1、北京故宫汉白玉(热接触变质作用形成的大理岩),第二篇 变质岩石学,第一章 变质岩总论第一节 变质岩与变质作用的概念第二节 变质岩的物质成分第三节 变质岩的结构构造第四节 变质岩的分类 第二章 变质岩各论第一节 动力变质作用及其岩石第二节 热接触变质作用及其岩石第三节 交代变质作用及其岩石第四节 区域变质作用及其岩石第五节 混合岩化作用及混合岩,一、基本概念 二、变质作用的控制因素 三、变质作用的类型 四、变质作用的方式 五、变质带及变质相,第一节 变质岩与变质作用的概念,在内力地质作用下，原岩（岩浆岩、沉积岩以及先存的变质岩）在原地固态情况下，其矿物成分、结构和构造发生改变，从而形成一种新的岩
2、石，称为变质岩，这种变化过程称为变质作用。 变质作用主要表现为重结晶作用及交代作用继承性与质变 正变质岩与副变质岩 多在古老的结晶地块和构造活动带中分布,一、变质岩和变质作用概念,二、变质作用的控制因素,外部因素主要是温度、压力，以及具有化学活动性的流体。,内（化学成分、结构、构造，决定性作用）、外因引起原岩发生变质作用,（1）温度升高，引起岩石重结晶和矿物多型体转变（主要表现为使原岩的结构、构造发生改变，而岩石组分基本不变）。如：石灰岩 大理岩 （2）温度升高可促进岩石内部质点的活动能力，引起物质成分的重新组合，从而形成新矿物及高温变质矿物， 如：Al4Si4O10OH8 2AlSiO4 O
3、 + 2SiO2 + 4H2O 高岭石 红柱石 石英 （3）温度升高，为变质反应提供能量 （4）促进扩散作用的进行,1、温度（最主要、最积极的因素）,降温,增温的热源：岩浆热、摩擦热、地热、放射性元素衰变释放的热量等其它热源,2、压力按性质及所起的作用可分为： A、均向压力（静水压力或负荷压力） （1）岩石致密坚硬，同一温度下，利于形成V小、较大的矿物，如红柱石（3.1）蓝晶石（3.6） （2）加速或减缓化学作用，主要化学平衡的移动上； （3）引起结构的改变（粗晶大理岩）,B、定向压力（侧向挤压应力）石英和长石产生波状消光、云母和角闪石弯曲等形变；使岩石发生碎裂、产生节理、裂隙或出现劈理构造等
4、。 C、粒间流体压力影响PH2O和PCO2，从而改变变质作用的方向。,存在于矿物粒隙之中的间隙溶液（水和CO2、挥发性物质），这些具有一定矿化度的气水溶液在变质矿物的晶出和新的成矿作用中起重要作用，导致新矿物的形成。,3、化学活动性的流体,在一般情况下，温度常作为主导因素，配合着压力和溶液的活动。变质作用是一个错综复杂的物理化学过程。,上节课要点回顾,一、变质岩及变质作用的概念原岩在保持固态的情况下 二、变质作用的控制因素 温度、压力、化学活动性流体,三、变质作用的类型,根据变质作用的机制和因素： 接触变质作用（热接触与接触交代变质作用） 动力变质作用 气 液交代变质作用 区域变质作用 混合岩
5、化作用 复变质作用,各种变质作用,1、重结晶作用 2、变形和压碎作用 3、交代作用 4、变质分异作用 5、变质结晶作用,四、变质作用的方式,变质作用的方式是指使岩石发生变质的途径或形式。变质作用的方式是复杂多样的，主要有：,1、重结晶作用,定义：是指在高温下，矿物在固态条件下重新成长的过程，或岩石中的化学组分重新分配形成新矿物的过程。 特征：没有物质的带入与带出，成分单一的岩石只发生晶粒变大，成分复杂的多组分组成的岩石，矿物重新组合新矿物的生成 控制因素：温度、压力、流体作用(间隙溶液) 石英砂岩重结晶作用石英岩 石灰岩重结晶作用大理岩 粘土岩重结晶作用粗粒片麻岩,定义：是岩石在应力条件下产生
6、变形或破裂、碎开的一种变质作用方式。 岩石或矿物所受的应力超过弹性限度时产生的塑性变形称为变形作用。 当岩石和矿物所受应力超过一定限度时，岩石和矿物便会发生破裂、碎开的变质作用方式叫碎裂作用。 控制因素：压力,2、变形和压碎作用,结果： 在浅部低温低压条件下，脆性岩石出现破裂现象； 与张性断裂有关的碎裂作用，主要形成杂乱的棱角状碎屑，不具方向性； 与压性及压扭性断裂带有关的压碎变形作用，形成碎裂结构、碎斑结构和糜棱结构，乃至泥晶化。,3、交代作用,定义：岩石中有物质成分的带入和带出的变质作用，是一种机理复杂的成岩和成矿作用。整个过程是在有溶液参加的固体状态下进行的，是物质逐渐置换的过程，而不是
7、简单的注入填充作用矿物假象如绢云母交代石榴石或红柱石的假象 各种交代结构如缝合线状、蠕虫状等结构 均说明交代作用基本上是在固体状态下进行的,4、变质分异作用,定义：岩石变质时，在不发生熔融和交代作用的情况下，原岩本身的某些组分，在间隙溶液中经扩散作用不均匀地聚集，使成分均匀的原岩，变成矿物成分不均匀的变质岩石。 1）如以角闪质变质岩中，以角闪石为主的暗色条带和以斜长石为主的浅色条带呈间互状。,2）细脉和透镜体：地壳较浅处，变质作用过程中，在应力作用下，刚性岩石容易产生各种裂隙，间隙溶液携带围岩中溶解的活动性大的组分运移到裂隙中，就形成了细脉或透镜体，它们的矿物组合与围岩中可有明显的差异。 3）
8、变斑晶：变质过程中，由于其中组分经过溶解、迁移、再分配、重结晶而形成一些与周围基质在粒度上相差悬殊的较大晶粒。 如石英岩石榴石、板岩红柱石或空晶石等变斑晶,5、变质结晶作用和变质反应,变质结晶作用：是指在变质作用的温度、压力范围内，在原岩基本保持固态条件下，新矿物相的形成过程，与此同时有些原有矿物趋于消失。这种新矿物的形成，很多情况下是通过特定的化学反应来实现的，这些化学反应就是变质反应。,五、变质带及变质相,在变质岩地区，经常可见变质地质体存在递增的矿物分带现象，而且多以变质的泥质岩随温度升高而有新的矿物依次出现为标志。因此称这种变化为指示矿物带，或称变质程度带，简称变质带。变质带能够指示变
9、质程度由浅至深的渐近变化特点温克勒特定矿物分为： 很低级、低级、中级、高级,变质相：是一定温压范围内形成的各种化学组成的变质岩中的一套变质矿物组合，它们在时间上、空间上反复共生，且矿物组合与岩石化学成份之间有固定的、可以预测的对应关系。,1、化学成份：不同的变质岩中主要造岩氧化物含量变化很大,第二节 变质岩的物质成分,2、矿物成分,变质岩中的矿物成分，按其成因分为： 新生矿物（变晶矿物）：在变质作用过程中新生成的矿物，如粘土岩经变质后生成的红柱石。 原生矿物：在变质作用过程中保留下来的原岩中的稳定矿物，如云英岩中的部分石英就是花岗岩在云英化过程中保留下来的原生矿物。 残余矿物：在变质作用过程中
10、残留下来的原岩中的不稳定矿物。如花岗岩在云英化过程中残留有不稳定的长石。,稳定矿物,不稳定矿物,特征变质矿物：仅稳定存在于很狭窄的温度-压力范围内的矿物，它对外界条件的变化反应很灵敏，对指示原岩成分和说明变质作用性质、强度有特殊意义，因此又称之为指示矿物。如粘土岩经变质作用形成的矿物绢云母和绿泥石、蓝晶石和十字石、硅线石分别指示低级、中级和高级变质作用。 贯通矿物：能在一个很大的温度-压力范围内稳定存在的矿物，如方解石、石英。,2、按其稳定的范围划分为：,变质岩的矿物成分特点：变质岩中 （1）富铝的硅酸盐矿物，特有，且主要由粘土岩变质而成； （2）富钙的硅酸盐矿物，接触交代变质岩特有； （3）
11、纤维状、鳞片状、长柱状及针状矿物广泛发育，且受应力作用，常作有规律的定向排列 （4）受变质作用过程中流体相影响，含(OH)-1的矿物比岩浆岩更发育 （5）其他特征，诸如斜长石多为单晶，双晶较少见，环带也少见；石英和长石常具波状和带状消光；常见分子体积较小和比重较大的矿物。,石榴子石,十字石,红柱石,六连晶,四连晶,变基 质,变斑晶,堇 青 石,变斑晶,变基质,第二篇 变质岩石学,第一章 变质岩总论第一节 变质岩与变质作用的概念第二节 变质岩的物质成分第三节 变质岩的结构和构造第四节 变质岩的分类 第二章 变质岩各论第一节 动力变质作用及其岩石第二节 热接触变质作用及其岩石第三节 交代变质作用及
12、其岩石第四节 区域变质作用及其岩石第五节 混合岩化作用及混合岩,岩石中矿物的粒度、形态和晶体之间的相互关系等特征，称之为变质岩的结构。着重于矿物个体的性质和特征. 根据变质岩的成因，其结构一般可分为四类：变余结构，变晶结构，交代结构和碎裂结构,第三节、变质岩的结构和构造,由于变质结晶作用不彻底，一定程度上保留了原岩的结构特征，形成变余结构，容易出现在低级变质岩中。命名-“变余”,岩浆岩：变余花岗结构、变余辉长结构、变余斑状结构 沉积岩：变余砾状结构、变余砂状结构及变余泥质结构 火山碎屑岩：变余火山角砾结构、变余岩屑结构、变余晶屑结构、变余玻屑结构、变余凝灰结构等 变质岩：变余碎裂结构、变余变晶
13、结构,1、变余结构,定义：是指原岩在变质作用过程中以固态方式使原来的物质所发生变质重结晶和变质结晶作用而产生的一种结构类型。=标型结构。,2、变晶结构,特点： 1矿物的自形程度一般不高，多数为他形或半自形晶，并且矿物的自形程度不代表结晶早晚，只反映结晶能力的差别 2变斑晶：较自形、顶开基质、稍晚于变基质或同时形成，与岩浆岩中的斑状结构不同 3变晶矿物中常含较多包裹体，尤其变斑晶中更常见 4.片状、柱状和放射状矿物较发育，且经常定向排列,1、变晶矿物颗粒的相对大小,等粒变晶结构,斑状变晶结构,不等粒变晶结构,区别岩浆岩的斑状结构？,2、变晶矿物颗粒形态,1）粒状变晶结构（花岗变晶结构）：岩石大致
14、由等轴状矿物颗粒组成，镶嵌紧密，不具方向性。如大理岩、石英岩、榴辉岩等。颗粒界面的形状分为：,A、镶嵌粒状变晶结构：矿物颗粒呈现简单的多边形或弯弧形，彼此接触较为平直、紧密。 是热变质反应达到平衡的结构,B、缝合线（齿状）粒状变晶结构：矿物颗粒外形极不规则，彼此接触线呈齿状，是晶体增大互相挤压嵌入的结果,C、角岩结构：一些泥质岩石由接触热变质作用形成的隐晶质结构（显微粒状变晶结构），具有该结构的岩石呈灰黑色，质地均一致密、坚硬，无定向排列，很似牛角质,2）鳞片变晶结构： 岩石主要由云母、绿泥石、滑石等片状矿物组成片理发育，定向排列，呈现片理构造但有时也可以是无定向排列，呈现块状构造,千枚岩。绢
15、云母鳞片呈定向排列,3）鳞片粒状变晶结构：云母、绿泥石、滑石等鳞片状矿物与其他粒状矿物、斑状矿物相组合的变晶结构。粒状矿物为主，鳞片状矿物次之。,由白云母和石英组成 单偏光 d=2mm,4）纤状变晶结构：岩石主要由纤维状、长柱状或针状矿物组成，矿物常成平行排列、有时呈放射状或束状集合体,5）纤状粒状变晶结构：岩石中同时具有两种形态的矿物，纤状、针柱状矿物与其他粒状矿物相配合而组成的结构。,3、变晶矿物相互关系,A.包含变晶结构： 在具斑状变晶结构的变质岩中，变斑晶中常含有大量变基质中的矿物包体，这种包体矿物呈不规则状、大小不等地镶嵌在变斑晶中的结构。,十字石榴云母片岩石榴石变斑晶中含有石英包体,B.筛状变晶结构： 包体矿物含量很多时，出现筛状变晶结构。此种筛状变晶多现于石榴子石、十字石、堇青石、角闪石等矿物中，代表着变斑晶晚于被包裹矿物而形成。,
