1、渤海石油職業(yè)學(xué)院石油工程系,第四章 變質(zhì)作用及變質(zhì)巖,摘要 變質(zhì)作用形成的變質(zhì)巖分布較為廣泛，約占地殼總體積的27.4%，各個地質(zhì)時代均有分布，特別是前寒武紀(jì)的地層，絕大部分由變質(zhì)巖系組成。本章主要介紹變質(zhì)作用和變質(zhì)巖的基本概念、變質(zhì)作用的因素及類型、變質(zhì)巖的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造，以及常見的幾種變質(zhì)巖的類型和特征。,渤海石油職業(yè)學(xué)院石油工程系,第一節(jié) 變質(zhì)作用的因素及類型,變質(zhì)作用過程中產(chǎn)生大量的礦產(chǎn)，據(jù)統(tǒng)計(jì)現(xiàn)在世界上開采的礦石中，有53%的鐵礦、55%的鉻鐵礦、47%的銅礦、81%的金礦、85%的鈾礦等均產(chǎn)于變質(zhì)巖系中，所以對變質(zhì)作用和變質(zhì)巖的研究具有重要的理論意義和實(shí)際意義。,渤海石油職業(yè)學(xué)院石油工

2、程系,一、變質(zhì)作用的概念,變質(zhì)作用: 指地殼中已經(jīng)形成的巖石在高溫高壓和化學(xué)活動性流體作用下，引起巖石的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造或成分發(fā)生變化，形成新的巖石的一種地質(zhì)作用。 巖石是否發(fā)生變質(zhì)要看其有無重結(jié)晶現(xiàn)象或有無變質(zhì)礦物出現(xiàn)為標(biāo)志。 巖石的變質(zhì)作用是在固態(tài)狀況下進(jìn)行的。 變質(zhì)作用在地殼內(nèi)部的物質(zhì)活動中是廣泛分布和普遍存在的，不僅形成了各種變質(zhì)巖石，而且形成了大量變質(zhì)礦產(chǎn)。,渤海石油職業(yè)學(xué)院石油工程系,二、變質(zhì)作用的因素,1溫度 溫度升高增加了巖石礦物分子運(yùn)動能力和化學(xué)活動性，使那些沒有結(jié)晶的礦物結(jié)晶，已結(jié)晶的礦物晶體由小變大，產(chǎn)生粗粒結(jié)晶結(jié)構(gòu)。如石灰?guī)r在持續(xù)較高溫度的作用下轉(zhuǎn)變?yōu)榇罄韼r，原來的碳酸鈣物質(zhì)

3、經(jīng)重結(jié)晶作用轉(zhuǎn)變?yōu)榉浇馐?渤海石油職業(yè)學(xué)院石油工程系,由于溫度的升高，加速了化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)程，產(chǎn)生新的礦物組合。例如高嶺石在熱力作用下，形成紅柱石和石英礦物組合。如下式：,渤海石油職業(yè)學(xué)院石油工程系,2壓力,1）靜壓力 指各個方面相等的圍壓，主要是由上覆巖石重量引起的，其大小隨深度的增加而增大。 靜壓力的增加使變質(zhì)反應(yīng)得以進(jìn)行的溫度相應(yīng)提高。 靜壓力的增加有利于促使巖石中礦物晶格化，由體積較大的礦物形成體積較小，密度較大的新礦物。,渤海石油職業(yè)學(xué)院石油工程系,如橄欖石和鈣長石在一定的壓力下就會形成石榴子石，如下式：,渤海石油職業(yè)學(xué)院石油工程系,2）定向壓力,定向壓力是由構(gòu)造運(yùn)動或巖漿作用產(chǎn)生的

4、一種側(cè)向壓力，也稱為動壓力。 它在變質(zhì)作用中主要是對巖石進(jìn)行機(jī)械改造，使巖石變形、變質(zhì)、碎裂或發(fā)生塑性流動。,渤海石油職業(yè)學(xué)院石油工程系,渤海石油職業(yè)學(xué)院石油工程系,3化學(xué)活動性流體,化學(xué)活動性流體主要包括水和二氧化碳為主的富含多金屬和非金屬元素及氧、氟、氯、硼、磷等揮發(fā)性組分。它們主要來自巖漿或深層熱水溶液，也可能存在于礦物粒間孔隙之中。 雖然這種流體的數(shù)量有限，但由于它們富含揮發(fā)組分，在較高的溫度條件下，具有強(qiáng)烈的化學(xué)活動性。在變質(zhì)作用中，它們常蒙蓋在礦物顆粒的周圍，形成液體或氣體薄膜，增大了與受變質(zhì)物質(zhì)顆粒的接觸面，因此起著十分重要的作用。,渤海石油職業(yè)學(xué)院石油工程系,三、變質(zhì)作用的類型

5、,1接觸變質(zhì)作用 發(fā)生在侵入巖體與圍巖的接觸帶上的變質(zhì)作用。 巖漿侵入地殼，與周圍的巖石接觸時，由于溫度的增加或者因從巖漿里析出的大量揮發(fā)組分和熱水溶液的作用，引起圍巖礦物成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造，甚至化學(xué)成分的變化。,渤海石油職業(yè)學(xué)院石油工程系,巖漿侵入圍巖的接觸變質(zhì)帶,渤海石油職業(yè)學(xué)院石油工程系,根據(jù)引起接觸變質(zhì)接觸主要因素和方式，接觸變質(zhì)作用可進(jìn)一步分為兩種情況。 熱接觸變質(zhì)作用 指圍巖受巖漿高溫的影響而發(fā)生的變質(zhì)作用。溫度是主要因素，壓力次之，重結(jié)晶是主要變質(zhì)作用方式。 接觸交代變質(zhì)作用 如果變質(zhì)因素除溫度壓力之外，還有大量來自巖漿的揮發(fā)組分參與，就會使接觸帶附近的侵入巖和圍巖發(fā)生明顯的交代作

6、用，從而形成變質(zhì)巖。,渤海石油職業(yè)學(xué)院石油工程系,2動力變質(zhì)作用,動力變質(zhì)作用：指巖石受定向壓力（動壓力）的作用而產(chǎn)生破碎、變形、重結(jié)晶的變質(zhì)作用。 根據(jù)變質(zhì)環(huán)境和方式不同，動力變質(zhì)作用又可分為碎裂變質(zhì)和韌性變形兩種類型。 碎裂變質(zhì) 在地殼的淺部，巖石呈脆性，當(dāng)應(yīng)力超過巖石強(qiáng)度極限時，巖石便會被壓碎或磨碎，產(chǎn)生碎裂變質(zhì)，有代表性的巖石是構(gòu)造角礫巖。 韌性變形 在地殼中、深部，溫度和壓力較高，巖石具塑性，在斷裂帶中的巖石一般不發(fā)生明顯的破裂，而是以強(qiáng)烈韌性剪切變形或塑性流動為主，有代表性的巖石是糜棱巖。其特征是細(xì)粒化，并具有明顯的定向構(gòu)造。,渤海石油職業(yè)學(xué)院石油工程系,3區(qū)域變質(zhì)作用,區(qū)域變質(zhì)作

7、用：指在大范圍內(nèi)，由于溫度、壓力和化學(xué)活動性流體等因素的綜合作用下而產(chǎn)生的變質(zhì)作用。 區(qū)域變質(zhì)作用是一種十分復(fù)雜的由多種因素引導(dǎo)的變質(zhì)作用。其結(jié)果使巖石發(fā)生重結(jié)晶作用，并形成很多變質(zhì)礦物，由于定向壓力的影響常使巖石發(fā)生變形、破碎或形成片理構(gòu)造和片麻狀構(gòu)造。,渤海石油職業(yè)學(xué)院石油工程系,第二節(jié) 變質(zhì)巖的一般特征,一、變質(zhì)巖的概念 變質(zhì)巖：指已經(jīng)形成的巖石（巖漿巖、沉積巖、變質(zhì)巖）因物理化學(xué)條件的改變，使原巖的礦物成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造發(fā)生變化而形成的巖石。 根據(jù)變質(zhì)前原巖的不同，變質(zhì)巖可分兩大類：由巖漿巖變質(zhì)而成的稱為正變質(zhì)巖，由沉積巖變質(zhì)而成的稱為副變質(zhì)巖。 變質(zhì)巖的礦物成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造及產(chǎn)狀都與原

8、巖有著密切的聯(lián)系。一方面具有一定的繼承性，另一方面經(jīng)過變質(zhì)作用后也產(chǎn)生了一系列新的變化。,渤海石油職業(yè)學(xué)院石油工程系,二、變質(zhì)巖的物質(zhì)成分,1變質(zhì)巖的化學(xué)成分,渤海石油職業(yè)學(xué)院石油工程系,2變質(zhì)巖的礦物成分,能適應(yīng)較大溫度、壓力變化范圍的礦物，在變質(zhì)巖中可以保存下來，如石英、長石、云母。 根據(jù)礦物適應(yīng)溫度、壓力等變質(zhì)因素變化的情況，可將變質(zhì)巖的礦物成分分為兩類： 變質(zhì)作用形成的新的變質(zhì)礦物，如硅灰石、紅柱石、石榴子石、綠泥石、綠簾石、滑石、蛇紋石、石墨等。 這些礦物是變質(zhì)巖中特有的礦物，它們的大量出現(xiàn)，就是巖石發(fā)生變質(zhì)作用的有力證據(jù)。,渤海石油職業(yè)學(xué)院石油工程系,三、變質(zhì)巖的結(jié)構(gòu),變質(zhì)巖的結(jié)構(gòu)

9、：指巖石中礦物的結(jié)晶程度、顆粒大小、形狀及其結(jié)合方式。 根據(jù)巖石特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)的成因，可把變質(zhì)巖的結(jié)構(gòu)分為變晶結(jié)構(gòu)、變余結(jié)構(gòu)以及壓碎結(jié)構(gòu)等。,渤海石油職業(yè)學(xué)院石油工程系,1變晶結(jié)構(gòu),變晶結(jié)構(gòu)：原巖在變質(zhì)過程中經(jīng)重結(jié)晶作用而形成的結(jié)晶質(zhì)結(jié)構(gòu)的總稱。根據(jù)變晶礦物顆粒的相對大小可分為： 等粒變晶結(jié)構(gòu) 巖石中大部分主要變晶礦物顆粒大小大致相等。 不等粒變晶結(jié)構(gòu) 主要變晶礦物顆粒大小不等但呈連續(xù)變化。 斑狀變晶結(jié)構(gòu) 礦物顆粒直徑大小相差懸殊，在較細(xì)粒的變質(zhì)基質(zhì)中，有較大的變晶礦物。,渤海石油職業(yè)學(xué)院石油工程系,根據(jù)變晶礦物顆粒相對大小劃分的結(jié)構(gòu)類型 左等粒變晶結(jié)構(gòu)；中不等粒變晶結(jié)構(gòu)；右斑狀變晶結(jié)構(gòu),渤海石油

10、職業(yè)學(xué)院石油工程系,根據(jù)變晶礦物粒度絕對大小可分為： 粗粒變晶結(jié)構(gòu) 礦物顆粒平均直徑3mm。 中粒變晶結(jié)構(gòu) 礦物顆粒平均直徑31mm。 細(xì)粒變晶結(jié)構(gòu) 礦物顆粒平均直徑1mm。,粒狀變晶結(jié)構(gòu) 鱗片變晶結(jié)構(gòu) 纖維變晶結(jié)構(gòu),渤海石油職業(yè)學(xué)院石油工程系,2變余結(jié)構(gòu),變余結(jié)構(gòu)：也稱為殘留結(jié)構(gòu)，因?yàn)橹亟Y(jié)晶作用不徹底，使原巖的礦物成分和結(jié)構(gòu)特征部分保留下來形成的一種結(jié)構(gòu)類型。 變余結(jié)構(gòu)的命名原則，在原巖結(jié)構(gòu)之前加“變余”二字即可。 常見的變余結(jié)構(gòu)有：變余花崗結(jié)構(gòu)、變余斑狀結(jié)構(gòu)、變余砂狀結(jié)構(gòu)、變余泥質(zhì)結(jié)構(gòu)等。,渤海石油職業(yè)學(xué)院石油工程系,兩種變余結(jié)構(gòu)類型 左輝綠變余結(jié)構(gòu)；右砂粒變余結(jié)構(gòu),渤海石油職業(yè)學(xué)院石油工

11、程系,3壓碎結(jié)構(gòu),根據(jù)礦物的機(jī)械破碎程度分為：碎裂結(jié)構(gòu)和糜棱結(jié)構(gòu)。 碎裂結(jié)構(gòu) 巖石受定向壓力作用后，其本身及組成礦物發(fā)生破裂、移動、研磨等現(xiàn)象。部分礦物被壓碎為細(xì)粒，部分保留原形，但也出現(xiàn)裂紋。 糜棱結(jié)構(gòu) 巖石中所有礦物均被壓碎成細(xì)小的顆粒，并呈鋸齒狀接觸，其內(nèi)部物質(zhì)在滑動時可形成一種類似流動的構(gòu)造的排列。,渤海石油職業(yè)學(xué)院石油工程系,碎裂結(jié)構(gòu),糜棱結(jié)構(gòu),渤海石油職業(yè)學(xué)院石油工程系,四、變質(zhì)巖的構(gòu)造,變質(zhì)巖的構(gòu)造：指組成巖石中的各種礦物在空間分布和排列的方式。可為分定向構(gòu)造和無定向構(gòu)造兩大類。 1定向構(gòu)造 巖石中的長條狀、片狀（或板狀）礦物平行某一平面或某一方向排列形成的構(gòu)造。它是在定向壓力參

12、與下形成的。,渤海石油職業(yè)學(xué)院石油工程系,1）板狀構(gòu)造 ：巖石中礦物顆粒細(xì)小，肉眼難以分辯，巖性似薄板狀，常出現(xiàn)一組平行的破裂面，且光滑平整，破裂面具有微弱的絲絹光澤，具變余泥質(zhì)結(jié)構(gòu)。,渤海石油職業(yè)學(xué)院石油工程系,2）千枚狀構(gòu)造 巖石中的鱗片狀礦物呈定向排列，沿定向排列方向可劈成薄片，具較強(qiáng)的絲絹光澤，斷面參差不齊。為千枚巖所特有。,渤海石油職業(yè)學(xué)院石油工程系,3）片狀構(gòu)造： 又稱片理構(gòu)造。由云母、綠泥石、滑石、角閃石等片狀、板狀、或針狀礦物呈連續(xù)平行排列而成。沿片理面極易劈成薄片，而且還常呈波狀彎曲，顯示強(qiáng)烈的絲絹光澤。,渤海石油職業(yè)學(xué)院石油工程系,4）片麻狀構(gòu)造： 暗色的片狀、柱狀礦物（如云母、角閃石等）呈平行排列，且被淺色粒狀礦物（如石英等）所隔開，呈現(xiàn)出黑白相間的條帶。,渤海石油職業(yè)學(xué)院石油工程系,5）眼球狀構(gòu)造 沿片狀、片麻狀構(gòu)造的片理，分布有類似眼球狀大小的（如長石等）礦物晶體，組成眼球狀構(gòu)造。,渤海石油職業(yè)學(xué)院石油工程系,2無定向構(gòu)造,塊狀構(gòu)造 整個巖石的礦物分布均一，無定向排列。這種構(gòu)造反映巖石在變質(zhì)過程中，不具顯著的定向壓力，如大理巖。 斑點(diǎn)構(gòu)造 巖石在發(fā)生變質(zhì)過程中，有些物質(zhì)發(fā)生遷移、聚