岩石学经典课件：变质岩

a tectonic breccia consisting of reddish marble clasts with some white calcite veining and minor serpentinization (greenish areas). From the Apenine Mountains of northwestern Italy
2、区域变质作用
是在大面积内发生的区域 性的变质作用，是地壳活 动带伴随强烈造山运动所 发生的一 种变质作用。 影响区域变质作用的因素 是多样的，温度、压力和 具化学活动性的流体都起 着重要的作用。
包括埋藏变质作用
3、混合岩化作用
在区域变质作用的基础上，由地壳内 部热流升高而使变质岩局部熔融形成的熔 体经过渗透、交代、贯入变质岩形成混合 岩的一种变质作用。混合岩化作用实际上 是区域变质作用进一步深化的结果。
交代 作用
封闭体系
开放体系
有
既取决于原岩成分，又与交代 作用的类型和强度有关
1、化学成分
表4－1各变质岩化学类型的化学成分及其矿物组成
2、矿物成分
特征变质矿物
仅稳定存在于很小的温度和压力范围内的矿物。
认识变质岩的标志
（二）、结构 变余结构 变晶结构 变形结构
1、 变余结构
在变质程度较浅的变质岩中，由于重结晶作用和变 质反应进行得不彻底，原岩中的一些结构特征被部 分地保留下来，这样形成的结构，称为变余结构。
(2) 板状构造
板状构造是泥质岩或硅质岩经低级区域变质作 用的产物，其表现为岩石呈现一种互相平行的 破裂面(常斜切层理)，表面光滑平整。
(3) 千枚状构造
千枚状构造是泥质或凝灰质岩石经区域变质作用形成 的一种构造。 岩石中各组分已基本重结晶成微细晶体且定向排列， 破裂面具强烈的丝绢光泽。岩石发育小褶皱和挠曲。
岩浆热 构造摩擦热 地热
西藏羊八井温泉
2.压力
1). 静压力
静压力是由上覆岩石引起的负荷压力。静压力增大，有利于 形成分子体积小、密度较大的新矿物。
2).粒间流体压力
变 质 作 用 过 程 中 ， 岩 石 颗 粒 间 充 填 的 由 H2O 、 CO2 、 O2……等挥发性组分构成的粒间流体，受负荷压力而形成 流体压力。
第四章 变质岩
一 变质作用 二 变质岩的基本特征
三 变质岩的类型
(动力变质岩、区域变质岩
接触热变质岩、交代变质岩、混合岩)
一
变质作用
变质岩形成过程 物理化学条件变化(P、T)
原岩
变质岩
成分 结构 构造
能源来自地球内部
地球上已形成的岩石（火成岩、沉积岩和变质岩）
因地质环境变化而处于新的物理－化学条件所发 生的成分（化学的和矿物的）、结构和构造的一 系列变化，
野外识别标志
1）常呈带状分布，宽度和延长变化很大，常常斜切地层。 2）在断裂带内的岩石常具碎裂结构、碎斑结构、糜棱结构和条带 状构造、眼球状构造等。 3）断裂带内岩性变化复杂，具有各种类型的碎裂岩，颜色变化也 多种多样，如绿色、紫色、黄绿色、黑色等。有时还具这些颜色的 混合杂色，有人称之为动力色。 4）断裂带内岩石的次生节理、劈理、各方向的擦痕、“断层泥” 等均较发育，破碎较为明显。 5）由于沿断裂带常有水及其他溶液的活动，所以常出现硅化和形 成一些次生矿物，并有铁染现象。 6）由于断裂带往往穿过不同的岩层，在地貌上常构成陡崖或似岩 脉状，或成负地形。 7）由动力变质作用形成的绿色片岩、蓝闪石片岩等往往突然出现 又突然消失，与围岩的岩性很不协调（甚至在附近很难找到这样的 岩性）。 8）在岩体中往往出现岩相带突变的现象。
3). 应力 (或称定向压力）
主要与构造运动有关，多集中于断裂带和构造活动带附近。
3.化学活动性流体
沉积岩中的孔隙水 岩浆活动时析出的液体 地幔上升的挥发性溶液
4.时间
(三)
变质作用的类型
1、动力变质作用（变形变质作用）
是在构造运动产生的定向压力（应力）的作用下 使岩石发生破碎和塑变的一种变质作用。动力变质作 用形成的岩石一般分布于断层破碎带附近和大的韧性 剪切带内。
(一) 变质作用的方式
(使岩石发生变质的途径或形式)
1. 重结晶作用
指在变质条件下, 同种矿物间的溶解, 组分迁移, 再沉淀 结晶的改造作用. 此过程中没有新的矿物相出现。 如石灰岩受热力作用变质成显晶质的大理岩的过程、 就是重结晶作用。
灰 岩
T、P 重 结 晶
大理岩
2.变质反应(变质结晶作用)
(2) 碎裂结构
岩石中多数矿物发生破碎或具裂纹，但大体保留 矿物原形，这种结构称为碎裂结构。
Foliated cataclasite in the core of the San Gabriel fault, San Andreas System, California
(3) 碎斑结构
碎斑形状不规则，具撕碎状边缘、裂纹。碎基是细 小碎粒至隐晶质的粉末。
1.板岩
具板状构造的区域变质岩。 板岩的变质程度很低，原岩的矿物成分基本上没有重结晶或 只有少量重结晶，经过脱水，硬度增高。 板岩外表呈致密隐晶质状，其矿物成分难以鉴别; 有时在板理面上有少量的云母、绿泥石等新生矿物。
板岩一般由泥质岩、粉砂 岩、中酸性凝灰岩经轻微 变质而成。通常按其颜色 或含杂质的不同加以命名， 如黑色炭质板岩、黄绿色 粉砂质板岩、灰色凝灰质 板岩等。其相应的结构为 变余泥质结构、变余粉砂 质结构、变余凝灰质结构 等。
(4) 糜棱结构
微粒因具定向性而表现出似流动的构造
(三)、构造
1). 是变质岩命名的主要依据 2). 为恢复原岩提供帮助，如变余层理构造证实原岩为陆 源碎屑岩中的砂页岩 3). 有助于判别变质作用的类型，如具定向构造且为大范 围分布的岩石肯定形成于区域变质作用。 4). 为地质工程和寻找地下水提供资料，如片状构造的岩 石具较好的隔水性，但在强度上却较差，尤其在其片理 面产状较陡时易滑移，这不仅会给工程施工带来困难， 重要的是它会引发滑坡、崩塌等地质灾害。
(带入)
钠长石
(带出)
4. 变质分异作用
原来均一的岩石变为矿物排列和聚集不均一的现象
5. 变形作用
塑性变形
脆性变形
(二)、 变质作用的控制因素
溫度、压力、活动性流体和时间
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ1. 温度(最主要和最积极的因素)
放射性蜕变热 1g花岗岩一年因其内放射性元素蜕变所释放的热 能为3×10-5J，若以地壳内花岗岩厚度为20km计， 则花岗岩释放的总能量为1019J，该能量要比百万 吨级核爆炸能量大250 000倍。 相转变释放热 地球内部相转变的形式有多种， 仅地球内壳-幔边界辉长岩与榴辉岩间相转变所释 放的热能就达1.6×104J。
(4) 片状构造
岩石中各组分全部结晶成显晶质且定向排列而 形成的一种构造。
岩石中各 组分全部 结晶、而 且肉眼可 以分辨出 矿物颗粒
(5) 片麻状构造
片麻状构造是岩石中各组分全部结晶成显晶质，且以
粒状矿物为主、片状矿物与粒状矿物均定向排列而形成
的一种构造。
块状构造 观察变成构造的步骤：
首先观察岩石中各组分是否具有定向性 若具定向性再根据重结晶程度和颗粒的肉眼 分辨程度依次确定斑点、板状、千枚状、片 状、片麻状等构造。 若岩石不具定向构造，则可直接确定为块状 构造。
4、接触热变质作用
在火成侵入体 侵入到围岩时由 于岩浆体的高温 对围岩烘烤的影 响而使岩石发生 的重结晶和变质 结晶作用。
5、交代变质作用(气液交代和接触交代)
具有化学活动性的热水溶液和气体以及活 动性元素对岩石进行交代而使岩石发生化学 成分和矿物成分改变的一种变质作用。
气液交代：
化学活动性流体引起
1.构造角砾岩（破碎角砾岩）
指断裂带中因断裂作用使原岩破碎成角砾( > 2mm)，并 被细碎屑、泥质及部分外来溶解质胶结而成的岩石。
2.碎裂岩
具碎裂结构和碎斑结构的 岩石。碎裂岩中的碎屑粒 径主要为0.1-2mm。
3.糜棱岩
具糜棱结构的构造岩，多发育在长英质岩石中。
（1）由极细的碎基和眼球状碎斑组成 （2）岩性坚硬致密 （3）具流状构造和眼球状构造 （4）常见的刚性矿物颗粒为石英和长石
在变质作用的温度、压力范围内，在原岩基 本保持固态的条件下通过特定的化学反应使旧矿 物消失、新矿物形成的一种变质方式。
3.交代作用
因流体的运移使固态岩石中的活动性组分与 外界环境产生复杂的物质交换，从而改变原来岩 石总体化学成分的一种变质方式。
KAlSi3O8 + Na+
NaAl3O8 + K+
钾长石
（3）按变晶矿物的形态划分
粒状变晶结构 又称为花岗变晶结构 鳞片变晶结构 大部分变晶矿物为片状 纤状变晶结构 大部分变晶矿物为一向延长的纤 维状颗粒
描述的方式为：粒度+次要矿物形态的结构+ 主要矿物形态的结构
如某片麻岩的粒度为中粒，次要矿物黑云母 为鳞片状，主要矿物石英、长石为粒状，其 结构可称为中粒鳞片花岗变晶结构。
碎裂结构 3、变形结构 糜棱结构
(1)角砾状结构
张应力条件下形成的 角砾状岩石碎块，
多是由肉眼可见的岩
石碎块和碎屑构成的。
a tectonic breccia consisting of black micritic limestone clasts in a whitish carbonate cement. From the Pyrenees Mountains of far-southern France.
四、区域变质岩
是原岩经区域变质作用形成的岩石，它是变质岩中分布最 广、变质作用过程持续时间最长的一类变质岩，如太古宙 的大陆陆核和显生宙的造山带均为区域变质岩。