第五章-变质作用和变质岩
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第五章 变质作用与变质岩
大部分为结晶的岩石， 碎屑结构、泥质结构、 重结晶岩石，具粒状、 部分为隐晶质、玻璃 化学结构和生物结构 鳞片状、斑状等各种 质 等 变晶结构 多为块状构造。喷出 各种层理构造，如斜 岩具气孔状、杏仁状、 层理、水平层理、交 流纹状等构造 错层理等 大部分具片理构造， 部分为块状构造
橄榄石等
不含生物化石，围岩 有烘烤现象,不能形成 褶曲构造
(三)变质岩(metamorphic rock)
4.变质作用的类型和常见的变质岩 区域（动力）变质作用常见的岩石类型有：板岩、千枚岩、 片岩、片麻岩
三、岩石(rock)
(三)变质作用的类型和常见的变质岩
(5) 超变质作用：在深度区域变质的基础上，由于地壳下沉或深 部热流继续上升，使原岩发生局部重熔、交代、注入等混合 岩化作用，从而形成岩性介于变质岩与岩浆岩之间的各种混 合岩。
三、岩石(rock)
(四)岩石的相互转化
沉积岩、岩浆岩和变质岩是可以相互转化的，它们之间
的相互转化又叫做岩石的循环或地质循环。
三、岩石(rock)
(四)岩石的相互转化
特点 产 状 形成环境 结 构 构 造 标准矿物 其它 岩 类 岩 浆 岩 沉 积 岩 变 质 岩 侵入，喷出 岩浆泠却，降温降 压 层状产出 常温常压 随原岩产状而定 增温增压
三、岩石(rock)
(三)变质岩(metamorphic rock)
4.变质作用的类型和常见的变质岩
(4) 区域（动力）变质作用： 由于区域性地壳活动导致较大空间的
变质作用。影响因素多而复杂，广泛出现于古老结晶基底和造 山带中，使岩石形成不同程度的片理结构和不同类型的递增变 质带。
三、岩石(rock)
石盐、石膏等 多含生物化石，可 形成明显的褶曲
变质作用及变质岩
岩 变质作用 变质岩 岩浆岩 沉积岩 变质岩
二
引起变质作用的因素
（一）温度：是影响变质作用的最基本因素
150℃（180 ℃）~ 800 ℃（900 ℃ ） 升温意味着获得了新的能量，矿物中质点活性增强， 可使原来的非晶质变为晶质，原来的小晶粒长大。 地热
来源 岩浆热
岩石的断裂挤压
（二） 压力
1 静压力——上覆岩石自重引起的，各项等同 静压力是各向同性的，作用结果使岩石中矿物变为 密度大、体积小的新矿物。 2 定向压力——作用于地壳岩石的侧向挤压力， 具有方向性， 主要是构造里的作用造成，作用结果使岩石中片、 柱状矿物定向排列。 挤压力 剪切力
变质作用的类型与其在地壳中发生的部位
五
变质岩的矿物
一部分矿物：石英、长石、云母、角闪石、辉石、 磁铁矿以及方解石、白云石等。这些矿物或是从变质前 的岩石中保留下来的稳定矿物；或是在变质过程中新产 生的矿物。 另一部分矿物是在变质过程中产生的新矿物，如石
榴子石、蓝闪石、绢云母、绿泥石、红柱石、阳起石、
定向压力
压力作用下矿物颗粒的排列状况
（三）化学活动性流体
以H2O、CO2为主，并含有挥发性的物。
作用：控制反应进程
扩散、迁移元素，改变化学成分。
化学活动性流体来源：
岩石孔隙及裂隙中以水为主的液体
结构水
岩浆中逃逸出的热气、热液 地壳深处的热液（带入各种元素）
在变质作用过程中，温度、压力和化学
活动性流体等各种因素是相互配合的，往往
文石
文石
文石
方解石
方解石
方解石
六
变质岩的结构
变质岩 的结构
变晶 结构
变余 结构
碎裂 结构
第五章变质作用与变质岩
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，通过变
质作用形成的新构造。有以下类型：
（1）斑点状构造 （2）板状构造 （3）片理构造 （4）片麻状构造 （5）拉伸线理 （6）块状构造
四 变质岩的构造
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
温度的作用：非晶体→结晶体;结晶体→重结晶; 物质与结构重组，一种矿物→另一种矿物
温度的来源： 地热增温（1°C/33m）、构造运动热、 岩浆热、放射热
第一节 变质作用基本特征
二、变质作用的三大因素 T、P、流体 2. 压力 P 静压力（垂或侧）:由上复岩石重量引起，随埋藏深 度增加而增加。
静压力各向 作用力相等
一、 接触变质
绿帘石（黄绿色者）矽卡岩
接触交代变质作用示意图
二、 区域变质
1. 区域变质作用:在T、P、流体的综合作用下,区域范围 内发生的变质
变质环境及其与温度、压力的关系示意图
二、 区域变质
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diamond 高压、低温:角闪石、钠长石→兰闪石glaucophane 高温、低压:黏土矿物→红柱(Al2SiO5 )Andalousite 高温、高压:黏土矿物→矽线(Al2SiO5 )Sillimanite 中温、中压:黏土矿物→兰晶石(Al2SiO5 )Disthene
质作用形成的新构造。有以下类型：
（1）斑点状构造 （2）板状构造 （3）片理构造 （4）片麻状构造 （5）拉伸线理 （6）块状构造
四 变质岩的构造
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
温度的作用：非晶体→结晶体;结晶体→重结晶; 物质与结构重组，一种矿物→另一种矿物
温度的来源： 地热增温（1°C/33m）、构造运动热、 岩浆热、放射热
第一节 变质作用基本特征
二、变质作用的三大因素 T、P、流体 2. 压力 P 静压力（垂或侧）:由上复岩石重量引起，随埋藏深 度增加而增加。
静压力各向 作用力相等
一、 接触变质
绿帘石（黄绿色者）矽卡岩
接触交代变质作用示意图
二、 区域变质
1. 区域变质作用:在T、P、流体的综合作用下,区域范围 内发生的变质
变质环境及其与温度、压力的关系示意图
二、 区域变质
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diamond 高压、低温:角闪石、钠长石→兰闪石glaucophane 高温、低压:黏土矿物→红柱(Al2SiO5 )Andalousite 高温、高压:黏土矿物→矽线(Al2SiO5 )Sillimanite 中温、中压:黏土矿物→兰晶石(Al2SiO5 )Disthene
第五章 变质岩(2011)
由此可见，地壳中的温度、压力的变化以及局部流体的存 在是变质岩形成的外界条件，而不同成因的原岩类型是形 成各种各样变质岩的物质基础。
引起变质作用的因素
变质作用的因素
各种变质因素，常常是共同起作用的。但某种变质作用中
温度：多数变质作用因温度升高而发生。最 某一种因素起主导作用。 重要 压力：分静压力和应力两种
碎裂结构：由于动力变质作用的定向压力使岩石发生 破裂、弯曲或磨成碎屑、岩粉所形成的结构。根据碎 裂程度可分为碎裂结构、碎斑结构和糜棱结构。
碎 裂 岩
交代结构：原有矿物部分或全部被新矿物取代，并保 留了原矿物的假象。
是在变质作用或混合岩化作用过程中，原岩 中的矿物被取代、消失，以此同时形成新生 的矿物。其特征是，在形成过程中有物质成 分的加入和带出，而岩石中原有矿物的分解 和新矿物的形成是同时的。既可以置换原有 矿物，保持原有矿物的晶形，又可以由交代 方式形成新矿物，产生一系列特征的交代结 构。根据形态不同可分为交代假象结构、交 代残余结构、交代条纹结构、交代蠕虫结构、 交代斑状结构等。
黏土矿物 黏土矿物
压力低于5.5×108Pa 压力高于5.5×108Pa
红柱石（密度小） 蓝晶石（密度大）
岩石物质成分的变化 高压力条件
体积大、密度小的不同矿物可以结合成体积小、 密度大的新矿物，并伴随着总体积缩小。
Mg2[SiO4] +Ca[Al2Si2O8] →CaMg2Al2[SiO4]3
（镁橄榄石） （钙长石） （石榴子石）
变余结构：变质程度不深，变质结晶作用不彻底，残留下来的 原岩结构。其命名是在原岩结构前面加上"变余”两字。是研 究原岩特征与成因的重要依据。
与沉积岩有关：变余砾状结构(原岩为具有砾状结构的岩石)、变余砂状 结构(原岩为具有砂状结构的岩石)、变余泥状结构等
第五章变质作用和变质岩
若混合作用较强则二者界线变得不太清楚并逐渐消失区域混合岩混合岩混合岩花岗岩条带状混合岩顺层混合岩眼球状混合岩肠状混合岩阴影状混合岩具有肠状构造的混合岩变质作用的基本规律变质作用的时间演化规律古老的岩石前寒武纪5亿年以前一般都发生了变质而且变质较深常常发生过多次变质如秦岭地区的岩石普遍发生过3次变质作用
三、动力变质作用
出现在大断裂带上或构造运动强烈的 地带，由强大的侧向挤压力和剪切应力引 起，主要的变质方式为变形与碎裂。
– 在地下较浅处由于温度较低，以脆性变形为主； – 在地下较深处由于温度较高，则以韧性变形为 主，形成韧性剪切带。
四、区域变质作用
在较大区域内发生的，由一种因素为主或 多种因素综合作用的复杂变质作用。
第五章 变质作用与变质岩
变质作用
各种岩石基本上在固 态下受到内动力地质作用，发生矿物 成分和结构、构造的变化而变成一种 新岩石的过程。
经变质作用形成的岩石 原 岩
变质作用
变质岩 变质岩
岩浆岩
沉积岩
正变质岩
负变质岩
第一节
变质作用的原理
一、岩石变质的因素：
外部因素：温度、压力、活动性流体 内部因素：原岩特点、性质
又如硅质石灰岩在高温下，其中SiO2和CaCO3可重结晶成硅灰石：
（二） 压力
变 质 作 用 的 压 力 范 围 一 般 为 0— 109Pa。
包括：静压力和定向压力。
静压力（围压） 压力 侧向压力（应力）
1、静压力的影响
静压力：
又叫围压，具有均向性。岩石处于地下深处，要受到上覆 和周围岩石的静压力。 在静压力作用下，岩石中矿物重结晶成体积减小而密度增 大的新矿物，以适应新的存在环境。 例如基性岩中的钙长石（密度2.76）和橄榄石（密度3.2） 在高压下形成石榴子石（密度3.4—4.3）：
三、动力变质作用
出现在大断裂带上或构造运动强烈的 地带，由强大的侧向挤压力和剪切应力引 起，主要的变质方式为变形与碎裂。
– 在地下较浅处由于温度较低，以脆性变形为主； – 在地下较深处由于温度较高，则以韧性变形为 主，形成韧性剪切带。
四、区域变质作用
在较大区域内发生的，由一种因素为主或 多种因素综合作用的复杂变质作用。
第五章 变质作用与变质岩
变质作用
各种岩石基本上在固 态下受到内动力地质作用，发生矿物 成分和结构、构造的变化而变成一种 新岩石的过程。
经变质作用形成的岩石 原 岩
变质作用
变质岩 变质岩
岩浆岩
沉积岩
正变质岩
负变质岩
第一节
变质作用的原理
一、岩石变质的因素：
外部因素：温度、压力、活动性流体 内部因素：原岩特点、性质
又如硅质石灰岩在高温下，其中SiO2和CaCO3可重结晶成硅灰石：
（二） 压力
变 质 作 用 的 压 力 范 围 一 般 为 0— 109Pa。
包括：静压力和定向压力。
静压力（围压） 压力 侧向压力（应力）
1、静压力的影响
静压力：
又叫围压，具有均向性。岩石处于地下深处，要受到上覆 和周围岩石的静压力。 在静压力作用下，岩石中矿物重结晶成体积减小而密度增 大的新矿物，以适应新的存在环境。 例如基性岩中的钙长石（密度2.76）和橄榄石（密度3.2） 在高压下形成石榴子石（密度3.4—4.3）：
地质与地貌05变质岩
原岩性质发生了改造，也可残留原岩的某些特点——即有改造特征，又有残留特点 变质岩中的矿物成分既有原岩矿物成分，也有变质过程中新生矿物成分。
残留矿物：与岩浆岩、沉积岩相同的，如石英、长石、云母、角闪
石、辉石等，它们大多是原岩残留下来的，也可以在变质作用中形成。
变质矿物：是在变质过程中产生的新矿物，是变质岩所特有的矿物，
➢片状构造(片岩)——细粒到粗粒片状或柱状矿物定向排列，可劈 开成薄片状。（图片）
➢片麻状构造(片麻岩)——矿物较粗，浅色粒状矿物(长石、石英) 和深色片状，柱状矿物(黑云母、角闪石)大致相向成带状，平行排 列，不易劈开。（图片）
➢眼球状构造(眼球状片麻岩)——片麻状构造中，钾长石呈眼球状 定向分布。（图片）
节目录
二、变质岩的结构
变余结构——变质较轻时，
残留下来的原岩结构。（如图）
变晶结构——在变质过程
中矿物重新结晶所形成的结构。
➢等粒变晶结构（如图）
➢斑状变晶结构：在个
体较小的矿物集合体(基 质)中分布有较大的矿物 晶(斑晶)。（如图）
18
二 、 变 质 岩 的 结 构
等粒变晶结构， 显微镜下的石英
一、 变 质 级
10
§ 2、 变 质级及变质作 用方式
二、变质作用方式
本节小结
城 市 与 环 境 科 学 院㊣黄昆 章目录
一、变 质 级
11
一 、 变 质 级
（一）温度型变质级
1、温克勒将整个变质作用区间分为四个变质级：
很低级变质：（200℃—350℃） 其低限以基性岩中浊沸石（ 200℃）开始出现为标志；其上限是 基性岩中出现黝帘石和阳起石（ 350℃ ）。 低级变质：（350-550℃） 以十字石的出现，堇青石的形成为标志。 中级变质：（550-650℃） 以矽线石+钾长石的组合为标志。 高级变质：（650℃—800℃） 以硅灰石+紫苏辉石+矽线石+钾长石的组合为特征。
残留矿物：与岩浆岩、沉积岩相同的，如石英、长石、云母、角闪
石、辉石等，它们大多是原岩残留下来的，也可以在变质作用中形成。
变质矿物：是在变质过程中产生的新矿物，是变质岩所特有的矿物，
➢片状构造(片岩)——细粒到粗粒片状或柱状矿物定向排列，可劈 开成薄片状。（图片）
➢片麻状构造(片麻岩)——矿物较粗，浅色粒状矿物(长石、石英) 和深色片状，柱状矿物(黑云母、角闪石)大致相向成带状，平行排 列，不易劈开。（图片）
➢眼球状构造(眼球状片麻岩)——片麻状构造中，钾长石呈眼球状 定向分布。（图片）
节目录
二、变质岩的结构
变余结构——变质较轻时，
残留下来的原岩结构。（如图）
变晶结构——在变质过程
中矿物重新结晶所形成的结构。
➢等粒变晶结构（如图）
➢斑状变晶结构：在个
体较小的矿物集合体(基 质)中分布有较大的矿物 晶(斑晶)。（如图）
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二 、 变 质 岩 的 结 构
等粒变晶结构， 显微镜下的石英
一、 变 质 级
10
§ 2、 变 质级及变质作 用方式
二、变质作用方式
本节小结
城 市 与 环 境 科 学 院㊣黄昆 章目录
一、变 质 级
11
一 、 变 质 级
（一）温度型变质级
1、温克勒将整个变质作用区间分为四个变质级：
很低级变质：（200℃—350℃） 其低限以基性岩中浊沸石（ 200℃）开始出现为标志；其上限是 基性岩中出现黝帘石和阳起石（ 350℃ ）。 低级变质：（350-550℃） 以十字石的出现，堇青石的形成为标志。 中级变质：（550-650℃） 以矽线石+钾长石的组合为标志。 高级变质：（650℃—800℃） 以硅灰石+紫苏辉石+矽线石+钾长石的组合为特征。
普通地质学 第五章 变质作用与变质岩
11
第二节 变质作用中原岩的变化
一、物质成分的变化
在变质作用过程中物质成分的变化，温度和压力起了重要作用，表现在： 1、温度变化，① 使岩石通过释放或获得某些挥发分，发生化学成分重新组合， 原矿物消失，新矿物生成。如，高岭石脱水（高温）反应
Al4［Si4O10］［OH］8
(高岭石) 方解石的脱CO2的反应
划分为三类：
变余构造，变成构造和混合岩构造
结构构造是变质岩的重要特征，常用作变质岩分类命名的重 要依据。通过对结构和构造的研究，还可以了解变质岩的原岩， 判断原岩所经受的变质作用、环境、方式和程度等特点。
17
（一）变质岩的结构
1、变晶结构
变晶结构是岩石在变质作用过程中发生重结晶和变质结晶 作用所形成的结构。这是变质岩最常见的结构。
2、变质物态
整体性。 3、变质方式 4、变质结果 分的改变。
变质作用一般在固态下发生，保持着原岩的
原岩的变形、破碎作用，重结晶作用，矿物 导致原岩的结构、构造，矿物成分及化学成
重组合和交代作用等。
由变质作用形成的岩石叫变质岩。根据原岩的类型不同，可 分两类：
正变质岩－原岩为火成岩经变质作用后形成的变质岩。
关，有时范围很小，仅限接触带，即是所谓的接触 变质，有时也可能影响一个区域。 ◆应力作用下的摩擦热：其较为局部，如断裂带。
6
2、压力
可分为静压力、流体压力、定向压力。压力单位：bar pa 等 (1)静压力（均向压力）
一般指由上覆岩层的负荷重量所引起的压力。这种压力是随
深度增加而增大的，而且对岩石的作用力各向均等。 静压力的作用： ① 压缩岩石，使岩石孔隙减小， 变得致密坚硬；
500℃
Al2［ SiO4 ］O＋2 SiO2＋4H2O
第二节 变质作用中原岩的变化
一、物质成分的变化
在变质作用过程中物质成分的变化，温度和压力起了重要作用，表现在： 1、温度变化，① 使岩石通过释放或获得某些挥发分，发生化学成分重新组合， 原矿物消失，新矿物生成。如，高岭石脱水（高温）反应
Al4［Si4O10］［OH］8
(高岭石) 方解石的脱CO2的反应
划分为三类：
变余构造，变成构造和混合岩构造
结构构造是变质岩的重要特征，常用作变质岩分类命名的重 要依据。通过对结构和构造的研究，还可以了解变质岩的原岩， 判断原岩所经受的变质作用、环境、方式和程度等特点。
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（一）变质岩的结构
1、变晶结构
变晶结构是岩石在变质作用过程中发生重结晶和变质结晶 作用所形成的结构。这是变质岩最常见的结构。
2、变质物态
整体性。 3、变质方式 4、变质结果 分的改变。
变质作用一般在固态下发生，保持着原岩的
原岩的变形、破碎作用，重结晶作用，矿物 导致原岩的结构、构造，矿物成分及化学成
重组合和交代作用等。
由变质作用形成的岩石叫变质岩。根据原岩的类型不同，可 分两类：
正变质岩－原岩为火成岩经变质作用后形成的变质岩。
关，有时范围很小，仅限接触带，即是所谓的接触 变质，有时也可能影响一个区域。 ◆应力作用下的摩擦热：其较为局部，如断裂带。
6
2、压力
可分为静压力、流体压力、定向压力。压力单位：bar pa 等 (1)静压力（均向压力）
一般指由上覆岩层的负荷重量所引起的压力。这种压力是随
深度增加而增大的，而且对岩石的作用力各向均等。 静压力的作用： ① 压缩岩石，使岩石孔隙减小， 变得致密坚硬；
500℃
Al2［ SiO4 ］O＋2 SiO2＋4H2O
第五章变质作用
第五章变质作用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：4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（一）变质作用的因素（二）变质作用的方式三、变质作用的基本类型（一）接触变质作用（二）碎裂变质作用（三）区域变质作用（四）混合岩化作用重点本章课讲授重点应放在：①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；②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（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。
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150°—900℃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。
（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。
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绿泥石 白云母 黑云母 石榴石 十字石 夕线石 石英 长石
板岩
片岩
片麻岩
熔融
四 变质岩的结构和构造
1 变质岩的结构 变晶结构：变质作用过程中，原岩发生矿物
的形成、生长、组合镶嵌而形成的结晶结构。（
如：粒状变晶结构、鳞片粒状变晶结构、斑状变
晶结构等。）
变余结构：变质作用过程中，残留的原岩结
构。（如：变余碎屑结构、变余泥质结构等。）
个过程中起决定作用的是压力。
在静压力很高的情况下，密度小、体积大的不同矿物 可以结合成密度大、体积小的新矿物，并且总体积会 缩小。岩浆岩中橄榄石和钙长石在高压下可以结合成
为石榴子石。
通过高温高压试验，在30×108Pa压力（相当于地下 110km深度压力）下，普通石英可以转变为结构不同 的柯石英，比重由2.65变为2.93。
的矿物。比如常见的粘土矿物（高岭石），在500℃
时可发生下列反应：
若该脱水反应进行的不彻底，则形成白云母和绿泥石 含水矿物，但其含水量远低于高岭石
另外一种在沉积岩中常见的变质反应是脱CO2反应.例
如方解石受热作用后可以释放出CO2，剩余的CaO会
与岩石中的SiO2结合，形成新的矿物——硅灰石
这一反应中起决定作用的仍然是温度，温度大于 400℃时会发生此反应
榴子石，夕线石、蓝晶石、蓝闪石等标志性变质矿物
片麻岩：变质程度和片岩一致，具有片麻状（岩石中 暗色矿物断断续续呈定向排列）或者条带状构造，出 现的典型变质矿物跟片岩类似。
变粒岩：主要由长石和石英组成，片麻状构造不发 育，一般呈细粒状
麻粒岩：变质程度较
片岩、片麻岩深，其
基本不含黑云母，角 闪石等含水矿物。主 要由长石、辉石、石 榴子石、石英等粒状
时，即成为开放系统时，流体压力
仅为其本身的重量，显然要比静压 力值小。
定向压力：作用于岩石的侧向应力，分为压、张、剪 三种应力。
A. 均匀
应力状态
下结晶的
花岗岩，
矿物随机
排列，具
有块状构
造； B.差异应力状态下结晶的花岗质片麻岩，矿物定向排 列，具有片麻状构造。
3）流体（F） ：H2O、CO2、气态物质、硅酸盐流体 等，含量少，作用大。 流体来源： a. 岩浆流体：深部岩浆上升至浅部，T，P降低分异出
辅相成，一般温度和压力随深度的增加而增长。但是
由于各处地壳的结构和构造运动的性质不同，温度和
压力的增长并非处处相同，导致有的区域压力增加慢
，温度增加快，有的区域压力增加快，温度增加慢，
这样就出现了三类不同的变质环境：低温高压环境、
高压低温环境、正常地热梯度（温压）环境。
温度
深 度
区域变质作用类型与温度、压力（深度）的关系
变质三要素：温度（T）压力（P）流体（f）
特点：原岩在基本保持固态状态下发生的变化。
不同的变质作用环境
温度(热)
温度(热)
灰岩
大理岩
花岗岩
片麻岩
2. 变质作用的影响因素
1）温度（T）：150C–900C，最 高1150C，一般高于900C地壳岩 石开始融化。控制变质程度，温 度越高变质程度越深。
片理构造形成示意图
无片理的镜下照片
片理构造的镜下照片
五 常见变质岩
石英岩：变余碎屑 结构，块状构造。
大理岩：粒状变晶结
构，块状构造
绿片岩：粒状，鳞片 变晶结构，片状构造 。（左）
板岩：变余泥 质结构，板状 构造。（右）
花岗片麻岩：鳞片 粒状变晶结构，片 麻状构造。（下）
片麻岩：鳞片粒状变晶结
用形成的矽卡岩（主要的矿物组成是石榴子石、绿
帘石、透闪石、透辉石、阳起石、硅灰石等），主
要是火成岩体侵入到富钙的围岩中。
接触交代变质作用示意图
3）区域变质作用：是在广大范围内发生的，由 温度、压力和化学活动性流体等多种因素引起的变 质作用，形成区域变质岩。
区域变质作用中，温度和压力总是联合起作用，并相
大理岩：原岩为灰岩，纯粹的大理岩不含杂质，洁白 似玉，成为汉白玉。大多数大理岩因含杂质，显示不 同颜色的条带
石英岩：原岩为石英砂岩，主要由石英组成，该变 质岩极为坚硬
需要指出的是，接触热变质作用中，温度是引起变质 作用发生的主要因素，岩石受热后会发生矿物的重新
结晶。原岩距离火成岩体的距离不同，变质程度也不
位移，发
生动力变
质作用，
沿破裂面
两侧可形
成碎裂岩
（构造角
砾岩）。
断层角砾岩
糜棱岩化片麻岩与拉伸线理(武功山)
Lineation and Mylonitic Gneiss (Wugongshan)
舒良树摄
N
S
花岗质糜棱岩中不对称长石残斑(武功山)
Asymmetric feldspar porphyroclastic system
同。离火成岩体近的原岩变质温度高，变质程度强烈
，离火成岩体远的原岩变质温度低，只会发生轻微变
质。例如，角岩往往出现在内部带，斑点板岩一般出
现在外部带。
接 触 热 变 质 作 用
接触交代变质作用除了温度以外，还受到从岩浆中 分异出的流体的影响，该流体与围岩物质进行反应
，产生大量新的矿物。例如典型的接触交代变质作
三 变质岩的矿物组成
在变质岩中不仅可以见到岩浆岩中常见 的七种造岩矿物，还可以见到变质岩中特有 的矿物，如：绿泥石、绢云母、十字石、石 榴子石、蓝晶石等。 变质岩中某种矿物和矿物组合的出现，代
表了一定的温度和压力条件，是研究变质作
用环境的重要标志。
绢 云 母
十 字 石
蓝 晶 石
石 榴 子 石
区域变质岩类型及矿物组成
渗透和扩散。并且发生交代作用前后，岩石体积保持
基本不变。
4. 变质作用类型和变质岩
1）动力变质作用：伴随构造活动而产生的韧性 剪切变质-变形作用。与地壳发生断裂有关，在浅部
岩石发生脆性破裂，形成碎裂岩；在深部发生韧性
变形，形成糜棱岩。由强大的侧向挤压力和剪切应
力引起，主要的变质方式为变形与碎裂。
岩层断裂
变质岩 变质作用
按变质作用类型分类 1．接触变质岩 2．区域变质岩 3．混合变质岩 4．动力变质岩
岩石分类
常见矿物成分
石英、长石、云母；橄 榄石、辉石、角闪石
富含SiO2的石灰岩，受热后，方解石分解放出CO2及
留下CaO, CaO同岩石中的SiO2结合，则形成一种新矿
物硅灰石：
CaCO3 + SiO2 → CaSiO3 + CO2
(方解石)
（硅灰石）
2）压力（P）
在静压力很高的情况下，密度小、体积大的不同矿物
可以结合成密度大、体积小的新矿物，并且总体积会
缩小。岩浆岩中橄榄石和钙长石在高压下可以结合成
为石榴子石。
静压力：由上覆岩石
的重量而引起的，随
深度变化。随深度增
加而增大，静压力对
岩石的作用力各向相
等，其数值等于上覆
岩石的重量。
当岩石处于密闭状态时岩石的全部 重量都传递给封闭在岩石内的流体 ，这时流体压力值等于静压力值。 当岩层裂隙时中有互相连通的裂隙
构，片麻状构造。（上）
三大岩类的特征比较
岩石类型 形成的地质作用 岩浆岩（火成岩） 岩浆作用
按SiO2含量分类 超基性岩 SiO2<45% 基性岩： 45～53% 中性岩： 53～66% 酸性岩 SiO2>66%
沉积岩 沉积作用
物质来源、结构、成岩 方式分： 1、粘土岩类 2、碎屑岩类 3、化学岩及生物化学 岩类
区域作用形成的典型变质岩
板岩：具有板状构造，原岩主要是粘土岩、粘土质粉
砂岩和中酸性凝灰岩。重结晶作用不明显，变质程度
较浅。板岩中含碳质着成为炭质板岩
千枚岩：原
岩性质与板
岩相似，变
质程度比板
岩高，几乎 全部重结晶 ，主要矿物 绿泥石、绢
云母、石英
等
千枚岩
片岩：具有片状构造，主要矿物白云母、黑云母、绿 泥石、角闪石、阳起石、石英、长石等，有时出现石
“水成论”和“火成论”两大学派
的争论持续了三十多年，最后以“火
成论”的胜利告终。现在我们知道组
成岩石圈的岩石不仅有“水成”的沉
积岩、“火成”的岩浆岩，还有经变 质作用形成的变质岩
第五章 变质作用和变质岩
一 变质作用和变质岩的类型 二 变质岩的分类 三 变质岩的矿物特征 四 变质岩的结构、构造
五 常见变质岩
舒良树摄
片麻岩中的眼球状构造
2）接触变质作用（热变质作用）包括：接触 热变质作用和接触交代变质作用，发生在火成岩与 围岩的接触带上，前者形成角岩、石英岩或大理岩 ，后者形成矽卡岩。 接触变质作用仅发育在侵入岩体周围不远的围岩中 ，规模有限。压力约 0.1×108Pa－3×108Pa，温度
约250－650℃。
与岩浆
岩接触
的围岩
接触带
上将发
生接触
变质作
用。
与岩浆
岩接触
的围岩
接触带
上将发
生接触
变质作
用。
接触热变质作用形成的典型变质岩:
斑点板岩：矿物重新组合不普遍，变质温度较低
角岩：常致密坚硬，原岩变化大，可以使沉积岩也可以是变质 岩。主要由长石、云母、角闪石、石英、辉石等组成，还含少 量有矽线石、堇青石、红柱石、石榴子石等
一 变质作用和变质岩的类型
1 变质作用的概念 2 变质作用的影响因素 3 变质反应中物质的变化
4 变质作用类型和变质岩类型
1.变质作用的概念
在地壳一定深度内，由于温度、压力的改变和化 学流体的作用，使原来的岩石在基本保持固态下发生 矿物成分、结构、构造的变化形成新岩石的一系列地 质过程，称为变质作用。