變質(zhì)作用及變質(zhì)巖

變質(zhì)作用及變質(zhì)巖

摘要變質(zhì)作用形成的變質(zhì)巖分布較為廣泛，約占地殼總體積的27.4%，各個地質(zhì)時代均有分布，特別是前寒武紀的地層，絕大部分由變質(zhì)巖系組成。本章主要介紹變質(zhì)作用和變質(zhì)巖的基本概念、變質(zhì)作用的因素及類型、變質(zhì)巖的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造，以及常見的幾種變質(zhì)巖的類型和特征。第一節(jié)變質(zhì)作用的因素及類型

變質(zhì)作用過程中產(chǎn)生大量的礦產(chǎn)，據(jù)統(tǒng)計現(xiàn)在世界上開采的礦石中，有53%的鐵礦、55%的鉻鐵礦、47%的銅礦、81%的金礦、85%的鈾礦等均產(chǎn)于變質(zhì)巖系中，所以對變質(zhì)作用和變質(zhì)巖的研究具有重要的理論意義和實際意義。一、變質(zhì)作用的概念

變質(zhì)作用:指地殼中已經(jīng)形成的巖石在高溫高壓和化學(xué)活動性流體作用下，引起巖石的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造或成分發(fā)生變化，形成新的巖石的一種地質(zhì)作用。巖石是否發(fā)生變質(zhì)要看其有無重結(jié)晶現(xiàn)象或有無變質(zhì)礦物出現(xiàn)為標(biāo)志。巖石的變質(zhì)作用是在固態(tài)狀況下進行的。變質(zhì)作用在地殼內(nèi)部的物質(zhì)活動中是廣泛分布和普遍存在的，不僅形成了各種變質(zhì)巖石，而且形成了大量變質(zhì)礦產(chǎn)。二、變質(zhì)作用的因素

1．溫度溫度升高增加了巖石礦物分子運動能力和化學(xué)活動性，使那些沒有結(jié)晶的礦物結(jié)晶，已結(jié)晶的礦物晶體由小變大，產(chǎn)生粗粒結(jié)晶結(jié)構(gòu)。如石灰?guī)r在持續(xù)較高溫度的作用下轉(zhuǎn)變?yōu)榇罄韼r，原來的碳酸鈣物質(zhì)經(jīng)重結(jié)晶作用轉(zhuǎn)變?yōu)榉浇馐?。由于溫度的升高，加速了化學(xué)反應(yīng)的進程，產(chǎn)生新的礦物組合。例如高嶺石在熱力作用下，形成紅柱石和石英礦物組合。如下式：2．壓力

1）靜壓力指各個方面相等的圍壓，主要是由上覆巖石重量引起的，其大小隨深度的增加而增大。靜壓力的增加使變質(zhì)反應(yīng)得以進行的溫度相應(yīng)提高。靜壓力的增加有利于促使巖石中礦物晶格化，由體積較大的礦物形成體積較小，密度較大的新礦物。

如橄欖石和鈣長石在一定的壓力下就會形成石榴子石，如下式：

2）定向壓力定向壓力是由構(gòu)造運動或巖漿作用產(chǎn)生的一種側(cè)向壓力，也稱為動壓力。它在變質(zhì)作用中主要是對巖石進行機械改造，使巖石變形、變質(zhì)、碎裂或發(fā)生塑性流動。3．化學(xué)活動性流體化學(xué)活動性流體主要包括水和二氧化碳為主的富含多金屬和非金屬元素及氧、氟、氯、硼、磷等揮發(fā)性組分。它們主要來自巖漿或深層熱水溶液，也可能存在于礦物粒間孔隙之中。雖然這種流體的數(shù)量有限，但由于它們富含揮發(fā)組分，在較高的溫度條件下，具有強烈的化學(xué)活動性。在變質(zhì)作用中，它們常蒙蓋在礦物顆粒的周圍，形成液體或氣體薄膜，增大了與受變質(zhì)物質(zhì)顆粒的接觸面，因此起著十分重要的作用。三、變質(zhì)作用的類型1．接觸變質(zhì)作用發(fā)生在侵入巖體與圍巖的接觸帶上的變質(zhì)作用。巖漿侵入地殼，與周圍的巖石接觸時，由于溫度的增加或者因從巖漿里析出的大量揮發(fā)組分和熱水溶液的作用，引起圍巖礦物成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造，甚至化學(xué)成分的變化。巖漿侵入圍巖的接觸變質(zhì)帶

根據(jù)引起接觸變質(zhì)接觸主要因素和方式，接觸變質(zhì)作用可進一步分為兩種情況。熱接觸變質(zhì)作用指圍巖受巖漿高溫的影響而發(fā)生的變質(zhì)作用。溫度是主要因素，壓力次之，重結(jié)晶是主要變質(zhì)作用方式。接觸交代變質(zhì)作用如果變質(zhì)因素除溫度壓力之外，還有大量來自巖漿的揮發(fā)組分參與，就會使接觸帶附近的侵入巖和圍巖發(fā)生明顯的交代作用，從而形成變質(zhì)巖。2．動力變質(zhì)作用

動力變質(zhì)作用：指巖石受定向壓力（動壓力）的作用而產(chǎn)生破碎、變形、重結(jié)晶的變質(zhì)作用。根據(jù)變質(zhì)環(huán)境和方式不同，動力變質(zhì)作用又可分為碎裂變質(zhì)和韌性變形兩種類型。碎裂變質(zhì)在地殼的淺部，巖石呈脆性，當(dāng)應(yīng)力超過巖石強度極限時，巖石便會被壓碎或磨碎，產(chǎn)生碎裂變質(zhì)，有代表性的巖石是構(gòu)造角礫巖。韌性變形在地殼中、深部，溫度和壓力較高，巖石具塑性，在斷裂帶中的巖石一般不發(fā)生明顯的破裂，而是以強烈韌性剪切變形或塑性流動為主，有代表性的巖石是糜棱巖。其特征是細粒化，并具有明顯的定向構(gòu)造。3．區(qū)域變質(zhì)作用區(qū)域變質(zhì)作用：指在大范圍內(nèi)，由于溫度、壓力和化學(xué)活動性流體等因素的綜合作用下而產(chǎn)生的變質(zhì)作用。區(qū)域變質(zhì)作用是一種十分復(fù)雜的由多種因素引導(dǎo)的變質(zhì)作用。其結(jié)果使巖石發(fā)生重結(jié)晶作用，并形成很多變質(zhì)礦物，由于定向壓力的影響常使巖石發(fā)生變形、破碎或形成片理構(gòu)造和片麻狀構(gòu)造。第二節(jié)變質(zhì)巖的一般特征

一、變質(zhì)巖的概念

變質(zhì)巖：指已經(jīng)形成的巖石（巖漿巖、沉積巖、變質(zhì)巖）因物理化學(xué)條件的改變，使原巖的礦物成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造發(fā)生變化而形成的巖石。根據(jù)變質(zhì)前原巖的不同，變質(zhì)巖可分兩大類：由巖漿巖變質(zhì)而成的稱為正變質(zhì)巖，由沉積巖變質(zhì)而成的稱為副變質(zhì)巖。變質(zhì)巖的礦物成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造及產(chǎn)狀都與原巖有著密切的聯(lián)系。一方面具有一定的繼承性，另一方面經(jīng)過變質(zhì)作用后也產(chǎn)生了一系列新的變化。二、變質(zhì)巖的物質(zhì)成分1．變質(zhì)巖的化學(xué)成分2．變質(zhì)巖的礦物成分能適應(yīng)較大溫度、壓力變化范圍的礦物，在變質(zhì)巖中可以保存下來，如石英、長石、云母。根據(jù)礦物適應(yīng)溫度、壓力等變質(zhì)因素變化的情況，可將變質(zhì)巖的礦物成分分為兩類：變質(zhì)作用形成的新的變質(zhì)礦物，如硅灰石、紅柱石、石榴子石、綠泥石、綠簾石、滑石、蛇紋石、石墨等。這些礦物是變質(zhì)巖中特有的礦物，它們的大量出現(xiàn)，就是巖石發(fā)生變質(zhì)作用的有力證據(jù)。三、變質(zhì)巖的結(jié)構(gòu)變質(zhì)巖的結(jié)構(gòu)：指巖石中礦物的結(jié)晶程度、顆粒大小、形狀及其結(jié)合方式。根據(jù)巖石特點和結(jié)構(gòu)的成因，可把變質(zhì)巖的結(jié)構(gòu)分為變晶結(jié)構(gòu)、變余結(jié)構(gòu)以及壓碎結(jié)構(gòu)等。1．真變晶訴結(jié)構(gòu)變晶叼結(jié)構(gòu)：原于巖在藥變質(zhì)使過程蘿中經(jīng)江重結(jié)鋪晶作孔用而遺形成竄的結(jié)舞晶質(zhì)涼結(jié)構(gòu)悲的總項稱。拴根據(jù)聽變晶爆礦物捉顆粒騰的相皆對大正小可羊分為馬：等粒悟變晶月結(jié)構(gòu)巖石盒中大腎部分用主要宵變晶慕礦物擾顆粒亦大小城大致也相等甚。不等念粒變憑晶結(jié)堵構(gòu)主要距變晶府礦物戒顆粒餓大小姑不等否但呈頂連續(xù)陣變化蒙。斑狀傘變晶郵結(jié)構(gòu)礦物競顆粒擱直徑栽大小瓶相差塑懸殊壁，在屈較細各粒的概變質(zhì)漠基質(zhì)殲中，陣有較岔大的猛變晶恩礦物桶。根據(jù)養(yǎng)變晶趨礦物色顆粒秒相對泉大小濾劃分將的結(jié)糊構(gòu)類下型左—俗等粒終變晶全結(jié)構(gòu)再；中告—不癢等粒妻變晶爭結(jié)構(gòu)鋪；右膚—斑紀狀變?nèi)示ЫY(jié)別構(gòu)根據(jù)支變晶鉗礦物京粒度位絕對闊大小被可分撲為：粗粒題變晶詳結(jié)構(gòu)礦物未顆粒亂平均圣直徑癥＞3懇mm滔。中粒宮變晶叉結(jié)構(gòu)礦物胞顆粒產(chǎn)平均木直徑性3～犧1m聲m。細粒評變晶率結(jié)構(gòu)礦物隊顆粒要平均貨直徑組＜1丹mm否。粒狀夸變晶吼結(jié)構(gòu)聞鱗片漁變晶走結(jié)構(gòu)政纖維遲變晶犁結(jié)構(gòu)2．追變余重結(jié)構(gòu)變余義結(jié)構(gòu)洗：也緊稱為統(tǒng)殘留場結(jié)構(gòu)零，因猴為重娘結(jié)晶據(jù)作用椅不徹察底，壓使原巷巖的煉礦物昌成分改和結(jié)黨構(gòu)特嶄征部撒分?？炝粝碌纴硇蜗コ傻脑僖环N冒結(jié)構(gòu)吸類型梅。變余吸結(jié)構(gòu)周的命家名原歷則，娛在原軟巖結(jié)憂構(gòu)之端前加警“變繡余”之二字枝即可擁。常見焦的變摟余結(jié)乏構(gòu)有州：變挪余花李崗結(jié)威構(gòu)、藍變余愚斑狀右結(jié)構(gòu)裂、變煉余砂黑狀結(jié)盡構(gòu)、庭變余到泥質(zhì)狡結(jié)構(gòu)示等。兩種催變余功結(jié)構(gòu)因類型左—沙輝綠甘變余禽結(jié)構(gòu)菠；右芳—砂法粒變怖余結(jié)鹿構(gòu)3．族壓碎菜結(jié)構(gòu)根據(jù)隨礦物佛的機肝械破謹碎程撐度分爬為：術(shù)碎裂呢結(jié)構(gòu)季和糜纖棱結(jié)令構(gòu)。碎裂考結(jié)構(gòu)巖石裂受定武向壓馳力作鐮用后猶，其促本身徹及組縮慧成礦版物發(fā)創(chuàng)生破禽裂、混移動扇、研年磨等得現(xiàn)象喪。部播分礦凡物被纖壓碎溝為細披粒，得部分悠保留脾原形歲，但粒也出警現(xiàn)裂醒紋。糜棱芽結(jié)構(gòu)巖石洽中所資有礦載物均菊被壓霧碎成克細小炕的顆堆粒，董并呈竭鋸齒撿狀接訊觸，肯其內(nèi)澤部物戚質(zhì)在侍滑動釘時可膠形成賠一種除類似神流動縮慧的構(gòu)巴造的限排列虜。碎裂嫁結(jié)構(gòu)糜棱可結(jié)構(gòu)四、棒變質(zhì)架巖的初構(gòu)造變質(zhì)走巖的綠構(gòu)造券：指生組成示巖石找中的昏各種甲礦物應(yīng)在空拿間分夜布和乎排列經(jīng)的方偽式。鑰可為叉分定恒向構(gòu)醬造和霉無定墾向構(gòu)騾造兩諸大類貢。1．既定向屋構(gòu)造巖石奸中的普長條融狀、題片狀臣（或填板狀偉）礦覽物平煩行某序一平科面或充某一軍方向訴排列礦形成寬的構(gòu)捐造。炊它是問在定統(tǒng)向壓卻力參宗與下訓(xùn)形成酒的。1）者板狀梢構(gòu)造：巖石診中礦螺物顆食粒細匹小，承肉眼將難以憤分辯惕，巖絲式性似浪薄板他狀，呀常出引現(xiàn)一站組平雕行的披破裂耐面，丙且光葵滑平困整，樣破裂晉面具濫有微博弱的前絲絹含光澤賞，具曠變余醫(yī)泥質(zhì)常結(jié)構(gòu)娃。2）也千枚下狀構(gòu)爪造巖石沖中的沿鱗片蝴狀礦傻物呈歡定向作排列液，沿匠定向誤排列究方向憶可劈自成薄謀片，強具較氏強的客絲絹妹光澤明，斷千面參隱差不姥齊。珍為千騎枚巖豈所特嶄有。3）輸片狀戶構(gòu)造清：又稱興片理齡構(gòu)造密。由談云母井、綠發(fā)泥石鑰、滑姨石、彩角閃笨石等墳片狀鳳、板悅狀、向或針顛狀礦其物呈礎(chǔ)連續(xù)樹平行照排列稍而成名。沿叛片理羅面極視易劈斗成薄餐片，繡而且拿還常顛呈波霉?fàn)顝澙^曲，彈顯示狂強烈醋的絲倍絹光妖澤。4）隔片麻腳狀構(gòu)秘造：暗色婚的片漫狀、悉柱狀講礦物報（如欣云母楚、角脊閃石值等）統(tǒng)呈平呢行排程列，蝕且被接淺色隔粒狀纏礦物起（如蠶石英伍等）血所隔惱開，剛呈現(xiàn)仿出黑宅白相痕間的行條帶猶。5）緒眼球蹄狀構(gòu)尊造沿片謀狀、搏片麻松狀構(gòu)對造的輛片理傍，分打布有差類似星眼球鞠狀大忠小的稿（如渠長石演等）世礦物厚晶體處，組枕成眼托球狀堪構(gòu)造油。2．梳無定睬向構(gòu)蹄造塊狀卡構(gòu)造整個罰巖石搜的礦腔物分擇布均邪一，遞無定隊向排撈列。芳這種筒構(gòu)造激反映位巖石喬在變臟質(zhì)過墻程中溜，不繼具顯思著的燥定向倒壓力逼，如榨大理摸巖。斑點蠶構(gòu)造巖石另在發(fā)鞭生變岸質(zhì)過鄉(xiāng)豐程中番，有箱些物吳質(zhì)發(fā)略生遷看移、受聚集域成斑昂點，戀為淺納變質(zhì)姐巖的總構(gòu)造棵特征狗。五、富變質(zhì)關(guān)巖的油分類根據(jù)賤變質(zhì)該作用陜的不累同可撐把變