变质作用与变质岩

第五章变质作用与变质岩
§1.变质作用概述
前面我们讲了岩浆岩和沉积岩，这两类大岩石是人们最先认识的两类组成地
壳的岩石，在地质学的萌芽时期（约三百年前，十九世纪）曾经发生过所谓“火成论”与“水成论”的论战。

以德国人魏尔纳为代表的一些地质学家，认为所有的岩石都是从海水中结晶沉淀而成的（沉积岩）一一“水成论”。

以苏格兰学者郝屯为代表的认为并非所有岩石都是水成的，而多数是像花岗岩，玄武岩这样的岩石，由地下熔融物质冷凝形成的。

一一“火成论”。

这两大学派的争论持续了大约三十年，最后以“ 火成论”胜利告终。

现在我们知道，组成地球的岩石，不仅有“水成”的沉积岩，“火成都市”的岩浆岩，还有经变质作用形成的变质岩。

三大岩类在地壳中分布大致是：
岩浆岩占地壳总体积的64.7% ；
沉积岩占地壳总体积的7.9%，占地表面积的75% ；
变质岩占地壳总体积的27.4%。

一、概念
变质作用一一岩石基本上在固态下，由于温度、压力及化学活动性流体
的作用，发生成分、结构、构造等变化的地质作用。

变质岩一一由变质作用形成的岩石。

原岩变质* 变质岩
、引起变质作用的因素
地热
来源彳
岩浆热
（一）温度：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，原来小晶粒长大。

（二）压力：
1.静压力——上覆岩石自重引起的，各向等同。

每公里厚的岩石压力为275巴；地下10公里约2750巴；
地下20公里约5500巴。

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 •定向压力一一作用于地壳岩石的侧向挤压力，具有方向性，主要是「挤压力
剪切力
构造力的作用造成。

定向压力的作用结果使岩石中片、柱状矿物定向排列。

（三）化学活动性流体
岩石粒向孔隙及裂隙中以水为主的液体
结构水[含有矿物H 2O、CO 2]
以H 2 0、CO 2为主，并含有易挥发的物质
在变质作用过程中各种因素是相互配合的，而在不同的地质条件下, 主导因素不
同，显出有不同的变质特征。

金丹卄千〃中砧Q估八禹二宀 "控制反应进程
参预变质作用的各项化学反应L
原岩在变质作用中的变化方式（变质方式）
（一）重组合
沉积岩在常温、常压环境下形成，进入变质作用环境后，矿物中的H20、
C0 2等在新环境下失去，而转化为新矿物。

岩浆岩在高温、高压环境下形成，进入相对较低的温压环境后，转为新矿物。

（二）、重结晶
固态下，矿物岩矿经有限的粒间溶解，迁移、重新结晶，使原岩矿物中的晶
粒增大且紧密相嵌的作用。

石英砂岩石英岩
石灰岩大理岩
（三）交代作用
主要由于化学活动性流体的作用，使得某些成分的原子、离子、分子从原岩中带出，另一些成分的原子、离子、分子被带入原岩中，从而改变了原岩的成分。

交代作用是岩石在固态下发生的物质交换。

由于化学活动性流体在岩石空隙中渗透或扩散，促成了交代作用的进行。

交代作用因为有新的成分带入，因此，是变质过程中原岩物质成分变化的最重要因素。

§2.变质岩的特征
变质岩中的矿物
特有矿物变质矿物：石榴子石、红柱石、夕线石、蓝晶石、蓝闪石、
十字石、蛇纹石……
共有矿物：石英、长石、云母
变质岩的结构
（一）变晶结构
由于原岩在变质过程中的重结形成的结构
粗粒变晶结构主要矿物粒径>3mm
<中粒变晶结构1-3mm
等粒变晶结构细粒变晶结构0.1-1mm
显微变晶结构<0.1mm
1.按变晶的大小可分为
2.按变晶的形态可以分为
石英
粒状变晶结构
—
鳞片变晶结构云母、绿泥石
（二）变余结构：变质程度浅，保留了部分原岩的结构
变余斑状结构
变余砂状结构……
变质岩的构造
（一）变成构造：原岩构造消失，形成新的构造。

斑点构造：炭质、硅质、铁质、红柱石等呈斑点状。

板状构造：岩石具平行、密集、平坦的破裂面，沿此面岩石
易分裂成薄板状
片理构造：片、柱、长条状矿物平行定向排列。

片麻状构造：片柱状矿物（常为深色）与粒状矿物（常为浅色）
相间排列。

块状构造：矿物均匀分布。

（二）变余构造：
变质岩中残留了原岩的构造，变余气孔构造、变余杏仁构造、变余层状构造等。

§3．变质作用类型及其代表性岩石
根据引起变质作用的地质条件和主导因素不同，可分为接触变质作用，区域
变质作用，动力变质作用，混合岩化作用。

一、接触变质作用
发生在火成岩与围岩之间的接触带上。

引起变质的主导因素：温度（300。

-800 C）、挥发性物质（岩浆分泌）（一）接触热变质作用
主要因素是温度
岩石受热后有重结晶，重组合现象，但化学成分无显著改变。

代表性岩石，斑点板岩、角岩、石英岩、大理岩。

接触变质晕——围绕侵入体，变质程度不同的岩石呈环带状分布，
由内向外变质程度加深
（二）接触交代变质作用引起变质的因素：除温度外，岩浆分泌的挥发性物质很重要。

原岩岩石的化学成分显著变化，大量新生矿物产生。

代表岩石：矽卡岩。

矽卡岩成分复杂：暗色矽卡岩常含铁镁质硅酸盐矿物（石榴子石、
绿帘石）浅色矽卡岩常含硅灰石，透闪石等矽卡岩中常伴随有金属
元素的富集，形成金属矿床。

蚀变——地壳内热液（含某些化学元素）在岩石裂隙和孔隙中进行渗透扩散，与围岩发生的交代作用。

二、区域变质作用在广大范围内发生，并由温度、压力、化学活动性流体等多种
因素引起的变质作用。

影响范围几千——几万平方公里区域
变质作用与大构造运动有关：
对岩石施加强大定向压力；下降到地下深处，上升到地表；
裂隙为岩浆活动及化学活动性流体提供有利条件。

代表性岩石：板岩、片岩、千枚岩、片麻岩。

我们知道了不同的原岩可以变质为不同的
变质岩（石灰岩——大理岩；石英砂岩——石英岩）在区域变质岩中，经常有同一类原岩在不同的变质条件下，形成不同的变质岩的现象，（表现为不同的变质程度）：
页岩板岩千板岩片岩斜长角闪岩
较低温300 C 600 C
变质程度浅' 变质程度深
三、混合岩化作用（超深变质作用）
长英质的矿物溶解浸透、扩散、贯入组成脉体（浅色）；
铁镁质的矿物组成基体（深色）；
代表岩石：混合岩
四、动变质作用（碎裂变质作用）
由于构造运动产生的定向压力作用，岩石发生的变质作用。

经常出现在断裂带的两侧。

原岩变形，破碎、粉碎、导致了结构、构造的改变。

代表岩石：断层角砾岩、糜棱岩、千糜岩。

§4 •岩石的演化
岩浆岩
…外
• ■作力
用
变质作用变质岩沉积岩十
外力作用—。