变质岩

变质岩石学第一章变质岩概论§1 变质作用概述一、变质作用的概念在地壳形成和发展过程中（包括地壳和上地幔的相互作用），由于地质环境、物理化学条件发生了变化，促使早先形成的固态岩石发生矿物成分及结构构造的变化，有时伴有化学成分的改变，在特殊条件下，可以产生重熔(溶)，形成部分流体相(“岩浆”)的各种作用的总和称为变质作用。

所形成的新岩石称为变质岩。

变质作用的涵义：•1.是与地壳形成发展密切相关的一种内动力地质作用。

•2.地壳已存岩石在基本保持固态条件下的转变过程。

•3.在特殊条件下，还可以产生重熔（溶），形成部分流体相（岩浆）。

•4变质作用是一个动态过程。

二变质作用的控制因素•原岩地质条件物理化学环境•（一）温度•1.变化范围：200～800℃，最高达1000℃以上。

•2.主要作用：可导致重结晶、变质反应、重熔；增加流体活性；改变岩石变形性质等。

是变质作用的主导因素。

•（二）压力（负荷压力、流体压力）•1.有利于形成分子体积较小、比重大的新矿物。

镁橄榄石＋钙长石→石榴石（体积小、比重大）•2.压力增大，变质反应温度增高。

•（三）应力（侧向挤压力）•1. 使岩层、岩石、矿物遭到破坏、变形，形成特殊的变质结构构造。

如碎斑结构、碎裂构造。

•2.影响矿物的重结晶和定向排列，甚至使矿物晶体的内部构造发生形变，如石英波状消光，片状矿物产生扭折。

•3.对区域变质岩片理的形成起着重要作用。

•4.促进岩石中粒间流体化学活动性的增加，加速变质反应和重结晶的速度。

特别在低温变质条件下，影响尤为明显，如基性火山岩低温变质形成绿片岩时，应力作用强，片理化程度高，变质结晶好，形成典型的绿片岩；应力作用低，则反之。

•（四）有化学活动性的流体•1.起催化剂的作用：SiO2＋MgO →Mg2［SiO4］（镁橄榄石）•干燥的条件下，温度1000℃，4天形成26％的镁橄榄石；有水参与情况下，450℃，几分钟，反应就全部完成。

•2.直接参与变质反应，控制反应方向绢云母＋绿泥石↔黑云母＋ H2O (脱水反应向右进行，水化反应向左进行) •3.起媒介载体作用，导致交代作用发生•4.降低岩石的熔点。

长英质岩: 无水950℃, 含水640℃。

•5.有利于变质矿床的形成§2 变质岩的物质组成•经变质作用形成的岩石为变质岩。

由岩浆岩变质的称为正变质岩；由沉积岩变质的称为副变质岩；若原岩为变质岩经再次变质作用而形成的岩石，称为复变质岩。

其变质作用称叠加变质(多期变质)作用，由低级到高级的称递增变质作用，反之称退化变质作用。

•变质岩的成分除新生成分外，还可能保留原岩的部分成分，加之变质作用的复杂性和反复性，因此变质岩的成分十分复杂。

一、变质岩的化学成分•变质岩化学成分复杂多样，主要由Si、A1、Fe、Mn、Mg、Ca、K、Na、H、C、Ti、P等的氧化物所组成。

•1.在正变质岩中，SiO2的含量一般在35～78%内变化；在副变质岩中变化范围大，可以很多，也可以没有。

•2.在正变质岩中A12O3的含量一般为0.86～28％，多数情况下小于20％；副变质岩中A12O3的含量一般为17～40％，可形成红柱石、刚玉等高铝矿物。

A12O3＞（K2O＋NaO＋CaO）的情况，在副变质岩中较常见。

•3.（Fe 2O3＋FeO）的含量，正变质岩中为3～15％。

副变质岩中（Fe 2O3＋FeO）的含量不定，有时很高。

•4.正变质岩中，多数情况下CaO含量＞MgO；副变质岩中，尤其粘土质变质岩，多数情况下MgO＞CaO。

二、变质岩的矿物成分•（一）变质岩矿物成分的一般特征•1.三大岩类的共同矿物：橄榄石、辉石、角闪石、石英、长石、云母等。

可残留，可新生。

•2.岩浆岩中特有的矿物：这类矿物是似长石类(霞石、白榴石等)、鳞石英、玄武角闪石及霓石等。

•3.沉积岩中特有的矿物：这类矿物是粘土矿物、海绿石等，浅变质时，可残留变质岩中。

•4.中压区域变质的常见矿物：•（1）低级变质矿物：绢云母、绿泥石、蛇纹石、滑石、钠长石等。

•（2）中级变质典型矿物：白云母、钾微斜长石、硬绿泥石、镁铁闪石、蓝晶石、透闪石、阳起石、红柱石等。

•（3）高级变质矿物：夕线石、紫苏辉石、正长石等。

•（二）变质岩矿物的成因类型•1.稳定矿物：在一定变质条件下，原岩通过重结晶作用和变质结晶作用形成的新的稳定矿物。

•2.不稳定矿物：又称“残余矿物”，变质反应不彻底而残留下来的部分原有矿物。

•3.特征变质矿物(指示矿物)：矿物稳定范围较窄，对外界条件的变化反映灵敏。

如上述低级变质、中级变质及高级变质矿物等。

•4.贯通矿物：在较大范围的温度、压力条件下形成和存在的矿物，如石英、方解石等。

•（三）变质矿物的共生组合•1.等化学系列：原岩化学成分相同或基本相同的所有变质岩石，矿物组合是由变质条件所决定的，即变质条件相同，矿物组合相同；反之则不同。

•2.等物理系列：化学成分不同的岩石，在相同或基本相同的变质条件下形成的所有岩石。

可有不同的矿物共生组合。

如原岩为碳酸盐类岩石或页岩，同样在中级变质条件下，前者则形成大理岩，而后者则形成黑云母片岩，二者居于同一个等物理系列。

§3 变质岩的组构•一、变质岩的主要结构•按成因可分为四大类：变余结构、变晶结构、交代结构、碎裂结构。

•（一）变余（残留）结构•岩石只有大部分发生变化，而原岩的结构还清楚地保留一部分，这种结构称为变余结构。

•命名：“变余” ＋残留的结构。

如变余碎屑结构。

•（二）变晶结构•变晶结构是变质岩的最大特征之一，命名：结构名＋“变晶”，如斑状变晶结构、粒状变晶结构、花岗变晶结构等。

变晶结构的划分如下：•1.按矿物自形程度：自形晶结构、半自形变晶结构、他形变晶结构。

•2.按矿物的相对大小：等粒、不等粒及斑状变晶结构。

一般变斑晶形成晚于基质，故含基质包体或具推开四周片理的现象。

这点与岩浆岩相反，岩浆岩中斑晶的形成早于基质。

•3.按矿物颗粒的绝对大小：•①粗粒变晶结构：颗粒的平均直径＞3mm；•②中粒变晶结构：颗粒的平均直径1～3mm；•③细粒变晶结构：颗粒的平均直径0.1～1mm；•④显微变晶结构：用肉眼及放大镜部不能分辨出颗粒，其平均粒径小于0.1mm。

•4.按矿物颗粒的形状：•①粒状变晶结构(花岗变晶结构)：按矿物颗粒的外形轮廓又可进一步分成：•1）镶嵌粒状变晶结构：矿物颗粒成简单的多边形，彼此接触线较为平直。

•2）齿形粒状变晶结构(缝合线结构)：矿物颗粒外形极不规则，彼此接触线呈锯齿状。

•3）角岩结构：接触变质作用下形成的均粒变晶结构，是专用于接触变质岩的一种结构。

•②鳞片变晶结构：这种结构的岩石主要由片状矿物(云母、绿泥石、滑石等)组成。

•③纤状变晶结构：这种结构的岩石主要由纤维状、长柱状、针状矿物组成。

•5.按变晶的交生关系：•①包含变晶结构(变嵌晶结构)：这种结构的岩石中较大的矿物(主晶)包裹了一些不定向的小矿物(客晶)，包裹体往往是自形的。

•②筛状变晶结构：这种结构与包含变晶结构类似，不同的是包裹体较多，且为他形晶。

•③旋转结构：在这种结构中变斑晶的矿物包裹体呈“S”形或螺旋形排列，说明受应力影响。

•④镶边结构：又称“次变边结构”或“反应边结构”。

在变质较高的岩石中，可见在某种矿物晶体的周围有一种或几种矿物呈放射状或似文象状交生。

（三）交代结构•1.交代假象结构：某种矿物被另一种矿物交代，但仍保留原有矿物的形状。

•2.交代蚕蚀结构：交代矿物以不规则的外形伸入被交代的矿物之中，交代矿物和被交代矿物之间的接触面呈不规则的港湾状或锯齿状。

•3.交代残留结构(交代岛屿结构)：被交代矿物被分割成零星孤岛状的残留体，被包在交代矿物之中。

•4.交代穿孔结构：被交代矿物晶体中形成浑圆形或乳滴状的新交代矿物。

•5.交代蠕英结构：较为普遍，交代接触带附近出现蠕虫状石英。

•6.交代净边结构：原矿物周围由清洁的交代矿物镶边。

如黑云母有白云母、长石的镶边等。

（四）破裂结构•动力变质岩特有的结构。

•1. 碎粒及碎块都呈杂乱排列的结构：•（1）碎裂结构：岩石受力后，只在矿物颗粒接触处和裂开处被碎裂成小颗粒(即碎边)，并使矿物破碎成外形不规则的带棱角的颗粒。

碎块无较大位移。

•①初级碎裂结构；粉碎颗粒＜50％。

原岩结构有残留时，命名：“碎裂”＋原岩结构，如碎裂花岗结构。

•②超碎裂结构；碎粒＞90％。

•③压碎角砾结构；岩石碎块呈角砾状。

•（2）碎班结构：破碎强烈，碎屑粉末（碎基）中残留有较大矿物颗粒（碎斑）。

•2.碎粒及碎块呈定向排列的结构：•（1）初糜棱结构：碎基含量＜50％。

•（2）糜棱结构：碎基含量50～90％。

•（3）超糜棱结构：碎基＞90％，粒径＜0.1mm。

•（4）千糜状结构：碎粒(碎基)中可以见到重结晶以及压熔等现象，表面具丝绢光泽。

•（5）碎斑鳞片变晶结构：碎基全部重结晶。

最后可过渡到变晶结构。

二、变质岩的主要构造•按成因分为变余构造、变成构造和混合岩构造。

•（一）变余构造（残留构造）•变质后仍保留原岩的构造者称为变余构造。

命名：“变余”＋原岩构造。

如变余层理构造。

•（二）变成构造•1.斑点状构造：初变质新矿物雏晶呈斑点出现。

若形成小斑晶称为瘤状构造。

•2.板状构造：泥质岩初变质形成一组平行剪切破裂面(劈理)，坚硬致密，原岩基本未经重结晶，可有少量绢云母、绿泥石。

板岩的特有构造。

•3.千枚状构造：鳞片状矿物初步定向排列，岩石薄片状，片理面具有强烈的绢丝光泽。

•4.片状构造：大量片状、柱状或纤维状矿物呈平行或近平行连续排列，形成岩石的片理。

仅有柱状矿物呈平行排列时，可形成线理构造。

与千枚状构造的区别在于岩石的变质程度较高，矿物粒度较粗，肉眼可以分辨矿物的颗粒。

•5.片麻状构造：在粒状矿物之间含部分片、柱状矿物呈断续定向排列。

若片、柱状矿物和粒状矿物分别集中而连续，则呈粒度或色调不同的条带状构造。

•6.块状构造：块状构造的岩石中以粒状矿物为主，排列紧密、无定向性、岩石结构较均匀。

第二章变质岩各论§1 变质岩分类命名的原则•1. 根据变质作用确定变质岩大类。

•2. 根据野外宏观标准确定变质岩基本名。

如角岩、混合岩、板岩等。

其他名冠于基本名之前。

•3. 矿物含量10％以上的均可参加命名，并按前少后多的原则置于基本名称之前。

但当超过三种矿物时，则根据具体情况选择两种意义较大的参加命名，或同类归并之，如二云、二长等。

•4. 特征矿物含量在10～25％与其他矿物一起参加命名，当含量相当于一般矿物含量时(＞25％)直接用变质矿物命名，如十字石片岩。

当含量＜10％有特殊指示意义的，则冠以“含”字。

•5. 有两种以上具有特殊意义的变质矿物，生成最晚或最有意义的矿物参加命名。

如含铁铝榴石的黑云母片岩，命名为铁铝榴石黑云母片岩，但当还含十字石时，则称十字石黑云母片岩；如含蓝晶石、十字石、铁铝榴石的黑云母片麻岩，则称蓝晶黑云母片麻岩。