1、1,第四章 變質(zhì)巖的基本特征和類型,2,3,4,一、基本概念 1、變質(zhì)作用與變質(zhì)巖 由地球內(nèi)力作用促使巖石發(fā)生礦物成分和結(jié)構(gòu)構(gòu)造變化的作用稱為變質(zhì)作用, 由變質(zhì)作用形成的巖石叫變質(zhì)巖。 變質(zhì)作用一般是在巖石保持固態(tài)條件下進行 依據(jù)原巖的不同，可進一步分為由巖漿巖變來的正變質(zhì)巖和由沉積巖變來的副變質(zhì)巖 變質(zhì)巖的分布占大陸面積的1/5以上,5,2. 變質(zhì)巖的研究意義：,變質(zhì)巖在地球的發(fā)展演化過程中占有重要的地位 可作為地質(zhì)溫度計和壓力計 具有高的經(jīng)濟價值，大理石，建筑材料，鐵礦、銅礦等,6,3、變質(zhì)作用的影響因素: P、T、t、活動性流體,溫度：是熱力的標(biāo)志，是變質(zhì)作用得以進行的能量來源。 巖石溫

2、度升高會： (1) 引起重結(jié)晶作用，晶粒由小變大；如石灰?guī)r在高溫條件下，晶粒變得比原來粗大而成為大理巖。 (2) 促進原有礦物之間的化學(xué)反應(yīng)，形成新的礦物組合。如泥質(zhì)巖中的高嶺石在高溫下變?yōu)榧t柱石和石英。 熱源包括：地?zé)?、巖漿熱、構(gòu)造運動產(chǎn)生的摩擦熱、地內(nèi)相變熱、放射性生熱,7,壓力：包括靜壓力、粒間流體壓力和應(yīng)力。 靜壓力：由上復(fù)巖石荷重所引起的，隨巖石所處深度增加而加大。根據(jù)巖石的平均比重計算，每加深1公里，靜壓力增加0.28kbar。 靜壓力加大使巖石空隙減小，變得致密堅硬。在一定溫度下，靜壓力增大，可生成比重增大、分子體積減小的礦物。例如紅柱石（比重3.1）變?yōu)樗{(lán)晶石（比重3.6）。,

3、3、變質(zhì)作用的影響因素: P、T、t、活動性流體,8,粒間流體壓力：是指存在于巖石顆粒之間，巖石的顯微裂隙和毛細(xì)孔中的流體物質(zhì)（主要為水、二氧化碳、氧等）所產(chǎn)生的壓力。 流體壓力增大可以促進巖石顆粒的重結(jié)晶作用。,3、變質(zhì)作用的影響因素: P、T、t、活動性流體,9,應(yīng)力:又稱為定向壓力，是一種側(cè)向壓力。與構(gòu)造運動和巖漿活動有關(guān)。 在應(yīng)力作用下，組成巖石的礦物常沿垂直于應(yīng)力的方向排列。 應(yīng)力可加速變質(zhì)反應(yīng)。,3、變質(zhì)作用的影響因素: P、T、t、活動性流體,10,靜壓力（均向壓力）,差異應(yīng)力 （定向壓力）,11,具化學(xué)活動性的流體 巖石裂隙中的流體，在較高的溫度壓力下，活動性增強。這種流體的作

4、用是： (1) 起溶劑的作用，促進巖石中某些組分的溶解和遷移。有利于變質(zhì)反應(yīng)進行。 (2) 直接影響涉及流體的變質(zhì)反應(yīng)進行。 (3) 以水為主的流體存在有利于巖石發(fā)生重熔。,3 變質(zhì)作用的影響因素: P、T、t、活動性流體 (11),12,13,14,時間 指變質(zhì)作用持續(xù)的時間。 變質(zhì)結(jié)構(gòu)的生成、巖石的塑性變形，都是很慢的過程，均與變質(zhì)作用經(jīng)歷的時間有關(guān)。 注: 各種物理因素（溫度、壓力）化學(xué)因素（化學(xué)活動性流體）和時間是同時存在，相互制約，相互影響，只是看哪一種因素起主導(dǎo)作用。,3、變質(zhì)作用的影響因素: P、T、t、活動性流體,15,(1)重結(jié)晶作用： 成分單純的鈣質(zhì)巖石（純灰?guī)r、純白云巖）

5、和硅質(zhì)巖石（純硅質(zhì)巖、燧石巖），在變質(zhì)結(jié)晶過程中主要表現(xiàn)為隨著溫度升高，粒度增大，無新礦物生成。,4. 變質(zhì)作用的方式,16,Some shells are made of aragonite. During the fossilization process aragonite reverts to a more stable form of calcium carbonate called calcite. Thus, recrystallization from aragonite to calcite represents a type of replacement. Some she

6、lls are made of layers of calcite and aragonite. The small crystals of calcite in shells may recrystallize into larger calcite crystals. The overall shape of the shell may remain, but the effect of recrystallization on microscopic texture is evident (Prothero, 2004, p. 9).,17,（2）變質(zhì)結(jié)晶作用和變質(zhì)反應(yīng)：變質(zhì)結(jié)晶作用是指

7、在變質(zhì)作用的溫度、壓力范圍內(nèi)，在原巖基本保持固態(tài)條件下使舊礦物消失、新礦物形成的一種變質(zhì)方式。 這種方式是通過特定的化學(xué)反應(yīng)來實現(xiàn)的，這種化學(xué)反應(yīng)通常稱為變質(zhì)反應(yīng)。主要包括礦物的同質(zhì)多像轉(zhuǎn)變和形成新礦物組合的反應(yīng)。例如，紅柱石、藍(lán)晶石、夕線石之間的同質(zhì)多像轉(zhuǎn)變。,4. 變質(zhì)作用的方式,18,(2.1) 同質(zhì)多像轉(zhuǎn)變,19,(2.2) 形成新礦物組合,20,A.低溫下礦物組合方解石（Cc）石英（Q）穩(wěn)定 B. 溫度超越方解石石英硅灰石（Wo） CO2反應(yīng)溫度時，在粒度增大的同時形成新的高溫條件下穩(wěn)定的礦物組合方解石硅灰石； C. PPCO2條件下方解石石英硅灰石 CO2反應(yīng)P-T圖解，示該反應(yīng)的

8、平衡條件,21,（3）交代作用：是通過流體的運移使固態(tài)巖石與外界產(chǎn)生復(fù)雜的物質(zhì)交換，從而改變巖石總體化學(xué)成分的一種變質(zhì)方式。例如： Na+ + KAlSi3O8=NaAlSi3O8+K+ (帶入成分） 鉀長石 鈉長石 (帶出成分） （4）變質(zhì)分異作用：是在變質(zhì)作用過程中，由于組分?jǐn)U散等各種原因使原來均一的巖石發(fā)育出不同的礦物集合體而出現(xiàn)不均一的現(xiàn)象。如角閃巖類巖石中出現(xiàn)以角閃石為主的暗色條帶和以長英質(zhì)為主的淺色條帶。,4. 變質(zhì)作用的方式,22,Fractured alkali feldspar filled with central quartz and myrmekite during C

9、a-metasomatism,23,（5）變形作用和碎裂作用：是指在應(yīng)力作用下的一種變質(zhì)作用方式。 巖石或礦物所受的應(yīng)力超過彈性限度時產(chǎn)生的塑性變形稱為變形作用。在變形作用中，巖石/礦物基本保持原來的連續(xù)性，無破碎現(xiàn)象。 而在地殼淺部，當(dāng)巖石和礦物所受應(yīng)力超過一定限度時，會發(fā)生碎裂作用。,4. 變質(zhì)作用的方式,24,25,5、變質(zhì)作用類型 區(qū)域變質(zhì)作用（包括混合巖化作用） 接觸變質(zhì)作用 動力變質(zhì)作用 氣-液變質(zhì)作用,26,27,28,29,30,二、變質(zhì)巖的特征 （一）成分特征 1、化學(xué)成分 除發(fā)生交代作用的巖石外，變質(zhì)巖的化學(xué)成分主要取決于原巖的成分。當(dāng)變質(zhì)作用過程中有交代作用參與時，由于有

10、組分的帶出帶入，變質(zhì)巖的化學(xué)成分就發(fā)生了明顯變化。 研究變質(zhì)巖的化學(xué)成分可以幫助了解原巖類型、變質(zhì)作用和交代作用的特點。 30,31,（2）礦物成分 1）不同化學(xué)成分原巖在相同變質(zhì)條件下會出現(xiàn)不同礦物組合. 硅質(zhì)灰?guī)r 出現(xiàn)石英、方解石、硅灰石等 硅質(zhì)巖 形成純的石英巖，不出現(xiàn)其它礦物 2）同一化學(xué)成分原巖在不同的變質(zhì)條件下也會出現(xiàn)不同的礦物組合。 硅質(zhì)灰?guī)r: 低中級變質(zhì)=方解石、石英組成（石英大理巖） 高級變質(zhì)=硅灰石方解石組合（硅灰石大理巖）,變質(zhì),變質(zhì),32,3）特征變質(zhì)礦物和貫通礦物 特征變質(zhì)礦物: 僅穩(wěn)定存在與很狹窄的溫度-壓力范圍內(nèi)的礦物。 如硅灰石、滑石、綠簾石和富鋁礦物葉蠟石、紅

11、柱石、藍(lán)晶石、夕線石、堇青石、十字石、石榴石、硬綠泥石等 貫通礦物: 在很寬的溫度-壓力范圍內(nèi)穩(wěn)定存在的礦物。 如石英、鉀長石、斜長石、橄欖石、普通輝石、普通角閃石、黑云母、白云母,33,（二）結(jié)構(gòu)構(gòu)造特征 （1）變余結(jié)構(gòu) 巖漿巖、沉積巖、變質(zhì)巖等的變余結(jié)構(gòu)。 例如: 原巖為巖漿巖，有變余輝綠結(jié)構(gòu)、變余斑狀結(jié)構(gòu)、變余花崗結(jié)構(gòu)、變余凝灰結(jié)構(gòu)等。 原巖為沉積巖，有變余砂狀結(jié)構(gòu)、變余礫狀結(jié)構(gòu)等。,34,變余砂狀結(jié)構(gòu),砂狀結(jié)構(gòu),35,變余泥質(zhì)、粉砂質(zhì)結(jié)構(gòu),36,（2）變晶結(jié)構(gòu)：是巖石在固態(tài)條件下由變質(zhì)重結(jié)晶作用和變質(zhì)結(jié)晶作用形成的巖石結(jié)構(gòu)。 由變質(zhì)結(jié)晶產(chǎn)生的變質(zhì)礦物叫作變晶 可按顆粒相對大小：等粒變晶

12、結(jié)構(gòu)、不等粒變晶結(jié)構(gòu)、斑狀變晶結(jié)構(gòu) 絕對大?。捍至Ｗ兙ЫY(jié)構(gòu)、中粒變晶結(jié)構(gòu)、細(xì)粒變晶結(jié)構(gòu) 變質(zhì)礦物的形態(tài)：粒狀變晶結(jié)構(gòu)、鱗片變晶結(jié)構(gòu)、纖狀變晶結(jié)構(gòu),37,硅灰石礦石 粗粒變晶結(jié)構(gòu) 塊狀構(gòu)造,硅灰石,38,五彩玉（蛇紋石化大理巖） 中粒變晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。是大理巖受熱液作用而發(fā)生蛇紋石化所形成。,蛇紋石,方解石,39,花崗變晶結(jié)構(gòu),Note how the interlocking plagioclase grains in this rock meet at 120 degree triple junctions. This feature is characteristic of granob

13、lastic texture.,40,（3）交代結(jié)構(gòu)：由于化學(xué)性質(zhì)活潑的流體相的作用，導(dǎo)致物質(zhì)成分的帶入和帶出使原有礦物被溶解同時被新生礦物所代替所形成的結(jié)構(gòu)。 進一步分為：交代假象結(jié)構(gòu)、交代斑狀結(jié)構(gòu) 40,41,（4）碎裂結(jié)構(gòu)： 巖石受到機械破壞而產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)。 可分為：角礫狀結(jié)構(gòu)、碎裂結(jié)構(gòu)、碎斑結(jié)構(gòu)、糜棱結(jié)構(gòu),42,變質(zhì)巖的構(gòu)造 1、變余構(gòu)造：巖石經(jīng)變質(zhì)后仍保留有 原巖部分的構(gòu)造特征。 正變質(zhì)巖：變余氣孔構(gòu)造、變余杏仁構(gòu)造、變余流紋構(gòu)造等； 副變質(zhì)巖：變余層理構(gòu)造、變余波痕構(gòu)造、變余泥裂構(gòu)造等,43,2、變成構(gòu)造：變質(zhì)作用所形成的構(gòu)造。 （1）斑點狀構(gòu)造: 巖石中變質(zhì)使某些組分聚集成小斑點，

14、如碳質(zhì)、硅質(zhì)、紅柱石等 （2）板狀構(gòu)造：泥質(zhì)或硅質(zhì)巖受力后形成的一組破裂面，是巖石呈板狀剝離。 （3）千枚狀構(gòu)造：巖石基本重結(jié)晶，礦物已初步定向排列，但肉眼還難分辨出礦物。 （4）片狀構(gòu)造：巖石以片、柱狀礦物為主，且明顯定向排列。肉眼可分辨出顆粒。,44,（5）片麻狀構(gòu)造：巖石以粒狀礦物為主，較少的片狀或粒狀礦物在其間斷續(xù)分布和定向排列。 （6）條帶狀構(gòu)造：巖石中成分、顏色或粒度不同的礦物分別集中成帶。 （7）塊狀構(gòu)造：巖石中礦物分布均勻、結(jié)構(gòu)均一，無定向性。,45,板狀構(gòu)造；B. 千枚狀構(gòu)造；C. 片狀構(gòu)造；D. 片麻狀構(gòu)造,46,47,48,49,50,51,52,53,54,三、變質(zhì)巖的

15、分類 按變質(zhì)作用分為： 1、動力變質(zhì)巖類 2、區(qū)域變質(zhì)巖類：可根據(jù)原巖類型進一步定名，例如長英質(zhì)區(qū)域變質(zhì)巖的常見巖石有板巖、千枚巖、片巖、片麻巖、麻粒巖等。 3、混合巖類 4、接觸變質(zhì)巖類：角巖、大理巖等 5、交代變質(zhì)巖類：例如蛇紋巖、云英巖等,55,四、變質(zhì)巖的主要類型 常見具定向組構(gòu)的巖石: 板巖 千枚巖 片巖 片麻巖 斜長角閃巖 糜棱巖 條帶狀混合巖,56,板巖,57,千枚巖-60,58,59,片巖,60,60,61,62,片麻巖,63,片麻巖,64,條帶狀混合巖,65,66,67,67,68,混合片麻巖,69,70,71,花崗質(zhì)糜棱巖,72,常見不具定向組構(gòu)的巖石 大理巖 石英巖 角巖,73,石英