第三节 变质作用与变质岩

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。

2.定向压力指由构造运动所引起的侧向挤压力，分挤压力和剪切力。

岩石在定向压力的作用下，当超过弹性极限时可发生变形，而当超过强度极限时则发生下破裂。

定向压力作用：①岩石结构、构造改变；②引起变质岩定向构造的形成（片理、线理构造）③促进粒间流体的活动，加速变质作用的进行。

作用结果使岩石中片状、柱状矿物定向排列。

（三）化学活动性流体化学活动性流体，通常指气态或液态的水溶液，它对岩石的变质作用起了重要作用。

成分：以H2O、CO2为主，含其它挥发分。

来源：①存在岩石颗间孔隙及裂隙中以水为主的流体；②矿物结构中的流体(含H2O、CO2及其它挥发分) ；③岩浆分逸的流体；④地壳深部物质分逸出富含K、Na、SiO2等成分的热液。

存在于岩石孔隙和裂隙中的这些流体，在一定的温度、压力条件下，将岩石中的一些元素溶滤出来，促使化学组分迁移，再分配，形成与原岩性质完全不同的变质岩。

控制反应进程；扩散、迁移元素，改变化学成分。

化学成分的交换（交代作用）某些元素从原岩中带出，另一些元素从外部带入，使岩石的化学成分和矿物成分发生改变，这种作用称交代作用。

比如，钾长石被Na＋交代，转变为钠长石并带走K＋。

K［AlSi3O8］＋Na＋→Na［AlSi3O8］＋K＋交代作用在侵入岩与围岩接触带较典型。

特别是当中酸性岩浆侵入到碳酸盐围岩中，岩体中的SiO2、Al2O3等成分被带进围岩，而围岩中的CaO、MgO等成分被带入岩体，在岩体与围岩接触带两侧出现石榴子石、透辉石、透闪石、阳起石等矿物组合。

这些变质矿物的化学成分中都含有SiO2、Al2O3 、CaO、MgO。

这说明通过交代作用，物质的化学成分发生了交换。

三、变质作用类型五、变质岩的结构（变晶结构、变余结构、碎裂结构）1. 变晶结构：是原岩在变质过程中发生重结晶形成的结晶结构。

粒状变晶结构●斑状变晶结构●鳞片状变晶结构●◇变晶矿物颗粒形态——粒状变晶结构●变晶矿物（石英、长石等）呈近于等粒。

矿物颗粒成简单的多边形或浑圆形，彼此接触线较为平直，有时称平直镶嵌粒状变晶结构，是热变质反应达到平衡的结构。

◇变晶矿物颗粒的相对大小－斑状变晶结构在粒度较小的矿物集合体中有相对较大的斑状晶体，基质和斑晶粒度差别悬殊，基质是可以各种结构，因为这些斑晶是在变质作用中形成的，故称变斑晶。

一般情况，随着变质程度的加深，其晶体较大，晶形完好，包体减少，双晶、解理等光性特征渐明显。

◇变晶矿物颗粒形态——鳞片变晶结构岩石主要由云母、绿泥石、滑石等片状矿物组成，此种结构常组成结晶片理发育的变质岩，多数情况下，这些片状矿物都是定向排列，但有时也可以是无定向排列的，导致岩石呈块状结构。

2. 变余结构：是具有原岩结构和变质岩结构的双重特征，相应地称为变余斑状、变余粒状、变余泥状。

3. 碎裂结构：动力变质作用的定向压力使岩石发生破裂、弯曲或磨成碎屑、岩粉所形成的结构。

六、变质岩的构造指变质岩中矿物排列和分布的特点。

1. 块状构造：岩石中变晶矿物颗粒无定向排列形成均一的块状。

如石英岩、大理岩2. 片理构造：岩石中所含的大量片状、板状和柱状矿物在定向压力作用下，平行排列形成的，岩石极易沿片理劈开。

根据矿物组合和重结晶程度，片理构造又可分为下面几类(3)片状构造岩石由大量显晶质的细粒到粗粒的片状矿物（云母、泥绿石、滑石）或柱状矿物（角闪石、阳起石）受力后，平行排列而成。

特点：沿平面较易劈开，劈面光泽很强。

如云母片岩。

（5）条带状构造岩石中长石、石英等浅色粒状矿物与暗色矿物分别集中成或宽或窄的条带，这些宽窄不同的条带成不均匀地相间排列。

混合岩常常具有这种构造（右上图）3. 变余构造：变质岩中保留下来的原岩构造，如变余气孔构造、变余层理构造、变余泥裂构造等，以变余层状构造最为普遍，是判断原岩属于岩浆岩或沉积岩的重要依据。

与沉积岩有关的变余构造：变余层理构造、变余波痕构造等。

与侵入岩有关的变余构造：变余条带构造等与喷出岩有关的变余构造：变余气孔构造、变余杏仁构造、变余枕状构造、变余流纹构造等七、常见的变质岩●板岩为由粘土（如页岩）、粉砂质或中酸性凝灰岩经区域变质而成的浅变质岩。

●千枚岩为富泥质（包括凝灰岩）岩石经浅变质而成，分布很广。

●片岩可以由各种岩石在高温高压下变质而成；也可以是千枚岩进一步变质，矿物重结晶而成。

●片麻岩是一种受到变质作用较深，它可以由各种岩石变质而成。

●大理岩是碳酸盐类岩石（石灰岩和白云岩）在高温或高压下经过重结晶作用形成的岩石。

●大理岩是变质岩的一种，因在中国由于云南省大理县盛产这种岩石而得名。

由碳酸盐岩经区域变质作用或接触变质作用形成。

主要由方解石和白云石组成，此外含有硅灰石、滑石、透闪石、透辉石、斜长石、石英、方镁石等。

具粒状变晶结构，块状（有时为条带状）构造。

通常白色和灰色大理岩居多。

●中国是使用大理岩最早和最多的国家之一，在公元前12世纪的殷代就有用大理岩雕刻的水牛，北京和全国各地许多著名的古代和现代建筑中都广泛使用了大理岩。

天安门前的华表，故宫内的汉白玉栏杆及保和殿后面重达250吨的云龙石，人民英雄纪念碑的浮雕，人民大会堂门前的大石柱和宴会厅，北京地下铁道的车站等都是用大理岩装饰而成。

●石英岩是由石英砂岩变质而成（石英岩含量大于85％），石英岩与石英砂岩比较，石英岩更加坚硬致密，光泽较强。

颗粒与胶结物之间无明显界限。

●一般是由石英砂岩或其他硅质岩石经过区域变质作用，重结晶而形成的。

也可能是在岩浆附近的硅质岩石经过热接触变质作用而形成石英岩。

●化学成分：石英：SiO 2 。

结晶状态：晶质集合体，粒状结构。

常见颜色：各种颜色，常见绿色、灰色、黄色、褐色、橙红色、白色、蓝色等。

光泽：玻璃光泽至油脂光泽。

摩氏硬度：7● 1.石英岩的硬度高，吸水较底，可以作为建筑材料，特别是用做户外用石，像是铺路石，地板，覆层等等。

● 2.石英岩的颗粒细腻，结构紧密，可以作为工艺品雕刻用石，特别是纯色的石英石。

● 3.由于石英岩独特的晶体结构，使其呈现出缤纷华丽而又独特的颜色及纹理，有特殊的装饰效果。

● 4.石英岩分布广泛，方便开采，容易加工，成本低廉，是性价比很高的石材产品。

● 5.此外石英岩的用途广泛，能作为制造玻璃、陶瓷、冶金、化工、机械、电子、橡胶、塑料、涂料等行业的的重要原料。

● 6.石英岩具有极好的耐高温性，通过物理加工为不同的粒度，可作为炼钢用耐火材料。

●但是石英岩质地较脆，弯曲强度不好佳，容易短裂，部分品种辐射较高。

变质岩总结:●变质岩的构造是识别的重要标志，多数变质岩具片理构造。

●变质矿物也是识别的重要标志●变质岩常比原岩硬度大，结晶颗粒大，光泽强。

●注意变质岩与原岩的联系。

变质岩露头及其风化碎屑物的形状取决于变质前原岩石的种类。

思考题:1.什么是变质作用？引起变质作用的因素有哪些？2.变质作用主要分为哪些类型？3.大理岩、石英砂岩的形成及特征。