變質作用與變質巖

第四章變質作用與變質巖沉積巖巖漿巖變質巖變質巖“變質作用”原巖變質作用概述變質巖的特征變質作用類型變質作用概念變質作用影響因素常見變質巖變質作用后原巖物質成分的變化第一節(jié)變質作用概述

變質作用——地殼中已經形成的巖石在基本上處于固體狀態(tài)下，受到溫度、壓力及化學活動性流體的作用，發(fā)生巖石結構、構造和物質成分變化的地質作用。由變質作用形成的巖石為變質巖。一、變質作用概念泥巖板巖沉積巖巖漿巖變質巖變質巖“變質作用”結構/礦物組合變化由巖漿巖變質而成的巖石稱為正變質巖，由沉積巖變質而成的巖石稱為副變質巖。二、變質作用的影響因素一）溫度：150~180°C到800～900°C1.

重結晶作用——非晶質巖石變成結晶質巖石；隱晶質變成顯晶質；晶粒細小變成晶粒粗大。如：泥晶灰?guī)r大理巖薄片中的大理石石英巖BreckP.KentFig.8.9a薄片中的石英巖2.重組合——由于溫度升高，組成原巖的不同礦物通過化學反應重新組合形成新礦物，但巖石總的化學成分未發(fā)生變化。Caco3+sio2Casio3+Co21、靜壓力——由上覆巖層的重力引起的,隨著深度的增加而增加，其力對巖石各個方向均等。二）壓力定向壓力靜壓力靜壓力（1）靜壓力使巖石的體積縮小，密度加大，變的致密堅硬，并形成新的礦物。如：鈣長石橄欖石石榴子石CaAl2SiO8+(MgFe)2SiO4Ca(MgFe)2Al2(SiO4)2

靜壓力母巖：泥巖板巖千枚巖片巖片麻巖（2）壓力增大往往伴隨著溫度升高，因此在溫度、壓力的共同作用下，也會產生重結晶并形成新的礦物。如：泥巖→板巖、千枚巖、片巖、片麻巖

2.定向壓力定向應力未變形的地層變形的地層

由構造運動或巖漿活動引起的側向擠壓力，具有方向性。

定向壓力使巖石中礦物垂直于壓力方向排列。片巖泥巖MetamorphicFoliationS.DobosFig.8.5b

壓力

Pressure/Stress（三）化學活動性的流體1.來源：主要來自巖漿和深層熱水溶液，也可以是原來的巖石中的流體。2.成分：主要是水、二氧化碳以及氧、氟、氯、硼、磷等易揮發(fā)性組分。3.作用方式：主要是通過流體產生物質置換的交代作用。流體將巖石中的一些元素熔濾出來，引起巖石物質成分的變化。如：橄欖石蛇紋石；輝石綠泥石、絹云母；黑云母綠泥石、絹云母變質作用概述變質巖的特征變質作用類型變質巖的礦物變質巖的結構變質巖的構造常見變質巖一、變質巖的礦物

如石英、長石、云母、角閃石、輝石、磁鐵礦以及方解石、白云石等。變質礦物：正長石石英方解石石榴子石石墨共有的礦物：

在變質過程中產生的新礦物，如石榴子石、藍閃石、絹云母、綠泥石、紅柱石、陽起石、透閃石、滑石、硅灰石、蛇紋石、石墨等變質礦物。這些礦物是在特定環(huán)境下形成的穩(wěn)定礦物，是鑒別變質巖的標志礦物。云母常見礦物在巖漿巖、沉積巖、變質巖中的分布巖漿巖、沉積巖、變質巖中均可出現的礦物主要出現在巖漿巖中的礦物主要出現在沉積巖中的礦物主要出現在變質巖中的礦物石英鉀長石白云母黑云母絹云母斜長石角閃石輝石橄欖石磷灰石鋯石金紅石磷石英透長石霞石白榴石方鈉石黝方石玄武角閃石粘土礦物蛋白石玉髓海綠石水鋁石褐鐵礦石膏硬石膏鹽類礦物有機碳質紅柱石藍晶石硅線石硅灰石綠簾石符山石透閃石透輝石陽起石硬綠泥石蛇紋石滑石石墨十字石鎂橄欖石石榴石剛玉二、變質巖的結構

——指巖石中礦物的結晶程度、晶粒大小、晶體形態(tài)以及顆粒之間的關系。常見的結構有：1、變余結構板巖

—變質程度較低，重結晶和變質結晶不完全，保留有原巖的結構。如：變余泥質結構（板巖）、變余斑狀結構等。變余砂狀結構（4×）（－）變余砂狀結構（4×）（＋）變余火山碎屑結構（10×）（＋）二、變質巖的結構2、變晶結構千枚巖大理巖

——指巖石中礦物的結晶程度、晶粒大小、晶體形態(tài)以及顆粒之間的關系。常見的結構有：

——原巖在固態(tài)下發(fā)生重結晶、變質結晶作用，形成的結晶質結構。如：粒狀變晶結構（石英巖、大理巖）、鱗片變晶結構（千枚巖、云母片巖）等。依礦物顆粒的相對大小劃分：

等粒變晶結構斑狀變晶結構對變晶結構可根據礦物顆粒的大小及形態(tài)劃分粒狀變晶結構（4×）（＋）斑狀變晶結構（10×）（－）：斑晶為堇青石粒狀變晶結構（花崗變晶結構）：鱗片變晶結構：纖維變晶結構：若巖石中礦物顆粒具兩種形態(tài)，應綜合描述，如纖維粒狀變晶結構、鱗片粒狀變晶結構等，主要礦物顆粒形態(tài)在后。對變晶結構根據礦物形態(tài)劃分鱗片粒狀變晶結構3.變形結構：

碎裂結構：礦物部分被壓碎成細粒，少數只保留原來輪廓，石英波狀消光明顯。糜棱結構：此結構是破裂結構的進一步細化，所有的礦物被壓碎成鋸齒狀接觸的細小顆粒，定向性明顯。糜棱結構：糜棱結構：斑點板巖1、變成構造——原巖通過重結晶、變質結晶形成的新構造。（1）斑點狀構造：巖石中某些組分集中成疏密不等的斑點。斑點成分多為炭質、硅質、鐵質、云母等。如斑點板巖。三、變質巖的構造（2）板狀構造：巖石具有平行、密集而平坦的破裂面，沿此面巖石易分裂成薄板。由于巖石受較輕的定向壓力作用而形成。如板巖。板巖（3）片理構造：巖石中片狀或長條狀礦物連續(xù)而平行排列，形成平行、密集而不很平坦的紋理——片理，沿片理方向巖石易劈開。主要是由于定向壓力造成。擠壓力方向擠壓力方向顆粒定向FoliationExample定向性不明顯的黑云母平行定向的黑云母具片理構造的變質巖千枚狀構造：已有稍強的重結晶，片狀礦物已初具平行排列，但礦物顆粒肉眼尚難分辨。巖石片理面上呈現絲絹光澤。（千枚巖）片狀構造：是巖石中大量片狀、柱狀、粒狀礦物呈定向排列而成，礦物顆粒肉眼即可分辨。礦物平行排列的面，稱為片理面。片狀構造是變質巖最常見、最典型的構造。（片巖）千枚巖片巖常見片理構造片巖中礦物的定向排列（薄片）（4）片麻狀構造：是巖石以粒狀礦物為主，含一定量的片、柱狀礦物，兩者相間作定向排列。因片、柱狀礦物數量不多，被粒狀礦物隔開而呈斷續(xù)分布。（片麻巖）片麻巖2.變余構造：

變質作用不徹底而保留下來的原巖的構造。分為：變余層理構造、變余氣孔構造、變余杏仁構造等.

變余構造是恢復原巖類型的主要依據3.混合巖化構造：混合化過程中，由脈體和基體兩部分相互作用形成的構造

混合巖

基體—早期變質巖

脈體—部分溶融的變質巖母巖：泥巖板巖千枚巖片巖片麻巖從板狀構造－千枚狀構造－片狀構造－片麻狀構造反應了變質作用程度由淺變深。變質作用程度淺變質作用程度深第三節(jié)變質作用類型及代表巖石

變質作用根據變質因素和地質條件的不同分為四種類型：動力變質作用－變質巖動力混合巖化作用－混合巖接觸變質作用－接觸變質巖區(qū)域變質作用－區(qū)域變質巖一、接觸變質作用——巖漿侵入與圍巖接觸的地帶，由于溫度增高和氣水熱液與圍巖發(fā)生的作用。1.接觸熱變質作用——以溫度增高為主，巖石受熱后發(fā)生礦物的重結晶。石灰?guī)r大理巖石英砂巖石英巖

2.接觸交代變質作用——除溫度以外，來自巖漿的揮發(fā)性物質（氣水熱液）與圍巖發(fā)生交代作用，使巖石發(fā)生復雜的化學變化，并產生新的礦物。最典型的代表是：酸性巖漿與碳酸鹽巖石接觸交代，形成矽卡巖，并且常形成矽卡巖礦床（某些金屬礦物沉淀）?；?guī)r的接觸變質作用－形成矽卡巖鈣硅石－石榴石－透輝石方解石－蛇紋石－綠泥石方解石－白云石－鎂橄欖石碳酸鹽大理石花崗巖侵入體溫度降低發(fā)生的位置：常與構造運動有關，一般發(fā)育在在板塊邊界及大斷裂附近。所形成的主要巖石：按變質程度由淺到深依次為：板巖、千枚巖、片巖、片麻巖二、區(qū)域變質作用——是在廣大范圍內發(fā)生，并由溫度、壓力以及化學活動性流體等多種因素引起的變質作用。板巖千枚巖片巖片麻巖變質作用程度淺變質作用程度深三、混合巖化作用（超深變質作用）——區(qū)域變質作用進一步發(fā)展，向巖漿作用過渡，由于地殼內部熱流量的增大和動力作用的增強，產生深部熱液和重熔巖漿（富含K、Na、Si），它們廣泛滲透、擴散、交代，并注入圍巖中，形成變質巖基體和長石石英質脈體組成的混合巖。形成了包括脈體（重熔巖漿體或再生巖漿體）和變質基體（變質巖）兩部分組成的混合巖。一般地，脈體色較淺，而基體色較深?！獦嬙爝\動使巖石產生破碎、變形、重結晶的一種變質作用。主要出現在斷裂帶附近，常形成特有的構造巖,如沿斷裂帶分布斷層角礫巖、碎裂巖、糜棱巖，是判斷斷層存在的依據之一。四、動力變質作用（破裂變質作用）斷層角礫巖糜棱巖－深部斷裂帶的變質巖糜棱巖－深部斷裂帶的變質巖

無片理構造的變質巖常見變質巖大理巖coarsegrained,colorfromimpuritiesParentrock:limestone(calcite)ordolomite(Ca-Mgcarbonate)無片理構造的變質巖大理巖coarsegrained,colorfromimpuritiesParentrock:limestone(calcite)ordolomite(Ca-Mgcarbonate)常見變質巖

無片理結構的變質巖石英巖veryhardwhite,othercolorsfromimpuritiesParentrock:sandstone常見變質巖無片理結構的變質巖石英巖veryhardwhite,othercolorsfromimpuritiesParentrock:sandstone常見變質巖板巖

片理構造變質巖veryfine-graineddarkorblackParentrock:shaleslate常見變質巖千枚巖CommonmetamorphicrocksFoliatedrocksphylliteslatephyllitefine-tomedium-grained,finecrystalsofmuscoviteorchloriterockhas‘sheen’片巖coarse-grained,stronglyfoliatedmicasseenwithnakedeyeeasytosplitinflakes/slabsParentrock:shale

CommonmetamorphicrocksFoliatedrocksschistPioneerRange,Idaho片巖coarse-grained,stronglyfoliatedmicasseenwithnakedeyeeasytosplitinflakes/slabsParentrock:shale

Foliatedrocksschist片麻巖及混合巖coarse-grained,elongated/bandedminerals,alternatingbandsParentrock:sandstoneorgranite

FoliatedrocksgneissCOLORContainswhiteor

reddish

feldspar-richmineralsdark:Fe-Mgminerals片麻巖coarse-grained,elongated/bandedminerals,alternatingbandsParentrock:sandstoneorgraniteFoliatedrocksgneissCOLORContainswhiteor

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feldspar-richmineralsdark:Fe-Mgminerals片麻巖及混合巖coarse-grained,elongated/bandedminerals,alternatingbandsParentrock: