变质岩岩石学课件.ppt

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1、变质岩在地球的发展演化过程中占有重要的地位。前寒武纪的岩石几乎全部是变质岩。变质岩的分布约占大陆面积的五分之一以上。变质岩在我国分布很广，从太古宇至新生代都有变质岩的形成，但多数分布在古老的结晶地块和古生代以来的造山带、构造活动带中。因此，对变质作用和变质岩的研究有其重要的理论和实际意义。,第六讲 变 质 岩 Metamorphic rocks,第六讲 变质岩 Metamorphic rocks,第一节 变质作用与变质岩的基本概念 变质作用：类型 控制因素 变质作用方式 变 质 岩：结构 构造第二节 变质岩的基本类型 动力变质岩 区域变质岩 接触变质岩 混合岩化作用与混合岩 气液变质作用及其岩

2、石,第一节 变质作用与变质岩的基本概念,变质作用是指在地下特定的环境中，由于温度、压力或流体作用的影响，使原岩在基本上为固态条件下，发生物质成分与结构、构造变化。由变质作用所形成的新岩石称为变质岩。变质岩的分类：正变质岩由岩浆岩变质形成的 副变质岩由沉积岩变质形成的 变质岩再变质称为复变质岩，或叠加变质岩。,一、变质作用,二、变质岩的基本特征分 布：岩石圈内大部分岩石形成的条件温度较高：（700-200）（静岩）压力较大：（上百到上千MPa之间）局部定向压力（即构造应力）较大流体的作用,变质作用与岩浆作用、风化作用的区别：变质与岩浆作用：变质作用基本固态；岩浆作用是高温熔融的液态演化；变质与风

3、化作用：常温、常压下，主要由外动力引起变质作用与成岩作用（沉积）、岩浆作用无截然界限,温度引起的变化引起重结晶作用 如石灰岩变大理岩促进化学反应：高岭石红柱石+石英+水(吸热)温度升高反应向右进行，温度降低则向左进行温度升高的原因地热增温：平均30/km岩浆热构造增热（摩擦热）作用有限放射性元素衰变生热变质作用主要热源,三、引起变质作用的因素温度,变质作用的温度下限，根据浊沸石等开始出现的温度大约在180230左右（与沉积岩的后生成岩作用过渡）.温度上限是根据深熔实验确定的，约为700900（与岩浆作用过渡）.,压力类型1)静压力围压（负荷），可以从上百兆帕斯卡(MPa)到上千兆帕斯卡，一般2

4、8MPa/km.压力作用效果岩石密度增加 如红柱石（3.1）变为兰晶石（3.6）钠长石变为硬玉+石英2)粒间流体压力：流体 以HO与CO为主3)应力构造作用（-导致矿物定向、结构变化）,三、引起变质作用的因素压力,负荷压力（Pl）,指地壳一定深处岩石所承受的上覆岩层的重力。一般认为在地表下040km范围内，随着深度的增加，均向压力约以平均为0.029 GPa/km的增压率增加。负荷压力与新矿物形成：在一定的温度下，由于均向压力的增加，往往形成相对密度较大，分子体积较小的矿物。变质作用压力的范围:0.1GPa1.2GPa，即换算成正常地下深度为3km40km。,差异应力使岩石结构发生改变,三、引

5、起变质作用的因素流体,化学活动性的流体主要为H2O和CO2等。在水溶液中经常含有不同数量K,Na,Ca,Si等造岩组分的溶解物质，这些物质大大增强了水溶液的化学活动性。流体在变质过程中所起作用有：周围岩石发生交代作用;溶液作催化剂，促进矿物的重结晶和变质结晶;影响水化和脱水作用的反应方向;影响（大大降低）岩石的熔点 结论：流体只有在温度和压力的共同参与下，才能作为影响变质作用的因素之一。,变质作用因素小结,在变质过程中，一般情况下，温度作为主导因素，配合着压力和具有化学活动性流体的活动。另一方面，变质作用还与原岩的内部因素（物质组分、结构、构造等）密切相关，例如：石灰岩经变质后发生重结晶形成大

6、理岩，而处于同样变质条件下的石英砂岩几乎可以没有明显的变化。因此，在研究变质作用因素及其变质过程时，应结合地质情况和变化特征进行综合分析研究。,四 变质作用的方式,重结晶作用变质结晶与变质反应交代作用变质分异变形作用,变质作用方式变质作用过程中，导致岩石的矿物成分，结构构造转变的机制。,四、变质作用的方式,（）重结晶作用,指岩石在固态状态下，同一种矿物经过有限的颗粒溶解、组分迁移，然后又重新结晶成较粗大颗粒的作用，在这一过程中矿物成分不发生变化。特点：同种颗粒增大、大小均一化、晶形规则原岩成分越单一、粒度越小，越易发生重结晶 石灰岩（CaCO3)大理岩（CaCO3）,重结晶作用是在封闭体系中发

7、生的，T为主导因素。,变质结晶作用：指原岩在固态条件下、且总体化学成分基本不变化的条件下，形成新矿物或新矿物组合的作用。方式:变质反应，包括同质多像转变和新矿物的形成同质多像转变 如红柱石夕线石蓝晶石 Al2SiO5新矿物的形成 白云母+石英钾长石+夕线石+水 KAl2AlSi3O10(OH)2+SiO2 KAlSi3O8+Al2SiO5+H2O,四、变质作用的方式,（）变质结晶作用与变质反应,（温度增高）,变质结晶作用特点,1 变质作用过程中，原岩中的化学成分重新组合而形成新矿物的作用。2 矿物相的转变是通过变质反应来实现的。因此，变质结晶作用基本是在封闭体系中发生的，T为主导因素；有新矿物

8、的形成，可有原矿物的消失，但体系的化学组分不变。,提示：变质结晶与重结晶的区别在于是否有新矿物的形成！,指化学活动性强的流体与固体岩石之间发生物质置换与交换作用，产生新矿物，岩石总体化学成分发生变化。KAlSi3O8+Na+NaAlSi3O8+K+钾长石 钠长石流体的作用：物质搬运迁移的介质和催化剂交代作用的特点：在固态条件进行；原矿物的溶解和新矿物的形成几乎同时进行。,（）交代作用,四、变质作用的方式,指成分比较均一的原岩，经变质作用后，形成矿物成分不均匀分布的过程。原因：由于温度、压力（包括应力）和溶液影响下，使岩石中某些组分发生局部迁移、聚集和结晶形成的如：当具有定向压力作用时，原岩本身

9、的某些矿物（如暗色与浅色矿物）经过变质作用、定向排列而不均匀地分别聚集起来，分别形成暗色矿物与浅色矿物的条带,（）变质分异作用,四、变质作用的方式,（5）变形作用和碎裂作用,差异应力作用使岩石的结构、构造发生改变，同时也会伴随有化学成分和矿物组成的变化。变形塑性碎裂脆性,四、变质作用的方式,强面理化 无面理,变质岩的成分特点,化学成分：无强烈交代的变质岩，其化学成分取决于原岩发生交代作用的变质岩，成分变化大正变质岩化学成分变化范围小于副变质岩矿物成分：变质岩矿物成分由于变质条件复杂，矿物成分复杂，可分为2类：新生矿物：变质作用新形成的矿物 残余矿物：原岩矿物残余,五 变质作用的类型,（1）接触

10、变质作用：温度、流体（2）动力变质作用：差异应力（3）区域变质作用：温度、压力、差异应力、流体、时间（4）混合岩化作用：温度,五、变质作用的基本类型,（）接触变质作用,发生位置：岩浆岩体与围岩接触带及其附近原因：岩浆热量及活动性流体所引起的变质作用。温度条件：温度较高，一般在300800之间，静岩压力不太大（300MPa）两种类型：接触交代变质作用 接触热变质作用,五、变质作用的基本类型,（）接触变质作用,发生位置：岩浆岩体与围岩接触带及其附近原因：岩浆热量及活动性流体所引起的变质作用。温度条件：温度较高，一般在300800之间，静岩压力不太大（300MPa）两种类型：接触交代变质作用 接触热

11、变质作用,接触交代变质作用：除温度因素之外，从岩浆中分泌的挥发性物质所产生的交代作用。如：当碳酸盐岩石与中、酸性侵入岩相接触时常形成矽卡岩镁质矽卡岩：镁橄榄石透辉石金云母硅镁石。钙质矽卡岩：钙铝榴石、钙铁榴石、钙铁辉石。我国大量中、小型含金的富铜、富铁矿床大多是与矽卡岩关系密切的金属矿床。,（）接触交代变质作用,五、变质作用的基本类型,（）接触变质作用,2 热接触变质作用,1热接触变质岩：角岩如红柱石角岩、硬绿泥石角岩等 泥质岩热变质板岩、角岩、片麻岩 碳酸盐岩变质大理岩、白云质大理岩 碎屑岩变质变质砂岩、石英岩,红柱石角岩,条件：变形过程中，定向压力作用下，使岩石发生变形、破碎以及伴随的重结

12、晶等作用。类型：碎裂作用 地壳浅部，深度一般小于10 km，温度一般低于250300，岩石常表现为较强的脆性，岩石以碎裂为主，形成的岩石称为碎裂岩类。韧性变形 在地壳深部(深度大于1015 km)，岩石表现出较强的韧性变形，变形虽可很大而不出现明显的破裂，形成的岩石称为糜棱岩类。,（）动力变质作用,五、变质作用的基本类型,低温碎裂作用,相反位错湮灭,相反位错空位,相同位错亚晶粒,位错的重新排列，形成位错壁和亚晶粒,云母的扭折,糜棱岩,在大区域范围内发生范围：数千至数万km以上，影响深度可达30 km以上温度：200-800之间压力：静岩压力可随埋深不同而变化，此外还存在较强的定向压力（构造应力

13、，几十到上百MPa）。方式：以变质结晶作用为主，还包括重结晶、交代作用和变质分异作用上述作用方式共同：改造原岩的矿物成分与结构、构造。,（）区域变质作用,五、变质作用的基本类型,区域变质作用 在大区域范围内发生，并由温度、压力及化学活动性很强的流体等多种因素，共同引起。可进一步分为三种：造山变质作用 洋底变质作用 埋藏变质作用,岩石圈,洋壳,大陆壳,低温高压带,高温低压带,高温高压带,（4）混合岩化作用（migmatitization）,在区域变质作用基础上，地壳内部热流继续升高，便产生深部热液和局部重熔熔浆的渗透、交代并贯入变质岩中，形成混合岩的一种变质作用。是变质作用向岩浆作用过渡的类型。

14、又称超变质作用（ultra-metamorphism）。,五、变质作用的基本类型,（1）造山变质作用（orogenic metamorphism）,大规模分布于前寒武纪结晶基底和显生宙造山带的变质作用，与造山作用有密切的成因联系。是区域变质作用中最常见的类型。温度、压力和偏应力是主导因素 变质方式：变形，重结晶,（2）洋底变质作用（ocean floor metamorphism）,洋壳岩石在大洋脊附近上升热流和海水作用下产生的规模巨大的变质作用。使岩石的矿物成分、化学成分、结构构造发生变化。温度和海水中活动组分的化学位（或浓度）是主导因素 变质作用方式：重结晶作用伴随交代作用。,（3）埋藏变

15、质作用（burial metamorphism）,无明显变形的大规模很低级（很低温）变质作用，成岩作用和变质作用过渡的类型。通常发育在造山变质和洋底变质很低级的部分。或独立出现在强烈坳陷盆地的底部。,（5）气-液变质作用（pneumatolytic hydrothermal metamorphism）,分布于侵入体接触带及其附近和火山喷气活动区，具有化学活动性的气态和液态流体，对岩石进行交代作用而引起的变质作用。控制因素主要为化学活动性流体，其次是温度。当这种流体来自于岩浆体时，使接触带围岩和岩体发生交代作用，称为接触交代变质作用。,五、变质作用的基本类型,变质作用的类型,接触变质作用,动力变

16、质作用,区域变质作用,气液变质作用,混合岩化作用,绿片岩,蓝片岩,榴辉岩,麻粒岩,接触变质作用,斜长角闪岩,与区域变质作用相关的变质相,美国东北部区域变质相带图,绿绿片岩相黄角闪岩相紫麻粒岩相,六、变质岩的结构和构造,变质岩的结构：组成岩石的矿物颗粒大小、形状及其之间的关系变质岩的构造：变质岩中各组份在空间上的排列、分布方式特点：即可保留原岩结构、构造，也可形成新的结构、构造,（一）结构1 变余结构：原岩结构保留，浅变质，如：变余斑状结构、变余辉绿结构、变余砂状结构。2 变晶结构：变质作用产生的新矿物变晶，变晶的大小、关系、形态称为变晶结构；重结晶和变质结晶作用形成，貌似岩浆结晶结构，但有以下

17、特点：变晶矿物含有较多包体；各矿物颗粒同时生长；矿物自形程度并不表示结晶先后顺序，只反映结晶能力大小3交代结构：流体作用下原矿物被溶解同时，新矿物形 包括：交代假象结构；交代残斑结构4动力变质结构 碎裂结构和糜棱结构,变余斑状结构,变余砂状结构,相对大小：等粒，不等粒，斑状变晶结构 绝对大小：粗粒变晶结构（大于3mm),中粒变晶结构（3-1mm）细粒变晶结构（1mm）粒状变晶结构（花岗变晶结构）近等轴状 角岩结构隐晶质 鳞片变晶结构片状矿物定向 纤状变晶结构纤维状（变晶矿物一向延伸 如：矽线石、阳起石）,粒度大小,晶体形态,变晶结构,变质岩的结构,斑状变晶结构,变斑晶,变基质,变晶结构,鳞片变

18、晶结构,鳞片变晶结构,不等粒变晶结构,动力变质结构,岩石变形的趋势是使岩石细粒化，但或多或少保留原岩颗粒。因此变质岩中大的原岩岩石或矿物颗粒称为碎斑，小的颗粒称为基质。,根据破碎、变形特点和程度可细分为：碎裂结构、糜棱结构、玻璃质碎屑结构等类型。,碎裂结构 碎斑为大的破裂的岩石或矿物颗粒，基质为细小的同成分粉碎物质主要为脆性变形产生 糜棱结构 碎斑通常是变形的原岩颗粒，基质包括细小的应变颗粒和动态重结晶形成的亚颗粒，重结晶颗粒通常呈丝带状塑性变形产生 玻璃质碎屑结构 碎斑是原岩岩石或矿物碎屑，基质为玻璃质。是高应变速率下强烈变形伴随部分熔融产生。,动力变质结构,碎斑,碎基,（二）变质岩构造,1

19、 变余构造：原岩构造残余 沉积岩变余构造：变余层理构造、变余波痕 岩浆岩变余构造：变余气孔构造、变余杏仁构造、变余流纹构造2 变成构造：变质作用新形成的构造 1）斑点状构造 6）条带状构造 2）板状构造 7）眼球状构造 3）千枚状构造 8）块状构造 4）片状构造（片状、纤状、粒状矿物定向）5）片麻状构造（粒状矿物为主）,变质构造（metamorphic structure）,（1）板状构造（slaty str.）岩石在应力作用下产生一组密集平行的破裂面即劈理，伴有轻微的重结晶，但仍为隐晶质。因此劈理面常光滑平整，具变余结构。,（2）千枚状构造（phyllitic str.）岩石中各组分基本已重

20、结晶、变质结晶并呈定向排列，使岩石呈薄片状，片理面上具丝绢光泽。还常见具挠曲和小褶皱。,（3）片状构造（schistose str.）岩石重结晶程度较高，由鳞片状、柱状和针状矿物定向排布成薄的面状，这些面称片理。片理面可以平直，也可以弯曲。,（4）片麻状构造（gneissic str.）重结晶程度较高，粒状变晶矿物为主，其间杂以鳞片状、柱状变晶矿物断续定向分布而成。是片麻岩中常见的构造。,（5）条带状构造（banded str.）由矿物成分、结构或其它特征上不同的部分成条带状相间分布而成。又叫层状构造。,（6）眼球状构造（augen str.）眼球状巨大颗粒或颗粒集合体在基质中呈定向分布。见于

21、动力变质岩和混合岩中。,（7）块状构造（massive str.）矿物成分和结构都成无向的均匀分布所组成的一种构造。常见于接触变质岩、洋底变质岩和埋藏变质岩中。,第二节 变质岩的类型,动力变质岩区域变质岩热接触变质岩混合岩交代变质岩高压-超高压变质岩（High-Ultrahigh Pressure Metamorphic Rocks),一、动力变质岩,由动力变质作用形成。产生于断裂带和韧性剪切带。脆性系列-浅部构造层次韧性系列-深部构造层次脆性岩系：脆性状态下，岩石经动力变质作用发生破碎形成。按粒级分为角砾岩、碎粒岩、碎粉岩和断层泥等。糜棱岩系：塑性变形为主，具有明显的面理和线理构造、糜棱结构

22、或变余糜棱结构。分为糜棱岩、千糜岩和变余糜棱岩。,动力变质岩（脆性域）碎裂岩系列,韧性糜棱岩,二、区域变质岩,（一）分类和命名命名方法：根据结构、构造和矿物成分1）具变余结构和构造的：变质砂岩变质砂岩2）具变晶结构和变成构造的:板岩、千枚岩、片岩、片麻岩、粒状岩。3）矿物成分：如 石榴云母片岩,（二）主要岩石类型,1 板岩板状构造，隐晶质，绢云母、绿泥石2 千枚岩千枚状构造，细粒鳞片变晶结构，绢云母、绿泥石、石英、钠长石等3 片岩 片状构造，鳞片变晶结构 云母片岩 石英片岩 绿片岩、角闪片岩4 片麻岩长石+石英50%,如黑云斜长片麻岩,角闪二长片麻岩5 石英岩、大理岩、榴辉岩、麻粒岩等,岩石（

23、原岩）变质作用一般特点，从岩石的结构，构造的类别来看：泥质岩：随着变质程度的加深，变质岩类别变化最明显，可以由变质最浅的板岩依次变为千枚岩片岩片麻岩麻粒岩；中酸性的岩浆岩：可变成片麻岩和麻粒岩；偏基性的岩浆岩可变质为片岩和角闪片岩等。石灰岩或石英砂岩：变质后的变化序列不明显，一般都变成大理岩或石英岩,板岩片岩片麻岩,区域变质岩,变质程度依次加深,等化学成分的变质岩及其原岩,泥岩流纹岩花岗岩玄武岩石灰岩砂岩,板岩片岩片麻岩斜长角闪岩大理岩石英岩,超高压变质岩,变质岩岩石学（小结）,变质作用：类型，控制因素 变质作用方式变质岩：结构构造，类型,变质作用与岩浆作用、沉积成岩作用之间的关系,岩 石 学 小结,岩石鉴定思路流程图,区分和鉴别三大类岩石分别进行细致深入的鉴定给出正确的岩石名称,三大类岩石的鉴别区分流程,沉积岩岩石鉴定流程图,变质岩岩石鉴定流程图,火成岩鉴定流程图解,岩石鉴定全流程图示,