第五章 变质作用与变质岩
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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）
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。
第五章 变质作用与变质岩
变余构造，变成构造和混合岩构造 变余构造，变成构造和
结构构造是变质岩的重要特征， 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， 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。 判断原岩所经受的变质作用、环境、方式和程度等特点。
红柱石、蓝晶石、夕线石、十字石、阳起石、透闪石、滑石、蛇纹石、 红柱石、蓝晶石、夕线石、十字石、阳起石、透闪石、滑石、蛇纹石、 绿泥石、硅灰石、石榴子石、透辉石、篮闪石、石墨等。 绿泥石、硅灰石、石榴子石、透辉石、篮闪石、石墨等。 若这些矿物在岩石中出现，反映了原岩己变质，应属变质岩。 若这些矿物在岩石中出现，反映了原岩己变质，应属变质岩。
2、石英、钾长石、钠长石、白云母、黑云母等矿物，在火 石英、钾长石、钠长石、白云母、黑云母等矿物， 成岩、沉积岩、变质岩都可存在 成岩、沉积岩、
主要区别是，变质岩中的石英、长石具有波状消光，裂纹较发育。 主要区别是，变质岩中的石英、长石具有波状消光，裂纹较发育。而云 母作为主要矿物出现在岩石中，那肯定是变质作用形成的。 母作为主要矿物出现在岩石中，那肯定是变质作用形成的。
30Kbar
（钙长石） 钙长石） 101
（石榴子石） 石榴子石） 119（总体积减17%） （总体积减 ）
2.76
120Kbar
3.52
② 比重
石英 2.65
柯石英 2.93
斯石英 4.35
21
3、化学成分的交换（交代作用） 化学成分的交换（交代作用） 某些元素从原岩中带出，另一些元素从外部带入， 某些元素从原岩中带出，另一些元素从外部带入，使岩石 的化学成分和矿物成分发生改变，这种作用称交代作用 交代作用。 的化学成分和矿物成分发生改变，这种作用称交代作用 比如，钾长石被Na＋交代，转变为钠长石并带走K＋。 K［AlSi3O8］＋ Na＋ →Na［AlSi3O8］＋ K＋ 交代作用在侵入岩与围岩接触带较典型。特别是当中酸性 岩浆侵入到碳酸盐围岩中，岩体中的SiO2、Al2O3等成分被带进 围岩，而围岩中的CaO、MgO等成分被带入岩体，在岩体与围岩 接触带两侧出现石榴子石、透辉石、透闪石、阳起石等矿物组 合。这些变质矿物的化学成分中都含有SiO2、Al2O3
普通地质学课件：变质作用中原岩的变化
斑点状构造
四、变质岩的构造
板状构造
四、变质岩的构造
片理构造
四、变质岩的构造
片麻状构造
四、变质岩的构造
拉伸构造
四、变质岩的构造
块状构造
四、变质岩的构造
02 变余构造
定义：指变质岩中残留的原岩构造，如变余气孔（杏仁）构 造、变余层状构造等
变余构造（变余结构）的存在便成为判断原岩属于火成岩还 是沉积岩的重要依据。
第五章 变质作用与变质岩
物质成分的变化
02
变质岩中的矿物
03
变质岩的结构
04
变质岩的构造
一、物质成分的变化
①岩石通过释放或获得某些挥发分（含H2O、CO2等） 而达到平衡，形成新的矿物。 脱水作用（ H2O ） Al4[Si4O10](OH)8吸热≈500℃2Al2[SiO4]O+2SiO2+4H2O
石英、钾长石、钠长石、白云母、黑云母等。 这些矿物能够适应较大幅度的温度、压力变化而保持稳定。
三、变质岩的结构
定义：指矿物、变斑晶自身特征、形态、大小,与邻近颗粒的关系 。 包括：变晶结构、变余结构、 碎裂结构、交代结构等。
三、变质岩的结构
变晶结构
三、变质岩的结构
变余结构
三、变质岩的结构
正变质岩（岩浆岩）；副变质岩（沉积岩）
小结
物质成分的变化，三种表现 变质岩中的矿物、特征变质矿物 变质岩的结构（变晶结构、变余结构、碎裂结构、交代结构等） 变质岩的构造（变成构造、变余构造）
学习快乐！
K [AlSi3O8 ] + Na+→ Na[AlSi3O8 ]+K+
钾长石
钠长石
二、变质岩中的矿物
第五讲 变质岩的基本特征和类型
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。 在变形作用中，岩石/矿物基本保持原来的连续性，无破碎现象。 而在地壳浅部，当岩石和矿物所受应力超过一定限度时，会发生碎裂作 用。
20
5、变质作用类型
区域变质作用（包括混合岩化作用） 接触变质作用 动力变质作用 气-液变质作用
21
22
白云母
28
（二）结构构造特征
（1）变余结构
岩浆岩、沉积岩、变质岩等的变余结构。 例如: 原岩为岩浆岩，有变余辉绿结构、变余斑 状结构、变余花岗结构、变余凝灰结构等。 原岩为沉积岩，有变余砂状结构、变余砾状结构 等。
(1) 引起重结晶作用，晶粒由小变大；如石灰岩在高温条件下，晶粒变 得比原来粗大而成为大理岩。 (2) 促进原有矿物之间的化学反应，形成新的矿物组合。如泥质岩中的 高岭石在高温下变为红柱石和石英。
热源包括：地热、岩浆热、构造运动产生的摩擦热、地内相变热、放 射性生热
6
3、变质作用的影响因素: P、T、t、活动性流体
变质岩的分布占大陆面积的1/5以上
4
2. 变质岩的研究意义
•变质岩在地球的发展演化过程中占 有重要的地位 •可作为地质温度计和压力计 •具有高的经济价值，大理石，建筑 材料，铁矿、铜矿等
5
3、变质作用的影响因素: P、T、t、活动性流体
温度：是热力的标志，是变质作用得以进行的能 量来源。 岩石温度升高会：
11
12
13
3、变质作用的影响因素: P、T、t、活动性流体
时间
指变质作用持续的时间。 变质结构的生成、岩石的塑性变形，都是很慢的过程，均 与变质作用经历的时间有关。 注: 各种物理因素（温度、压力）化学因素（化学活动性 流体）和时间是同时存在，相互制约，相互影响，只是看 哪一种因素起主导作用。
20
5、变质作用类型
区域变质作用（包括混合岩化作用） 接触变质作用 动力变质作用 气-液变质作用
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白云母
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（二）结构构造特征
（1）变余结构
岩浆岩、沉积岩、变质岩等的变余结构。 例如: 原岩为岩浆岩，有变余辉绿结构、变余斑 状结构、变余花岗结构、变余凝灰结构等。 原岩为沉积岩，有变余砂状结构、变余砾状结构 等。
(1) 引起重结晶作用，晶粒由小变大；如石灰岩在高温条件下，晶粒变 得比原来粗大而成为大理岩。 (2) 促进原有矿物之间的化学反应，形成新的矿物组合。如泥质岩中的 高岭石在高温下变为红柱石和石英。
热源包括：地热、岩浆热、构造运动产生的摩擦热、地内相变热、放 射性生热
6
3、变质作用的影响因素: P、T、t、活动性流体
变质岩的分布占大陆面积的1/5以上
4
2. 变质岩的研究意义
•变质岩在地球的发展演化过程中占 有重要的地位 •可作为地质温度计和压力计 •具有高的经济价值，大理石，建筑 材料，铁矿、铜矿等
5
3、变质作用的影响因素: P、T、t、活动性流体
温度：是热力的标志，是变质作用得以进行的能 量来源。 岩石温度升高会：
11
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3、变质作用的影响因素: P、T、t、活动性流体
时间
指变质作用持续的时间。 变质结构的生成、岩石的塑性变形，都是很慢的过程，均 与变质作用经历的时间有关。 注: 各种物理因素（温度、压力）化学因素（化学活动性 流体）和时间是同时存在，相互制约，相互影响，只是看 哪一种因素起主导作用。
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静压力各向 作用力相等
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 流体压力: 封闭系统的流体压力等于上复岩石的静压值; 开放系统的流体压力等于流体本身的重量.
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 定向压力：作用于地壳岩石的侧向挤压力，具有 方向性，且两侧的作用力相反。
c.岩浆流体:深部岩浆上升至浅部,T、P降低,分逸出易挥 发和易流动的物质K、Na、S、F、H2O、CO2、SiO2 等
第五章 变质作用与变质岩
第一节 变质作用基本特征 第二节 变质作用中原岩的变化 第三节 变质作用类型及其代表性岩石 第四节 岩石的演变
第二节 变质作用中原岩的变化
一、 化学成分的变化 二、 矿物的变化 三、变质岩的结构 四、 变质岩的构造
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
四、动力变质作用
80年代形成的科学新理论 动力变质作用: 由于地壳运动的影响，岩石在强
烈定向压力下发生变化的一种变质作用。主要表现 在岩石的变形方面，可分为浅地壳层次的脆性变形 和中深地壳层次的韧性变质-变形
四、动力变质作用
脆性变形表现为机械破碎，一般不发生物质成分 的重组，不形成新矿物，其产物主要有压碎角砾 岩、碎裂岩、碎粒岩等。
第五章 变质作用与变质岩
第一节 变质作用基本特征 第二节 变质作用中原岩的变化 第三节 变质作用类型及其代表性岩石 第四节 岩石的演变
第三节 变质作用类型及其代表性岩石
一、接触变质 二、区域变质 三、混合岩化作用 四、动力变质作用
一、 接触变质
由岩浆活动引起的、发生在火成岩（主要是侵 入岩）与围岩接触带范围的变质作用。按照变质 过程中有无交代作用，可分为接触热变质作用和 接触交代作用两种类型 1. 接触热变质作用：岩石受热后发生矿物的重结晶、
1Pa=1牛顿(≈100克/m2)=100克/10000 cm2=0.01克/ cm2
第一节 变质作用基本特征
压力作用的标志 蓝片岩，蓝闪石+钠长石,产在地壳上部，但压力很大, 为LT/HP产物，为古俯冲-碰撞带的重要标志。 榴辉岩,镁铝榴石+绿辉石,产在地下40km±深,压力为 10Kb=10吨/cm2!（10Kb=109Pa=107克/cm2） 超高压岩，含柯石英、金刚石的榴辉岩,压力更大, 埋藏更深（30Kb,>100km);全世界只有中国大别山、 法意边境西阿.尔卑斯极少数地区被保存。诞生了大 陆深俯冲的科学新理论。
金刚石
三、变质岩的结构
变质岩的结构指矿物、变斑晶自身特征、形态、 大小,与邻近颗粒的关系 1.变晶结构：原岩发生重结晶或交代作用而形成新 矿物的结构（前者有大理岩;后者有石榴石片岩(有 新生矿物石榴石) 2.变余结构：尚残留部分原岩结构者称之为浅变质 结构（如板岩特有的变余泥质结构、砂质结构）
三 变质岩的结构
第四节 岩石的演变
三大类岩石具有不同的形成条件和环境，而环境和 条件又随地质作用的发生而变化。因此，在地址历史 中，总有某些岩石在形成，而另一些岩石在消亡。如 火成岩（变质岩、沉积岩的情况相同）通过风化、剥 蚀而破坏，破坏产物经过搬运、堆积而形成沉积岩； 沉积岩受到高温作用又可以熔融转变为火成岩。火成 岩与沉积岩都可以遭受变质作用而转变成变质岩；变 质岩又可再转变成沉积岩或熔融转变成为火成岩。因 此，三大类岩石是不断相互转换的。
变质三要素:T,P,流体, 温度最重要。但陨石撞击及
高压变质，主导因素则是压力。
第一节 变质作用基本特征
一、变质作用:
热源主要来自地球内部（岩浆热能与放射热能） 通过变质作用形成的岩石叫变质岩。 正、副变质岩原岩为火成岩的叫正变质岩；
原岩为沉积岩的叫副变质岩。
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
第五章 变质作用与变质岩
引言
分布:占地壳总体积的27.4%;主体在中、下地壳,地表较少 大别山超高压变质矿物的发现，改写了经典板块构造论。 研究目的：了解地球深部地质过程（HP的蓝闪石、红帘 石，UHP的柯石英、金刚石);恢复原岩;阐明变质作用机制和 过程;寻找矿产资源(“玉自变质来”；各种名贵宝石，原料均 来 自变质岩。多数金属矿产，都经历过变质，变质使矿变富变 大。前寒武纪含铁石英岩型铁矿占世界铁储量70%, 我国的鞍 山式铁矿属此类型。我国缺金铜铁铀)
脱水、脱碳以及物质成分的重组合，形成新矿物 与边境结构。引起变质的主要因素是温度。
代表性岩石有：角岩、斑点角岩、大理岩、石英岩等
一、 接触变质
2. 接触交代变质作用：从岩浆中分泌的挥发性物质， 对围岩进行作用，导致围岩化学成分发生显著变 化，产生大量新矿物，形成新的岩石和结构构造。
接触交代变质作用主要发生在侵入体与围岩的接触 带上，其典型岩石是矽卡岩
混合化作用：由变质作用向岩浆作用转变的一种 过渡性成岩作用。有混合化作用所形成的岩石成 为混合岩。 混合岩由两部分组成：基体和脉体 基体：变质岩，一般是变质程度较高的各种岩、片 麻岩和斜长角闪岩，颜色较深 脉体：熔融体，通过熔体和热液注入、交代而新形成 的岩石
三 、混合岩化作用
条带状混合岩
肠状状混合岩
3. 碎裂结构：动力变质作用使岩石发生机械破碎而 形成的一类结构。
特点是矿物颗粒破碎成外形不规则的带棱角的碎 屑，碎屑边缘常呈锯齿状，并具有扭曲变形等现 象。
4. 交代结构：变质作用过程中，通过化学交代作用 （物质的带出和加入）形成的结构。
特点是在岩石中原有矿物被分解消失，形成新矿物。
四 变质岩的构造
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
二 、区域变质（代表性岩石）
板岩
千枚岩
二 、区域变质（代表性岩石）
变形的石英片岩
蓝闪石片岩
二 、区域变质（代表性岩石）
眼球状花岗片麻岩
榴辉岩
二、区域变质
4. 变质程度：不同的变质岩，原岩可能是同一个,称等 化学系 如 黏土岩或页岩→板岩→千枚岩→片岩→片麻岩 (世界著名的巴罗变质带)
三 、混合岩化作用
二、矿物的变化
片理和变质矿物是变质岩的两大重要特征！ 变质矿物：在变质作用过程中形成的独有矿物.
主要有:兰闪石、红帘石、红柱石、蓝晶石、矽 线石、十字石、堇青石、硅灰石、柯石英、金刚石 (罕见)
红帘石
红柱石
蓝晶石
矽线石
十字石
堇青石
硅 灰 石
33-44为柱状柯石英，新发现的超高压地幔矿物
一、化学成分的变化
1. T、P变化时形成新矿物: （1）分解
岩石通过释放或获得某些挥发分而达到平衡，形成新 的矿物. 如:高岭土(吸热)→红柱石+石英+水（高岭土脱水） 方解石+石英(吸热)→硅灰石(放射状+CO2↑变化时形成新矿物:
体积大、密度小的矿物变为体积小、密度大的矿物。
三大类岩石的转化
各种地质作用的关系及三大类岩石的演化
定向压力
第一节 变质作用基本特征
压力单位换算
Bar (巴) Pa(帕斯卡) MPa兆帕 GPa吉帕
1
105
10-1
10-4
1atm=101325Pasca≈105Pa=0.1Mpa（兆帕）
1Gpa=103Mpa=10Kbar=109Pa
1Mpa=106Pa,1Kb=100Mpa
1巴≈1atm（100万因达/cm2=0.986923标准大气压）
一、化学成分的变化
3. 重结晶作用 Recystalization 定义：小晶体在温度升高的情况下长成更大晶体 的作用。 石灰岩CaCO3→大理岩CaCO3（质纯、洁白的称 汉白玉） 石英砂岩(加温)→石英岩
4. 变质分异： 岩石从均匀构造到不均匀条带构造的变质。
一、化学成分的变化
5. 韧性剪切作用 发生在地壳中深部位较高温度和定向应力条件下的
蓝片岩
蓝片岩艺术品
榴辉岩
榴辉岩艺术品
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
3.具化学活动性的流体
a.成分:以H2O、CO2为主，并含其它易挥发和易流动物 质
b.流体分布:存在于岩石粒间或裂隙中的主要是H2O；矿 物结构中的是H2O、CO2；从岩浆分逸出来的是 K,Na,S,F,H2O,CO2,SiO2等.
第五章 变质作用与变质岩
第一节 变质作用基本特征 第二节 变质作用中原岩的变化 第三节 变质作用类型及其代表性岩石 第四节 岩石的演变
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 流体压力: 封闭系统的流体压力等于上复岩石的静压值; 开放系统的流体压力等于流体本身的重量.
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 定向压力：作用于地壳岩石的侧向挤压力，具有 方向性，且两侧的作用力相反。
c.岩浆流体:深部岩浆上升至浅部,T、P降低,分逸出易挥 发和易流动的物质K、Na、S、F、H2O、CO2、SiO2 等
第五章 变质作用与变质岩
第一节 变质作用基本特征 第二节 变质作用中原岩的变化 第三节 变质作用类型及其代表性岩石 第四节 岩石的演变
第二节 变质作用中原岩的变化
一、 化学成分的变化 二、 矿物的变化 三、变质岩的结构 四、 变质岩的构造
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
四、动力变质作用
80年代形成的科学新理论 动力变质作用: 由于地壳运动的影响，岩石在强
烈定向压力下发生变化的一种变质作用。主要表现 在岩石的变形方面，可分为浅地壳层次的脆性变形 和中深地壳层次的韧性变质-变形
四、动力变质作用
脆性变形表现为机械破碎，一般不发生物质成分 的重组，不形成新矿物，其产物主要有压碎角砾 岩、碎裂岩、碎粒岩等。
第五章 变质作用与变质岩
第一节 变质作用基本特征 第二节 变质作用中原岩的变化 第三节 变质作用类型及其代表性岩石 第四节 岩石的演变
第三节 变质作用类型及其代表性岩石
一、接触变质 二、区域变质 三、混合岩化作用 四、动力变质作用
一、 接触变质
由岩浆活动引起的、发生在火成岩（主要是侵 入岩）与围岩接触带范围的变质作用。按照变质 过程中有无交代作用，可分为接触热变质作用和 接触交代作用两种类型 1. 接触热变质作用：岩石受热后发生矿物的重结晶、
1Pa=1牛顿(≈100克/m2)=100克/10000 cm2=0.01克/ cm2
第一节 变质作用基本特征
压力作用的标志 蓝片岩，蓝闪石+钠长石,产在地壳上部，但压力很大, 为LT/HP产物，为古俯冲-碰撞带的重要标志。 榴辉岩,镁铝榴石+绿辉石,产在地下40km±深,压力为 10Kb=10吨/cm2!（10Kb=109Pa=107克/cm2） 超高压岩，含柯石英、金刚石的榴辉岩,压力更大, 埋藏更深（30Kb,>100km);全世界只有中国大别山、 法意边境西阿.尔卑斯极少数地区被保存。诞生了大 陆深俯冲的科学新理论。
金刚石
三、变质岩的结构
变质岩的结构指矿物、变斑晶自身特征、形态、 大小,与邻近颗粒的关系 1.变晶结构：原岩发生重结晶或交代作用而形成新 矿物的结构（前者有大理岩;后者有石榴石片岩(有 新生矿物石榴石) 2.变余结构：尚残留部分原岩结构者称之为浅变质 结构（如板岩特有的变余泥质结构、砂质结构）
三 变质岩的结构
第四节 岩石的演变
三大类岩石具有不同的形成条件和环境，而环境和 条件又随地质作用的发生而变化。因此，在地址历史 中，总有某些岩石在形成，而另一些岩石在消亡。如 火成岩（变质岩、沉积岩的情况相同）通过风化、剥 蚀而破坏，破坏产物经过搬运、堆积而形成沉积岩； 沉积岩受到高温作用又可以熔融转变为火成岩。火成 岩与沉积岩都可以遭受变质作用而转变成变质岩；变 质岩又可再转变成沉积岩或熔融转变成为火成岩。因 此，三大类岩石是不断相互转换的。
变质三要素:T,P,流体, 温度最重要。但陨石撞击及
高压变质，主导因素则是压力。
第一节 变质作用基本特征
一、变质作用:
热源主要来自地球内部（岩浆热能与放射热能） 通过变质作用形成的岩石叫变质岩。 正、副变质岩原岩为火成岩的叫正变质岩；
原岩为沉积岩的叫副变质岩。
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
第五章 变质作用与变质岩
引言
分布:占地壳总体积的27.4%;主体在中、下地壳,地表较少 大别山超高压变质矿物的发现，改写了经典板块构造论。 研究目的：了解地球深部地质过程（HP的蓝闪石、红帘 石，UHP的柯石英、金刚石);恢复原岩;阐明变质作用机制和 过程;寻找矿产资源(“玉自变质来”；各种名贵宝石，原料均 来 自变质岩。多数金属矿产，都经历过变质，变质使矿变富变 大。前寒武纪含铁石英岩型铁矿占世界铁储量70%, 我国的鞍 山式铁矿属此类型。我国缺金铜铁铀)
脱水、脱碳以及物质成分的重组合，形成新矿物 与边境结构。引起变质的主要因素是温度。
代表性岩石有：角岩、斑点角岩、大理岩、石英岩等
一、 接触变质
2. 接触交代变质作用：从岩浆中分泌的挥发性物质， 对围岩进行作用，导致围岩化学成分发生显著变 化，产生大量新矿物，形成新的岩石和结构构造。
接触交代变质作用主要发生在侵入体与围岩的接触 带上，其典型岩石是矽卡岩
混合化作用：由变质作用向岩浆作用转变的一种 过渡性成岩作用。有混合化作用所形成的岩石成 为混合岩。 混合岩由两部分组成：基体和脉体 基体：变质岩，一般是变质程度较高的各种岩、片 麻岩和斜长角闪岩，颜色较深 脉体：熔融体，通过熔体和热液注入、交代而新形成 的岩石
三 、混合岩化作用
条带状混合岩
肠状状混合岩
3. 碎裂结构：动力变质作用使岩石发生机械破碎而 形成的一类结构。
特点是矿物颗粒破碎成外形不规则的带棱角的碎 屑，碎屑边缘常呈锯齿状，并具有扭曲变形等现 象。
4. 交代结构：变质作用过程中，通过化学交代作用 （物质的带出和加入）形成的结构。
特点是在岩石中原有矿物被分解消失，形成新矿物。
四 变质岩的构造
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
二 、区域变质（代表性岩石）
板岩
千枚岩
二 、区域变质（代表性岩石）
变形的石英片岩
蓝闪石片岩
二 、区域变质（代表性岩石）
眼球状花岗片麻岩
榴辉岩
二、区域变质
4. 变质程度：不同的变质岩，原岩可能是同一个,称等 化学系 如 黏土岩或页岩→板岩→千枚岩→片岩→片麻岩 (世界著名的巴罗变质带)
三 、混合岩化作用
二、矿物的变化
片理和变质矿物是变质岩的两大重要特征！ 变质矿物：在变质作用过程中形成的独有矿物.
主要有:兰闪石、红帘石、红柱石、蓝晶石、矽 线石、十字石、堇青石、硅灰石、柯石英、金刚石 (罕见)
红帘石
红柱石
蓝晶石
矽线石
十字石
堇青石
硅 灰 石
33-44为柱状柯石英，新发现的超高压地幔矿物
一、化学成分的变化
1. T、P变化时形成新矿物: （1）分解
岩石通过释放或获得某些挥发分而达到平衡，形成新 的矿物. 如:高岭土(吸热)→红柱石+石英+水（高岭土脱水） 方解石+石英(吸热)→硅灰石(放射状+CO2↑变化时形成新矿物:
体积大、密度小的矿物变为体积小、密度大的矿物。
三大类岩石的转化
各种地质作用的关系及三大类岩石的演化
定向压力
第一节 变质作用基本特征
压力单位换算
Bar (巴) Pa(帕斯卡) MPa兆帕 GPa吉帕
1
105
10-1
10-4
1atm=101325Pasca≈105Pa=0.1Mpa（兆帕）
1Gpa=103Mpa=10Kbar=109Pa
1Mpa=106Pa,1Kb=100Mpa
1巴≈1atm（100万因达/cm2=0.986923标准大气压）
一、化学成分的变化
3. 重结晶作用 Recystalization 定义：小晶体在温度升高的情况下长成更大晶体 的作用。 石灰岩CaCO3→大理岩CaCO3（质纯、洁白的称 汉白玉） 石英砂岩(加温)→石英岩
4. 变质分异： 岩石从均匀构造到不均匀条带构造的变质。
一、化学成分的变化
5. 韧性剪切作用 发生在地壳中深部位较高温度和定向应力条件下的
蓝片岩
蓝片岩艺术品
榴辉岩
榴辉岩艺术品
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
3.具化学活动性的流体
a.成分:以H2O、CO2为主，并含其它易挥发和易流动物 质
b.流体分布:存在于岩石粒间或裂隙中的主要是H2O；矿 物结构中的是H2O、CO2；从岩浆分逸出来的是 K,Na,S,F,H2O,CO2,SiO2等.
第五章 变质作用与变质岩
第一节 变质作用基本特征 第二节 变质作用中原岩的变化 第三节 变质作用类型及其代表性岩石 第四节 岩石的演变