1、普通地质学,南京大学地球科学系 舒良树,第四章 变质作用与变质岩,第四章 变质作用与变质岩 Metamorphism and metamorphic rock 分布:占地壳总体积的27.4%;主体在中、下地壳,地表较少 大别山超高压变质矿物的发现，改写了经典板块构造理论。 研究目的：了解地球深部地质过程（HP的蓝闪石、红帘石，UHP的柯石英、金刚石);恢复原岩;阐明变质作用机制和过程;寻找矿产资源(“玉自变质来”；各种名贵宝石，原料均来自变质岩。多数金属矿产，都经历过变质，变质使矿变富变大。前寒武纪含铁石英岩型铁矿占世界铁储量70%, 我国的鞍山式铁矿属此类型。我国缺金铜铁铀） 第一节 变质作
2、用基本特征 一.变质作用的定义: 由于温度（T）、压力（P）的改变和化 学活动性流体的作用，使固态岩石的矿物成分、化学成分、结构构造都发生了变化，这种地质作用叫变质作用。, 变质作用主要发生在地壳深部，一般10 km。 变质三要素:T,P,流体, 温度最重要。但陨石撞击及高压变质，主导因素则是压力。 热源主要来自地球内部（岩浆热能与放射热能） 通过变质作用形成的岩石叫变质岩。 正、副变质岩 原岩为火成岩的叫正变质岩；原岩为沉积岩的叫副变质岩。 二.变质作用的三大因素 1.温度 变质温度:150C-900C低于150C为常温，高于900C则地壳岩石熔化 温度的作用：非晶体结晶体;结晶体重结晶;物
3、质与结构重组，一种矿物另一种矿物, 变质温度四来源：地热增温（1C/33m）、构造运动热、岩浆热、放射热 2.压力 静压力(垂或侧):由上复岩石重量引起，随深度增加而增加 流体压力:封闭系统的流体压力等于上复岩石的静压值；开放系统的流体压力等于流体本身的重量.流体是物质成分进行交换的自由市场。,3.具化学活动性的流体 a.成分:以H2O、CO2为主，并含其它易挥发和易流动物质 b.流体分布:存在于岩石粒间或裂隙中的主要是H2O；矿物结构中的是H2O、CO2；从岩浆分逸出来的是K,Na,S,F,H2O,CO2,SiO2等. C.岩浆流体:深部岩浆上升至浅部,T、P降低,分逸出易挥发和易流动的物质
4、K、Na、S、F、H2O、CO2、SiO2等第二节 变质作用中原岩的变化 一.化学成分的变化 1. T、P变化时 岩石通过释放或获得某些挥发分而达到平衡，形成新的矿物.,如 高岭土(吸热)红柱石+石英+水（高岭土脱水）方解石+石英(吸热)硅灰石（放射状）+CO2(脱碳酸） 体积大、密度小的矿物变为体积小、密度大的矿物。(1)橄榄石 + 钙长石石榴子石42.6 101.0 119 （分子体积）3.3 2.76 3.52 （比重）(2)石英（30Kbar）柯石英(120Kbar)斯石英2.65 2.93 4.35 (比重) 2.交代作用：固态下，岩石中物质成分进出的交换作用。 例:中酸性岩浆侵入冷
5、的灰岩时,其SiO2、Al2O3等热流体就会进 入灰岩,并从灰岩中将CaO、MgO带出,于是在接触带形成矽卡岩 3.重结晶作用 Recystalization 定义：小晶体在温度升高的情况下长成更大晶体的作用。 石灰岩CaCO3大理岩CaCO3（质纯、洁白的称汉白玉） 石英砂岩(加温)石英岩,4.变质分异：岩石从均匀构造到不均匀条带构造的变质。 5.韧性剪切作用：发生在地壳中深部位较高温度和定向应 力条件下的一种变质变形作用。 其结果是矿物在被软化的塑性状态下发生不对称旋转和 剪切,形成新的岩石和组构。其岩石称糜棱岩。 最终可形成大型韧性剪切带，盛产大中型糜棱岩型金矿。 韧性剪切带定义：由高度
6、应变过的岩石构成的线性变质变形带。从该带一侧进入另一侧,岩石被扭曲,两侧岩块发生了明显剪切位移,但无明显断面。透入性构造贯穿全带(拉伸线理、剪切面理、组构)。 二. 矿物的变化片理和变质矿物是变质岩的两大重要特征！ 变质矿物：在变质作用过程中形成的独有矿物. 主要有:兰闪石、红帘石、红柱石、蓝晶石、矽线石、十字石、堇青石、硅灰石、柯石英、金刚石(罕见), , , , , , , , , ,片麻岩的眼球状构造，动力变质,条带状混合岩,加拿大苏必利尔深海硅质岩,浙西Pt3变余玄武岩，气孔构造明显,三.变质岩的结构 指矿物、变斑晶自身特征、形态、大小,与邻近颗粒的关系 1.变晶结构：原岩发生重结晶或
7、交代作用而形成新矿物的结构（前者有大理岩;后者有石榴石片岩(有新生矿物石榴石） 2.变余结构：尚残留部分原岩结构者称之，为浅变质结构（如板岩特有的变余泥质结构、砂质结构） 四.变质岩的构造：指矿物之间的关系、空间展布方式 1变成构造：原岩构造（如层理）消失，形成变质岩特有的构造.如片理、片麻理等随变质程度加深: 斑点状(spotted)板状构造(slate)千枚状构造（phyllite）片状构造（schist）片麻状构造（gneiss）块状构造(quartzite，矿物无明显定向）,2.变余构造：变质岩中残留有原岩的构造。如变余层状、气孔、条带构造等第三节 变质作用类型及其代表性岩石 （类型：
8、接触交代、区域、动力、混合岩化） 一.接触变质（包括接触交代、接触热变质）定义：火成岩侵入围岩而造成的变质作用,形成新岩石。如砂岩石英岩;石灰岩大理岩;泥岩角岩（Hornstone,灰黑坚硬致密;苏州灵山） 矽卡岩：发生在中酸性岩浆与冷围岩之间,通过流体交代、物质成分的交换而形成的变质岩。 变质矿物: 硅灰石、石榴石、黄铜矿、闪锌矿、白钨矿 外带：碳酸钙高,有方解石；内带：二氧化硅高,有石英,二.区域变质 1定义:在T、P、流体的综合作用下,区域范围内发生的变质 2.代表性岩石：板岩（赣北浙西瓦板岩）千枚岩片岩斜长角闪岩片麻岩麻粒岩榴辉岩 3. 代表性矿物：超高压、高温: C金刚石diamon
9、d高压、低温:角闪石、钠长石兰闪石glaucophane高温、低压:黏土矿物红柱石(Al2SiO5 )Andalousite高温、高压:黏土矿物矽线石(Al2SiO5 )Sillimanite中温、中压:黏土矿物兰晶石(Al2SiO5 )Disthene 4.变质程度：不同的变质岩，原岩可能是同一个,称等化学系如 黏土岩或页岩板岩千枚岩片岩片麻岩(世界著名的巴罗变质带),三.混合岩化作用 migmatization and migmatite 定义:区域高级变质岩进一步变质，发生高温部分熔融（酸化）现象，形成基体+脉体的特殊变质岩石（混合岩） 基体：变质岩(暗色)；脉体：熔融体（长石,石英，浅
10、色） 原岩经彻底改造花岗岩(称混合花岗岩),具复杂扭曲构造如闽北蒲城县，新疆青河县, 极其典型 如交代不彻底：基体脉体肠状、条带状；脉体基体浅色深色,混合岩化花岗岩 四.韧性剪切变形-动力变质岩：80年代形成的科学新理论 定义: 伴随构造活动而产生的变质作用(构造角砾岩不是动力变质岩），以韧性剪切变质变形为代表。 糜棱岩 Mylonite：韧性剪切变形条件下形成的变质岩。本质是位错 Dislocation。片理发育，强波状消光，细粒化、核幔构造，不对称组构、亚颗粒（矿物边界发生迁移而成，而非研磨粉碎）。,变质岩的肠状褶皱,第四章重点 一、术语与概念 变余结构，变晶结构；变成构造；片麻构造; 接触交代、热力重结晶、区域变质、动力变质； 基体,脉体；二、重要内容 1. 影响变质作用的因素(温、压、流体)2. 变质作用的方式及其代表性岩石 (大理岩,矽卡岩；板岩,千枚岩,片岩,蓝片岩, 片麻岩(长石+石英50%, 长石石英),麻粒岩， 榴辉岩；混合岩；糜棱岩) 3.记住6-8种特征变质矿物和代表性的高压与超高压矿物：蓝闪石，硬玉，柯石英，金刚石 4.叙述变质作用-混合岩化作用-岩浆作用的异同点 5.三大类岩石的形成与演化关系,
