变质岩石学

其它类型的变质作用
Shock metamorphism
Regional metamorphism
Regional high-pressure metamorphism Contact metamorphism
Depth, km 0 35 75
Regional metamorphism
Oceanic crust
Foliation
a. b.
c.
d.
e.
f.
Flattening Grain Rotation Solution New Minerals Partial Melting Shearing
Metamorphic Rock Foliation
Foliation resulting from directed stress
Agents of metamorphism

Heat • Most important agent • Recrystallization results in new, stable minerals




Ions are freed from the crystalline structure and migrate Minerals may be unstable in the new pressure/temperature regime Minerals may recrystallize into larger grains Metamorphic reaction
温度、流体压力、流体中 CO2的含量（以摩尔分数表 示）与CaCO3＋SiO2＝ CaSiO3＋CO2的平衡关系图 （按格林伍德，1962；XCO2
即CO2的摩尔分数）
结论：流体压力能影
响变质作用的温度。
3.Stress
当物体受到定向外力作用时，其内部就 会产生一种抵抗力，称为应力。不能起到 控制变质反应的独立控制因素。
1.3变质作用与沉积作用的界限 极低级变质作用: 一般认为极低级变质作用是指绿片岩相出 现之前的最低级变质作用，包括成岩作用的高 级部分和浅层变质作用，其变质温度介于 150°-370°之间。

K.I>0.42:成岩作用 K.I介于0.42-0.25:为极低级变质作用 K.I<0.25:低级变质作用



Ｂ）流体压力(Pf)
流体相所具的内压称为流体压力。 在封闭条件下：Ｐf=Pl 如果流体相是单一组分，则Pf不成为独立的 影响平衡的独立参数；如果流体相是多组分，且这些组分中的某一组 分参与了变质反应，则Ｐf变为影响化学平衡的独立参数。 在开放体系中：Ｐf<Pl 二者都是独立的变质反应平衡控制因素 Pf>Pl Ｐf是独立的控制因素（岩体附近或气液交 代变质作用）
4. Chemically active fluids

Chemically active fluids
Mainly water with other volatile components Enhances migration of ions Aids in recrystallization of existing minerals
其他类型的变质作用
2)冲击变质作用
由陨石冲击而产生的一类变质作用。 特点：极高的温度(10000℃左右) 极大的压力（1-10GPa） 极短的作用时间（10-9Sec） 出现高压矿物：如柯石英，霰石等
其他类型的变质作用
冲击变质作用 洋底变质作用
其他类型的变质作用
3)洋底变质作用 是在大洋中脊一定范围内所发生的一类变质 作用。


Where Does the Pressure Come from?
Increases with depth
• Confining pressure applies forces equally in all directions
Lithostatic Pressure - equal from all directions


பைடு நூலகம்
1.3变质作用与沉积作用的界限
1.3变质作用与岩浆作用的界限 变质作用 岩浆作用
固态
液态
固态
固态
与岩浆作用的界线：岩石全部重熔， 转化为从液态到固态结晶的过程。
1.5变质作用的温压范围
T：200℃-800℃ P：０.1GPa∽0.7-0.8GPa.
2 变质作用的类型
根据地质成因、变质作用因素和变质作用方式，将变质作
用分为五种类型：
热接触变质作用（contact thermal metamorphism） 动力变质作用（dynamometamorphism）
气液变质作用（pneumatolytic hydrothermal metamorphism）
区域变质作用（regional metamorphism）
混合岩化作用（migmatitization）
2.Pressure 2.1 Load pressure 2.2 Fluid pressure


Ａ）负荷压力(Pl)
岩石在一定深度所承受的上覆岩层的重力。常以Pa 或Gpa表示。 0.1-0.3GPa为低压;0.3-0.5GPa中压,>0.5GPa为高压。 能独立确定矿物组合的稳定性及通过特定变质反应形成新矿物组合的 可能性。 对于多数吸热反应来说，随着压力的增高，将使平衡温度增加。 随压力的增高，易于形成大比重体积小的高压矿物。
This slide is indicative of a phyllite.
The foliation in this rock is a crenulation cleavage, and is developed after the horizonal foliation.
This slide is indicative of a schist.
Temperature
B
Deeper in Crust
A
Temperature increases with depth at a rate of 20-30oC/km in the crust.
Where Does the Heat Come from?

Contact metamorphism – heat from magma
其他类型的变质作用
冲击变质作用

Impact metamorphism

Occurs when meteorites strike Earth’s surface Products are called tektites(玻陨石)


冲击变质岩屑
Meteor crater, AZ
High P-T impact Shock melted ejecta
固态
新成岩石
The Rock Cycle
1.3变质作用与沉积作用的界限
成岩作用的结束就标志着变质作用的开始。
一般以浊沸石、葡萄石-绿纤石的出现作为低温变质作用开始的标志，并建立了浊沸石相和葡萄石-绿纤石相 两个不同的变质相。 浊沸石也出现在温度为100-175°的火山碎屑岩（Kübler et al.,1979;Hoffman et al.,1979;Frey et al.,1987）和砂岩之中(Helmold et al,1984;朱国华，1985；Zhao,1993) . 浊沸石相和葡萄石-绿纤石相变质的岩石，实际上还处于成岩作用的范畴（Kübler et al.,1979;Weaver,1989；赵孟为，1995）. 绿泥石存在的范围也不仅仅是限于低级变质作用阶段，它可以向前延伸到成岩作用的中期-极低级变质作用 阶段 .
第三章 变质作用方式
地质作用
地质因素
母岩
T P f σ
Why?
物化因 素
固态
固态
How?
1.1.3 变质作用的方式
变质作用方式——变质作用过程中，导致岩石的 矿物成分，结构构造转变的机制。 主要的变质作用方式有五种： 重结晶作用 变质结晶作用 交代作用 变质分异作用 变形和碎裂作用
提示：
不要将
Oceanic lithosphere
Water
Seafloor metamorphism
其他类型的变质作用
1) 复变质作用（polymetamorphiam）(亦称叠加变
质作用)，指不同时期所发生的不同类型或同一类型 的变质作用相互叠置于一起。
退变质作用（retrogressive metamorphism） ： 晚期叠加的变质作用强度低于早期变质作用的强度。 表现为高温矿物组合部分为低温矿物组合所替代。 进变质作用（progressive metamorphism ） ：晚 期叠加的变质强度高于早期先存的变质强度。常表现 为低温矿物组合为高温矿物组合所替代，低温矿物组 合在其中呈残留形式存在。

stress
• Rocks may also be subjected to differential stress which is unequal in different directions • Rocks may be shortened in one direction and lengthened in the other • Brittle deformation = fracturing • Ductile deformation = flow • Mineral grains flatten and elongate
变质作用方式
与变质作用类 型两者相混！
1．重结晶作用（recryatallization）
同种矿物的溶解、组分
迁移和再次沉淀结晶而不形 成新的矿物相的过程。