第四章第四章 变质岩的基本特征和类型变质岩的基本特征和类型一、基本概念1 1、变质作用与变质岩、变质作用与变质岩 由地球内力作用促使岩石发生矿物成分和结由地球内力作用促使岩石发生矿物成分和结 构构造变化的作用称为变质作用构构造变化的作用称为变质作用, 由变质作用由变质作用形成的岩石叫变质岩。形成的岩石叫变质岩。 变质作用一般是在岩石保持固态条件下进行变质作用一般是在岩石保持固态条件下进行 依据原岩的不同，可进一步分为由岩浆岩变依据原岩的不同，可进一步分为由岩浆岩变来的正变质岩和由沉积岩变来的副变质岩来的正变质岩和由沉积岩变来的副变质岩 变质岩的分布占大陆面积的变质岩的分布占大陆面积的1/5以上以上2. 变质岩的研究意义：变质岩在地球的发展演化过程中占变质岩在地球的发展演化过程中占有重要的地位有重要的地位 可作为地质温度计和压力计可作为地质温度计和压力计具有高的经济价值，大理石，建筑具有高的经济价值，大理石，建筑材料，铁矿、铜矿等材料，铁矿、铜矿等 3 3、变质作用的影响因素、变质作用的影响因素: : P P、T T、t t、活动性流体活动性流体（1）温度：是热力的标志，是变质作用得以进行的能量来源。岩石温度升高会：1）引起重结晶作用，晶粒由小变大；如石灰岩在高温条件下，晶粒变得比原来粗大而成为大理岩。 2）促进原有矿物之间的化学反应，形成新的矿物组合。如泥质岩中的高岭石在高温下变为红柱石和石英。热源包括：地热、岩浆热、构造运动产生的摩擦热、地内相变热、放射性生热（2）压力：包括静压力、粒间流体压力和应力。 静压力：由上复岩石荷重所引起的，随岩 石所处深度增加而加大。根据岩石的平均比重计算，每加深1公里，静压力增加0.28千巴。 静压力加大使岩石空隙减小，变得致密坚硬。在一定温度下，静压力增大，可生成比重增大、分子体积减小的矿物。例如红柱石（比重3.1）变为蓝晶石（比重3.6）。3 3、变质作用的影响因素、变质作用的影响因素: : P P、T T、t t、活动性流体活动性流体 粒间流体压力：是指存在于岩石颗粒之间，岩石的显微裂隙和毛细孔中的流体物质（主要为水、二氧化碳、氧等）所产生的压力。流体压力增大可以促进岩石颗粒的重结晶作用。3 3、变质作用的影响因素、变质作用的影响因素: : P P、T T、t t、活动性流体活动性流体 应力，又称为定向压力，是一种侧向压力。与构造运动和岩浆活动有关。越向深部，压力渐弱至消失。在应力作用下，组成岩石的矿物常沿垂直于应力的方向排列。 应力可加速变质反应。3 3、变质作用的影响因素、变质作用的影响因素: : P P、T T、t t、活动性流体活动性流体静压力（均向压力） 差异应力（定向压力）（3）具化学活动性的流体 岩石裂隙中的流体，在较高的温度压力下，活动性增强。这种流体的作用是： 起溶剂的作用，促进岩石中某些组分的溶解和迁移。有利于变质反应进行。 直接影响涉及流体的变质反应进行。 以水为主的流体存在有利于岩石发生重熔。3 3、变质作用的影响因素、变质作用的影响因素: : P P、T T、t t、活动性流体活动性流体（4）时间指变质作用持续的时间。变质结构的生成、岩石的塑性变形，都是很慢的过程，均与变质作用经历的时间有关。注: 各种物理因素（温度、压力）化学因素（化学活动性流体）和时间是同时存在，相互制约，相互影响，只是看哪一种因素起主导作用。3 3、变质作用的影响因素、变质作用的影响因素: : P P、T T、t t、活动性流体活动性流体(1)重结晶作用：成分单纯的钙质岩石（纯灰岩、纯白云岩）和硅质岩石（纯硅质岩、燧石岩），在变质结晶过程中主要表现为随着温度升高，粒度增大，无新矿物生成。 4. 变质作用的方式（2）变质结晶作用和变质反应：变质结晶作用是指在变质作用的温度、压力范围内，在原岩基本保持固态条件下使旧矿物消失、新矿物形成的一种变质方式。v这种方式是通过特定的化学反应来实现的，这种化学反应通常称为变质反应。主要包括矿物的同质多像转变和形成新矿物组合的反应。例如，红柱石、蓝晶石、夕线石之间的同质多像转变。 4. 变质作用的方式vA.低温下矿物组合方解石（低温下矿物组合方解石（Cc）石英（）石英（Q）稳定）稳定vB. 温度超越方解石石英硅灰石（温度超越方解石石英硅灰石（Wo） CO2反应温度时，反应温度时，在粒度增大的同时形成新的高温条件下稳定的矿物组合方解石在粒度增大的同时形成新的高温条件下稳定的矿物组合方解石硅灰石；硅灰石；vC. PPCO2条件下方解石石英硅灰石条件下方解石石英硅灰石 CO2反应反应P-T图解，图解，示该反应的平衡条件示该反应的平衡条件 （3）交代作用：是通过流体的运移使固态岩石与外界产生复杂的物质交换，从而改变岩石总体化学成分的一种变质方式。例如： Na+ + KAlSi3O8=NaAlSi3O8+K+ (带入成分） 钾长石 钠长石 (带出成分） （4）变质分异作用：是在变质作用过程中，由于组分扩散等各种原因使原来均一的岩石发育出不同的矿物集合体而出现不均一的现象。如角闪岩类岩石中出现以角闪石为主的暗色条带和以长英质为主的浅色条带。 4. 变质作用的方式（5）变形作用和碎裂作用：是指在应力作用下的一种变质作用方式。岩石或矿物所受的应力超过弹性限度时产生的塑性变形称为变形作用。在变形作用中，岩石/矿物基本保持原来的连续性，无破碎现象。而在地壳浅部，当岩石和矿物所受应力超过一定限度时，会发生碎裂作用。 4. 变质作用的方式5、变质作用类型、变质作用类型区域变质作用（包括混合岩化作用）接触变质作用动力变质作用气-液变质作用大陆地壳变质作用主要类型大陆地壳变质作用主要类型v1. 动力变质；2. 接触变质；3. 区域变质；4. 混合岩化；.侵入体；.围岩；据李尚宽（1982）修改简化二、变质岩的特征（一）成分特征1、化学成分除发生交代作用的岩石外，变质岩的化学成分主要取决于原岩的成分。当变质作用过程中有交代作用参与时，由于有组分的带出带入，变质岩的化学成分就发生了明显变化。研究变质岩的化学成分可以帮助了解原岩类型、变质作用和交代作用的特点。（2）矿物成分）矿物成分1）不同化学成分原岩在相同变质条件下会出现不同矿物组合. 硅质灰岩 出现石英、方解石、硅灰石等, 不会出 现红柱石、蓝晶石、夕线石等富铝矿物 硅质岩 形成纯的石英岩，不出现其它矿物2）同一化学成分原岩在不同的变质条件下也会出现不同的矿物组合。 硅质灰岩，低中级变质时，由方解石、石英组成（石英大理岩），高级变质时出现硅灰石方解石组合（硅灰石大理岩）变质变质3）特征变质矿物和贯通矿物 特征变质矿物: 仅稳定存在与很狭窄的温度-压力范围内的矿物。 如硅灰石、滑石、绿帘石和富铝矿物叶蜡石、红柱石、硅灰石、滑石、绿帘石和富铝矿物叶蜡石、红柱石、蓝晶石、夕线石、堇青石、十字石、石榴石、硬绿泥石等蓝晶石、夕线石、堇青石、十字石、石榴石、硬绿泥石等 贯通矿物: 在很宽的温度-压力范围内稳定存在的矿物。 如石英、钾长石、斜长石、橄榄石、普通辉石、普通石英、钾长石、斜长石、橄榄石、普通辉石、普通角闪石、黑云母、白云母角闪石、黑云母、白云母（二）结构构造特征（1）变余结构）变余结构岩浆岩、沉积岩、变质岩等的变余结构。岩浆岩、沉积岩、变质岩等的变余结构。例如，例如，原岩为岩浆岩，有变余辉绿结构、变余斑原岩为岩浆岩，有变余辉绿结构、变余斑状结构、变余花岗结构、变余凝灰结构等。状结构、变余花岗结构、变余凝灰结构等。原岩为沉积岩，有变余砂状结构、变余砾原岩为沉积岩，有变余砂状结构、变余砾状结构等。状结构等。变余砂状结构（2）变晶结构：是岩石在固态条件下由变质）变晶结构：是岩石在固态条件下由变质重结晶作用和变质结晶作用形成的岩石结构。重结晶作用和变质结晶作用形成的岩石结构。 由变质结晶产生的变质矿物叫作变晶由变质结晶产生的变质矿物叫作变晶可按颗粒相对大小：等粒变晶结构、不等粒变可按颗粒相对大小：等粒变晶结构、不等粒变晶结构、斑状变晶结构晶结构、斑状变晶结构绝对大小：粗粒变晶结构、中粒变晶结构、细绝对大小：粗粒变晶结构、中粒变晶结构、细粒变晶结构粒变晶结构变质矿物的形态：粒状变晶结构、鳞片变晶结变质矿物的形态：粒状变晶结构、鳞片变晶结构、纤状变晶结构构、纤状变晶结构 变晶结构与岩浆岩结晶结构的不同之处变晶结构与岩浆岩结晶结构的不同之处:（1）颗粒为同时生长；颗粒为同时生长；（2）自形程度不反映结晶先后；）自形程度不反映结晶先后；（3）变晶矿物特别是变斑晶中包裹体矿物多。）变晶矿物特别是变斑晶中包裹体矿物多。花岗变晶结构（3）碎裂结构：）碎裂结构： 岩石受到机械破坏而产生的结构。岩石受到机械破坏而产生的结构。 可分为：角砾状结构、碎裂结构、碎斑结构、可分为：角砾状结构、碎裂结构、碎斑结构、糜棱结构糜棱结构（4）交代结构：由于化学性质活泼的流体相的作）交代结构：由于化学性质活泼的流体相的作用，导致物质成分的带入和带出使原有矿物被用，导致物质成分的带入和带出使原有矿物被溶解同时被新生矿物所代替所形成的结构。溶解同时被新生矿物所代替所形成的结构。 进一步分为：交代假象结构、交代斑状结构进一步分为：交代假象结构、交代斑状结构变质岩的构造1、变余构造：岩石经变质后仍保留有 原岩部分的构造特征。正变质岩：变余气孔构造、变余杏仁构造、变余流纹构造等；副变质岩：变余层理构造、变余波痕构造、变余泥裂构造等2、变成构造：变质作用所形成的构造。（1）斑点状构造: 岩石中变质使某些组分聚集成小斑点，如碳质、硅质、红柱石等（2）板状构造：泥质或硅质岩受力后形成的一组破裂面，是岩石呈板状剥离。（3）千枚状构造：岩石基本重结晶，矿物已初步定向排列，但肉眼还难分辨出矿物。（4）片状构造：岩石以片、柱状矿物为主，且明显定向排列。肉眼可分辨出颗粒。（5）片麻状构造：岩石以粒状矿物为主，较少的片状或粒状矿物在其间断续分布和定向排列。（6）条带状构造：岩石中成分、颜色或粒度不同的矿物分别集中成带。（7）块状构造：岩石中矿物分布均匀、结构均一，无定向性。A.板状构造；板状构造；B. 千枚状构造；千枚状构造；C. 片状构造；片状构造；D. 片麻状构造片麻状构造三、变质岩的分类 按变质作用分为：1、动力变质岩类： （p167表III-2-1）2、区域变质岩类：可根据原岩类型进一步定名，例如长英质区域变质岩的常见岩石有板岩、千枚岩、片岩、片麻岩、麻粒岩等。（p170-181）3、混合岩类（p181-183）4、接触变质岩类：角岩、大理岩等（p183-185）5、交代变质岩类：例如蛇纹岩、云英岩等（p185-186）四、变质岩的主要类型（课后自学）常见具定向组构的岩石:板岩千枚岩片岩片麻岩斜长角闪岩糜棱岩条带状混合岩常见不具定向组构的岩石大理岩石英岩角岩板岩千枚岩片岩片麻岩条带状混合岩混合片麻岩糜棱岩石英岩大理岩斜长角闪岩蛇纹岩变质岩鉴定简表不定向的定向的加稀盐酸反应硬度大于小刀硬度小于小刀三大类岩石关系思考题1、总结三大类岩石的区别和联系；2、对比三大类岩石在结构、构造上的异 同点；3、对比三大类岩石在矿物组成上的异同点。