第五章变质作用与变质岩 §1.变质作用概述 前面我们讲了岩浆岩和沉积岩，这两类大岩石是人们最先认识的两类组成地 壳的岩石，在地质学的萌芽时期（约三百年前，十九世纪）曾经发生过所谓“火成论”与“水成论”的论战。 以德国人魏尔纳为代表的一些地质学家，认为所有的岩石都是从海水中结晶沉淀而成的（沉积岩）一一“水成论”。 以苏格兰学者郝屯为代表的认为并非所有岩石都是水成的，而多数是像花岗岩，玄武岩这样的岩石，由地下熔融物质冷凝形成的。一一“火成论”。 这两大学派的争论持续了大约三十年，最后以“ 火成论”胜利告终。现在我们知道，组成地球的岩石，不仅有“水成”的沉积岩，“火成都市”的岩浆岩，还有经变质作用形成的变质岩。三大岩类在地壳中分布大致是： 岩浆岩占地壳总体积的64.7% ； 沉积岩占地壳总体积的7.9%，占地表面积的75% ； 变质岩占地壳总体积的27.4%。 一、概念 变质作用一一岩石基本上在固态下，由于温度、压力及化学活动性流体 的作用，发生成分、结构、构造等变化的地质作用。 变质岩一一由变质作用形成的岩石。 原岩变质* 变质岩
、引起变质作用的因素 地热 来源彳 岩浆热 （一）温度：影响变质作用的最基本因素150 °180 ° -800。-900 ° 升温意味着获得了新的能量，矿物中质点活性增强，可使原来的非晶质 变为晶质，原来小晶粒长大。 （二）压力： 1.静压力——上覆岩石自重引起的，各向等同。 每公里厚的岩石压力为275巴；地下10公里约2750巴； 地下20公里约5500巴。 静压力是各向同性的，作用结果使岩石中矿物变为密度大，体积小的新矿物。 2 ?定向压力一一作用于地壳岩石的侧向挤压力，具有方向性，主要是「挤压力 剪切力 构造力的作用造成。 定向压力的作用结果使岩石中片、柱状矿物定向排列。 （三）化学活动性流体
第5章变质作用与变质岩试题 一、名词解释 变质作用正变质岩副变质岩重结晶作用重组合作用交代作用接触变质作用接触热变质作用动力变质作用区域变质作用混合岩化变质带片理变质矿物 二、是非题 1.变质作用可以完全抹掉原岩的特征。（） 2.重结晶作用不能改变岩石原来的矿物成分。（） 3.接触变质作用常常影响到大面积的地壳岩石发生变质。（） 4.标志变质作用程度的典型的级别顺序是低级变质作用的绿片岩；中级变质作用的角闪岩和代表高级变质作用的辉石变粒岩。（） 5.标志高围压低温度形成的变质岩是蓝片岩；（） 6.区域变质作用常常包含明显的机械变形。（） 7.石灰岩经变质作用后只能变成大理岩。（） 8.片岩、片麻岩是地壳遭受强烈构造运动的见证。（） 9.高温、高压和化学活动性流体是引起变质作用的主要因素。（） 10.当加热时，所有的岩石都可在一定温度下重新起反应。（） 三、选择题 1.接触变质形成的许多岩石没有或几乎没有面理，这是因为（） a.接触变质时几乎没有什么变形 ; b.接触变质在高温条件下进行的 ; c.接触变质在低 温条件下进行的 ;d.在变质过程中没有任何完好矿物重结晶。 2.富长英质成分（Al2SiO5的铝硅酸盐）的岩石在变质作用过程中随着温度、压力的逐渐增加可以形成Al2SiO5系列多形晶矿物，其顺序是（） a.蓝晶石、红柱石、夕线石; b.红柱石、蓝晶石、夕线石; c.夕线石、红柱石、蓝晶石 ; d. 夕线石、蓝晶石、红柱石。 3.碎裂岩是动力变质的产物，它主要是由于（）和（）。 a.沿断裂带机械变形的结果 ; b.作为岩石接近熔点的塑性变形 ; c.与花岗岩侵入有 关 ;d.与断裂附近密集的节理有关。 4.下列哪一个不是变质作用的产物。（）。 a.变斑晶 ; b.眼球花岗岩 ; c.斑晶 ; d.麻粒岩。 5.蓝片岩是什么变质环境的标志性产物？（）。 a.接触变质 ; b.高温低压变质带 ; c.低温高压变质带 ; d.区域变质。 6.变质岩约占地壳物质体积的百分之几？（） a.25% ; b.15% ; c.5% ; d.35% 。
1.为什么自然界的岩石不仅仅是岩浆岩、沉积岩两大类？ 答：地球演化过程中不同地球动力学事件使早先存在的岩石所处的地质环境和物理化学条件发生变化，偏离其初始形成时的地质环境及物理化学条件。这必然引起岩石的矿物组成、结构构造甚至化学成分发生变化（调整或改造），以适应新的地质环境及物理化学条件。 2.如何正确理解变质作用的概念 答：在地壳形成和发展、演化过程中，早先形成的岩石（包括岩浆岩、沉积岩以及先存的变质岩）在地壳一定深处，为适应新的地质环境和物理化学条件，在基本保持固态的条件下发生的矿物组成、结构构造甚至化学成分的变化称为变质作用。 3.变质作用与岩浆作用都是内生地质作用，它们的区别是什么？ 答：变质作用的发生过程主要是一个升温过程，而岩浆作用主要是降温过程。 （变质反应重结晶） 变质作用主要是在固态条件下的矿物转变，而岩浆作用则是在液态条件下的矿物晶出。 （变晶结构） 变质作用与岩浆活动之间也不存在一条截然的界线。（部分重熔） 4.为什么说温度是变质作用最重要的因素？ 答：○1温度升高可使原岩中一些矿物发生重结晶。 ○2温度变化能引起原岩中矿物之间发生变质反应形成新矿物。 CaCO3（Cc）＋SiO2 （Q）? CaSiO3 （Wo）＋CO2↑ 温度是变质反应中最重要的热力学平衡参数。 ○3温度升高可为变质反应提供能量，并使岩石中流体的活动性增大，促进变质反应进行，使新矿物和新组构能以较快的速率和较大的规模形成。 ○4温度持续升高可使原岩在重结晶和变质结晶基础上发生部分重熔，其中长英质组分成为流体相，引起混合岩化作用。 ○5温度升高还可改变岩石的变形行为，从脆性变形向塑性变形转变。 5.负荷压力在变质过程中的作用是什么？ 答：○1改变发生变质反应的温度。压力增高，多数情况下可使吸热反应的平衡温度升高。 如: CaCO3(Cc）＋SiO2（Q）? CaSiO3（Wo）＋CO2↑压力由105Pa（1bar）增高到0.1GPa（1Kb）时，发生这一反应的温度将由470℃增到670℃。 ○2压力的增高有利于形成分子积体较小、密度较大的高压矿物或矿物组合。 如硬玉和霰石等。 6.评述构造超压和流体超压对变质作用的影响。 答：构造超压——构造超压为平均应力与负荷压力之差，是构造作用对总压力的贡献。构造超压大小与岩石强度有关，后者本身又因成分、温度、变形速率及其他因素而变化。 由于变质作用发生在高温条件下，岩石强度通常不大，因而构造超压通常较小，正常变质条件下小于0.1GPa。构造超压只有在地壳浅部、岩石处于刚性状态且应变迅速时才有意义。而在地壳较深处，温度较高、负荷压力较大，岩石具有一定的塑性，应力可通过塑性变形而被释放，所以不大可能起附加压力的作用。 流体超压——有时在封闭体系中，随着温度的上升，多种变质反应将释放出大量的H2O 和（或）CO2，由于毛细孔体积很小，同时岩石的强度又足够大，则可出现Pf＞Pl 的情况。两者的差值称作流体超压， Winkler认为这是“内部产生的气体超压”，一般是局部的。这种情况下，无论变质反应是否有流体相参与，Pf都是控制变质反应的独立因素。 在侵入体附近，由于岩浆结晶过程中析出大量流体相，也可在局部出现Pf＞Pl的
第五章变质作用 目的要求 变质作用的概念是根据对变质岩的观察、研究而建立起来的。变质岩是组成地壳的三大岩类之一，占地壳总面积的27.4%，由于地壳的不均匀抬升、剥蚀才露出地表。古老的变质岩常作为各大陆地壳的核心，广泛出露在前寒武纪的地盾中，或作为年青造山带的基底存在。其后各地质时期造山带中的变质岩，又围绕着前寒武纪地盾分布，这说明研究变质作用，对查明地壳的早期状态和它的发展演化历史，具有重要的理论意义。此外，世界上有70% 的铁矿，63%的锰矿以及大多数的铜、钴、镍矿都产生在前寒武纪的变质岩中，因而又具有实践意义。 课时：4学时 授课内容 一、变质作用的概念 二、变质作用的因素和方式 （一）变质作用的因素 （二）变质作用的方式 三、变质作用的基本类型 （一）接触变质作用 （二）碎裂变质作用 （三）区域变质作用 （四）混合岩化作用 重点 本章课讲授重点应放在：①变质作用的因素和变质作用方式中的重结晶、变晶作用及交代作用上；②变质类型的重点是接触变质、区域变质以及碎裂变质三个类型。其它像脱水反应、脱碳反应等则留给后续诸课去完成。混合岩化作用宜在小结中提示。 难点 在课堂上讲授变质岩时，强调变质岩的重要特征以及变质岩中的标志矿物和主要构造即可。其它内容较难理解，宜在实习中结合岩石标本去完成。 教学方法 本节课以讲解为主，配合多媒体图件进行说明。 讲授重点内容提要 一、变质作用的相关概念 （一）变质作用（metamorphism） 什么是变质作用？就是指先成岩在地下高温高压和化学活动性流体的参与下，在固态状态下改变其结构、构造或化学成分，从而形成新岩石的作用过程。
一般说来，岩石是否变质，是以有无重结晶现象或者出不出现变质矿物为标志（特别在温度升高的情况下）。根据观察判断，变质作用的温度大体在150°—900℃之间，低于150℃属于成岩作用的范畴；高于900℃则又属于岩浆作用的范畴。 （二）变质作用与岩浆作用的区别 变质作用与岩浆作用有何区别呢？岩石在变质过程中基本保持固体状态，一般不经过熔融。这里必须指出：如果地下温度近于岩石熔化的临界温度（如发生岩浆作用的影响）时，岩石部分产生熔融，而与固态岩石发生混合、交代等复杂过程，就叫超变质作用（或叫再熔作用，或叫花岗岩化作用），实际上是岩浆作用与变质作用的过渡形式。变质作用不仅形成各种变质岩，而且还形成多种类型的变质矿产。 二、变质作用的因素 引起变质作用的主要原因是温度、压力和化学活动性流体。在变质作用中以某一种因素单独起作用是少见的。它 们多以不同因素的组合出现，所以变质作用十分复杂。 （一）温度（temperature） 温度是引起变质的基本因素。温度的变化来源于地热、放射性元素的蜕变、岩浆活动及地壳运动诸方面。温度升高导致岩石重结晶作用，但不能超过900℃，否则就会重熔，那就不属于变质作用了。 出现高温的地区有：侵入岩体的周围；断裂带附近；地壳深处的放射热和地热区；现代的岛弧和大洋中脊等地区。 （二）压力（pressure） 压力也是重要变质作用因素之一。压力分为静压力、定向压力（应力）及流体压力三种。压力可使重结晶矿物产生定向排列，而形成变质岩特有的片理构造。 1、静压力(static pressure) 静压力是上覆地层引起的负荷压力。它具有均压性（围压性）。根据岩石的平均比重，深度增加1km，压力要增加275—300巴（1个大气压约等于1巴）。变质作用的最低负荷压力是1—2千巴。大约在4—7km深处。估计变质作用的最大深度为35km，最大负荷压力为1万巴。静压力有利于塑性变形和高压矿物的产生。 2、定向压力（directional pressure） 其特征是具有定向性，主要由地壳运动引起的，在地壳中分布不均，在地壳的上部发育，使岩层产生褶皱、断裂；使矿物的晶格变形；使其中的片状矿物和柱状矿物垂直于定向压力的方向排列，而成片理构造。此外，变晶矿物受里克定律的支配。晶体在最大压力方向上解体，在最小压力方向上增长。由于定向压力出现在地壳浅处，这些地方往往有水分存在，所以在定向压力条件下，产生的变质矿物多含OH-，如白云母、绿泥石、滑石等。 3、流体压力（fluid pressure） 流体压力是H2O、CO2、O2等挥发性流体占据岩石粒间空隙而产生的。在地下深处，全部负荷压力都传递给流体，这时负荷压力与流体压力相等。在地壳浅处，岩层裂隙发育，并与地表沟通，这时流体压力小于负荷压力。只有在岩浆侵入体周围，岩浆结晶时析出大量流体，才可能出现流体压力大于负荷压力的状况。 （三）化学活动性流体（fluid） 温度和压力，只能使岩石的结构、构造和矿物成分发生变化，要使岩石的
第三节变质作用与变质岩 变质岩约占大陆面积的1/5左右，是岩浆岩或沉积岩经变质作用所形成的岩石。 一、变质作用与变质岩 （一）变质作用 变质作用——岩浆岩、沉积岩或者先成变质岩在地壳运动、岩浆活动等作用下导致的物理、化学条件的变化，并使之成分、结构、构造产生一系列改变，这种变化和改变的作用称为变质作用。 （二）变质岩——指地壳中已有的岩石（岩浆岩、沉积岩、变质岩）在地壳运动或后来的岩浆活动的影响下，受到高温高压和化学活性物质的作用，使原岩的结构、构造甚至于化学成分都发生剧烈的变化而形成新的岩石---变质岩。（如粘土矿物在温度压力增高时可变为云母） 二、变质作用因素 主要因素为温度、压力和化学性质活泼的气体和溶液 （一）温度：影响变质作用的最基本因素 多数变质作用是随温度升高而进行的。变质作用发生的温度是有一定的范围，那么，变质作用的起始温度和终止温度是多少呢？目前的共同认识是： ◆起始温度：以浊沸石、蓝闪石、红柱石、钠云母、叶腊石等变质矿物的首次出现，作为变质作用的开始。这些矿物出现时的温度范围为是在150℃—250℃之间。这就是变质作用发生的起始温度。 ◆终止温度：原岩发生大规模熔融时的温度。 因此，变质作用的温度变化范围应为650℃—150℃之间。低于150℃属固结成岩作用；大于650℃岩石熔化，属岩浆作用范畴。 温度作用：非晶质结晶质（岩石结构变，组分不变） 细晶粗晶（岩石结构变，组分不变） 矿物新矿物（矿物成分、结构、构造变）
温度来源：◆地热增温率：1℃/33M ，需其它热源补充、迭加。 ◆放射性元素衰释放的热量：特点是总量大，不均匀，有时也极为可观。 ◆岩浆活动带来的热能：其强度和岩浆活动的规模有关，有时范围很小，仅限接触带，即是所谓的接触变质，有时也可能影响一个区域。 ◆应力作用下的摩擦热：其较为局部，如断裂带。 在变质作用过程中物质成分的变化，温度和压力起了重要作用，表现在： 温度变化，①使岩石通过释放或获得某些挥发分，发生化学成分重新组合，原矿物消失，新矿物生成。如，高岭石脱水（高温）反应 Al4［Si4O10］［OH］8 Al2［SiO4］O＋2 SiO2＋4H2O 方解石的脱CO2的反应 CaCO3 ＋SiO2CaSiO3 ＋CO2↑ ②矿物的重结晶－温度升高使岩石的小晶体，再次生长成大晶体。这是岩石在固态下质点重新排列，而不形成新矿物。如， CaCO3（微晶）CaCO3（粗晶） 石灰岩大理岩（质纯、洁白者称汉白玉） （二）压力 可分为静压力、流体压力、定向压力。 1.静压力（均向压力） 一般指由上覆岩层的负荷重量所引起的压力。这种压力是随深度增加而增大的，而且对岩石的作用力各向均等。 静压力的作用： ①压缩岩石，使岩石孔隙减小， 变得致密坚硬； ②矿物的原子、离子、分子间距缩小，形成比重大、体积小的新矿物。 （2）高压下，比重小、体积大的不同矿物可结合成比重大、体积小的新矿物。
变质岩知识点总结 一、基本概念 ?变质岩：是经过来自地球内部的能量对早先形成的岩石进行改造使其结构构造发生变化的作用而形成的岩石。 ?变质作用：原岩在新的物理，化学，环境下为建立新的平衡以达到相对稳定的自然现象。 二、变质作用的外部因素 ?温度：是主要因素：表现在：温度升高，岩石内部质点的活动能力升高，促进物质成分迁移，从而形成新的矿物。如高岭石经过高温吸热形成红柱石和石英的作 用，并且可以促进重结晶 ?压力：静水压力、定向压力、粒间流体压力 ?挥发物质的作用：除水的作用外，还有CO2, 、F、Cl、S、P等挥发物质的影响，分布于矿物的溶液中，称间隙溶液 三、变质作用的方式： ?重结晶作用：在高温下，矿物在固态的情况下，重新生长的过程，或是岩石中的化学组 分重新分配形成新矿物的过程。 ?变质结晶作用： 是指在变质作用的温度、压力范围内，原岩基本保持固态条件下，新矿物相的形成过程，同时还有相应的原有矿物质相消失。由于这种作用常常造成岩石中各种组分的重新组合，所 以又称为重组合作用
?交代作用： 是指变质条件下，由变质原岩以外的物质的带入和带出，而造成的一种矿物被另外一种化学成分上与其不同的矿物所置换的过程 ?变质分异作用 变质分异作用是指在岩石总成分不变的前提下，造成矿物组合不均匀的一种变质作用。 ?变形和碎裂作用 变形和碎裂作用是动力变质作用过程中岩石变质的主要方式。各种岩石在应力作用下，当应力超过弹性极限时，就会出现塑性变形或破裂现象。 在较高的温度和静压力条件下，岩石应变以塑性变形为主，此过程岩石保持着连续性和整体性。 在地壳浅部低温低压条件下，多数岩石具有较大脆性。当其受应力超过弹性限度时，就会出现碎裂现象。 四、变质岩的特征及分类 ?变质岩的物质成分 主要由SiO2 、 Al2O3 、 Fe2O3 、MgO 、 FeO 、 MnO 、CaO 、Na2O 、K2O、 H 2O、 CO 2 和TiO2、 P2O5 等氧化物组成 根据原岩的化学组成在变质作用过程中是否发生改变，把变质作用分为两类：一类 是等化学变质作用，另一类是异化学变质作用。 在等化学变质的情况下，变质岩化学成分（除H2O和CO2外）取决于原岩的化学成分。 等化学系列，系指具有同一原始化学成分的所有岩石；其中矿物组合不同是由变质作用类型和强度决定的，如基性岩石在区域变质条件下，随着变质程度增加出现绿片岩—→绿帘角闪岩—→斜长角闪岩—→斜长辉石岩，构成一个等化学系列。 等物理系列指同一变质条件下形成的所有岩石，其矿物组合的不同是由原岩化学成分决定的，如一个变质相或变质带的所有岩石。 ?变质岩的矿物成分: ◆主要决定于变质岩的化学成分和变质作用的程度，其次也与变质作用类型有关。 下面列举主要的造岩矿物 岩浆岩、沉积岩、变质岩中出现的矿物 主要在岩浆 中出现的矿物 主要在变质岩 中出现的矿物 主要在沉积岩 中出现的矿物 石英霞石帘石类蛋白石、玉髓钾长石白榴石符山石、方柱石粘土矿物云母鳞石英透闪石、阳起石盐类矿物斜长石类方钠石硅灰石海绿石 角闪石类蓝方石蓝闪石水铝石 辉石类黝方石硬玉、软玉 橄榄石歪长石绿泥石 磁铁矿玄武角闪石红柱石、蓝晶石和夕线石
第五章地表形态的塑造 第三讲河流地貌的发育 课堂巩固跟踪检测 [基础巩固组] 读图，完成1～2题。 1．图中H地的地貌类型是() A．“V”型谷B．冲积扇 C．河漫滩D．三角洲 2．下列四幅图描述了该河流谷地的特征，其中正确的是() A．只有①②B．只有②③
C．只有①③④D．①②③④ 解析：第1题，H地位于河流流出山谷口的位置，应是冲积扇。第2题，从X到Y等高线变得稀疏，海拔降低，坡度减小，下蚀减弱，侧蚀增强，河流变宽。 答案：1.B 2.D (2018·湖北宜昌二模)和田玉是一种深埋在地下的白云岩变质而成的大理岩，再经岩浆活动形成的岩石(这种石包玉的石与玉界限清楚，可以分离)。当岩石露出地表，经风化、流水冲刷和搬运、沉积，石与玉则分离，这便形成鹅卵石状的籽料。据此回答3～4题。 3．籽料形成过程中的地质作用的先后顺序是() A．岩浆侵入—变质作用—外力作用—地壳运动 B．变质作用—岩浆侵入—地壳运动—外力作用 C．变质作用—地壳运动—岩浆侵入—外力作用 D．外力作用—变质作用—岩浆侵入—地壳运动 4．根据材料和图片信息，图中寻找籽料的最佳地段是() A．①B．② C．③D．④ 解析：第3题，由材料可知：首先由白云岩变质形成大理岩；然后大理岩被
岩浆侵入，且被包入岩浆中形成新岩石；“岩石露出地表”说明有地壳上升运动过程；最后经外力作用玉、石分离形成籽料。 易错警示：侵入岩位于地下，能受到外力作用之前，必然要出露地表，则应有地壳上升运动过程。 第4题，由“流水冲刷和搬运、沉积”可知，籽料应位于河流落差由大变小的位置，即冲积扇处，图中③刚好位于山口冲积扇而符合条件。 答案：3.B 4.C 扇三角洲是由邻近高地推进到稳定水体中的冲积扇。读扇三角洲示意图，完成5～6题。 5．扇三角洲的特征是() A．发育在河流入海口B．分布在湿润区 C．沉积物大多为粉沙D．经多次堆积形成 6．图中的辫状河流() A．流量稳定B．河道较深 C．容易改道D．无结冰期 解析：第5题，图示扇三角洲发育在河流出山口，不一定分布在湿润区；扇三角洲沉积物具有明显的分选性，下层是砾石、粗沙，上层大多为粉沙、泥
《地质学》复习题 变质作用和变质岩 ●变质作用：在地壳一定深度内,由于温度、压力、应力等因素的综合影响和物理化学 条件的改变，使原来的岩石在基本保持固态下发生矿物成分、化学成分、岩石结构-构造的变化形成新岩石的一系列过程，称为变质作用。 ●变质岩——地壳中原来已经存在的各种岩石，在温度、压力和化学活动性流体的作用 下，使原来的岩石在结构、构造或物质成分上发生变化而形成的新岩石。 ●变质岩的标志矿物：变质过程中产生的部分新矿物，如石榴子石、蓝闪石、绢云母、 绿泥石、十字石、红柱石、阳起石、透闪石、滑石、硅灰石、蛇纹石、石墨等变质矿物。这些矿物是在特定环境下形成的稳定矿物，是鉴别变质岩的标志矿物。 ●变质岩的结构： 变晶结构——变质作用过程中，原岩在固态下发生矿物的重结晶、变质结晶作用，形成的结晶质结构。如：粒状变晶结构（石英岩、大理岩）、鳞片变晶结构（千枚 岩、云母片岩）、斑状变晶结构、等。 变余结构——变质程度较低，重结晶和变质结晶不完全，是变质作用过程中，残留的原岩的结构。如：变余碎屑结构、变余泥质结构（板岩）、变余斑状结构等。 ●变质岩的构造： 变成构造——原岩通过重结晶、变质结晶形成的构造，是在变质作用过程中形成的构造。如：斑点构造（斑点板岩）、板状构造（板岩）、千枚状构造（千枚岩）、片 状构造（片岩）、片麻状构造（片麻岩）、块状构造等。 片理构造——片理(片状构造) lamination，schistosity;schistosity。指岩石形成薄片状的构造。在变质岩区，由强烈变形和变质作用，使片状或板状 矿物成定向排列而形成的一种面状构造。板状、千枚状、片状、片麻状构造 可通称为片理。在变质岩中极为常见，是重要特征之一。 片麻构造——片麻状构造gneissic structure又称片麻理。变质岩中常见的一种构造，也是变质最深的一种构造。特征是岩石主要由浅色粒状矿物组 成，但有一定数量呈定向排列的深色片状或柱状矿物，后者在浅色粒状矿物 中呈不均匀的断续分布。 变余构造——岩石变质后仍保留原岩的构造特征，是变质岩中残留的原岩构造。如：变余层理构造、变余波痕构造、变余气孔构造、变余泥裂构造等。 ●变质作用类型，根据变质因素和地质条件的不同分为四种类型： 动力变质作用 接触变质作用 区域变质作用 混合岩化作用 ●
第五章变质作用与变质岩 §１.变质作用概述 前面我们讲了岩浆岩和沉积岩，这两类大岩石是人们最先认识的两类组成地壳的岩石，在地质学的萌芽时期（约三百年前，十九世纪）曾经发生过所谓“火成论”与“水成论”的论战。 以德国人魏尔纳为代表的一些地质学家，认为所有的岩石都是从海水中结晶沉淀而成的（沉积岩）——“水成论”。 以苏格兰学者郝屯为代表的认为并非所有岩石都是水成的，而多数是像花岗岩，玄武岩这样的岩石，由地下熔融物质冷凝形成的。——“火成论”。 这两大学派的争论持续了大约三十年，最后以“火成论”胜利告终。现在我们知道，组成地球的岩石，不仅有“水成”的沉积岩，“火成都市”的岩浆岩，还有经变质作用形成的变质岩。三大岩类在地壳中分布大致是： 岩浆岩占地壳总体积的64.7%； 沉积岩占地壳总体积的7.9%，占地表面积的75%； 变质岩占地壳总体积的27.4%。 一、概念 变质作用——岩石基本上在固态下，由于温度、压力及化学活动性流体的作用,发生成分、结构、构造等变化的地质作用。 变质岩——由变质作用形成的岩石。 原岩变质变质岩
二、引起变质作用的因素 (一) 温度： 影响变质作用的最基本因素 150°-180°～800°-900° 升温意味着获得了新的能量，矿物中质点活性增强，可使原来的非晶质 变为晶质，原来小晶粒长大。 （二） 压力： 1． 静压力——上覆岩石自重引起的，各向等同。 每公里厚的岩石压力为275巴； 地下10 公里 约2750巴； 地下 20公里 约5500巴。 静压力是各向同性的，作用结果使岩石中矿物变为密度大，体积小 的新矿物。 ２．定向压力 —— 作用于地壳岩石的侧向挤压力，具有方向性，主要是 构造力的作用造成。 定向压力的作用结果使岩石中片、柱状矿物定向排列。 （三）化学活动性流体 来源 地热 岩浆热
第5章变质作用与变质岩 一、名词解释 变质作用正变质岩副变质岩重结晶作用重组合作用交代作用接触变质作用气液变质作用蚀变动力变质作用区域变质作用混合岩化花岗岩化变质带双变质带片理变质矿物碎裂带 二、是非题 1.变质作用可以完全抹掉原岩的特征。（） 2.变质作用最终可导致岩石熔化和形成新的岩浆。（） 3.重结晶作用不能改变岩石原来的矿物成分。（） 4.接触变质作用常常影响到大面积的地壳岩石发生变质。（） 5.同质多相晶的矿物能够作为重结晶环境的指示矿物。（） 6.标志变质作用程度的典型的级别顺序是低级变质作用的绿片岩；中级变质作用的角闪岩和代表高级变质作用的辉石变粒岩。（） 7.标志高围压低温度形成的变质岩顺序是蓝片岩；紧接着是榴辉岩。（） 8.区域变质作用常常包含明显的机械变形。（） 9.区域变质作用的变质程度表现出水平与垂直方向上都有变化。（） 10.石灰岩经变质作用后只能变成大理岩。（） 11.片岩、片麻岩是地壳遭受强烈构造运动的见证。（） 12.高温、高压和强烈剪切作用是引起变质作用的最主要因素。（） 13.当加热时，所有的岩石都可在一定温度下重新起反应。（） 三、选择题 1.接触变质形成的许多岩石没有或几乎没有面理，这是因为（） a.接触变质时几乎没有什么变形 ; b.接触变质在高温条件下进行的 ; c.接触变质在低温条件下进行的 ; d.在变质过程中没有任何完好矿物重结晶。 2.富长英质成分（Al2SiO5的铝硅酸盐）的岩石在变质作用过程中随着温度、压力的逐渐增加可以形成Al2SiO5系列多形晶矿物，其顺序是（） a.蓝晶石、红柱石、夕线石; b.红柱石、蓝晶石、夕线石; c.夕线石、红柱石、蓝晶石 ; d.夕线石、蓝晶石、红柱石。 3.碎裂岩是动力变质的产物，它主要是由于（）和（）。 a.沿断裂带机械变形的结果 ; b.作为岩石接近熔点的塑性变形 ; c.与花岗岩侵入有关 ; d.与断裂附近密集的节理有关。 4.下列哪一个不是变质作用的产物。（）。 a.变斑晶 ; b.眼球花岗岩 ; c.斑晶 ; d.麻砾岩。
变质作用和变质岩的概念 变质作用的概念： 由内力地质作用引起物理、化学条件的改变，从而使地壳中原有岩石的化学组分、矿物组成、结构构造等方面在原岩基本保持固态的情况下 所发生的转化作用。变质作用与岩浆作用没有明显的界限（如混合岩化作用：低熔点的长英质物质被熔融形成液体相，与原岩中难熔组分相 互作用混合形成一种新的岩石。），但两者不同的特点是：变质作用基本在固态进行。 影响变质作用的因素（相当于变质作用的物化条件） 温度：是变质作用最积极主要的因素，多数变质作用是在温度升高的情况下进行的。主要表现： 1、温度升高引起重结晶作用（如非晶质蛋白石变成石英、石灰岩重结晶变成大理岩、石英砂岩变成石英岩等）和矿物多型变体的形成 （低温石英变成高温石英、变质岩中的蓝晶石红柱石变成矽线石等）。 2、温度升高引起岩石中各种组分重新组合形成新矿物，且伴随结构水、结晶水等的脱出。如高岭石在温度升高下转变为红柱石和石英 组成的红柱石角岩。【高岭石（吸热→）?（←放热）红柱石+石英+水】。白云母分解就形成硅线石+钾长石。【白云母+石英（吸热→） ?（←放热）硅线石+钾长石+石英】。 3、温度升高为变质反应提供能量，起到促进作用。 热源： 1-岩浆熔融体带来的热。 2-地热：地壳恒温层以下，温度随深度而改变，愈深温度愈高，呈有规律的增加。但单纯的地热不足以引起变质作用。恒温层以 下每向下增加100米所增加的温度数称为地热增温率（一般深度每增加100米温度平均增加3℃） 3-构造运动所产生的热，大规模推覆挤压由于摩擦产生大量的热能，可使岩石变成塑性状态，甚至发生局部熔融。 4-岩石中放射性元素蜕变放出能量。 5-地幔深部熔融体的重力分异，产生上升的热流，引起热液值的升高。 6-地壳中物质相转变释放出的热能等。 压力：根据压力性质和所起的作用划分。 1、负荷压力（P L）：又称围压。是一种均向压力，一般指岩石在一定埋深所承受上覆岩层的重力，负荷压力是深度和上覆岩层比重的 函数，主要表现如下。 使岩石孔隙减少，变得致密坚硬。如镁橄榄石+钙长石（负荷压力增大的情况）→石榴石 促使化学反应的速度加快或减缓。 引起结构的改变。如重结晶。 2、流体压力（Pf）：存在于岩石的粒间、显微裂隙及毛细孔隙中的流体物质（主要是水、二氧化碳等）对周围物质所产生的压力。如 果流体相在饱和封闭状态下，固体岩石所承受的压力能全部传导给流体相，所以（Pf）=（PL）。如果流体相在地 壳较浅部且自由流通状态下，（P f）=流体相重力＜（P L）。 3、定向压力：构造运动或岩浆侵入围岩时所产生的侧向挤压应力，主要发生在地壳表层，随深度增加而减弱。 化学活动性流体：通常指气态或液态的水溶液，由于压力差或浓度差引起流动，便对周围岩石发生交代作用，造成岩石中组分的带出带入，形成与原岩性质截然不同的变质岩石。如： 绢云母+绿泥石（脱水，温度升高→）?（←水化，温度降低）黑云母+水 白云母+石英（脱水，温度升高→）?（←水化，温度降低）钾长石+硅线石+水 蛇纹石+水镁石（脱水，温度升高→）?（←水化，温度降低）镁橄榄石+水 方解石+石英（去碳酸盐化→）?（←碳酸盐化）硅灰石+二氧化碳 变质岩的概念：由变质作用形成的岩石称为变质岩。 根据原岩类型划分为： 正变质岩：由岩浆岩经变质作用形成的变质岩。 副变质岩：由沉积岩经变质作用形成的变质岩。 简述对变质作用和变质岩的研究具有什么意义： 对变质作用和变质岩的研究可重塑一个地区地壳发展和演化的规律。 由变质作用所形成的矿床分布广泛，矿种众多。
第五章变质相和变质相系 第一节变质相 一、变质相的概念 1911年，23岁的戈尔德施密特（Goldschmidt）发表了对挪威奥斯陆（Oslo）地区接触变质作用研究的专著，第一次成功地把相律应用于变质岩中平衡矿物共生组合的研究。近于同时，与Goldschmidt同龄的芬兰人艾斯科拉（Eskola,1914、1915）也在芬兰西南的奥里耶维（Orij?vi）地区从事接触变质作用研究。 这两位变质相的先驱都精通理论化学，且志同道合，都希望把化学平衡的热力学原理应用于自然岩石。1919年，Eskola到奥斯陆，在Goldschmidt的实验室里工作。此间，他把挪威奥斯陆地区的研究成果与芬兰奥里耶维地区的研究成果进行了对比，发现了一个重要的事实，即化学成分基本相同的原岩在两个地区有不同的矿物共生组合，而且两个地区各自都达到了化学平衡。 奥里耶维地区奥斯陆地区 白云母＋石英红柱石＋钾长石 白云母＋黑云母堇青石＋钾长石 黑云母＋普通角闪石紫苏辉石＋斜长石 直闪石紫苏辉石 ◆造成这种差异的原因是什么呢？ 艾斯科拉把它归因于变质作用物理化学条件的不同：奥斯陆地区比奥里耶维地区变质作用的温度高而压力较低。进一步研究发现，化学成分基本相同的原岩在不同的温压条件下形成不同的矿物组合，大体相同的温压条件下形成的矿物组合随原岩总体化学成分的不同呈有规律的变化。这就是变质相的基本思想。 在此基础上，艾斯科拉（1920）提出了变质相的概念： ?一个变质相是指在类似的温度压力条件下遭受变质作用达到化学平衡的任何化学组成的岩石，其矿物组合与岩石化学成分之间有着固定的相互对应的关系。 奥里耶维地区接触变质岩构成一个相，称为“角闪岩相”；奥斯陆地区则构成另一个相，称为“辉石角岩相”。每个变质相在世界其它地区都可发现。 根据目前的研究现状，变质相的概念可确定如下： ?变质相是一定温压范围内形成的各种化学组成的变质岩中的一套变质矿物组合。它们在时间上、空间上反复共生，且矿物组合与岩石化学成分之间有着固定的、可以预测的对应关系。 在理解变质相的概念时应注意下列问题： ?一个变质相大体上是一个等物理系列，包括一定物化条件范围内形成的各种化学成分的变质岩石。因而变质相与岩石化学成分无关，不能依据个别岩石类型定义一个变质相。 ?“时间上、空间上反复出现”指同一变质相的岩石在不同时代、不同地区经常重复出现。这一方面说明它们在形成时接近化学平衡，另一方面表明它们能在大范围内进行对比。 ?“矿物组合与岩石化学成分之间有着固定的、可以预测的对应关系”，是Eskola从1920年开始就强调的变质相的精髓。意思是在一个变质相中，对应不同化学成分的岩石有不同的矿物组合，给定岩石化学成分后，就可预测相应的矿物组合。一个变质相内岩石化学成分与矿物组合的这种关系，是岩石系统达到化学平衡的必然结果，用成分—共生图解可很好地表示这种关系。 ?变质相的标志是一系列特征的矿物共生组合。通常用基性变质岩矿物组合划分变质
第三节.变质岩习题 一、名词解释: 1.变质岩: 由变质作用形成的岩石。正、副、复变质岩 2.变质作用: 原岩在地球内力作用下，矿物成分、结构、构造发生变化，变化过 程基本保持固体状态。 3.变质重结晶作用: 化学成分不变，结构改变、矿物颗粒加大，不产生新矿物。 4.变质结晶作用: 岩石基本保持固态，使新矿物产生、旧矿物消失的作用 5.变质反应: 岩石基本保持固态，使新矿物产生、旧矿物消失的化学反应。举出1—2 个变质反应。 6.交代作用: 在变质作用中，有物质的带入带出，岩石化学成分、结构、构造都 要发生改变。如： Ka++KAlSi3O8=NaAlSi3O8+K+ 7.变质分异作用: 原来均一的岩石变成不均一的岩石，产生条带、细脉、斑块等各种各样聚集体、变斑晶等。 8.复变质: 原岩为变质岩，再叠加变质作用。进变质.....，副变质..... 9.前进变质: 原岩为变质岩，再叠加变质作用，后期（次）比前期（次）变质温 度高。举例。 10.退变质: 原岩为变质岩，再叠加变质作用，后期（次）比前期（次）变质温 度低。举例。 11.正变质岩与副变质岩: 正变质岩：原岩为岩浆岩。举例。副变质岩：原岩为 沉积岩。举例。 12.变形与碎裂作用: 在应力作用下：在地壳浅部，使岩石、矿物物发生碎裂、 脆性变形；在地壳深部和上地幔， 岩石、矿物发生塑性变形。...... 13.连续反应: 反应物和生成物都是纯相，反应物消失时，反应物消失时，生成 物就形成了。举例（略）。
14.不连续反应: 不连续反应：反应物和生成物都是成分可变的固溶体，生成物 形成时，反应物并不消失，只 是成分改变......举例（略）。 15.共生组合: 天然岩系统处于一定外界条件下达化学平衡的矿物组合。 共生组合的5 个标准......（略） 16.共生分析: 从研究变质岩矿物共生组合特征及其变化规律出发，应用相律， 分析矿物组合与岩石化学成 分及物化条件的关系。 17.变质相: 一定温压范围内形成的各种化学组成的变质岩中的一套变质矿物 组合。它们在时、空上反复 共生，且矿物组合与化学成分之间有固定的、可以预测的对应关系。 18.等物理系列: 在相同或基本相同的变质条件下形成的所有岩石。举例......（略） 19.等化学系列: 化学成分相同或基本相同的岩石，在不同变质条件下形成的一系列岩石。举例（略）。 20.不稳定矿物: 又称残余矿物，变质结晶反应不完全彻底，而残存的原岩矿物。举例........（略） 21.稳定矿物: 又称新生矿物，变质结晶反应生成的新生矿物。举例........（略） 22.特征矿物: 仅在一个狭窄P.T 范围内稳定存在的矿物，能指示变质P.T 条件。举例......（略） 23.贯通矿物: .在一个很宽的P.T 范围内稳定存在的矿物，不能指示变质P.T 条件。举例......（略） 24.变质岩石结构: 指岩石中矿物的结晶程度、形态、大小及相互关系。概念与 岩浆岩结构类同。分变余、变成、 碎裂结构。 25.变质岩石构造: 指岩石中各种矿物的空间分布特点和排列状态。分变余、变成、混合三类构造。
一、名词解释 变质作用正变质岩副变质岩重结晶作用重组合作用交代作用接触变质作用接触热变质作用动力变质作用区域变质作用混合岩化变质带片理变质矿物文档来自于网络搜索 二、是非题 .变质作用可以完全抹掉原岩地特征.（） .重结晶作用不能改变岩石原来地矿物成分.（） .接触变质作用常常影响到大面积地地壳岩石发生变质.（） .标志变质作用程度地典型地级别顺序是低级变质作用地绿片岩；中级变质作用地角闪岩和代表高级变质作用地辉石变粒岩.（）文档来自于网络搜索 .标志高围压低温度形成地变质岩是蓝片岩；（） .区域变质作用常常包含明显地机械变形.（） .石灰岩经变质作用后只能变成大理岩.（） .片岩、片麻岩是地壳遭受强烈构造运动地见证.（） .高温、高压和化学活动性流体是引起变质作用地主要因素.（） .当加热时，所有地岩石都可在一定温度下重新起反应.（） 三、选择题 .接触变质形成地许多岩石没有或几乎没有面理，这是因为（） .接触变质时几乎没有什么变形.接触变质在高温条件下进行地.接触变质在低温条件下进行地.在变质过程中没有任何完好矿物重结晶.文档来自于网络搜索 .富长英质成分（地铝硅酸盐）地岩石在变质作用过程中随着温度、压力地逐渐增加可以形成系列多形晶矿物，其顺序是（）文档来自于网络搜索 .蓝晶石、红柱石、夕线石; .红柱石、蓝晶石、夕线石.夕线石、红柱石、蓝晶石.夕线石、蓝晶石、红柱石.文档来自于网络搜索 .碎裂岩是动力变质地产物，它主要是由于（）和（）. .沿断裂带机械变形地结果.作为岩石接近熔点地塑性变形.与花岗岩侵入有关.与断裂附近密集地节理有关.文档来自于网络搜索 .下列哪一个不是变质作用地产物.（）. .变斑晶.眼球花岗岩.斑晶.麻粒岩. .蓝片岩是什么变质环境地标志性产物？（）. .接触变质.高温低压变质带.低温高压变质带.区域变质. .变质岩约占地壳物质体积地百分之几？（） . .花岗片麻岩与花岗岩重要不同点在下列各点中是哪一点？（） .化学成分不同.矿物成分不同.岩石结构、构造不同.色率和比重不同. 四、填空题 .在变质作用过程中，原岩转化成变质岩地过程基本是在（）状态下进行地. .当岩浆侵入围岩时，接触带往往发生（）作用，如果见有角岩、石英岩或大理岩则是（）变质，见有矽卡岩则是（）变质地结果.文档来自于网络搜索 .接触变质带地宽度取决于侵入体地（）及围岩地（）. .当区域变质作用发生时强烈地剪切作用伴随重结晶作用，使变质岩具有新地结构、构造，常见地构造有板劈理和（）、（）、（）、（）等.文档来自于网络搜索 .板岩、（）、（）和片麻岩是最常见地区域变质岩. .变质反应常包括（）和二氧化碳地释放.
