖為白云巖。有時巖體的邊部也發(fā)生蝕變形成矽卡巖，稱內矽卡巖，而將圍巖中的矽卡巖稱為外矽卡巖。n 顏色變化較大，有褐綠、黑綠、褐紅、淺灰等色。粒度變化也大，常為等粒、不等粒變晶結構及包含變晶結構、交代結構。塊狀、斑雜狀、條帶狀構造等。巖石的比重較大。n礦物成分較復雜，變化也大，鈣質矽卡巖的礦物成分主要為鈣鋁-鈣鐵石榴石、鈣鐵輝石-透輝石、硅灰石、符山石等，鎂質矽卡巖的礦物成分主要有鎂橄欖石、透輝石、尖晶石、金云母、硅鎂石。4、矽卡巖 n矽卡巖通常產于侵入體和圍巖接觸帶，而且多數(shù)在外接觸帶，有時也可遠離侵入

32、體。形態(tài)復雜，有層狀、似層狀、凸鏡狀、囊狀、網狀、脈狀等，常見分帶現(xiàn)象。n與鈣質矽卡巖有關的礦產有鐵、銅、鉛、鋅、鎢、錫、鉍、鈷、鈹?shù)?。與鎂質矽卡巖有關的礦產有硼、磷、稀土及金云母等。 4、矽卡巖 二、動力變質巖 n由動力變質作用形成的變質巖稱為動力變質巖；n動力變質作用常與構造運動有關。產在斷裂帶及韌性剪切帶中，呈線狀分布，又稱為斷層巖；n在不同性質的應力影響下，巖石和礦物主要發(fā)生塑性變形（表現(xiàn)為礦物的粒內滑移和扭折）和脆性變形（礦物發(fā)生碎裂）。n因動力變質帶為流體活動帶，故常伴隨蝕變和礦化；n根據(jù)巖石碎裂的特征將動力變質巖劃分為以下主要類型，以巖石碎裂特征定出基本名稱。 變形性質碎裂特征巖

33、石類型脆性變形碎裂的具破碎角礫結構構造角礫巖具碎裂結構或碎斑結構碎基含量50%碎裂巖碎 裂 巖 塑性變形糜棱的糜棱結構，有或無少量碎斑重結晶物質的含量（%） 90糜棱片巖或片巖次顯微顆?；虿ＡЪ傩洳ＡФ?、動力變質巖 1、構造角礫巖 n 構造角礫巖指由于應力作用，原巖破碎成角礫狀被破碎細屑充填膠結或有部分外來物質膠結的巖石。將這樣的結構稱之為破碎角礫結構。它是動力變質巖中碎裂程度中等的巖石。n構造角礫巖在斷層破碎帶廣泛分布。其厚度取決于破碎的強度。有時可厚達數(shù)百米，延伸數(shù)十至數(shù)百公里。2、糜棱巖和超糜棱巖 n具有糜棱結構的巖石稱為糜棱巖。n糜棱巖是強烈破碎塑變作用所形成的巖石。往往分布在斷裂帶

34、兩側，由于壓扭應力的作用，使巖石發(fā)生錯動，研磨粉碎，并由于強烈的塑性變形，使細小的碎粒處在塑性流變狀態(tài)下而呈定向排列。糜棱巖的粒度細小，但一般比較均勻，外貌致密，堅硬，需借助顯微鏡才能分辨顆粒輪廓。有時在斷面上可見凸鏡狀定向排列的碎斑。n糜棱巖常由花崗質巖石和砂巖類巖石形成，所以主要礦物成分是石英和長石，并常被壓扁、拉長，石英碎粒還可出現(xiàn)平行光軸的波狀消光帶。在磨碎的基質中有時殘留有稍大的石英、長石單個晶粒（或碎屑），或由兩者集合構成的“眼球狀體”。眼球體中同樣可見波狀消光和解理雙晶紋的彎曲。 2、糜棱巖和超糜棱巖 n糜棱巖常具條帶狀和紋層狀構造，條帶和紋層的形成系由礦物成分、顏色、顆粒大小等

35、差別造成的。糜棱巖也常見一部分新生礦物出現(xiàn)，如綠泥石、絹云母、多硅白云母、綠簾石、滑石、蛇紋石等。這些礦物常作定向排列，致使條帶構造更趨明顯。2、糜棱巖和超糜棱巖 Rock type blastomylonite in granitic gneissLocality MontanaThis large grain is a K-feldspar porphyroclast. Unlike porphyroblasts, porphyroclasts are not grown in-situ, but rather are fragments of pre-existing minerals

36、which were broken up during the process of metamorphism.Rock type myloniteLocality Ragged Ridge, NCNote the extremely fine grain size and strong foliation in this mylonite. These features were probably caused by intense shearing.3、千枚糜棱巖（千糜巖） n千枚糜棱巖在礦物成分組合和外表上與千枚巖相似，但其成因不同于千枚巖，而和糜梭巖一樣，也是強烈破碎作用所形成。但以其

37、明顯的重結晶又與糜棱巖不同，因而在礦物成分和結構上都有區(qū)別。 n千糜巖中的礦物顆粒也很細小，其中石英、長石常重結晶集合構成“扁豆狀體”，石英常沿光軸方向作定向排列。此外還形成大量新生礦物，如絹云母、綠泥石、鈉長石、綠簾石、方解石等。千糜巖具發(fā)育的片理構造，外貌上可見一組成幾組片理，或緊密的小褶曲。顯微鏡下也可見到云母片的定向排列和彎曲等。3、千枚糜棱巖（千糜巖） 4、碎裂巖 n具有碎裂結構或碎斑結構的巖石稱為碎裂巖。碎裂巖是原巖在較強的應力作用下破碎而形成。其?；饔脙H發(fā)生在礦物顆粒的邊緣，而尚未達到糜棱階段，因而顆粒間的相對位移不大，原巖的特征尚部分被保存下來。據(jù)此可以判斷原巖的性質。n 碎

38、裂巖可由各種巖石破碎而成，但主要在剛性巖石中發(fā)育，以長英質巖石中尤為常見。礦物除產生裂縫和機械破碎外，常發(fā)生晶面、解理面、雙晶結合面的彎曲，云母等片、柱狀礦物彎曲扭折，石英呈壓扁凸鏡狀并被細粒的碎基圍繞等現(xiàn)象。碎裂巖中還可見到少量新生礦物的出現(xiàn)，如絹云母、綠泥石、綠簾石、方解石等。碎裂巖在斷裂帶經?？梢?。4、碎裂巖 三、區(qū)域變質巖 n區(qū)域變質巖是原巖經區(qū)域變質作用所形成的巖石。引起區(qū)域變質作用的因素較復雜，往往是溫度、定向壓力和具有化學活動性流體的綜合作用。其溫度變化可在200-300至700-800，壓力可自0.1-0.2GPa至1.0GPa，地熱梯度的變化范圍也很大，可自7/km-60/k

39、m。 由于區(qū)域變質作用的分布范圍是區(qū)域性的，因而區(qū)域變質巖常大面積分布，可達數(shù)百至數(shù)千平方公里，有的地區(qū)甚至達百萬平方公里以上，并且變質程度深淺不同的區(qū)域變質巖在空間上常作帶狀分布。 n 區(qū)域變質巖從太古代早期到新生代都有出現(xiàn)，前寒武帶結晶基底主要由區(qū)域變質巖和混合巖、巖漿巖構成。古生代以后的區(qū)域變質巖主要分布在造山帶。n主要有：板巖、千枚巖、片巖、片麻巖、變粒巖、角閃巖、麻粒巖、榴輝巖、石英巖。三、區(qū)域變質巖 1、板巖 n具板狀構造。原巖主要是泥質巖、泥質粉砂巖和中酸性凝灰?guī)r。重結晶不明顯，鏡下可見有泥質和部分絹云母、綠泥石、硅質，有時見少量得白云母、黑云母、石英等。具變余泥質結構。板巖是區(qū)

40、域變質作用得低級產物，溫度和均向壓力都不高，主要受應力作用的影響。 When compressed and heated a little, tiny new flakes of mica grow, and tend to line themselves up at right angles to the direction of compression. Although the individual mica crystals cannot be seen, the rock breaks along a particular direction, or cleavage plane.

41、Here you can see the cleavage, and you can also see that it is not parallel to the original bedding marked by dark and light bands. Field of view 2.5 mm.Rock type slateLocality VermontNote the fine grain size and the unimpressive foliation in this weakly-metamorphosed rock.n歙硯是我國著名的石硯，因產于安徽省的歙縣而得名。歙

42、硯始于唐代開元年間，至今已有一千二百多年的歷史，深得歷代文人得好評。南唐李后主評歙硯為天下之冠。 歙硯的原材料為灰黑色的含石英粉砂板巖，它是泥質巖經變質后形成的巖石，其礦物組成為絹云母、石英、碳質、黃鐵礦、磁鐵礦和褐鐵礦等，礦物顆粒都較細小，大約在0.005-0.01mm之間。巖石硬度不大，小刀能劃動，比重為2.89-2.94。巖石形成于1350百萬年前，屬于元古界震旦系上板溪群的淺變質巖層。 由于歙硯石質致密、細膩、孔隙少，不損筆，而且硯石中含絹云母，使硯石具有發(fā)墨耐用得特點。硯石中的石英顆粒均勻分布，使歙硯具有“細中有鋒，柔中有剛”的特點。1、板巖 2、千枚巖 n具千枚狀構造。原巖類型與板

43、巖相似，重結晶程度比板巖高，基本已重結晶。礦物組分主要是絹云母、綠泥石、石英、鈉長石等。當原巖中含F(xiàn)eO較多時，可出現(xiàn)硬綠泥石、黑云母。顯微變晶結構或基質具顯微鱗片變晶的斑狀變晶結構。片理面具強絲絹光澤。千枚巖中有時可見到很薄的“分結條帶”，系由長英質條帶和云母質條帶相間構成，平行片理分布，因而使片理更加明顯（其成因一般認為由變質分異作用造成，即在變質作用時化學組分重新組合局部富集所致）。 Rock type chloritoid schistLocality ?This plane-light view highlights the sector zoning in these chlori

44、toid porphyroblasts.This schist has been very strongly crumpled, after it was first formed as a schist. It shows that metamorphic rocks can be deformed many times during their lifetime. The black material outlining the folds is carbon, in the form of graphite. Field of view 3 mm.3、片巖 n 具有片理構造，是常見的區(qū)域

45、變質巖石。n原巖已全部重結晶，由片狀、柱狀和粒狀礦物組成。一般為鱗片變晶結構、纖狀變晶結構和斑狀變晶結構。n常見礦物有云母、綠泥石、滑石、角閃石、陽起石等。粒狀礦物以石英為主，長石次之。n云母片巖 原巖主要為泥質巖和中酸性火山巖、鈣質砂頁巖等。礦物成分以云母為主，其次有石英、斜長石、石榴石、藍晶石、十字石等。云母片巖分布較廣泛，在區(qū)域變質巖分布地區(qū)經?？梢?。3、 片 巖 n巖石具斑狀變晶結構，變斑晶為鐵鋁榴石?；|為白云母、黑云母、石英及少量斜長石。變斑晶有時具殘縷結構。n綠（色）片巖 原巖一般為中性至基性的火山巖、火山碎屑巖和鈣質白云質泥灰?guī)r等，經低級區(qū)域變質作用形成，是綠片巖相中常見的典型

46、巖石。礦物成分主要有綠泥石、綠簾石、陽起石、鈉長石、石英、方解石、白云母，副礦物有磁鐵礦、榍石、磷灰石等。 3、片巖 Rock type: chlorite schistLocality: MichiganChlorite defines the foliation in this rock, which also shows some crenulation cleavage.n滑石片巖和蛇紋石片巖 由超基性巖和含鐵鎂的白云質泥灰?guī)r在溫度較低的情況下變質而成。主要由滑石和蛇紋石組成，也含陽起石、綠泥石等。 3、片巖 Antigorite in a soapstone (metamorphos

47、ed harzbergite). Antigorite is a serpentine mineral that is platy, unlike fibrous asbestos. It is typically colorless to pale green, and resembles chlorite. Plane polarized light, 100 x.n角閃石片巖 原巖成分與綠片巖相似，由基性巖和鈣質白云質泥灰?guī)r在溫度較高的情況下變質形成。主要礦物為普通角閃石，其次為石英、斜長石。 3、片巖 Amphibolite:This rock was originally a bas

48、ic igneous rock (basalt or dolerite). When metamorphosed, the heating and compression changed the original minerals to hornblende (green) and feldspar (colourless), and gave the rock a banding of minerals. Field of view 2 mm.n藍閃石片巖 藍閃石片巖的特點是有含鈉的角閃石和含鈉的輝石，其它常見礦物有白云母、綠泥石、綠簾石、石榴石、石英、鈉長石等。主要由基性巖和砂巖變來。藍閃

49、石的出現(xiàn)應與應力作用有關。 3、片巖 4、片麻巖n具片麻狀構造；粒狀礦物含量高，板片狀、針柱狀礦物在其中斷續(xù)定向排列，巖石沿片麻理無強烈的裂開趨勢；n礦物成分的結晶程度高，肉眼可識別；n常見礦物為多種長石、角閃石、石英和黑白云母，5、變粒巖 n是一種片理不發(fā)育的粒狀變晶結構的中等變質程度的區(qū)域變質巖。其原巖主要是粉砂巖、硅質頁巖、復成分砂巖、中酸性火山巖和火山碎屑巖等。常為細粒粒狀變晶結構。礦物成分主要是石英和長石（長石含量25），有時含有黑云母、白云母、角閃石，其總量不超過30%。當片狀、纖狀礦物含量較多時，可具片狀或片麻狀構造。深色礦物含量50%）。n基體通常為片理發(fā)育的各種片巖（特別是云

50、母片巖）或暗色片麻巖類，脈體物質以粉紅色或灰白色花崗質為主，基本平行片理分布與暗色的基體成條帶狀互層，一般情況下，脈體厚度較穩(wěn)定，并可延伸很遠，但當基體為片理不佳的角閃質巖石時，脈體厚度的變化常很迅速，斜切片理的現(xiàn)象也較多。一般情況下，脈體和基體界線明顯，但由于交代作用，有時在脈體邊緣可出現(xiàn)由較大的黑云母片所組成的薄片，甚至在基體脈體間出現(xiàn)類似片麻巖的過渡帶。n由于混合巖化同時或緊隨其后的構造運動，本類巖石可出現(xiàn)復雜的形態(tài)變化，如出現(xiàn)形態(tài)多變的揉皺等。對本類巖石，研究時應注意觀察：基體和脈體的礦物成分、結構、不同條帶的比例、寬窄、延長方向、基體和脈體的相互接觸關系以及基體和脈體接觸帶的交代作用

51、和基體本身的變化等。3、條帶狀混合巖 4、角礫狀混合巖 n 貫入脈體將變質原巖分割成角礫狀，角礫通常為片理不好的塊狀變質巖且富含鐵鎂礦物，如斜長角閃巖、角閃石巖、輝石巖等，有時也可為暗色的黑云片麻巖類。n對于角礫狀混合巖，應注意研究角礫的成分、形狀、大小、結構構造、角礫的排列方式、角礫（基體）和脈體的比例、脈體的成分和結構等；同時，還應注意角礫（基體）和脈體的界線是否清楚。接觸界線是平直或彎曲、角礫邊緣是否有蝕變等。 5、腸狀混合巖 n脈體呈復雜的腸狀彎曲的混合巖，這種混合巖的基體也具有較好的片理，常見如片巖、片麻巖類。脈體常分布于基體的片理中，井在一起呈腸狀褶皺，基體與脈體間大多整合接觸。脈

52、體的厚度不等，一般為數(shù)厘米至數(shù)十厘米，腸狀褶皺的規(guī)模變化也很大，一般為數(shù)厘米至十厘米，不超過幾米。腸狀混合巖的機理可能與塑性狀態(tài)下的擠壓有關。6、陰影狀混合巖 n是基體呈陰影狀殘留于脈體中的混合巖，基體幾乎全部消失，只呈顏色較深的小斑點、團塊、稀疏的條帶殘留分布干花崗質物質中，而且界線模糊，只隱約可見。整個巖石的礦物成分已變?yōu)榛◢徺|或花崗閃長質。巖石的結構往往變化很大，在深色礦物較多的陰影部分粒度較細，而淺色部分相對較粗。是強烈混合巖化作用的產物。 7、混合花崗巖 n是混合巖化作用和花崗巖化作用的最終產物，這時基體與脈體己無法分辯，巖性上與巖漿成因的花崗巖類極為相似，但混合花崗巖與正常巖漿成因

53、的花崗巖相比有以下不同：混合花崗巖往往向四周漸變?yōu)槠渌愋偷幕旌蠋r，沒有明顯的侵入接觸關系；混合花崗巖的巖性不均勻，結構變化較大，有時可見非巖漿成因的礦物如堇青石、石榴石等：混合花崗巖中交代結構普遍發(fā)育，沒有明顯的相帶等。 n東岳泰山座落于山東泰安縣內，長約200公里，山勢雄偉突兀，山內怪石古松，瀑布，令人觀止。著名的古跡有岱廟、碧霞祠、五人松等。其中以玉皇頂觀日出最為壯麗。秦始皇于公元前219年曾到此封禪。 泰山上下，石刻漫山遍谷，有“天然的書法展覽”之稱。泰山石刻有楷、隸、草、篆四種字體書寫的碑文、經文、詩詞和題詞，內容豐富，形式多樣。其中，秦朝李斯小篆石刻，距今已有二千一百八十多年，是我

54、國最老的石刻。宋宣和碑高9.25米，寬2.1米，重二萬多公斤，為岱廟巨碑之最。泰山石刻雖經千百年，但至今基本保持原貌，這是與泰山的巖石性質有密切關系。 n 泰山是由什么巖石構成的呢？這里的巖石全部是古老的泰山群花崗混合巖，它們已經有近25億年的歷史。那么泰山混合巖是怎樣形成的呢？泰山地區(qū)是古代海槽的一部分，堆積了一套泥砂質和基性火山物質的巨厚地層，這就是泰山巖石的原來的組分。在地殼強烈運動的影響下，地層褶皺隆起，大量溫度高、活動性大的流體物質沿裂隙滲透到巖石中，與巖石發(fā)生強烈的交代作用，流體物質不斷地從巖石中溶解和帶走一些鐵鎂物質，同時又送來一些硅、鉀、鈉。在交代作用進行得不完全、不徹底的情況

55、下，原巖的殘留體與流體物質就形成黑白相間的條帶。這些條帶寬窄不一，時而平直、時而彎曲，形態(tài)各異，有的像腸狀，有的像飄帶，有的像眼球，有的像云霧。在巖石學上將這種巖石稱做混合巖。正是泰山混合巖的形成，才有了東岳泰山。五、交代變質巖類 n交代變質巖是在氣液態(tài)的溶液影響下，由于交代作用使原巖發(fā)生變質所形成的巖石。交代變質巖的化學成分和礦物成分，與原巖相比較，都有顯著的變化。巖石中原有的礦物在交代過程中發(fā)生原有的溶解、消失和新礦物的生成，相應的巖石結構構造也發(fā)生改變。 交代變質巖的種類較多，變化也較復雜。根據(jù)交代作用的產物和原巖的成分，本館現(xiàn)介紹以下幾種交代變質巖： 蛇紋巖 青磐巖 云英巖 黃鐵絹英巖

56、 1、黃鐵絹英巖 n 黃鐵絹英巖是酸性淺成巖在中低溫熱液（富含鉀且為碳酸所飽和的中性至弱堿性溶液）交代作用下所形成。黃鐵絹英巖呈黃綠色、淺灰色。常為中細粒至顯微粒狀鱗片變晶結構，如蝕變較淺，常為變余斑狀結構，塊狀構造。主要礦物為石英和絹云母，經常含黃鐵礦和碳酸鹽等雜質。 黃鐵絹英巖一般分布于石英脈的兩側，它是尋找含金石英脈的主要標志。 2、青磐巖 n青磐巖是中性以及基性成分的淺成巖、噴出巖和火山碎屑巖在中-低溫熱液作用下，特別是含H2S、CO2的熱液作用下經蝕變作用所形成。由于在安山質火山巖中最為發(fā)育，因此又叫變安山巖。 青磐巖一般呈灰綠色、暗綠色。隱晶質，但往往具變余斑狀結構及變余火山碎屑結

57、構。塊狀、斑塊狀、角礫狀構造。礦物成分較復雜，主要有陽起石、綠簾石、綠泥石、鈉長石、碳酸鹽等，此外還常見有冰長石、沸石、葡萄石、明礬石、黃鐵礦、黃銅礦、閃鋅礦、方鉛礦等。 青磐巖分布較廣泛，尤其在活動區(qū)常作區(qū)域性分布。青磐巖既可單獨出現(xiàn)，也可分布于次生石英巖和未蝕變巖石之間，成為過渡至原巖的邊緣帶，有時則分布于礦脈附近。與青磐巖有關的礦產有銅、鉛、鋅等多金屬硫化物和金、金-銀脈狀礦床等。 3、蛇紋巖 n蛇紋巖主要是由超基性巖受低-中溫熱液交代作用，使原巖中的橄欖石和輝石發(fā)生蛇紋石化所形成。 蛇紋巖一般呈暗灰綠色、黑綠色或黃綠色，色澤不均勻，質軟、具滑感。常見為隱晶質結構，鏡下見顯微鱗片變晶或顯微纖維變晶結構，致密塊狀或帶狀、交代角礫狀等構造。礦物成分比較簡單，主要由各種蛇紋石組成。 蛇紋巖在較大的超基性巖中常分布于巖體頂部呈帽蓋狀或分布于巖體邊緣，有時也呈脈狀或不規(guī)則狀。較小巖體往往全部蝕變成蛇紋巖。與