第七章 岩浆作用与变质作用.doc

1、第七章 岩浆作用与变质作用第一节 岩浆作用与岩浆岩目的要求岩浆作用是地球内部物质运动变化的一种重要方式。实质上，岩浆作用就是液态的岩浆与固态的岩石之间的矛盾发展过程。在一定的条件下，液态的岩浆转化为固态的岩石，这就是矛盾的暂时统一。 我们之所以讨论岩浆作用，研究它的基本规律，目的是为了寻找和开发与岩浆作用有关的矿产资源和热力资源，并为进一步学习专门性理论奠定基础。 课时：2 学时 授课内容 一、岩浆作用的概念 二、喷出作用 o （一）火山喷发现象与喷发类型 o （二）火山喷出作用的产物 三、侵入作用 o （一） 深成侵入体 o （二） 浅成侵入体 四、岩浆岩 o （一） 岩浆岩的结构构造 o

2、（二） 岩浆岩的矿物成分 o （三） 岩浆岩的颜色 o （四） 岩浆岩的分类和分类表的应用 重点1. 在课时有限的情况下，讲授重点应放在岩浆作用的基本概念上，如什么是岩浆作用；岩浆的主要成分；岩浆在地下所处的环境和状态；岩浆为什么活动；它侵入地壳或喷出地表会形成什么岩石。 2. 人们如何着手对岩浆进行研究。 3. 岩浆侵入作用和喷出作用的表现特征和产物。 搬运作用的方式及不同营力搬运作用的特点是本节的重点。 难点本节课的难点在如何简要归述岩浆的演化和岩浆作用的时空规律。教学方法本节课用多媒体以讲解为主，叙述为辅进行讲授。讲授重点内容提要 一、岩浆作用的概念人们是如何着手对地下深处的岩浆作用进行

3、研究的呢？主要从两方面着手： 一 是实地考察近代火山现象，研究历史资料。 二 是从已经形成的岩浆岩着手去查明岩浆作用的规律。 o （一）岩浆的主要成分根据现代火山喷溢而出的熔岩得知，硅酸盐是岩浆的主要成分。其中 SiO2 的含量在8030%之间；金属氧化物如 Ai2O3、Fe 2O3、FeO、MgO、CaO、Na 2O 等占 2060%。其它如重金属、有色金属、稀有金属及放射性元素等，它们的总量不超过 5%。此外，岩浆中还含有一些挥发性组分，其中主要是 H2O、CO 2、H 2 S、F 、Cl 等。 o （二）岩浆（magma） 岩浆在地下的温度可能达 1300左右，压力达数千个大气压。所以岩

4、浆是一种处在高温高压下的，富含挥发组分而且成分复杂的硅酸盐熔融体。 一般认为，岩浆发源于上地幔软流圈中，或地壳的深部，由于岩浆体处在高温高压下，因此它在地下深处很可能是一种粘度极高的潜柔状态，而且它所处的地下环境是平衡的。一旦由于某种原因，例如岩石中出现裂缝，局部地区压力降低，潜柔体所处的平衡环境受到破坏时，过热的潜柔体就会变成液体，体积膨胀，岩浆就会沿地表的软弱地带贯入地壳中。首先，把热传导给围岩，这样岩浆热就随岩浆上升逐渐散失。同时岩浆也不断改变自身的化学成分和物理性质，也导致围岩发生变质。岩浆从运动到冷却的全过程，统称为岩浆作用（magmatism）。 当岩浆侵入到地壳中，就叫侵入作用。

5、冷凝形成的岩石叫侵入岩（intrusive rock）。如果岩浆直接喷出到地表或者喷射到空中，则叫喷出作用或火山作用。喷出地表的岩浆叫熔岩，熔岩冷凝而成的岩石叫喷出岩或火山岩（volcanic rock）。 二、喷出作用（eruption）或火山作用（volcanism） o （一）火山喷出情景 自古以来，人们就知道火山的存在。但很多人以为，火山就是地下起火之山，其实火山并没有什么物质在燃烧。1719 1721 年，我国黑龙江省德都县境内，发生了一次规模巨大的火山喷发，吴振臣在宁古塔纪略中写到：“于康熙五十九年六、七月间，忽烟火冲天，飞石如雷，昼夜不绝，声闻五、六十里，飞出者皆为墨石、硫磺之类

6、，经年不断，热气逼人三十余里”。今天的五大莲池，就是当时熔岩堵塞河道而形成的。公元 79 年，意大利威苏维火山爆发时，喷出的火山碎屑淹没了古罗马的名城厐培。火山灰厚达 7m，高温的火山灰将埋没物化为灰尽，而今还留下了原物的铸模。就现在可知，世界上爆发猛烈的火山之一是印尼的克拉克托火山。1883 年 8 月 26 日一次爆发，喷出的火山灰和气体射入空中 78km，并将原火山锥炸掉而形成一个 300m 的深坑，四周海水一涌而去，激起了 30 多米高的海浪。从火山喷出物可以看出，根本不是什么物质在燃烧，而且火山也并不一定是山，常常形成洼地。火山喷发也有比较“温和” 的。如太平洋上的基洛瓦火山和大西洋

7、冰岛上的拉基火山,前者是一个平静溢出的熔岩湖；后者是顺裂隙流出的熔岩流。为什么它们不爆炸呢？是因为流出的熔岩粘度小，流速快，火山喉管不易堵塞之故。 不同营力的搬运作用特点 o （二）火山喷发物 火山喷发物不外乎三种，即气体、液体和固体。 1. 气体物质 主要是水蒸气，占 6090%，此外是NaCl、KCl、FeCl 3、HCl 、H 2CO3、NH 4Cl、H 2S、CO 2 等。我们把气体喷出的孔道叫喷气孔。据研究，喷出的气体成分与温度有关，从 500以上1000以下依次喷出的气体是：干气孔，喷出 NaCl、KCl、FeCl 3 酸气孔，喷出 HCl、H 2CO3 ；碱气孔，喷出 NH4Cl

8、、H 2 S； 冷气孔，喷出 H2O、CO 2 。 研究火山口附近的喷气孔，可以帮助我们监视判断火山活动的动向（发展、衰亡）。另外还可以获得具有工业价值的氧化合物 S、NaCl、KCl 、 AsCl 等。 2. 液体喷发物主要指喷溢出的熔岩。根据 SiO2 的含量，熔岩分酸性和基性两种。 i. 基性熔岩 一般温度高（1000 1200），粘性小，流动快，冷却后熔岩表面常形成波状或扭曲似绳状，称为波状熔岩和绳状熔岩（pahoehoe）。当熔岩表面破碎，成棱角状碎块并杂乱堆积，叫渣块状熔岩（block lava）。如果熔岩逐渐散热而冷凝固结，其表面就形成无数收缩中心，当岩石结构均匀时，收缩中心将成

9、等距离排列。在垂直收缩中心的延伸方向上因张力作用而产生裂缝，其横切面常为六边形。随着熔岩进一步冷凝，六边形裂缝终将整个熔岩层切割成无数的六方柱体。在发育不理想时也可以形成四方柱、五方柱等等。如果是海底喷发，则形成枕状熔岩（pillow lava）。这是熔岩在水中发生快速淬火冷凝时，表面形成具有空隙的硬壳，壳内熔岩从许多空隙中挤出又迅速冷凝，于是无数的小岩流便形成一个个肾状、枕状的岩体，称枕状熔岩（图7-1、7-2 ）。图 7-1 枕状熔岩 7-2 玄武岩的柱状节理 ii. 酸性熔岩一般温度较低（8001000），粘度大、气体多，流动慢，熔岩冷凝后顶部多气孔，下部成块状。 不论那种熔岩，当数量大

10、时，均可堆积成熔岩被、熔岩塬。在陡坎处还可形成熔岩瀑布，如第三纪的熔岩几乎掩盖了整个东北南部。 3. 固体物质 火山喷出的固体物质统称为火山碎屑（pyroclast）。它可以是爆炸的岩块，也可以是喷射到空中的熔岩冷却物，常成纺锤状、梨状或麻花状，统称为火山弹（volcanic bomb）。它们的形状是熔岩喷射到空中旋转冷凝的结果。如果熔岩在地表温压急剧减小，气体大量逸出而出现众多气孔，叫浮岩（pumice）。火山碎屑的分布规律是，愈远离火山口，散落物愈细，沉积物愈薄，且成环状分布，显示了火山口的位置。 o （三）火山的喷发方式（火山喷发的类型） 火山喷发方式一般有三种：熔透式、裂隙式及中心式。

11、 熔透式是指岩浆熔透地壳而流出地表，这种方式的熔岩规模大，分布广，其外形象盾形。一般多出现在地壳发展的初期，即地壳还很薄的时候，现在无此类型。裂隙式是指岩浆从裂隙中涌出，熔岩分布呈长条形（串珠状盾形锥），叫线状喷发。如冰岛的拉基火山就是如此。中心式是现代火山的主要类型。喷出围绕一个中心，通过一个火山喉管，常在地壳裂隙的交叉点上喷发，一般范围不大，易形成火山锥（图 7-3）。图 7-3 火山锥示意图 三、侵入作用（intrusion）岩浆的侵入作用表现为机械挤入和热力熔化围岩两种形式。 o （一）机械挤入围岩所谓机械挤入围岩，就是岩浆凭借它的高压，侵入围岩的层面、断裂面中，冷凝成各种产状的侵入体

12、。如果岩浆沿层面、片理面挤入，与围岩产状一致的，叫谐和侵入体，如岩盆（lopolith）、岩盘（laceolith）、岩床（sill）、岩鞍。如果沿岩层裂隙挤入，就叫不谐和侵入体，如岩墙、岩脉（dyke）等。以上统称浅成侵入体，这是地壳上部岩层破裂发育的结果。这种作用叫浅成侵入作用。形成的岩石叫浅成岩（hypabyssal rock）。 o （二）热力熔化围岩 属于熔化围岩而占领空间的叫深成侵入作用，一般在 36km 以下。由深成侵入作用形成的侵入体叫深成侵入体，这种侵入体如岩基、岩株。它们与围岩产状多不一致，故称不谐和侵入体。它们形成的岩石叫深成岩（hypogene rock）。 四、岩浆作

13、用的时空规律 o （一）火山作用的时空规律在古生代以前，地壳形成的早期，主要出现熔透式的火山喷发；古生代以来主要表现为裂隙式喷发；而现代则以中心式喷发为主，最多也是断裂带上的串珠状中心式喷发。在海底，目前是裂隙式喷发和中心式喷发共存。其发展的总趋势是：从熔透式到裂隙式到中心式，火山规模逐渐变小，但爆发强度增大。在空间分布上很不均匀，多成群、线分布，主要集中在三个带上，即太平洋洋岸带，地中海印尼带及洋脊海山带。目前我国发现 600 多座火山，但绝大多数是新第三纪以来的死火山，主要分布在环内蒙高原的黑龙江、吉林、内蒙及晋北地区，环西藏高原的云南、新疆以及邻太平洋的长白山、江苏、浙江、台湾、雷州半岛

14、及海南岛地区。 o （二）侵入作用的时空演化规律根据观察，侵入作用总是受区域性构造运动的控制。巨大的侵入体大多分布在大陆新老褶皱带（山系）的中央部位，走向与褶皱轴向一致，如秦岭、祁连山、美国的科迪勒拉山等，山脉的中央以后都被巨大的岩体所占。而小型侵入体则受区域性断裂控制。 在每次构造运动中，早期侵入的多以基性岩体为主，逐渐过渡到晚期的中酸性岩体为主，最后以巨大的花岗岩侵入而告终。 大洋地壳底部的岩浆成分与大陆褶皱山系中央岩体的成分有所区别，前者以玄武岩为主，后者以花岗岩为主。 o （三）最后在简述岩浆作用的演化时，主要是给学生一个系统概念。岩浆作用的演化 1. 岩浆源 自然界岩浆岩种类很多，这

15、是不是也意味着岩浆也是多样的呢？一般认为，地球内并不存在多样的原始岩浆，而是地幔顶部局部地区因温度升高或压力减小，而使地内物质转变为熔融体，这就是所谓原始岩浆。 2. 岩浆演化 对岩浆的起源虽然解释多样化，但岩浆的演化是客观存在的。岩浆演化主要表现在同化混染作用、分异作用、伟晶作用和气液作用等方面。很清楚，岩浆作用的过程，实质上就是岩浆的逐渐冷凝过程。 当岩浆一出现与围岩接触，它马上凭借自己的高温（1200 以上）融化围岩，占领空间，使围岩成分加入到岩浆中去，叫同化作用(assimilation)。而岩浆中因加入围岩成分而产生变化叫混染作用（contamination）。它们是同时进行的，统称

16、为同化混染作用。当然，基性岩浆同化酸性围岩，那么岩浆的基性程度就会降低。同样同化了石灰岩，岩浆的钙质成分就要增加。同化混染作用的结果是：1. 岩浆成分不断改变而复杂化； 2. 岩浆借此而不断扩大空间； 只有当温度下降到一定限度时，这种作用才会停止。 分异作用（differentiation）就是成分均一的岩浆分化成几种不同成分的岩浆的过程。分异作用恰与同化作用相反，这一过程进行越持久，岩浆的成分就越简单。一般说来，引起岩浆分异作用的原因有二：一是重力作用，当岩浆的温度还很高时（1200），岩浆中的各种组分都处在熔融状态，这时重的成分下沉，轻的成分上升（如下部为基性、超基性岩浆，上部为酸性岩浆，

17、底部为比重更大的金属硫化物岩浆）。这种在重力支配下的分异叫熔离分异作用或液态分异作用。二是结晶作用，当岩浆温度降低到 1100上下时，其中的不同组分开始先后结晶而形成基性岩，辉长岩逐渐过渡到酸性矿物结晶，而形成酸性岩，如花岗岩等。这里必须说明矿物的结晶顺序不仅与熔点有关，同时与压力大小，成分比例等均有关系。 当温度降到 800500时，在分异剩下的残浆中，因挥发分相对集中，降低了岩浆的粘度，增强了岩浆的活动性，延缓了岩浆的冷凝速度，有助于结晶的成长。所以侵入到围岩裂隙中的残浆形成巨大的晶体，称为伟晶作用，形成的岩石叫伟晶岩，它常以脉状产出。 当温度降到 500100时，岩浆物质基本冷凝，但其中

18、一些化学活动性强的气液继续渗入围岩裂隙，与围岩发生化学作用，并将携带的盐类沉淀下来，这种作用叫气液作用。可见，原始岩浆经过同化混染作用、分异作用、伟晶作用直到气液作用后，岩浆的演化终止，这就是岩浆作用的全过程。 五、说明 1. 在讲授岩浆岩时，由于课时紧，着重讲岩浆的分类即可。 2. 关于岩浆岩结构、构造、矿物成分以及分类表的应用，留在实习课中结合实物标本进行讲授。本节小结岩浆是富含有挥发性成分的高温硅酸盐熔融体。岩浆从运动到冷凝的全过程称为岩浆作用。侵入到地壳之中叫侵入作用；喷出地表叫喷出作用（火山作用）。形成的岩石分别称为侵入岩或喷出岩（火山岩）。在距地表 36km 以下形成的侵入体为深成

19、侵入体；小于 3km 形成的侵入体为浅成侵入体。岩浆与围岩接触后，即将出现同化混染作用及分异作用 。 思考题 （一）基本概念岩浆 岩浆作用 岩浆岩 混染作用 （二）简述下列两组基本概念的主要区别 1. 侵入作用与喷出作用； 2. 深成侵入体与浅成侵入体； 3. 中心式喷发与裂隙式喷发； 4. 岩基与岩株； 5. 同化作用与分异作用。 （三）回答问题 1. 世界火山的分布如何？为什么？ 2. 岩浆侵入时占据空间的方式有哪两种？各形成哪几种侵入岩体？这些侵入岩体各有何特点？ 3. 火山喷发物有哪些？各有什么特点？ （四）画示意图说明火山机构。本节参考文献1. 夏邦栋普通地质学北京：地质出版社P22

20、41，1984 2. 夏邦栋普通地质学北京：地质出版社P1733，2001 3. 张宝政等动力地质学原理北京：地质出版社P188198，P190192，P198，1983 4. 李淑达动力地质学原理北京：地质出版社P8092，1994 5. 邱家骧岩浆岩岩石学北京：地质出版社1985第二节 变质作用与变质岩目的要求变质作用的概念是根据对变质岩的观察、研究而建立起来的。变质岩是组成地壳的三大岩类之一，占地壳总面积的 27.4%，由于地壳的不均匀抬升、剥蚀才露出地表。古老的变质岩常作为各大陆地壳的核心，广泛出露在前寒武纪的地盾中，或作为年青造山带的基底存在。其后各地质时期造山带中的变质岩，又围绕着

21、前寒武纪地盾分布，这说明研究变质作用，对查明地壳的早期状态和它的发展演化历史，具有重要的理论意义。此外，世界上有 70% 的铁矿， 63%的锰矿以及大多数的铜、钴、镍矿都产生在前寒武纪的变质岩中，因而又具有实践意义。 课时：2 学时 授课内容 一、变质作用的概念 二、变质作用的因素和方式 o （一）变质作用的因素 o （二）变质作用的方式 三、变质作用的基本类型 o （一） 接触变质作用 o （二） 碎裂变质作用 o （三） 区域变质作用 o （四） 混合岩化作用 四、变质岩 o （一） 变质岩的矿物成分 o （二） 变质岩的结构构造 o （三） 常见变质岩的命名 重点本节课讲授重点应放在：

22、变质作用的因素和变质作用方式中的重结晶、变晶作用及交代作用上； 变质类型的重点是接触变质、区域变质以及碎裂变质三个类型。其它像脱水反应、脱碳反应等则留给后续诸课去完成。混合岩化作用宜在小结中提示。难点在课堂上讲授变质岩时，强调变质岩的重要特征以及变质岩中的标志矿物和主要构造即可。其它内容较难理解，宜在实习中结合岩石标本去完成。教学方法本节课以讲解为主，配合多媒体图件进行说明。讲授重点内容提要 一、变质作用的相关概念 o （一）变质作用（metamorphism） 什么是变质作用？就是指先成岩在地下高温高压和化学活动性流体的参与下，在固态状态下改变其结构、构造或化学成分，从而形成新岩石的作用过程

23、。 一般说来，岩石是否变质，是以有无重结晶现象或者出不出现变质矿物为标志（特别在温度升高的情况下）。根据观察判断，变质作用的温度大体在 150900之间，低于 150属于成岩作用的范畴；高于 900则又属于岩浆作用的范畴。 o （二）变质作用与岩浆作用的区别 变质作用与岩浆作用有何区别呢？岩石在变质过程中基本保持固体状态，一般不经过熔融。这里必须指出：如果地下温度近于岩石熔化的临界温度（如发生岩浆作用的影响）时，岩石部分产生熔融，而与固态岩石发生混合、交代等复杂过程，就叫超变质作用（或叫再熔作用，或叫花岗岩化作用），实际上是岩浆作用与变质作用的过渡形式。 变质作用不仅形成各种变质岩，而且还形成

24、多种类型的变质矿产。 二、变质作用的因素引起变质作用的主要原因是温度、压力和化学活动性流体。在变质作用中以某一种因素单独起作用是少见的。它们多以不同因素的组合出现，所以变质作用十分复杂。o （一）温度（temperature）温度是引起变质的基本因素。温度的变化来源于地热、放射性元素的蜕变、岩浆活动及地壳运动诸方面。温度升高导致岩石重结晶作用，但不能超过 900，否则就会重熔，那就不属于变质作用了。出现高温的地区有：侵入岩体的周围；断裂带附近；地壳深处的放射热和地热区；现代的岛弧和大洋中脊等地区。 o （二）压力（pressure）压力也是重要变质作用因素之一。压力分为静压力、定向压力（应力）

25、及流体压力三种。压力可以使重结晶矿物产生定向排列，而形成变质岩特有的片理构造。 1. 静压力(static pressure)静压力是上覆地层引起的负荷压力。它具有均压性（围压性）。根据岩石的平均比重，深度增加 1km，压力要增加 275300 巴（1 个大气压约等于 1 巴）。变质作用的最低负荷压力是 12 千巴。大约在 47km 深处。估计变质作用的最大深度为 35km，最大负荷压力为 1 万巴。静压力有利于塑性变形和高压矿物的产生。 2. 定向压力（directional pressure ）其特征是具有定向性，主要由地壳运动引起的，在地壳中分布不均，在地壳的上部发育，使岩层产生褶皱、断

26、裂；使矿物的晶格变形；使其中的片状矿物和柱状矿物垂直于定向压力的方向排列，而成片理构造。此外，变晶矿物受里克定律的支配。晶体在最大压力方向上解体，在最小压力方向上增长。 由于定向压力出现在地壳浅处，这些地方往往有水分存在，所以在定向压力条件下，产生的变质矿物多含 OH- ，如白云母、绿泥石、滑石等。 3. 流体压力（fluid pressure）流体压力是 H2O、CO 2、O 2 等挥发性流体占据岩石粒间空隙而产生的。在地下深处，全部负荷压力都传递给流体，这时负荷压力与流体压力相等。在地壳浅处，岩层裂隙发育，并与地表沟通，这时流体压力小于负荷压力。只有在岩浆侵入体周围，岩浆结晶时析出大量流体

27、，才可能出现流体压力大于负荷压力的状况。 o （三）化学活动性流体（fluid）温度和压力，只能使岩石的结构、构造和矿物成分发生变化，要使岩石的化学成分改变的只有外来物质的加入。变质作用的流体主要是：H 2O、CO 2 、Cl、B、P 以及富含多种金属的热水溶液。这些加入物主要来源于沉积岩中的孔隙水、岩石变质过程中析出的变质水，或岩浆冷凝时析出的挥发性溶液以及地下深部上升的热水溶液等。在一般情况下，岩石变质愈深，流体含量愈少。化学活动性流体的存在可使变质作用受什么影响呢？ 可以促使其它组分的溶解，加速扩散速度，增强重结晶作用和变质反应，同时将一些成分带入岩石中，也将某些成分带出，从而使原岩成分

28、发生变化；流体的存在会大大降低岩石的重熔温度和各变质级别的温度界限。如花岗质的岩石，不含挥发组分时重熔温度为 950，若含饱和溶液时，其中低熔组分在 640就开始重熔。 三、变质作用的方式重结晶作用和变质结晶作用。 1. 重结晶作用(recrystallization) 就是使非晶质的岩石变成结晶质的岩石；结晶小的岩石变为结晶粗大的岩石。重结晶作用是在固态条件下进行，一般不改变原岩成分。变质结晶作用（metacrystallization）是指原岩总成分不变，而有新的结晶矿物形成，这说明原岩成分不纯。下面讨论其平衡条件：温度是重结晶作用的主要因素，每一种变质矿物的生成和稳定都有一个特定的温度区

29、间，只要温度变化超过区间，原矿物就会消失，新矿物就开始形成，如纯石灰岩（CaCO 3），温度升高将变成大理岩，温度继续升高，结晶颗粒有变粗的趋势。如无外来物质的参与不会有新矿物出现，只是结构发生变化。如果是硅质灰岩（含 SiO2 的灰岩），温度升高则出现新的变质矿物硅灰石：SiO2CaCO3 CaSiO 3 CO2当压力为 1 巴时，反应式的平衡温度为 273；压力为 1 千巴时，平衡温度是 580680；压力为 2 千巴时，平衡温度是 610750。压力在重结晶作用中是影响温度平衡的重要因素。上面的硅灰石反应式就说明了这个问题。另外，压力增大有利于形成分子体积小而密度大的矿物。例如：Mg2S

30、iO4 CaAl2SiO8 CaMg 2Al2Si3O12 （橄榄石） （钙长石） （石榴子石）克分子体积 43.9cc 101.1cc b121cc比重 3.2 2.7 3.44.3 可见，通过反应，矿物体积缩小 24cc，这就是变质岩中出现比重大，体积小的矿物的原因。 2. 交代作用（metasomatism ）在变质作用过程中，由于外来流体（热气、热液）的加入，与岩石中的某种组分起化学反应，发生置换，使岩石中出现新矿物，这种作用就叫交代作用。如含 Na的流体与钾长石反应置换出 K，而形成新矿物钠长石。 KAlSi3O8 Na+ NaAlSi 3O8 K+ 钾长石 加入 Na+ 钠长石 流

31、失 K+ 交代作用的特点是： 在固态下进行； 交代前后岩石总体积不变； 原矿物的成分被置换与新矿物的形成同时。 交代作用的强度和范围决定于： 围岩性质； 化学活动性流体的成分； 岩石裂隙的多少； 作用时间的长短。 注意：交代作用是变质作用的普遍方式，条件是只要有活动性流体的加入。同时必须指出，任何一种变质矿物和变质岩的形成，都是多因素控制的，所以变质作用很复杂。可以设想，如果反应条件不能保持或持续时间不够长，必然造成变质作用不彻底，而保留原岩成分和构造。从理论上讲，在高温高压下稳定的矿物或岩石组合，在地表常温常压下应出现“退化反应 ”，实际上这种反应太慢了，所以我们才能看到若干亿年前变质的矿物

32、和岩石。 四、变质作用的基本类型变质作用的分类主要根据地质环境、变质因素及产物的特征划分为接触变质作用、碎裂变质作用、区域变质作用、混合岩化作用及洋底变质作用。 本节的重点应放在接触变质作用、碎裂变质作用、区域变质作用这三个类型上。 o （一）接触变质作用（contact metamorphism） 接触变质作用发生在岩浆岩体与围岩的接触带上，是岩浆散发的热量和流体引起的变质作用。一般接触变质作用发生在 3 8km 深度范围内。上覆岩层的负荷压力在 8002100 巴（以 275 巴/km 计）。按侵入体可以上升到 1km 浅处计，接触变质作用的有效压力范围是 2002000 巴。这个压力与区

33、域变质及碎裂变质的压力相比（几千1 万巴）是很小的。可见接触变质作用是一种低压高温的变质作用。温度和化学活动性流体是主要原因。如果按变质因素和围岩变质特征，又可分为： 接触热变质作用； 接触交代变质作用。 前者是岩浆岩体散发的热引起围岩的变质所形成的变质岩，不具备片理构造，称为角岩，如红柱石角岩、大理岩等。后者是岩体中的挥发组分与围岩发生作用引起的变质，使之产生新矿物组合的岩石。特别是中酸性岩体与碳酸盐类的岩石接触（石灰岩）而形成夕卡岩（含多金属如 Fe、Cu、W、Sn、Mo、Pb 、Zn 等）。一般岩浆类型不同，温度也不一样。花岗岩侵入体的温度为 700800；正长岩为900；辉长岩为 12

34、00。这说明基性岩体外围的变质比酸性岩外围的变质温度高。而且愈接近岩体围岩变质深，远离岩体的围岩变质浅，最后过渡为原岩。从平面上看，组成环状接触变质带，称为变质晕或变质圈（图 7-4）。图 7-4 接触变质作用示意图（据李淑达， 1983）o （二）碎裂变质作用（或动力变质作用）（dynamic metamorphism ）动力变质作用是在定向压力作用下发生变质的一种作用。这种变质由于动力作用的时间短暂，又可能多次叠加，结果使岩石发生破碎。其变质程度由岩石的破裂程度表现出来，这种岩石称为碎裂岩。如果由大小不等的岩块嵌在一起时，叫断层角砾岩。在韧性条件下形成的动力变质岩叫糜棱岩。 这种作用常出现

35、在断层带上，多伴有重晶作用和变晶作用（如出现绿泥石、绿帘石、兰晶石等），有时出现构造透镜体。 o （三）区域变质作用（regional metamorphism）这种变质作用常在大范围内发生呈带状。变质带长几百几千公里；宽几十几百公里；深度从几公里几十公里；压力在 200010000 巴以上。引起这种变质作用除负荷压力以外，构造运动引起的应力常叠加其上。区域变质的温度范围在 150 900之间。热量来源于地幔的热流和局部的动力热和岩浆热。局部地方常因热量不均匀积累，而有“超高热囊” 出现，使岩石发生重熔。从整体看温度是比较均匀的，即使有侵入体的插入和碎裂带的切割，也没有改变区域变质带的特征。所

36、以，引起区域变质作用的温度与侵入岩体和构造作用关系较小。化学活动性流体的作用普遍，主要来源于岩石和矿物的脱水和脱碳反应。总的来说，区域变质作用是变质因素综合引起的，区域变质岩与原岩相比，不论在化学成分上，矿物成分上以及结构、构造上都有改变。从历史发展角度看，区域变质作用过程是长期的、复杂的，也是周期性叠加的。在空间上，变质程度随温度的升高而逐渐加深，从而反映出变质作用由低级到高级的排列规律。区域变质岩普遍具有矿物作定向性排列的片理构造。由低级到高级显示为板状千枚状片状片麻状构造。 区域变质岩在高温高压下，因产生塑性变形，且多次叠加，所以变质岩中常见复杂的小型构造（图 7-5）。图 7-5 变质

37、作用与变质岩类型示意图（据李尚宽，1982）动力变质作用 接触变质作用 接触交代变质作用 区域变质作用 混合岩化作用 五、说明 1. 为了节省讲授时间，在阐述变质作用的方式时，最好将反应式列在表上或用投影仪配合进行。 2. 在小结时，将岩浆作用与变质作用的过渡形式混合岩化作用作概念性提示即可。本节小结变质作用是由温度、压力及化学活动性流体三种因素引起岩石在固体状态的变化，包括岩石成分、结构、构造等。变质作用的方式包括重结晶作用、变质结晶作用和交代作用。变质作用的基本类型为接触变质作用、动力变质作用和区域变质作用。混合岩一般包括基体与脉体两部分：基体是变质岩；脉体是热液通过充填或交代的产物。思考

38、题 （一）基本概念变质作用 变质岩 区域变质岩 动力变质岩 接触变质岩 （二）区分以下每两个概念的主要区别 1. 变质作用与岩浆作用； 2. 重结晶作用、变质结晶作用与交代作用； 3. 接触变质作用、区域变质作用与动力变质作用。 （三） 回答 1. 引起岩石变质的主要因素有哪些？其作用如何？ 2. 变质岩的特征结构、构造有哪些？ 3. 何谓接触变质作用？其形成环境如何？由哪些因素引起？代表性岩石有哪些？ 4. 何谓区域变质作用？由哪些因素引起？代表性岩石有哪些？ 5. 何谓动力变质作用？由哪些因素引起？代表性岩石有哪些？本节参考文献1. 李淑达动力地质学原理北京：地质出版社P95103，1994 2. 李淑达动力地质学原理北京：地质出版社P125134，1983 3. 张宝政等地质学原理北京：地质出版社P209215，1983 4. 夏邦栋普通地质学北京：地质出版社P5162，2001 5. 宋春青等地质学基础北京：高等教育出版社P104116，2002 6. 游振东等变质岩岩石学教程武汉：中国地质大学出版社1988