普通地质学(谢文伟,黄体兰,周仁元,王嵩莉) 第十六章 变质作用与变质岩

2019/5/13,*,普通地质学,第十六章 变质作用与变质岩,江西应用技术职业学院 谢文伟 谢宇飞 制作,石灰岩 大理岩；泥质岩 角岩；石英砂岩 石英岩,16.1 变质作用的因素（温度）,变质作用 是指地壳中已经形成的岩石，在基本处于固体状态下，受到温度、压力及化学活动性流体的作用，发生矿物成分、化学成分、岩石结构和构造等变化而形成的新岩石的过程。,形成新的矿物使岩石内部物质重新组合，非晶质变为结晶质，形成新的矿物。,重结晶作用使晶粒细小的岩石变成晶粒粗大的岩石。,主要有来自地球内部的热能（地热、岩浆热、岩石断裂产生的高温等），不同区域、不同深度其热能也不同；温度升高增加了岩石内部质点的活动性，因而使岩石产生物理化学变化：,一、温度,第一节 变质作用的因素,压力增大往往伴随着温度升高，因此在温度、压力的共同作用下，也会产生重结晶并形成新的矿物。如：泥质岩 板岩、千枚岩、片岩,16.1 变质作用的因素（压力）,CaAl2Si2O8+(Mg,Fe)2SiO4 Ca(Mg,Fe)2Al2SiO43,钙长石 橄榄石 石榴子石,1.静压力（均衡压力或围压）由上覆岩层的重力引起的。静压力使岩石的体积缩小、密度加大，变得致密坚硬，并形成新的矿物。如：,二、压力,2.定向压力（侧压力、动压力、应力）,由构造运动或岩浆活动引起的挤压力，使岩石中矿物垂直于压力方向排列，产生片理构造、片麻状构造等。同时还能形成新的矿物：石英 、云母 、绿泥石 、石墨等,16.1 变质作用的因素（化学活动性流体）,三、化学活动性流体,1.来源：主要来自岩浆和深层热水溶液，也可以是原来的岩石中的流体。,2.成分：主要是水、二氧化碳以及氧、氟、氯、硼、磷等易挥发性组分。,3.作用方式：流体与温度、压力等共同作用，活动在岩石的破碎带、接触带以及矿物颗粒间的空隙中，与周围岩石发生一系列交代作用 ，产生组分的迁移（带出或带入），引起岩石物质成分的变化。如：,上述三种因素相互联系、相互影响、共同作用，只是在一定的地质条件下，某种因素起主要作用而已。,16.2 变质岩的特征（矿物）,变质岩最主要的特征是：岩石重结晶明显、岩石具特有的结构和构造。,一、变质岩的矿物,一部分矿物是在原岩中也存在的矿物，如石英、长石、云母、角闪石、辉石、磁铁矿以及方解石、白云石等。 还有一部分矿物是在变质过程中产生的新矿物，如石榴子石、蓝闪石、绢云母、绿泥石、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。,第二节 变质岩的特征,16.2 变质岩的特征（结构）,变晶结构原岩在固态下发生重结晶、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）等。,二、变质岩的结构,变余结构变质程度较低，重结晶和变质结晶不完全，保留有原岩的结 构。如：变余泥质结构（板岩）、变余斑状结构等。,16.2 变质岩的特征（构造）,三、变质岩的构造,变余构造岩石变质后仍保留原岩的构造特征。如：变余层状构造、变余波痕构造、变余气孔构造等。,板岩,千枚岩,片岩,斑点板岩,变成构造原岩通过变质作用形成的特有构造。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）以及块状构造（石英岩）、条带状构造（混合岩）等。,混合岩,石英岩,片麻岩,16.3 变质作用类型及代表岩石（接触变质）,第三节 变质作用类型及代表岩石,一、接触变质 在岩浆侵入体与围岩的接触带上，主要由较高温度和挥发性流体所引起的变质作用。,1.接触热变质作用以温度增高为主，岩石受热后发生矿物的重结晶。,16.3 变质作用类型及代表岩石（接触变质）,2.接触交代变质作用,矽卡岩,岩石常为暗绿色或暗棕色，少数为浅灰色。粒状或不等粒状变晶结构，块状构造。主要由石榴子石、透辉石、绿帘石、透闪石、阳起石、硅灰石等变质矿物组成 。常含有Fe、Cu、Zn、W 等金属矿物。,除温度以外，来自岩浆的挥发性物质（气水热液）与围岩发生交代作用，使岩石发生复杂的化学变化，并产生新的矿物。最典型的代表是酸性岩浆与碳酸盐岩石接触交代形成矽卡岩，并且常形成矽卡岩矿床。,（引自image.baidu.com）,16.3 变质作用类型及代表岩石（动力变质）,构造运动使岩石产生破碎、变形、重结晶的一种变质作用，主要出现在断裂带附近，常形成特有的构造岩、碎裂岩、角砾岩和糜棱岩等。,二、动力变质作用（破裂变质作用）,断层角砾岩（构造角砾岩）,原岩破碎成角砾，角砾大小不等，具棱角，岩性与断层两侧岩石相同，并被成分相同的微细碎屑及地下水中的物质所胶结。,糜棱岩,岩石遭受强烈挤压形成粒度极细小的矿物碎屑， 经再胶结而成的岩石。主要矿物为细粒石英、长石及少量新生矿物如绢云母、绿泥石等，有时含少量原岩碎屑，呈碎斑结构。常呈条带构造。,16.3 变质作用类型及代表岩石（区域变质）,由温度、压力以及化学活动性流体等综合因素引起的广大范围内的变质作用。影响范围可达数千到数万平方千米以上，影响深度可达30km以上。与所处的大地构造位置关系密切，往往形成条带状区域变质带。,三、区域变质作用,1. 高压低温变质带,2. 低压高温变质带,发生于板块俯冲带上。地温梯度低，约为725km，在地下2030km处，温度约为300。板块俯冲的挤压力和上覆板块的静压力很高，于是产生高压低温变质带，形成以蓝闪石为特征矿物的变质岩。,由于俯冲板块在地幔中熔融消失引起挥发物和岩浆上升，导致岩浆活动，地温梯度高，约2560km，在地下不到10km处，温度最高可达到600。静压力不大，从而出现高温低压变质带，形成以红柱石、矽线石为特征矿物的变质岩。,16.3 变质作用类型及代表岩石（区域变质）,区域变质作用常与强烈的构造运动有关，与一定区域范围内的构造变形、岩浆活动等同时出现。因此在同一个区域变质岩发育的地区，常常可以出现变质程度不同的岩石呈明显的条带状分布称为区域变质带。,16.3 变质作用类型及代表岩石（区域变质）,具显微变晶结构，千枚状构造，片理面具强丝绢光泽。原岩类型与板岩相似，但基本上已重结晶。矿物组分为绢云母、绿泥石、石英、钠长石等,具变晶结构，片状构造。原岩已全部重结晶。常见矿物有云母、绿泥石、角闪石、石英、斜长石等,具鳞片粒状变晶结构，片麻状构造或条带状构造。主要由长石、石英、黑云母、角闪石或辉石等构成,千枚岩,片岩,片麻岩,具粒状变晶结构，块状构造。主要由长石、辉石、石榴子石、石英等粒状矿物组成，以长石为主，一般不含黑云母、角闪石等矿物,麻粒岩,典型区域变质岩石标本,16.3 变质作用类型及代表岩石（混合岩化）,区域变质作用进一步发展，由于地壳内部热流量的增大和动力作用的增强，产生深部热液和重熔岩浆，它们广泛渗透、扩散、交代，并注入围岩中，形成变质岩基体和长英质脉体组成的混合岩。是变质作用向岩浆作用转变的过渡性地质作用。如果热流量继续升高则转变为花岗岩 化作用，形成地壳 深熔型花岗岩。,四、混合岩化作用（超深变质作用）,由基体和脉体组成。基体一般是变质程度较高的各种片岩、片麻岩，颜色常较深；脉体约含1550%，是侵入的熔体或热液中沉淀的物质，其成分是石英、长石，颜色常较浅。基体与脉体的界线一般较清楚。,混合岩,16.4 变质矿床,第四节 变质矿床,在变质岩地区遭受变质作用改造过的矿床（受变质矿床 ）和由变质作用形成的矿床（变成矿床 ）统称为变质矿床。,受变质矿床原来已经是矿床，受到变质作用后，矿石的成分、结构、构造及矿体的形态、产状、品位和规模等方面发生了变化，但其工业用途未改变的矿床。,按变质成矿作用的类型，可将变质矿床划分为接触变质矿床、区域变质矿床和混合岩化矿床。,变成矿床岩石中的某些组分，经变质作用后成为工业价值的矿床，或由于变质作用改变了工业用途的矿床。,由于岩浆的侵入引起围岩温度增高，产生重结晶作用而成的矿床。,一、接触变质矿床,煤变质后形成石墨矿床、高铝的岩石变质后形成红柱石矿床、石灰岩重结晶变成大理岩矿床。这些矿床均为变成矿床。,16.4 变质矿床,在混合岩化过程中，由于广泛而强烈的热液交代作用，交代重结晶作用，使成矿物质产生迁移和富集，形成的矿床。,主要矿床有：区域受变质铁矿床；区域受变质磷矿床；区域变成石墨矿床。如：鞍山沉积变质铁矿床、新海连市沉积变质磷矿床。,二、区域变质矿床,在区域变质作用下，原来的岩石或矿石被改造产生有用矿物富集，形成的矿床。,主要形成于早前寒武纪地盾或地块中，少数产于寒武纪以后的区域构造带中。矿床规模大、种类多，矿体形状多呈层状、透镜状。主要有铁、铬、镍、铂、金、铀及铜、铅、锌、银等金属矿产和磷、硼、菱镁矿、石墨、石棉等非金属矿产。,三、混合岩化矿床,主要矿产有铁、铜、铀、稀土元素等金属矿产及硼、白云母、磷灰石、刚玉、石墨等非金属矿产。,16.5 地质作用小结,第五节 地质作用的相互关系及岩石的循环,1. 内力地质作用动力能源来自地球内部，作用范围包括整个岩石圈。使壳幔物质能量交换、岩石圈发生变形、变质或重熔，以至形成新的岩石，或者使岩石圈分裂、漂移、融合，使海陆变迁、大地构造格局发生重大变化。,3. 各种地质作用是相对独立的，又是相互依存的，是对立的又是统一的。以内力地质作用为主导，不但促使地球内部物质运动、变化，而且改造、控制地表形态。对地球产生破坏作用，同时也产生建造作用。只是在某一区域某一时期以某种地质作用为主。,一、内、外力地质作用的相互关系,2. 外力地质作用动力能源主要来自地球外能 ，一般在地表或地表附近进行。使地表物质不断发生变化和迁移，使地表形态不断遭受破坏和改造。,16.5 地质作用小结,地幔岩浆侵入,地幔岩浆,岩浆岩,沉积岩,沉积物,变质岩,地壳岩浆侵入,风化剥蚀搬运作用,成岩作用,变质作用,变质作用,岩石重熔,岩浆作用,岩浆作用,风化剥蚀搬运作用,二、岩石的循环,侵入作用,风化剥蚀搬运作用,构造运动,本章学习要求与习题,作业及思考题,本章学习要求,1.变质作用的因素有哪些？它们是如何使岩石变质的？ 2.变质岩有哪些结构、构造？ 3.变质作用有哪些类型？并列出12中的代表岩石。 4. 图示三大类岩石的形成与演化。,学习重点,了解变质作用的概念、因素、类型及有关矿产；初步掌握变质岩的一般特征和常见变质岩；掌握内、外力地质作用在地壳演变中的作用及它们之间的关系。,重点是变质作用的因素、类型和促使地壳演变的内、外力地质作用关系。,